[發(fā)明專利]基于三維幾何模型的煤礦安全生產(chǎn)過程VR仿真培訓(xùn)平臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210912978.X
• 申請(qǐng)日: 2022-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN115601495A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖瀟;杜偉;趙一鳴;陳闖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮北礦業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T19/00;G06F3/01;G09B5/02
• 代理公司: 深圳眾邦專利代理有限公司 44545
• 代理人: 熊指揮

1.基于三維幾何模型的煤礦安全生產(chǎn)過程VR仿真培訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于，包括煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集模塊、實(shí)體場景建模模塊、場景合成模塊、VR交互模塊及實(shí)時(shí)性程序開發(fā)模塊；

所述煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集模塊，用于收集煤礦采集地層、巷道及施工設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)體場景數(shù)據(jù)信息；所述用于收集煤礦采集地層、巷道及施工設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)體場景數(shù)據(jù)信息還包括以下步驟：

獲取煤礦的井下施工圖及礦工的工作地點(diǎn)定位圖；

根據(jù)煤礦的井下施工圖，收集煤礦構(gòu)造及地層的數(shù)據(jù)信息；

根據(jù)礦工的工作地點(diǎn)定位圖，收集礦工的人員定位及機(jī)電設(shè)備的數(shù)據(jù)信息；

將礦構(gòu)造及地層的數(shù)據(jù)信息與礦工的人員定位及機(jī)電設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，通過向?qū)嶓w場景建模模塊輸出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)漫游、信息查詢及數(shù)據(jù)分析的功能；

所述實(shí)體場景建模模塊，用于接收煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的實(shí)體場景數(shù)據(jù)，基于實(shí)體場景數(shù)據(jù)配置加權(quán)移動(dòng)平均值的仿真煤礦生產(chǎn)建模數(shù)據(jù)，執(zhí)行實(shí)體場景與仿真煤礦生產(chǎn)建模數(shù)據(jù)的模型轉(zhuǎn)換，并得到實(shí)體場景；其包括以下步驟：

接收所述對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息，將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息輸入建模工具，獲取模擬分析結(jié)果，通過計(jì)算加權(quán)移動(dòng)平均值確定相關(guān)范圍，并獲得初始化的實(shí)體場景結(jié)構(gòu)分布模型；所述計(jì)算加權(quán)移動(dòng)平均值的計(jì)算公式為：

Q＝eQ_n+e(1-e)Q_n-1+e(1-e)²Q_n-2+…；

其中，Q表示加權(quán)移動(dòng)平均值，n表示輸入的數(shù)據(jù)數(shù)量，Q_n表示輸入的數(shù)據(jù)數(shù)量為n時(shí)的數(shù)據(jù)，e為權(quán)重，且e＝1/n；

根據(jù)初始化的實(shí)體場景結(jié)構(gòu)分布模型范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)改進(jìn)，建立判斷數(shù)據(jù)趨勢(shì)的曲線模型；

根據(jù)曲線計(jì)算的彈性變化值，變換彈性范圍；其中，所述彈性變化值的計(jì)算公式為：

其中，T表示彈性變化值，Q表示加權(quán)移動(dòng)平均值，i表示差值區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)值的平均值；

根據(jù)所述變換彈性范圍判斷數(shù)據(jù)模擬后，計(jì)算的實(shí)體場景分析數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述實(shí)體場景分析數(shù)據(jù)的滯后情況，輸出最終的實(shí)體場景；

所述場景合成模塊，用于利用開源三維軟件blender完成實(shí)驗(yàn)專業(yè)模型的構(gòu)建工作，并根據(jù)VR交互設(shè)備的操控對(duì)實(shí)體場景的建模文件進(jìn)行調(diào)整；

所述VR交互模塊，用于通過操控場景合成模塊來讀取實(shí)體場景模型文件，并利用UML對(duì)所述實(shí)體場景的建模文件進(jìn)行調(diào)整，采用Unity3D完成三維場景的建模；

所述實(shí)時(shí)性程序開發(fā)模塊，用于與VR交互設(shè)備之間建立數(shù)據(jù)通信，并對(duì)調(diào)整后的實(shí)體場景模型文件進(jìn)行仿真計(jì)算，采用JavaScript生成實(shí)時(shí)性自動(dòng)調(diào)整程序。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維幾何模型的煤礦安全生產(chǎn)過程VR仿真培訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于，所述實(shí)體場景建模模塊包括實(shí)體場景模型讀取模塊、實(shí)體場景模型調(diào)整模塊及實(shí)體場景仿真模塊；

所述實(shí)體場景模型讀取模塊，用于通過VR交互設(shè)備的操控，從模型數(shù)據(jù)庫中選擇所述實(shí)體場景模型文件；

所述實(shí)體場景模型調(diào)整模塊，用于通過VR交互設(shè)備的操控對(duì)模型讀取單元讀取到的實(shí)體場景模型文件進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的實(shí)體場景模型文件發(fā)送給所述仿真單元；

所述實(shí)體場景仿真模塊，用于確定調(diào)整后的實(shí)體場景模型文件的仿真參數(shù)和仿真條件，并將調(diào)整后的實(shí)體場景模型文件、仿真參數(shù)及仿真條件發(fā)送至局域網(wǎng)進(jìn)行仿真計(jì)算。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維幾何模型的煤礦安全生產(chǎn)過程VR仿真培訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于，所述用于利用開源三維軟件blender完成實(shí)驗(yàn)專業(yè)模型的構(gòu)建工作，并根據(jù)VR交互設(shè)備的操控對(duì)實(shí)體場景的建模文件進(jìn)行調(diào)整還包括以下步驟：

根據(jù)VR交互設(shè)備的操控來讀取實(shí)體場景的建模文件；

利用開源三維軟件blender完成實(shí)驗(yàn)專業(yè)模型的構(gòu)建工作，并根據(jù)VR交互設(shè)備的操控對(duì)實(shí)體場景的建模文件進(jìn)行調(diào)整；

將調(diào)整后的實(shí)體場景模型文件發(fā)送給所述實(shí)時(shí)性程序開發(fā)模塊進(jìn)行仿真計(jì)算；

利用實(shí)時(shí)性程序開發(fā)模塊發(fā)送的仿真結(jié)果顯示在場景合成模塊。