[發(fā)明專利]一種煤粉爆炸的仿真實驗方法

有效

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• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106777602B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 徐肖偉;任碩;黃澤杰;李樹軍
• 申請（專利權）人: 北京金恒博遠科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 北京天達知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 王濤;馬東偉

本發(fā)明涉及一種煤粉爆炸的仿真實驗方法，包括步驟：采集現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象；基于采集的實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象，建立虛擬實驗的3D場景模型；基于虛擬實驗的3D場景模型，針對實驗操作步驟建立實驗操作模型；結合3D場景模型、實驗操作模型、數(shù)據(jù)庫、實驗學習模塊、實驗考核模塊得到煤粉爆炸實驗的3D仿真實驗模型；運行3D仿真實驗模型，通過輸入輸出設備、基于人機交互界面進行虛擬實驗操作，并觀察和記錄虛擬實驗結果。本仿真實驗方法能有效防止實驗材料的浪費，還能夠避免真實實驗操作過程中產(chǎn)生有毒、有害氣體和液體，減少環(huán)境污染和對操作者造成的傷害。

技術領域

本發(fā)明涉及計算機虛擬現(xiàn)實技術領域，尤其涉及一種煤粉爆炸的仿真實驗方法。

背景技術

在計算機科學領域，人們一直致力于圖形和視覺領域的研發(fā)，試圖利用計算機技術來再現(xiàn)現(xiàn)實場景，從而解決現(xiàn)實生活當中難以用實際的方法來解決的問題。教學實驗作為常用的教學方式之一，在各教學和科研領域應用比較廣泛，但是由于各實驗條件的復雜性和試驗環(huán)境的安全因素使得很多實驗無法順利展開。

利用計算機生成各種三維模型來模擬現(xiàn)實工作環(huán)境和工作設備，對各種實驗操作進行仿真，重建現(xiàn)實當中的三維物體和設備是計算機科學中的很重要的一個研究方向，正是由于這種計算機技術的發(fā)展，使得各種科學實驗能夠在比較安全、穩(wěn)定的環(huán)境當中進行。通過對現(xiàn)實場景的測量和觀察，對現(xiàn)場基本數(shù)據(jù)的收集和整理，采用虛擬仿真技術，使實驗操作達到仿真的效果。這種技術克服了現(xiàn)實實驗條件的局限性，滿足了目前高校教學和企業(yè)培訓的要求，使學生能夠在比較真實的操作環(huán)境中進行實踐操作水平方面的鍛煉，使企業(yè)員工的工作能力和素質(zhì)得以提升。

煤粉爆炸實驗是一種快速的、帶有化學反應的、并受眾多因素影響的化學實驗，深入研究煤粉的爆炸特性對于防止煤粉的爆炸、制定相應的預防措施具有非常重要的意義。但是，考慮到現(xiàn)實狀況中煤粉爆炸過程的復雜性和危險性，對于該實驗的開展和研究仍然存在很多的限制。因此，有必要提供一種虛擬實驗場景建模方法，實現(xiàn)煤粉爆炸的模擬，以減少現(xiàn)實實驗的危險性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種煤粉爆炸的仿真實驗方法，用以解決現(xiàn)有實驗方法具有危險性，且容易造成材料浪費的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

提供了一種煤粉爆炸的仿真實驗方法，包括下列步驟：

步驟S1.采集現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象；

步驟S2.基于采集的實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象，建立虛擬實驗的3D場景模型；

步驟S3.基于虛擬實驗的3D場景模型，針對實驗操作步驟建立實驗操作模型；

步驟S4.結合3D場景模型、實驗操作模型、數(shù)據(jù)庫、實驗學習模塊、實驗考核模塊得到煤粉爆炸實驗的3D仿真實驗模型；

步驟S5.運行3D仿真實驗模型，通過輸入輸出設備、基于人機交互界面進行虛擬實驗操作，并觀察和記錄虛擬實驗結果。

其中，步驟S3中，實驗操作模型包括以下步驟內(nèi)容及順序：

選擇煤粉樣品；

將煤粉樣品設置在一溫度條件下烘干；

將烘干后的樣品放入粉碎機里粉碎；

稱取粉碎后的樣品，通過實驗設備轉移至試樣管中；

將試樣管放置于煤粉爆炸儀中；

啟動煤粉爆炸儀；

將煤粉爆炸儀升溫，對煤粉樣品進行爆炸性能檢測，并記錄實驗檢測數(shù)據(jù)和圖片，所述實驗檢測數(shù)據(jù)包括煤粉爆炸火焰長度；

重復實驗，取煤粉爆炸火焰長度的平均值，并評價煤粉樣品的爆炸性能；