煤礦井下爆破是煤巷爆破課程教學(xué)中的重要章節(jié)，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)鞏固學(xué)生已學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，掌握常用的爆破器材和煤巷爆破的設(shè)計(jì)方案，以及從鉆孔至放炮結(jié)束的爆破工藝流程，從而達(dá)到對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作技能方面的基本訓(xùn)練。使學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步提高對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和培養(yǎng)其動(dòng)手能力，為以后參加工作奠定良好的基礎(chǔ)，并使學(xué)生掌握一些科學(xué)研究的方法。然而，由于爆破行業(yè)的危險(xiǎn)性，學(xué)生在課堂教學(xué)后很難真正到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆破實(shí)驗(yàn)。因此，爆破工程實(shí)驗(yàn)只能采用替代爆破器材及模型等方式來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果不佳。
為此，河南蘭幻軟件技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)了一套煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)，通過(guò)“虛實(shí)結(jié)合”的方式，將煤礦井下爆破與實(shí)際操作有機(jī)的聯(lián)系在一起，通過(guò)人機(jī)交互的虛擬仿真模式不受現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間、空間和安全等問(wèn)題的限制，虛擬仿真技術(shù)能直觀表達(dá)具有空間、時(shí)間復(fù)雜特性的系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程，有利于教學(xué)質(zhì)量的提高，極大地拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)模式。通過(guò)開(kāi)展煤礦井下爆破工藝虛擬仿真實(shí)踐，不僅對(duì)煤巷爆破課程和采礦生產(chǎn)實(shí)習(xí)課程的教學(xué)是一個(gè)有力補(bǔ)充，同時(shí)通過(guò)整體爆破工藝流程的展示，對(duì)拓展理論教學(xué)內(nèi)容廣度和深度，延伸實(shí)習(xí)時(shí)間和空間，從而培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性意識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣和研究潛能，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力也具有重要意義。
一、煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：
（1）減少人員受傷的風(fēng)險(xiǎn)
煤礦井下爆破是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高的作業(yè)，在實(shí)際操作中，不能出現(xiàn)失誤現(xiàn)象，否則后果不堪設(shè)想，因此，使用煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行反震操作學(xué)習(xí)，與現(xiàn)實(shí)作業(yè)環(huán)境高度相似，進(jìn)行模擬操作和訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)，避免實(shí)際作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。
（2）提高學(xué)員的學(xué)習(xí)效率
給未下井的學(xué)員提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓其身臨其境的感受一下實(shí)際工作的情況，熟悉一下工作場(chǎng)地，慢慢深入了解作業(yè)的流程和技巧，為上崗作業(yè)奠定基礎(chