基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可控可視化礦井通風(fēng)研究.pdf

1、在國(guó)家越來越重視采礦業(yè)生產(chǎn)安全問題的大背景下，解決礦井的通風(fēng)問題首當(dāng)其沖。目前，在礦井通風(fēng)作業(yè)中普遍存在著測(cè)量工作繁重、實(shí)際運(yùn)作成本高、反饋信息滯后、通風(fēng)系統(tǒng)效率及精確度低、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)局部或整體的可控性和可視化困難等一些急待解決的問題。依據(jù)采礦工程和系統(tǒng)工程的方法和理論，運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中的相關(guān)高新技術(shù)(基于圖像的建模與繪制技術(shù)、小波空間、智能虛擬環(huán)境等)，科學(xué)地創(chuàng)建礦井的三維虛擬場(chǎng)景，系統(tǒng)地調(diào)配巷道數(shù)據(jù)并精確生成礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，調(diào)節(jié)

2、優(yōu)化通風(fēng)設(shè)施(風(fēng)窗、風(fēng)門、風(fēng)橋等)或設(shè)備(扇風(fēng)機(jī)、局扇等)的參數(shù)，對(duì)杜絕礦井安全隱患，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全自動(dòng)控制有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。 本文將礦井通風(fēng)理論與計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合重點(diǎn)研究了以下內(nèi)容：首先系統(tǒng)闡述了礦井通風(fēng)系統(tǒng)及其風(fēng)網(wǎng)解算理論與方法，詳細(xì)介紹了礦井通風(fēng)的基本定律，給出了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算的數(shù)學(xué)模型，以及最先進(jìn)的風(fēng)網(wǎng)解算方法和程序框圖。 在此基礎(chǔ)上論文詳細(xì)論述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其發(fā)展歷史和應(yīng)用，介紹了虛擬現(xiàn)

3、實(shí)技術(shù)的特征、構(gòu)成和分類。論文詳細(xì)論述了礦井通風(fēng)可視化建模，運(yùn)用圖像建模法，介紹了虛擬巷道建模、虛擬設(shè)備建模和虛擬人體建模。詳細(xì)闡述了分形幾何在建模中的應(yīng)用，創(chuàng)造性地提出了基于方差排序法和相似膨脹算法構(gòu)成的分形圖像編碼。同時(shí)給出了一種創(chuàng)新的FIC—EE加強(qiáng)式算法，對(duì)于虛擬環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)模擬，論文創(chuàng)造性地提出了B樣條曲線GC<'2>擴(kuò)展的新方法，詳細(xì)介紹了該方法的基本思路和連續(xù)擴(kuò)展條件以及控制項(xiàng)點(diǎn)的算法。根據(jù)礦井風(fēng)流的非穩(wěn)定流動(dòng)和含瓦斯彌散

4、的特點(diǎn)，提出了機(jī)械擾動(dòng)下風(fēng)流與瓦斯?jié)舛葟浬⒌鸟詈辖栴}。論文建立了礦井機(jī)械擾動(dòng)下風(fēng)流一維非穩(wěn)定活動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，給出了礦井瓦斯?jié)舛确植嫉臄?shù)學(xué)模型，并創(chuàng)造性地提出了風(fēng)流與瓦斯?jié)舛葟浬⒌鸟詈蠑?shù)學(xué)模型，以及該模型的解算方法。 論文簡(jiǎn)要介紹了智能虛擬環(huán)境及其研究現(xiàn)狀，詳細(xì)闡述了智能虛擬環(huán)境中的六個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即具有復(fù)雜行為和生命特征的對(duì)象建模技術(shù)、面向IVE的人體動(dòng)畫技術(shù)、智能生命的模擬技術(shù)、圖像實(shí)時(shí)繪制技術(shù)、智能人-機(jī)/人-人交互技術(shù)和

5、IVE知識(shí)表示和推理技術(shù)。論文還給出了虛擬環(huán)境的建模構(gòu)思。 論文在智能虛擬環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了采用多Agent系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)仿真問題，系統(tǒng)論述了Agent的理論基礎(chǔ)和智能Agent的定義、結(jié)構(gòu)和類型，并指出混合型Agent是最佳構(gòu)造Agent的方式。論文在詳細(xì)論述多Agent系統(tǒng)、面向Agent程序設(shè)計(jì)和闡述BDI理論模型基礎(chǔ)上，創(chuàng)新地提出了一種BICC體系結(jié)構(gòu)的移動(dòng)Agent計(jì)算理論，即由信念-意愿-能力-承諾組成的意