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虚拟仿真技术在煤矿机电安全培训系统中的应用

文档作者: 白笠言 张红岩        文档来源: 1.中国神华新街能源有限责任公司 2.鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司
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更新时间: 2020年12月31日
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2012年7月25日第29卷第4期 通往电.潦梭】I: Telecom Power Technology July 25,2012,Vo1.29 No.4 文章编号:1009—3664(2012)04—0085—02 虚拟仿真技术在煤矿机电安全培训系统中的应用 白笠言’,张红岩 (1.中国神华新街能源有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯市017000; 2.鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯市017318) 摘要:文中论述构建煤矿安全培训系统的必要性,通过三维动画、声音、文字说明、配音讲解,特别是以三维仿真技术 模拟演示各种不安全和安全操作,使学习者能直接感知煤矿机电操作的各个环节。学习相关操作维修技能知识,极大地 提高煤矿安全培训的质量,降低培训成本,保障煤矿生产的安全,达到安全培训的目的。 关键词:安全培训;三维动画;安全操作 中图分类号:TP391 文献标识码:A Application of Virtual Simulation Technology in Coalmine Electrical and Mechanical Safety Training BAI Li—yan ,ZHANG Hong-ya~ (1.China Shenhua New Street Energy Co.,Ltd,Ordos 017000,China; 2.Yihua Mining Resources Co.,Ltd,Ordos 017318,China) Abstract:This paper discusses the necessity of building the safety training system for coal mine.Through the three— dimensional animation,voice,text,dubbing explanation,especially in 3d simulation technology simulation demonstrating various unsafe and safe operations.we make 1earners can direct perception each aspects of coalmine mechanical and electri— cal operations.Learning the relevant operation and maintenance skills knowledge greatly improved the safety training quali— ty of coalmine,reduced training costs and ensured the safety of coalmine production and achieved safety training Key words:safety training;three-dimensional animation;security operation 1 煤矿机电安全培训背景 近年来我国煤矿安全事故的统计数据表明,煤矿 机电事故的发生率逐年上升,煤矿机电事故在顶板事 故、瓦斯事故、运输事故和放炮事故之后,居第五位。 机电事故不但会造成人员伤害和设备的损坏,并且机 电事故还会间接引起瓦斯爆炸、井下火灾等重大事故, 甚至会极大地限制煤矿业的生产及发展。据近几年 国家相关部门统计,煤矿井下由于机电设备发生电火 花所引起的瓦斯爆炸事故占总瓦斯爆炸事故总数的 40 ~50 9/6。(见表1) 表1 1994~2003年煤矿机电事故统计 收稿日期:2012—04—24 作者简介:白笠言(1972一),男,黑龙江人,硕士,机电工程师, 研究方向为煤矿机电安全。。 注:数据来源:中国煤炭工业年鉴 从1994~2003年统计,近1【)年我国煤矿生产事 故中,以死亡人数计算,煤矿机电事故死亡人数平均占 总事故死亡人数的2.14 。 引起煤矿机电事故的原因比较多,比如:机电设备 操作方法不规范、在岗人员素质低、设备陈旧老化、设 备检修不到位等;其中最重要原因之一是机电设备操 作人员安全素质不高,这直接影响到机电设备的安全 运行。随着我国煤矿机械化,智能化的进程不断加快, 对从业人员的要求也越来越高,专业的机电技术人员 在煤矿安全生产中起着重要的作用。应用的新技术、 新设备、新工艺、新材料都需要技术人员操作使用。