矿山开采虚拟现实系统的建立与使用研究

矿山开采虚拟现实系统的建立与使用研究

张忠平

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摘要：

虚拟现实技术运用在矿山管理中可以最大限度的保护矿产资源开采的安全性，有助于有序的安排采矿机械设备，保证施工流程顺利运行。具体来说，矿山管理中可以借用虚拟现实技术的远程监控特征观察环境动态，自动生成采矿工作的真实环境，工作人员可以按照虚拟现实模型对于矿井下方的作业情况采用实景图的方式进行观察和调度，可以从安全角度考虑本次采矿工程的实际情况，也可以规划矿山、安排工期进度、预防安全事故，特别是对于瓦斯爆炸和矿井火灾这些死亡率最高的采矿事故而言，虚拟现实技术可以通过计算机技术的支撑对井下作业的情况进行模拟，一旦发生事故也可以恢复有关数据，对火灾发生的真实情况进行模拟，对后续采矿工程的进一步调整，提供科学的参考。

关键词：矿山开采；虚拟现实；应用

1虚拟现实技术概述

虚拟现实技术的英文名称叫做VR技术，它主要是指将人类的智力和信息科学相结合，主要包含了信息化图形处理、人工智能、传感器技术、人机接口等多种科学成果。在当前的虚拟现实技术发展中，最大限度的迎合了人类行为的发展规律，让虚拟现实技术得到更加拟人化的发展。其实，虚拟现实技术从本质上来说属于一种绘图技术，但是和一般的计算机绘图不同，虚拟现实技术旨在构建多方面立体化的虚拟环境，为人类的感知开放多元化的层次，它突破了传统构图的图片层面，结合了人的触觉、动作、视觉等多方面要素，共同对现场进行模拟，提高了情境的真实性。虚拟现实技术自从创立以来被世界各国各个领域的科学家争相研究，广泛使用，因此我们可以认为虚拟现实技术是基于信息技术基础的又一次信息化变革。当前，虚拟现实技术已经超出了实验室研究的范围，被运用到社会生产的各个领域，例如在CAD辅助设计、医学领域、舞台效果领域。

2传统采矿工程技术局限性

2.1管理松散，技术落后

传统的采矿工程中存在着诸多问题，首先表现在技术的落后性和管理思维的滞后性。我国矿产资源丰富，分布广泛，但是矿产采掘工程在我国的历史并不算悠久，技术起步较晚，相对落后，采矿工程的水平与发达国家相比具有一定的落后性，很多采矿企业在实际矿产资源的挖掘过程中采用传统陈旧的采矿技术，管理思想较为落后，这就导致在实际采矿工程中造成了矿产资源的浪费，投入较多的人力物力资源，回报甚微，直接影响到了采矿企业的经济效益。在管理方面，对采矿工程工作人员的约束力不足，因此，粗放式管理的精神下采矿工作人员办事马虎，缺乏细致严谨的工作精神，也没有科学的认识到采矿工作中的注意事项，导致安全事故频发，甚至会造成重大的安全生产责任事故，给企业的信誉和经济效益带来巨大的损失。

2.2安全意识不足

采矿工程是一项具有一定危险性的作业，因此在实际采矿过程中必须要加强安全责任意识，否则会导致矿难事故的发生，给工作人员和企业带来毁灭性的打击。无论从哪个角度来说，安全采矿都是采矿工程的第一要务。但是当前，由于安全生产意识的相对落后，采矿工程中很多工作人员和管理人员缺乏安全产矿的意识，采矿工程存在相当大的安全隐患，在防护设施、人员培训方面工作不到位，很多工作人员在采矿工程中缺乏全套的安全保护服装设备，在采矿下井之前也没有接受系统化的安全培训，这些因素导致我国采矿工程安全事故频频发生，威胁到了工作人员的人身安全，影响了企业的社会信誉和经济效益。

2.3不合理采矿造成的环境危机

当前，我国早已过了片面追求质量的经济时代，绿色环保可持续已经成为时代的强音。在采矿工程中，由于一些无法避免的天然特性可能会造成对环境的污染，因此采矿工程有义务将环境污染控制在可接受的范围之内，特别是对于放射性资源的处理问题务必加以警惕。当前，由于管理意识不到位、管理方式落后，很多采矿企业采用不科学的采矿方式对环境造成巨大的破坏。例如放射性物质污染空气、水源和土壤，威胁到了周边居民的正常生活。另外一方面，我国采矿工程当前还存在着竭泽而渔的窘境，由于过度的开采造成自然环境恶劣，有关部门管理责任落实不到位等于纵容了以上现象的发生，究其根本原因，企业的责任态度和采矿技术管理都存在着进步的空间。

3虚拟现实技术在采矿工程中的具体应用分析

3.1利用虚拟现实技术进行系统设计

在采矿工程领域运用虚拟现实技术能够大大提高采矿工程的实际效果，目前虚拟现实技术在采矿工程中的使用已经经过了长时间的摸索，取得了一定的成效。首先，工作人员可以利用虚拟现实技术优化采矿工程的系统设计。所谓采矿工程的系统设计，主要是通过虚拟现实技术形成矿山系统的三维模型，包括开拓系统、运输系统等，在这些不同的采矿模型中，通过虚拟现实技术可以实现系统内部的相互合作与交流，这一模型可以容纳不同的系统设计观念，在虚拟模型内部可以形成相互交错的关系，为工作人员清晰的呈现出不同的作业系统的运行情况以及它们的相互影响态势。在采矿工程中的系统设计也可以利用虚拟现实技术进行快速的分析和校正，如果出现不合理的设计，也便于工作人员对他们及时的调整和优化，因此将虚拟现实技术运用在采矿工程的系统设计中，可以确保实际环境和虚拟模型存在高度的重叠，方便了工作人员对于系统设计中信息的摄取。

3.2利用虚拟现实技术进行施工技术的改进

将虚拟现实技术运用在采矿工程中，可以对采矿的技术和工艺流程进行监控和模拟，方便工作人员对于整个采矿工程过程的把控。具体而言，虚拟现实技术可以利用相关的技术软件将矿山井下的真实作业情况在桌面之上生成三维和立体化的场景模型，采矿工作者可以利用虚拟现实系统进行模拟施工作业。通过虚拟现实技术的加入，可以使采矿工程场景真实的呈现在工作人员眼前，犹如身临其境，工作人员可以真实的观摩到采矿现场的实际操作情况，在真实可靠的前提下，对施工工艺和技术流程进行进一步优化和改革。同时，虚拟现实技术的三维模型也可以作为采矿工程的借鉴和参考。

3.3将虚拟现实技术运用在矿山爆破工程中

在矿山爆破工作中使用虚拟现实技术，工作人员可以模拟采矿周边地区的地质和水文条件，模仿出完整真实的地形地貌，探查水流流向以及周围的居民环境，为整个矿山爆破工作打造出一个相对仿真的环境模型。爆破工程师可以通过虚拟现实技术打造仿真空间环境，对矿山爆破的地点进行安全、正确的考量，设计完整的爆破方案，同时，通过虚拟现实模型，工作人员也可以对矿山爆破进行预演，评估一定范围之内的爆破影响，并将实际的模拟参数和预想的情况进行对比，如果发现出入较大，可以进一步修改爆破计划。由此可见，虚拟现实技术在矿山爆破工程中的应用可以使整个工程更加具有科学性。

总之，伴随着经济科技的高速发展，我国的计算机电子技术也在日新月异的进步中，这也是虚拟现实技术的现实发展基础。虚拟现实技术指的是将人类的治理和计算机科技结合在一起，二者协同配合，产生相得益彰的运用效果。虚拟现实技术的运用促使社会生产生活各个领域发生了翻天覆地的变化，在采矿工程中，虚拟现实技术也发挥了重要的作用。在引入虚拟现实技术之后，可以模拟三维采矿对采矿工程的整体进度进行把控，提高安全性，促进了采矿工程的现代化发展。

参考文献

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[2]赵自豪.虚拟现实技术在采矿工程课程体系教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2011(01):182+184.

[3]尹念东,王树凤,余群.虚拟现实技术及其在汽车工程中的应用前景[J].上海汽车,2000(11):17-20.