一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法及系统，涉及矿山灾害应急救援技术领域。该方法包括：获取巷道的地形三维数据和环境数据；基于地形三维数据和环境数据采用增强现实技术生成巷道仿真情景；当环境数据超过预设阈值，进行灾害预警；进行矿山灾害发展演变预测，在巷道仿真情景中进行矿山灾害应急场景的模拟仿真过程；基于模拟仿真过程预演应急预案。本发明专利技术的方法及系统采用增强现实技术搭建仿真场景，同时，根据环境数据预测灾害发展趋势，在仿真场景中进行展现，避免了搭建实物场景的繁琐，提高了灾害发展的预测的能力，便于更好的构建与调整应急预案。便于更好的构建与调整应急预案。便于更好的构建与调整应急预案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及矿山灾害应急救援
，特别涉及一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]矿山工作面环境复杂，事故易发。瓦斯煤尘爆炸、冒顶以及由此引发的继发性事故一直是导致从业工作者伤亡的重要原因。随着矿山安全工作的深入，加强矿山应急仿真演练工作、提高从业工作者面对矿山灾害的应急响应能力尤为重要。
[0003]目前，对于从业工作者与应急指挥人员的矿山灾害应急仿真演练大多采用制作真实微缩模型的方法，存在着缺少真实体验感受、成本高、演练效果不佳的问题，同时，还存在着不易进行应急预案的实时调整、临机性不足等问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术采用了增强现实技术进行矿山工作情景构建，同时基于矿山灾害发展演变预测实现矿山灾害应急场景的模拟仿真，进而结合应急预案实现仿真演练。具体来说，本专利技术采用了以下的技术方案：本专利技术提供了一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法，包括：获取巷道的地形三维数据和环境数据；基于上述地形三维数据和上述环境数据采用增强现实技术生成巷道仿真情景；当上述环境数据超过预设阈值，进行灾害预警；进行矿山灾害发展演变预测，在上述巷道仿真情景中进行矿山灾害应急场景的模拟仿真过程；基于上述模拟仿真过程预演应急预案。
[0005]在一种实施方式中，上述基于上述地形三维数据和上述环境数据采用增强现实技术生成巷道仿真情景，具体包括：基于上述地形三维数据进行虚拟场景渲染构建，得到三维虚拟场景；将上述环境数据与上述三维虚拟场景结合，得到动态虚拟场景；基于上述动态虚拟场景，采用增强现实技术生成巷道仿真情景；将上述巷道仿真情景采用增强现实设备进行展示与交互。
[0006]在一种实施方式中，上述当上述环境数据超过预设阈值，进行灾害预警，具体包括：预设环境数据的灾害预警阈值和灾害发生阈值；基于上述灾害预警阈值和上述灾害发生阈值获取灾害预警数据范围和灾害发生数据范围；当上述环境数据达到上述灾害预警数据范围，进行灾害临近预警；当上述环境数据达到上述灾害发生数据范围，进行灾害发生预警；
基于上述环境数据，采用自回归积分滑动平均模型获取环境数据变化趋势；基于上述环境数据变化趋势获取灾害信息。
[0007]在一种实施方式中，上述进行矿山灾害发展演变预测，在上述巷道仿真情景中进行矿山灾害应急场景的模拟仿真过程，具体包括：获取反映矿山灾害发展演变的环境数据的参考值；基于矿山灾害环境数据实际的过程输出y和上述参考值，生成并输出模拟仿真轨迹，计算公式如下所示，其中，k代表第k个仿真区间，表示预测水平，用来表示自第k个仿真区间起算的未来控制区间数量，为在预测水平条件下的第个仿真区间的模拟仿真轨迹的期望输出，与分别为第k个、第个仿真区间的矿山灾害发展演变的环境数据的参考值，为第个仿真区间的实际环境数据；为比例系数，通过时域滚动的方式计算可得、、的比重，经过循环滚动优化后，计算矿山灾害发展演变的模拟仿真轨迹。
[0008]在一种实施方式中，上述方法还包括：获取应急预案的处理结果；基于上述处理结果，进行反馈与调整。
[0009]本专利技术还提供了一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真系统，包括：获取模块，被配置成获取巷道的地形三维数据和环境数据；生成模块，被配置成基于上述地形三维数据和上述环境数据采用增强现实技术生成巷道仿真情景；预警模块，被配置成当上述环境数据超过预设阈值，进行灾害预警；预测模块，被配置成进行矿山灾害发展演变预测，在上述巷道仿真情景中进行矿山灾害应急场景的模拟仿真过程；预演模块，被配置成基于上述模拟仿真过程预演应急预案。
[0010]在一种实施方式中，生成模块被进一步配置成：构建子模块，被配置成基于上述地形三维数据进行虚拟场景渲染构建，得到三维虚拟场景；结合子模块，被配置成将上述环境数据与上述三维虚拟场景结合，得到动态虚拟场景；生成子模块，被配置成基于上述动态虚拟场景，采用增强现实技术生成巷道仿真情景；交互子模块，被配置成将上述巷道仿真情景采用增强现实设备进行展示与交互。
[0011]在一种实施方式中，预警模块被进一步配置成：预设子模块，被配置成预设环境数据的灾害预警阈值和灾害发生阈值；第一获取子模块，被配置成基于上述灾害预警阈值和上述灾害发生阈值获取灾害预警数据范围和灾害发生数据范围；第一预警子模块，被配置成当上述环境数据达到上述灾害预警数据范围，进行灾害临近预警；第二预警子模块，被配置成当上述环境数据达到上述灾害发生数据范围，进行灾害发生预警；第二获取子模块，被配置成基于上述环境数据，采用自回归积分滑动平均模型获取环境数据变化趋势；第三获取子模块，被配置成基于上述环境数据变化趋势获取灾害信息。
