本发明专利技术公开了一种基于虚拟现实技术的煤矿通风机实训装置，该装置包括：上位机煤矿通风机运行三维虚拟仿真软件模块、下位机煤矿通风机操作台模块、上下位机通信控制模块。本发明专利技术通过现代多媒体技术、虚拟现实技术、三维动画、嵌入式计算机控制技术等，按照煤矿通风机操作台实际应用来制作，对煤矿通风机工作原理、操控技能、通风路径等进行三维仿真，实现煤矿通风机岗位工、信号工、维修工等的模拟操作训练，临场感强，培训效果好，安全可靠，降低了培训成本。此外，本发明专利技术结构简单，操作方便，实现煤矿通风机相关人员和工种在对煤矿通风机结构原理、启停、运行、突发事故处理、日常保养维修等知识技能进行理论学习、模拟练习和在线考试的功能。
【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实技术的煤矿通风机实训装置
本专利技术属于煤矿通风机和相关人员进行仿真培训
，尤其涉及一种煤矿通风机岗位工培训虚拟实操装置。
技术介绍
目前煤矿通风机和相关人员操作培训，主要靠课堂讲授和“传帮带”方式进行，另一方面靠投资修建的实操基地方式，理论培训主要靠教师课堂教学，脱离井下环境，内容较为抽象，培训效果较差；传帮带方式，学习过程中存在安全隐患，设备误操作甚至会带来严重的安全事故，另外该学习方法效率不高且受到师傅的水平和素质影响，按照井下模式修建实操基地的做法，投资大、只适合单一、小型系统，对于像煤矿通风机系统实操基地的建设是不经济和不现实。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种煤矿通风机虚拟实操系统，旨在解决现有的煤矿通风机操作培训存在的脱离井下环境，内容较为抽象，培训效果较差和成本高的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种煤矿通风机操作工虚拟实操装置，该煤矿通风机操作工虚拟实操系统包括: 用于为煤矿通风机操作工虚拟实训操作系统提供煤矿通风机运行虚拟场景，对操作进行仿真模拟的上位机软件模块； 用于实现对上位机中的虚拟煤矿通风机进行启动、停止、通信、报警、紧急制动、瓦斯超限闭锁响应等操作的，按照实际煤矿通风机操作台制作的下位机硬件模块。通过通信控制模块连接上位机和下位机，用于实现上位机漫游、下位机操控上位机中的虚拟煤矿通风机的功能。进一步，上位机软件模块还包括:计算机、显示终端、煤矿通风机三维仿真软件模块； 计算机用于为仿真模拟提供运算和实施平台； 显示终端与计算机连接，用于对计算机的仿真模拟结果进行显示； 煤矿通风机三维场景仿真软件模块，安装在计算机中，用于在计算机上运行仿真模拟的场景，并提出规范化的要求，实现对煤矿通风机结构原理、启动停止、倒风、通信、报警、紧急制动、瓦斯超限闭锁响应等三维仿真。进一步，下位机模块还包括:启动停止操作模块、声光信号操作模块、运行状态显示模块、紧急制动模块； 启动停止操作模块用于实现操作工对煤矿通风机的启停、进退的操作功能； 声光信号操作模块用于启停、特殊情况的警示提醒作用； 紧急制动模块用于常见突发事故模拟时紧急制动功能； 运行状态显示模块，显示电压、电流、速度、时间、温度、瓦斯含量等信息功能。进一步,操作模块包括I个操作手柄，2个控制按钮,6个指示灯，I个刹车板、I个紧急刹车； I个操作手柄分别实现倒风控制，2个控制按钮分别实现启动停止等控制功能，6个指示灯反映各种运行状态，I个刹车板用来停机，I个紧急刹车用来紧急情况下停机。本专利技术的另一目的在于提供一种煤矿通风机仿真操作模块的设计方法，该仿真操作模块的设计方法包括以下步骤: 一种仿真操作模块的设计方法，其特征在于，该仿真操作模块的设计方法包括以下步骤: 建立煤矿通风机井下运行场景的三维仿真系统，首先通过采用三维建模工具，将井下运输巷道、轨道、煤矿通风机系统等进行三维建模，构建煤矿通风机运行的三维场景；采用与实际操作台外观一样的设计进行操作台的制作； 采用单片机系统实现操作台下位机与包括煤矿通风机运行的三维场景在内的上位机进行通信，从而达到培训煤矿通风机操作人员的目的。本专利技术提供的煤矿通风机操作工虚拟实操系统，通过虚拟现实、三维动画、计算机控制等技术，按照1:1制作操作台，再现煤矿通风机在井下操作环境，对设备结构工作原理、操作过程进行仿真，将井下设备搬到课堂，根本上改变了煤矿通风机相关工种技能培训模式。本专利技术旨在开发煤矿通风机岗位工虚拟实操系统，用于煤矿通风机系统仿真培训，可以实现煤矿通风机岗位工的单人和多人模拟训练，直观性强，培训效果好，降低了培训成本。此外，本专利技术结构简单，操作方便，同时还能根据煤矿通风机的种类，实现一套系统培训多种煤矿通风机岗位工操作的目的。本专利技术的优异效果: 1、手段创新，效果良好，采用现代三维仿真技术，模拟真实操作环境，实现人机交互操作，对煤矿通风机的操作技术要求、基本结构、工作原理、故障处理等都能在模拟的三维环境下进行展现，该专利技术采用先进的虚拟现实技术、人机交互等先进技术，培训手段新，直观性强，能有效提高培训效果； 2、降低成本，节约经费。