矿山事故情景构建模块及应急救援综合培训演练系统技术方案

本发明专利技术涉及应急救援训练领域，具体公开一种矿山事故情景构建模块及应急救援综合培训演练系统。情景构建模块包括：转换单元，用于将矿山的矿井巷道和开采工作面的CAD图转换为矿井巷道和开采工作面的3D模型；模型单元，用于建立满足矿井事故情景所需的情景构建要素模型库，其中，所述情景构建要素模型库包括矿井巷道和开采工作面的3D模型以及矿山事故要素3D模型；情景单元，用于利用矿山模型库中的3D模型，构建矿山事故情景。通过上述技术方案，可以快速建立多种矿井的3D模型，将矿井内部分布和矿山事故情景真实再现，使得演练人员可以针对不同的事故情景进行救援活动，有效的提高演练人员的救援技能。练人员的救援技能。练人员的救援技能。

【技术实现步骤摘要】
矿山事故情景构建模块及应急救援综合培训演练系统


[0001]本专利技术涉及应急救援训练领域，具体地，涉及一种矿山事故情景构建模块及应急救援综合培训演练系统。

技术介绍

[0002]应急救援是一项高危作业，需要救援人员具备体能、心理、知识、经验等方面较强的综合能力，是安全高效开展救援，降低事故损失的重要保障。做好救援演练培训是提高救援人员能力的基本途径。矿山救援的主要事故类型包括煤矿井下透水、火灾、瓦斯(煤尘)爆炸、顶板冒落等自然环境灾害。传统的矿山事故演练，主要是在井下生产现场，甚至在地面上假设事故情景，开展一些简单、局部的模拟演练，或者通过授课演示等方式开展培训。由于培训演练水平低，难以满足实际需要，严重阻碍了应急救援能力的提高。基于矿山事故特点，现实中，有效开展应急救援演练面临诸多技术问题，比如瓦斯(煤尘)爆炸等一些事故情景在现实中无法真实再现。由于煤矿等矿山井下安全性要求非常高，复杂事故情景再现布置困难、成本高，现实中难以开展大型复杂事故的协同演练。因此，通过创新演练手段，全面、真实、便捷再现各类复杂事故情景，实现现场救援与场外指挥综合协同演练，具有重要意义。
[0003]当前，采用虚拟现实技术构建模拟情景的方法都是单独创建模型，然后构建情景。已有三维CAD图与虚拟现实技术不兼容，不能得到有效应用；需要专业人员花费较长时间创建模型和情景构建。现实中，企业面临多种事故情景，需要根据企业具体情况及时进行演练，亟待创新情景构建技术，满足现场人员快速完成情景构建需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种矿山事故情景构建模块及应急救援综合培训演练系统，用于解决相关技术存在的问题。
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种矿山事故情景构建模块，转换单元，用于将所述矿山的矿井巷道和开采工作面的CAD图转换为所述矿井巷道和所述开采工作面的3D模型；模型单元，用于建立满足所述矿井事故情景所需的情景构建要素模型库，其中，所述情景构建要素模型库包括所述矿井巷道和所述开采工作面的3D模型以及矿山事故要素3D模型；情景单元，用于利用所述矿山模型库中的3D模型，构建所述矿山事故情景。
[0006]优选的，所述转换单元用于采用如下方式将所述矿井巷道及开采工作面的CAD图转换为所述矿井巷道和所述开采工作面的3D模型：解析所述矿井巷道及所述开采工作面的CAD图，以得到所述CAD图的引导线文件；将所述引导线文件中的引导线转换为NURBS曲线；根据预设的横截面参数，设置所述NURBS曲线的横截面，以得到所述矿井巷道及所述开采工作面初始模型；将所述矿井巷道及所述开采工作面初始模型中的相交部分连通，以得到所述矿井巷道及所述开采工作面的3D模型。
[0007]优选的，所述模型单元还用于建立所述矿山事故要素3D模型；所述矿山事故要素
3D模型包括：开采设备3D模型、运输设备3D模型、掘进设备3D模型、其他机电设备3D模型、通风设施3D模型、防护设施3D模型、遇险人员3D模型、救援人员3D模型。
[0008]优选的，所述情景单元还用于：利用所述情景构建要素模型库中的3D模型构建矿山事故基础情景模式；根据演练脚本设定要求调整所述基础情景模式中的3D模型，以得到不同的所述矿山事故情景。
[0009]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种矿山应急救援综合培训演练系统，所述演练系统包括：第一方面或者第一方面任一项所述的情景构建模块，用于构建事故情景；情景显示模块，用于显示所述事故情景以及演练人员所采取的相应救援演练活动的事故救援场景；智能教鞭模块，用于所述演练人员与所述事故情景交互，完成相关救援演练活动；指挥平台模块，用于远程同步显示所述事故群殴美国控以及用于指挥人员与所述演练人员互动，指挥和控制所述救援演练活动。
[0010]优选的，所述情景显示模块包括显示控制主机、几何校正处理器、投影机组件、环幕；所述显示控制主机将所述事故情景的画面通过所述几何校正处理器进行处理后，利用所述投影机组件将处理后的事故情景的画面投射到所述环幕上；所述环幕包括120度环幕、180度环幕、360度环幕。
[0011]优选的，所述几何校正处理器用于采用如下方式对所述事故情景的画面进行处理，包括：基于所述事故情景的画面，得到所述事故情景的画面的图像像素阵列图；基于算法公式计算，将所述图像像素阵列图转换成适配于所述环幕的图像像素阵列图，以得到校正处理后的事故情景的画面。
