淺談虛擬現實技術在煤礦中的應用
專題研究
作者：李東
1.虛擬現實技術的概念
虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真）是近年來出現的高新技術，也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時、沒有限製地觀察三度空間內的事物。
虛擬現實是一項綜合集成技術，涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等領域，它用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當裝置，自然地對虛擬世界進行體驗和交互作用。使用者進行位置移動時，計算機可以立即進行複雜的運算，將精確的3D世界影像傳回產生臨場感。該技術集成了計算機圖形（CG）技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡並行處理等技術的最新發展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬係統。
概括地說，虛擬現實是人們通過計算機對複雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統的人機界麵以及流行的視窗操作相比，虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。虛擬現實中的“現實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在於世界上的任何事物或環境，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的；而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中，並操作、控製環境，實現特殊的目的，即人是這種環境的主宰。
2.虛擬現實技術主要的應用領域
現在虛擬現實技術主要應用在軍事與航天工業、室內設計、房產開發、工業仿真、應急推演、文物古跡、遊戲、Web3D/產品/靜物展示、道路橋梁、地理、教育、虛擬演播室、水文地質研究、維修等方麵。
3.虛擬現實技術應用於煤礦工作中的國內外研究現狀
3. 1 國外虛擬現實技術應用到煤礦工作中的研究現狀
在國外，虛擬現實技術應用到煤礦及其生產係統的設計和規劃、采掘工作麵、礦井災害的模擬、煤礦安全生產培訓等方麵。
美國賓夕法尼亞大學開發了虛擬現實礦工培訓係統。該係統允許用戶在虛擬工作麵上檢查工作麵的故障隱患，如頂板支護是否合理，查看工作麵設備是否正確放置，以及應該采取哪些措施。應用該係統可以培訓礦工的安全意識。
德國DMT大學開發的礦井決策模擬係統STMBERG，是采礦專業學生的訓練軟件。該軟件包括地質、開采設計、工作麵狀況等方麵的簡化條件，學生可以進行決策和管理。
3. 2 國內虛擬現實技術應用到煤礦工作中的研究現狀
國內在虛擬現實研究方麵則是剛剛起步，在煤礦中虛擬現實技術主要應用在重大事故調查事故分析中。如陝西某礦發生的特別重大瓦斯爆炸事故，開發了煤礦瓦斯爆炸及火災事故虛擬現實係統，並成功應用於對該礦事故的調查分析，利用粒子係統和動態文理技術表現瓦斯爆炸、火災，形象地顯示了複雜的事故過程和發生原因。目前，中國礦業大學和DMT-TFH合作，已將STMBERC應用於真實礦井中。
4.虛擬現實技術在煤礦安全生產中的應用