[0012]在一种实施方式中，预测模块被进一步配置成：数据获取子模块，被配置成获取反映矿山灾害发展演变的环境数据的参考值；计算子模块，被配置成基于矿山灾害环境数据实际的过程输出y和上述参考值，生成并输出模拟仿真轨迹，计算公式如下所示，其中，k代表第k个仿真区间，表示预测水平，用来表示自第k个仿真区间起算的未来控制区间数量，为在预测水平条件下的第个仿真区间的模拟仿真轨迹的期望输出，与分别为第k个、第个仿真区间的矿山灾害发展演变的环境数据的参考值，为第个仿真区间的实际环境数据；为比例系数，通过时域滚动的方式计算可得、、的比重，经过循环滚动优化后，计算矿山灾害发展演变的模拟仿真轨迹。
[0013]在一种实施方式中，上述系统还包括：反馈模块，被配置成获取应急预案的处理结果，以及，基于上述处理结果，进行反馈与调整。
[0014]本专利技术提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本专利技术的方法及系统采用增强现实技术搭建仿真场景，同时，根据环境数据预测灾害发展趋势，在仿真场景中进行展现，避免了搭建实物场景的繁琐，提高了灾害发展的预测的能力，便于更好的构建与调整应急预案。
[0015]采用本专利技术的方法及系统，用户可以在仿真场景中进行多人协同的实操训练，不仅具有身临其境的感受，还可以提高用户的应急处置能力、指挥能力等，并且根据仿真场景中用户的行为与反应、应急预案的处置结果可以实时进行应急预案的反馈与调整。
[0016]本专利技术的方法和系统采用在矿山巷道中布置多种监测设备，可以实现矿山工作面
情况的实时监控，通过异常的数据可以排查安全隐患，提前进行灾害预警，判断灾害发展趋势，在灾害发生后，还可以通过监测设备及时了解被困者的情况，搜寻被困者。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法的方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真系统的结构框图；图3为本专利技术实施例提供的生成模块的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法，其特征在于，包括：获取巷道的地形三维数据和环境数据；基于所述地形三维数据和所述环境数据采用增强现实技术生成巷道仿真情景；当所述环境数据超过预设阈值，进行灾害预警；进行矿山灾害发展演变预测，在所述巷道仿真情景中进行矿山灾害应急场景的模拟仿真过程；基于所述模拟仿真过程预演应急预案。2.根据权利要求1所述的基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法，其特征在于，所述基于所述地形三维数据和所述环境数据采用增强现实技术生成巷道仿真情景，具体包括：基于所述地形三维数据进行虚拟场景渲染构建，得到三维虚拟场景；将所述环境数据与所述三维虚拟场景结合，得到动态虚拟场景；基于所述动态虚拟场景，采用增强现实技术生成巷道仿真情景；将所述巷道仿真情景采用增强现实设备进行展示与交互。3.根据权利要求1所述的基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法，其特征在于，所述当所述环境数据超过预设阈值，进行灾害预警，具体包括：预设环境数据的灾害预警阈值和灾害发生阈值；基于所述灾害预警阈值和所述灾害发生阈值获取灾害预警数据范围和灾害发生数据范围；当所述环境数据达到所述灾害预警数据范围，进行灾害临近预警；当所述环境数据达到所述灾害发生数据范围，进行灾害发生预警；基于所述环境数据，采用自回归积分滑动平均模型获取环境数据变化趋势；基于所述环境数据变化趋势获取灾害信息。4.根据权利要求1所述的基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法，其特征在于，所述进行矿山灾害发展演变预测，在所述巷道仿真情景中进行矿山灾害应急场景的模拟仿真过程，具体包括：获取反映矿山灾害发展演变的环境数据的参考值；基于矿山灾害环境数据实际的过程输出y和所述参考值，生成并输出模拟仿真轨迹，计算公式如下所示，其中，k代表第k个仿真区间，表示预测水平，用来表示自第k个仿真区间起算的未来控制区间数量，为在预测水平条件下的第个仿真区间的模拟仿真轨迹的期望输出，与分别为第k个、第个仿真区间的矿山灾害发展演变的环境数据的参考值，为第个仿真区间的实际环境数据；为比例系数，通过时域滚动的方式计算可得、、
的比重，经过循环滚动优化后，计算矿山灾害发展演变的模拟仿真轨迹。5.根据权利要求1所述的基于增强现实的矿山灾害应急仿真方法，其特征在于，所述方法还包括：获取应急预案的处理结果；基于所述处理结果，进行反馈与调整。6.一种基于增强现实的矿山灾害应急仿真系统，其特征在于，包括：获取模块，被配置成获取巷道的地形三维数据和环境数据；生...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼，陈超，王德志，崔恒瑞，谷永强，张军，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：