[0012]优选的，所述算法公式包括：
[0013][0014]S
i
＝L(tan(iα)
‑
tan((i
‑
1)α))；
[0015]其中，L为所述演练人员与所述环幕的水平距离，H为所述环幕的高度，h为所述演练人员的身高高度，n为所述环幕的图像像素行数，α为所述两行间图像像素点之间的夹角，S
i
为任意连续两行间图像像素点的距离，i为像素行数序号。
[0016]优选的，所述智能教鞭模块包括红外教鞭和红外光学摄像头；所述红外教鞭用于在所述环幕显示的事故情景的画面上投射红外光信号；所述红外光学摄像头用于根据所述红外光信号在所述环幕上显示的红外发光点，以定位所述红外教鞭在所述环幕上指向的位置并通过捕捉所述环幕显示的事故情景的画面，使得所述红外教鞭在所述位置对应的画面上进行操作。
[0017]优选的，所述红外教鞭包括手柄且在所述手柄上设置滑轮和鼠标键；所述红外教鞭的长度为大于等于0.5米；所述红外教鞭包括2个红外发光装置，且所述2个红外发光装置之间的直线距离小于等于0.3米；所述红外教鞭用于通过所述滑轮和所述鼠标键，对所述环幕上显示的画面进行暂停和回放以及对所捕捉的画面中的物体进行点击或者拖动。
[0018]优选的，所述指挥平台模块包括显示屏、麦克风、监听音箱和操控单元；所述显示屏用于分时或分区显示所述事故情景和所述事故救援场景；所述麦克风用于所述指挥人员对所述演练人员发出指令；所述监听音箱用于监听所述事故救援场景的声音情况及所述演练人员向所述指挥人员的语音报告情况；所述操控单元用于对所述事故情景及所述救援演
练活动的过程进行操作控制。
[0019]优选的，控制子单元，用于所述指挥人员控制所述救援演练活动的进程和状态以及调整所述事故情景设置；存储子单元，用于存储所述救援演练活动的过程；回放子单元，用于将所述存储模块中的救援演练活动的过程进行调取和回放；评价子单元，用于所述指挥人员对所述救援演练活动的效果进行分析评估，并提出相应的改进措施。
[0020]通过上述技术方案，可以根据不同的演练脚本快速搭建矿山事故情景，从而可以模拟多种矿井事故的发生。同时，通过包含该情景构建模块的应急救援综合培训演练系统，对演练人员针对不同的事故情景进行救援演练综合培训，大大提高演练人员针对不同矿山事故的救援应急技能。
附图说明
[0021]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山事故情景构建模块，其特征在于，所述情景构建模块包括：转换单元，用于将所述矿山的矿井巷道和开采工作面的CAD图转换为所述矿井巷道和所述开采工作面的3D模型；模型单元，用于建立满足所述矿山事故情景所需的情景构建要素模型库，其中，所述情景构建要素模型库包括所述矿井巷道和所述开采工作面的3D模型以及矿山事故要素3D模型；情景单元，用于利用所述矿山模型库中的3D模型，构建所述矿山事故情景。2.根据权利要求1所述的情景构建模块，其特征在于，所述转换单元用于采用如下方式将所述矿井巷道及开采工作面的CAD图转换为所述矿井巷道和所述开采工作面的3D模型：解析所述矿井巷道及所述开采工作面的CAD图，以得到所述CAD图的引导线文件；将所述引导线文件中的引导线转换为NURBS曲线；根据预设的横截面参数，设置所述NURBS曲线的横截面，以得到所述矿井巷道及所述开采工作面初始模型；将所述矿井巷道及所述开采工作面初始模型中的相交部分连通，以得到所述矿井巷道及所述开采工作面的3D模型。3.根据权利要求1所述的情景构建模块，其特征在于，所述模型单元还用于建立所述矿山事故要素3D模型；所述矿山事故要素3D模型包括：开采设备3D模型、运输设备3D模型、掘进设备3D模型、其他机电设备3D模型、通风设施3D模型、防护设施3D模型、遇险人员3D模型、救援人员3D模型。4.根据权利要求1所述的情景构建模块，其特征在于，所述情景单元还用于：利用所述情景构建要素模型库中的3D模型构建矿山事故基础情景模式；根据演练脚本设定要求调整所述基础情景模式中的3D模型，以得到不同的所述矿山事故情景。5.一种矿山应急救援综合培训演练系统，其特征在于，所述演练系统包括：权利要求1
‑
4任一项所述的情景构建模块，用于构建事故情景；情景显示模块，用于显示所述事故情景以及演练人员所采取的相应救援演练活动的事故救援情景；智能教鞭模块，用于所述演练人员与所述事故情景交互，完成相关救援演练活动；指挥平台模块，用于远程同步显示所述事故情景和所述事故救援场景，以及用于指挥人员与所述演练人员互动，指挥和控制所述救援演练活动。6.根据权利要求5所述的演练系统，其特征在于，所述情景显示模块包括显示控制主机、几何校正处理器、投影机组件、环幕；所述显示控制主机将所述事故情景的画面通过所述几何校正处理器进行处理后，利用所述投影机组件将处理后的事故情景的画面投射到所述环幕上；所述环幕包括120度环幕、180度环幕、360度环幕。7.根据权利要求6所述的演练系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：国汉君，王英伟，王凯，周彪，蒋立翔，王莉娜，唐珂，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：