该煤矿通风机岗位工虚拟实训操作台为一次性投入，在长期的煤矿通风机岗位工和相关人员进行系统培训中可以重复使用，培训内容可以无限增加，也可以根据具体矿井情况进行修改，相比部分矿井建立“实训基地”的方式来说投入较低，另夕卜，培训环境采用计算机仿真技术再现，相对于“传帮带”方式则显得更加安全可靠； 3、可以实现多工种协同操作，本操作台通过主控计算机，能够实现煤矿通风机单人和多车会车的协同模拟操作，这比各个工种单独通过理论、现场操作等培训方式更加直接，效果更加良好； 4、有利于缩短培训周期，更有利于提高培训合格率，该操作台可以根据矿上的具体情况，可以定制开发，也不存在安全隐患，培训方式更加先进，受训人员兴趣更高，效果良好，能够使培训的周期明显缩短，培训合格率也能得到提高； 5、培训内容更加丰富，有利于煤矿安全生产与事故隐患处理的统一协调。本实训操作台采用软硬件结合方式，实际煤矿通风机系统所有的操作技术要求均能够模拟仿真，对一些安全事故、隐患处理、故障诊断等也能够进行模拟仿真，使安全事故切实看得见，培训内容可以无限丰富，也有利于煤矿安全生产与事故隐患处理的统一协调。【附图说明】图1是本专利技术实施例提供的煤矿通风机操作工虚拟实操系统的结构示意图； 图2是本专利技术实施例提供的仿真操作模块的设计流程图； 图中:1、上位机模块；1_1、计算机；1_2、显示终端；1_3、煤矿通风机三维仿真操作软件模块；2、下位机模块；2_1、操作模块；2_1_1、控制按钮；2_1_2、操作手柄；2_1_3、显不模块；2-2、煤矿通风机岗位工操作控制通信模块；3、上下位机通信模块。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1示出了本专利技术提供的煤矿通风机虚拟实操系统结构。为了便于说明，仅仅示出了与本专利技术相关的部分。本专利技术实施例的煤矿通风机操作工虚拟实操系统，该煤矿通风机操作工虚拟实操系统包括: 用于为煤矿通风机操作工虚拟实训操作系统提供煤矿通风机运行虚拟场景，对绞车操作进行仿真模拟的上位机模块； 用于实现对上位机中的虚拟煤矿通风机进行启动、停止、倒风、通信、报警、紧急制动、瓦斯超限闭锁响应等操作的，按照1:1比例制作的煤矿通风机操作台的下位机模块。通过通信控制模块连接上位机和下位机，用于实现上位机漫游、下位机操控上位机中的虚拟煤矿通风机系统的功能。作为本专利技术实施例的一优化方案，上位机模块还包括:计算机、显示终端、三维仿真操作软件模块； 计算机用于为仿真模拟提供运算和实施平台； 显示终端与计算机连接，用于对计算机的仿真模拟结果进行显示； 三维场景仿真软件模块，安装在计算机中，用于在计算机上运行仿真模拟的场景，并提出规范化的要求，实现对煤矿通风机结构原理、启动停止、倒风、通信、报警、紧急制动、瓦斯超限闭锁响应等三维仿真。下位机模块还包括:启动停止操作模块、声光信号操作模块、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于虚拟现实技术的煤矿通风机实训装置其特征在于，煤矿通风机操作工虚拟实操系统包括：用于为煤矿通风机操作工虚拟实训操作系统提供煤矿通风机运行虚拟场景，对操作进行仿真模拟的上位机三维仿真虚拟模块；用于实现对上位机中的虚拟煤矿通风机进行启动、停止、紧急制动、瓦斯超限闭锁响应等操作的，按照煤矿通风机实际情况制作的操作台即下位机模块。
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的煤矿通风机实训装置其特征在于，煤矿通风机操作工虚拟实操系统包括: 用于为煤矿通风机操作工虚拟实训操作系统提供煤矿通风机运行虚拟场景，对操作进行仿真模拟的上位机三维仿真虚拟模块； 用于实现对上位机中的虚拟煤矿通风机进行启动、停止、紧急制动、瓦斯超限闭锁响应等操作的，按照煤矿通风机实际情况制作的操作台即下位机模块。2.通过通信控制模块连接上位机和下位机，用于实现上位机漫游、下位机操控上位机中的虚拟煤矿通风机。3.如权利要求1所述的煤矿通风机虚拟实操装置，其特征在于，上位机模块还包括:计算机硬件、显示终端、煤矿通风机三维场景仿真软件模块； 计算机用于为仿真模拟提供运算和实施平台； 显示终端与计算机连接，用于对计算机的仿真模拟结果进行显示； 三维场景仿真软件模块，安装在计算机中，用于在计算机上运行仿真模拟的场景，并提出规范化的要求，实现对煤矿通风机结构原理、启动停止、通信联络、紧急制动、瓦斯超限闭锁响应等三维仿真。4.如权利要求1所述的煤矿通风机岗位工虚拟实操装置，其特征在于，下位机模块还包括:岗位工启动停止操作模块、操作工声光信号操作模块、煤矿通风机运行状态显示模块、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大虎，王敬冲，刘海洋，陈文博，史艳楠，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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