陕煤集团神南产业发展有限公司 陕西神木 719300
摘要：围绕以往开展的煤矿安全培训工作方式单一、实效性较低等问题，设计了一种以虚拟现实技术为依托的安全培训系统，其中，基于设计思路、设计实践、实践应用等方面，针对此系统进行了详细探讨，以期为减少各类相关安全事故的出现建言献策。
关键词：培训系统；虚拟现实；安全培训系统；煤矿
引言：围绕以往开展煤矿安全培训操作的过程中出现的各种问题，及受到的限制，重新设计了煤矿安全培训体系，将虚拟现实技术作为依托，结合三维仿真及各类现代化技术等，基于风险预防管理、事故重现以及突发应对三个方面，开展具体的仿真模拟操作，有助于强化整体学习效果。
1 设计思路
该系统具体包括风险预防管理、事故重新、突发应对三个方面。具体设计过程中，是以虚拟现实技术为依托，针对各类非安全行为及可能诱发的不良影响与后果、各类生产及安全事故突发应对方案等，利用相应设备开展交互及仿真等操作，引导学习人员通过深化实践体验的方式，对学习内容拥有更为细节化的了解，对优化教学实效性存在积极影响[1]。
2 设计实践
需要先开展全方位的调查研究操作，基于规定标准，择选适宜的突发应对方案及安全事故案例，尽可能全面的检索相关资料，和专业技术人员进行有效的交流和沟通，明确事故前后各类细节化的行为和事件，掌握诱发原因，合理设计应对方案。对收集资料开展有效筛选，从内而外的开展调查分析，明确各种相关影响因素，为后期虚拟仿真奠定数据基础，针对相应事故开展精准的定位及研究操作。和专业技术人员及有关专家等进行针对性沟通，围绕高度仿真核心，设计三维模式措施。
2.1 模型建设
2.1.1 井下设备
具体建模过程中，应用的技术包括多边形建模等，针对复杂程度较低的设备模型来讲，只依靠创建简单模型的方式便可以实现，并可利用图片处理APP完成贴图操作；针对较为繁琐的设备，包括连采机及综采机等，为了实现高度仿真目的，应注重对有关的各类技术材料开展有效的检索和整合，实际开展模型创设的过程中，需要利用先创设精确模型，再创设简单模型的方式。利用机械化手段，针对井下煤炭进行开采的相关操作，具备较高繁琐性。
该系统主要是基于技术及硬件两个方面，针对上述模型创设过程中，由于场景数据量膨胀影响诱发的软件崩溃问题进行有效解决。其中，技术层面，需要优先开展设备精确模型创设操作，随后，基于创设模型再开展简单模型的创设操作。具体开展大场景创设操作时，以简单模型为基础开展远景设计，基于精确模型开展近景设计，有助于缓解大场景制作过程中出现的数据膨胀问题，消除了传统仿真技术下仿真度较低等缺陷出现可能性。
基于设备构成的差异性，诱发的事故案例也不尽相同，针对部分煤矿开展资料信息统计分析，差异化设备间具有的不同相对较多。所以，有必要针对初次修改相关数据进行有效存储，对于提升数据资源二次利用实效性，优化项目整体创设水平存在积极影响。通过纹理贴图法开展的贴图仿真操作，既能够有效简化模型面数，且有助于优化整体的仿真质量。
2.1.2 人物仿真
基于三维技术开展的仿真操作，具体是以人为对象，能否将仿真对象的模型及动作等，逼真化的创设出来，可将系统仿真的整体水平真实的凸显出来。具体而言，应针对系统内人物运动具有的特点开展深入研究，在此技术上，开展以曲面细分为基础的人体外形模型创设操作。同时，利用反向及正向运动技术开展运动模型创设操作，以实现优化模拟动画逼真性。利用蒙皮技术开展骨骼及外形模型的连接模拟操作，创设整体人物模型。
开展上述操作的过程中，难度较高的操作主要包括如何通过模型展现动作，需要针对人物的各种动作开展合理的类型划分，并创设相应的动作库。为了防止产生仿真缺乏真实性等问题，应注重通过和井下工作者的有效交流，明确实际工作过程导致事故出现可能性较高的动作，可利用摄像设备将这些动作存储下来，随后，经由动作采集等方式，为后期相关模拟操作的开展奠定资料基础。人物动作模拟相关操作无需和大场景的制作同时开展，但会涉及到相关道具的使用，包括扳手、挡板等。由此，开展人物动画创设操作的过程中，可采取大兵团作战法，要求不同人员同时操作多种动作，开展程式化创设操作，在动作结束后，相应技术人员进行人物配件及表情的优化操作，有助于优化整体制作效果。
2.2 场景创设
基础模型创设结束以后，应开展综合静景合成操作。将创设的人物及设备模型，根据要求标准，于各场景中开展布置操作。布置过程中，应重视控制模型距离及尺寸比例，避免产生不协调等问题。随后，将相关的管道、支护等设备布置在场景中，有助于提升井下环境真实性。基于静景难以对水灾、瓦斯等事故场景开展仿真操作，因此，有效发挥动态仿真技术实效性极为关键。该系统通过环境特效处理设备，对烟雾及爆炸等效果进行仿真操作。井下施工过程中，由于下落物体碰砸导致人员受伤等问题出现频率较高，现阶段，多会通过传统工艺对此类问题开展具体描述，但效果的仿真性较低，且通常需要花费大量的时间和人力资源。本系统通过反应堆动力技术和物理模块，可将事故发生过程更为真实的模拟出来[2]。
2.3 后期处理
相关创设操作结束后，需要利用Adobe Premiere Pro对已经制作出的配音及动画等，开展后期处理操作，以实现对动画的整体呈现。具体而言，需要将相关片段以案例材料的形式呈现出来，并对各材料加以合理连接。操作过程中，需要主要的是，编辑过程中可能涉及到一些其他连接技巧和效果等的应用，应注重和编辑合理沟通以后，再制作特效。最后，在编辑完成的片段和声音效果等加以融合，通过声音仿真技术等，提升动画真实性，优化整体制作效果。
3 实践应用
此系统具体包含三个模块，对于此系统的应用来讲，煤矿工作者可基于实际的工种需求，进行学习内容的挑选操作。具体而言，负责液压支架工种的人员通过风险预防管理模块，可明确综采工作面内，容易诱发事故出现的危险源，及可导致的后果和不良影响。支架发生移动，其与溜槽间出现人员挤伤等问题的可能性较高。复杂此类工种的人员，也能够通过控制虚拟矿工的方式，对综采面液压支架相关操作开展模拟控制操作[3]。
通过事故重现模块，可基于三维技术将一些较为经典的相关事故再现出来，便于工作人员更全面的明晰导致事故出现的因素，及事故的过程和发生环境等。通过突发应对模块，可针对一些出现频率较高的事故及人员，基于职务差异性，进行差异化的应急操作模拟，引导工作人员针对出现几率较高的事故设计科学、可行性较高的应急预案，并提出针对性及实效性均较高的突发应对手段，实现大幅降低甚至消除人员生命安全受损、财产受到侵害等相关问题产生可能性的目的。
结论：结合上文论述可得，以虚拟现实技术为依托，经由风险预防管理、事故重现、突发应对等方面，针对相关人员开展各环节安全培训工作，基于三维技术与虚拟交互，进行情境创设，加深人员学习印象，强化其实践体验，对更充分的发挥学习实效性，树立优良的安全意识存在积极影响。
参考文献：
[1]张长鲁，廖梦洁，贺一恒.基于ANP和概率神经网络的县域采煤矿区安全风险评价[J].煤矿安全，2020，51（01）：251-256.
[2]李树刚，潘少波，石新莉.基于循环神经网络的煤矿工作面瓦斯浓度预测模型研究[J].煤炭科学技术，2020，48（01）：33-38.
[3]冀汶莉，郗刘涛，王斌.面向不平衡数据集的煤矿监测系统异常数据识别方法[J].工矿自动化，2020，46（01）：18-25.