然 而在岗的从业人员文化素质较低,缺少机电技术知识, 缺少设备操作维修的技术手段,在机电设备操作过程 中,达不到安全操作要求。为此必须采用有效地安全 培训方法强化从业人员安全意识,提高从业人员安全 素质和对机电设备安全操作的能力。 煤矿安全培训不仅要保证机电工人通过培训了解 煤矿生产安全规程,熟悉井下工作环境,而且更要注重 培养机电工人在遇到紧急的危险情况时,能采取正确 的维修措施,并果断而准确地选择维修方法。而这些 都必须在安全培训时不断地反复训练。但煤矿工作环 境不容许在培训现场再现一些机电事故危险场景。要 做到现场处理维修机电反应训练,在传统煤矿安全培 训中是绝对不可能的。因此现有的煤矿安全培训只能 万方数据 2012年7月25日第29卷第4期 匝缝电.碌 术 Telecom Power Technology July 25,2012,Vo1.29 No.4 进行理论安全教育,不是常规意义上的安全培训,很难 收到应有的效果。为了达到应有的效果我们开发了 《煤矿安全培训教育虚拟仿真系统》。 2 《煤矿安全培训教育虚拟仿真系统 的开发 原因 由于传统的煤矿安全培训体系中存在着许多问 题。比如煤矿在地理上分散偏僻,交通不便,造成集中 培训困难;有的培训教材理论性过强,可读性、趣味性 欠缺,超出受训人员的理解范围,等等;因此现有的煤 矿安全培训只能进行一些安全教育,不是常规意义上 的安全培训,很难收到应有的效果。 针对以上问题,开发了《煤矿安全培训教育虚拟仿 真系统》,该系统是将文字、图片、动画、视频、音频等方 式相综合的培训手段。《煤矿安全培训教育虚拟仿真 系统》是一项把三维动画模拟仿真运用于煤矿安全培 训领域的科学技术成果,主要提高职工的安全意识和 安全素质,做到人人重视安全,人人懂安全,涵盖了煤 炭行业机电操作不安全案例和操作安全规范,并逐一 直观、生动形象地表现出来,再加上虚拟技术的运用和 机电事故案例的虚拟再现,从而为教师和学生提供了 一个可视、可听、可读、可触、可做的自主的集成学习环 境。 3 《煤矿安全培训教育虚拟仿真系统》结构 煤炭企业和各培训机构地理位置相对分散,从技 术升级和网络实施的角度出发,根据煤矿安全培训系 统的建设要求,采用以下体系结构:系统是采用虚拟现 实技术开发的。它所生成的视觉环境是三维可视的、 人机交互是实时和谐的、用户界面是友好的,客户端通 过浏览器访问服务器和后台数据库,发出数据请求,将 结果返回浏览器,完成整个操作过程。优点是:虚拟现 实技术将为接受培训的员工创造出一种“真实”的学习 和工作环境,既增加了员工学习的兴趣与效率,也降低 了新手的失误率。客户端无需下载,具备了很好的移 动性,确保不同的使用者都能以最佳的方式来使用所 需的系统。普通使用者只需要使用浏览器就可以在任 何地方通过身份权限确认后就可以进行相关操作,极 大地发挥了B/S结构的优点。 4 《煤矿安全培训教育虚拟仿真系统》的功能 和特点 系统虚拟各种复杂的作业环境,仿真实现各种机 电设备规范操作,模拟再现各种不安全操作引起的机 电事故。这样不仅降低了培训费用,又可缩短教学时 间,让更多的人接受安全操作培训,同时还可对井下工 人进行上岗前的操作及安全教育培训。培训视景系统 使人与环境相结合,通过人机交互,从而使受训者产 · 86 ’ 生身临其境的感觉并达到或超过以往其他培训形式所 能达到的效果。系统虚拟井下的各种工况及险情,使 被训练者身临其境地去体验,并学会采取有效的应急 措施去处理各种险情,以提高人员素质,消除事故隐 患。 系统具有如下特点: 第一,培训内容操作规范化。《煤矿安全培训教育 虚拟仿真系统》仿真的规范操作都是依据《煤矿安全规 程》、《操作规程》和《作业规程》等开发模拟的,严格按 照国家煤矿安全监察局颁发的《煤矿安全培训大纲》、 《煤矿特种作业人员培训大纲及考核标准》的要求,紧 紧围绕着从业人员必须掌握的煤矿安全生产知识和技 能进行开发,保证了培训内容的实用性和规范性。 第二,表现生动形象化,提高培训效率。《煤矿安 全培训教育虚拟仿真系统》配合视频、声音、三维动画 及互动视景培养机电操作人员在各种情况及特殊条件 下作业的识别、判断、分析和处理能力,使操作人员能 够在正式上岗前掌握工作要领,提高安全生产水平,培 训效率和培训水准大大提高。并且系统采用全程配 音,力求表现方式上的生动形象,使学员达到易学、易 懂、易记、易会的效果。 第三,培训学习直观性。《煤矿安全培训教育虚拟 仿真系统》主要运用3 MAX和虚拟技术可以立体 演示各种煤矿环境、大型煤矿机械、机电设备、人物等 设备任务运行状态和检修操作状态,解决了学员不能 到现场的问题。 第四,缩短培训周期,减少培训费用。传统模式的 培训方式是:新人矿的机电人员,应接受不少于两个月 的安全技术培训。在有经验的老工人带领下实习四个 月,经考核合格后,方可独立工作。而本系统的应用大 大地减少了培训周期和培训时间,提高安全生产水平; 使机电人员能在很短的时间内学习并掌握其他工种的 工作要领,培养出更多复合型专业机电操作人才,提高 科学教育水准,让更多的人接受专业教育,从而带来 更好地经济效益和社会效益。 5 《煤矿安全培训教育虚拟仿真系统》的作用 《煤矿安全培训教育虚拟仿真系统》的作用主要体 现在以下几个方面: (1)系统配合声音、图像、三维动漫及互动视景培养 从业人员在各种情况及特殊条件下作业的识别、判断、 分析和处理能力,使矿业人员能够在正式上岗前掌握工 作要领。促进了员工对知识的理解,提高了培训的效果。 (2)本系统的应用大大地减少了培训周期和培训 时问,提高安全生产水平;减少培训中无谓的时间消耗 成本支出,从根本上提高培训的效率和效益。 (3)有利于公司工作,有效防范机电安全事故。该 (下转第88页) 万方数据 通镌电潦技术 生 旦 堂笙兰塑Telecom Power Technology July 25,2012,Vo1.29 No.4 信息的及时传达和告警。而且通过拆包服务器的替代 工作,保障告警信息不会大量的丢失,这就是采用计算 机技术的交换机网络管理系统的高实时性。 采用计算机技术的交换机网络管理系统的高实时 性,使得对网络的管理更加及时,也使得对系统的管理 更加正确有效,不会因为信息丢失等问题,而带来不必 要的麻烦。 2.2 计算机技术交换机网络管理系统显示的全面性 当采集到各种告警的时候,系统将会选择声音和 图形界面两种方式来通知维护人员,而维护人员可以 设定每种告警类型和级别不同的告警是否需要声音来 提示,并在地图式的全局检测图中显示各个交换局点 具体的位置所在。因为显示的告警级别的多样性,所 以在每个局点就会出现不同的告警信息列表(告警信 息表中主要显示的交换局的类型、局点、告警级别、告 警类型和告警确认时间),维护人员通过全局监视图就 可以对每一个局点的告警信息进行快捷地查阅。当系 统收到不同级别的告警信息的时候不仅发出告警提示 声音(维护人员设定不发声音外),还会用相应的颜色 闪烁指示来表示告警的级别,当告警得到确认或者告 警消除报告收到以后,声音和颜色闪烁灯一系列的告 警都会停止,处于等待告警状态。 这样的告警显示更加多样,而且全面,能够让维护 人员更加容易去辨别各种告警信息,了解各种告警所 发生的位置,通过简单的操作而达到对告警信息的系 统查阅和确认。应用计算机技术的交换机网络管理系 统显示的全面性,让网络管理更加的简洁和准确,避免 了管理人员不必要的操作,减少了管理人员的工作量, 也让管理实现更多的效率。 2.3 系统报表的动态性 用户可以直接从数据库流水表中读取数据,不用 去做什么报表的修改,而是根据自己的需要去对报表 来进行一个自定义,然后通过一系列特定的运算来产 (上接第86页) 系统有效地记录每位参与培训员工培训记录,公司通 过登录《煤矿安全培训教育虚拟仿真系统》中就可以对 这些人员的安全培训、考核成绩、合格程度、何时进 行培训等信息情况一目了然。因此公司可以根据这些 信息计划的组织培训,将不合格人员拒于岗前,将机电 事故防范关口前移,提前防范事故的发生。 6 结束语 煤矿企业的机电设备安全培训工作,必须从基础工 作着手,以提高企业生产的安全可靠性为前提,加强对设 备的操作、维修、养护等各项工作。《煤矿安全培训教育 虚拟仿真系统》形象逼真,容易理解。受训人员可以在培 生一个属于用户的个性化图表。因为这个图表是完全 按照用户的想法而制作的,所以用户就会更加直接和 及时地了解到故障的发生,准确而快捷地对故障进行 智能化的分析,为通信设备的维护工作提供各种参考 和重要依据。报表的动态性,也就决定了交换机网络 管理系统能够为用户提供一个快捷的故障分析图表, 实现图表的重要价值。根据用户的个人意见而自定义 出来的图表更加地满足了用户的要求,把更多的工作 和计算交给计算机来处理,实现信息的准确和快捷传 递,也避免人力资源的浪费,这是计算机技术的一个重 要的优势。基于计算机技术的交换机网络管理系统就 是将计算机技术这一重要优势凸显出来,以满足网络 管理的需要,更好地实现网络管理。 3 结论 基于计算机技术的交换机网络管理系统,减少人 对交换机网络管理系统维护的麻烦,也大大地缩短了 告警信息的延时,提高了整个系统的安全性,使系统的 性能更加的人性化,满足用户的各种要求,减少不必要 的人为操作,实现了系统的自我控制。 该系统把分散的多机型交换机告警信息进行集中的 采集和快速处理,同时对告警故障增加了故障监视和告 警信息统计。告警故障设置,大大地提高了维护人员的 故障排除能力,同时也提高了网络的运行质量,给企业带 来了良好的经济效益和社会效益;做到各个交换机的集 中监控,实现了交换机告警信息的统一处理,也避免了更 多人力资源的浪费,减少了成本投入。 参考文献: [1] 李光.基于计算机技术的交换机网络管理系统[J].科 技探索,2011,(10):135. [2] 逢成香,陈玉辉.电信网中交换机的集中网管系统的设计 探讨[J].中国新技术新产品,2011,(3):42. 训时陕速掌握学习机电设备概况。通过落实科学的安全 培训工作,提高煤矿工作的安全I生、可靠性、经济性。 参考文献: [1] 王德永,仵自连,杜卫新.虚拟现实技术在矿井生产仿真系 统中的应用EJ].煤矿机械,2006,(10):172—173. E2] 史先焘.虚拟仿真技术在煤矿安全培训中的应用[J].中 国矿业,2005,(9):79一 [3] 宋小岗,史凯群.煤矿安全生产技术多媒体教学管理系统 的开发和应用口].煤矿现代化,2007,(8()):42—43. [4] 吉永辉.煤矿机电设备操作人员的安全管理[J].煤矿机 械,2009,(7):24—25. [5] 沈学利,张纪锁,张红岩.基于虚拟现实大型矿山机械建 模研究[J].煤矿机械,2010,(4):38—40.
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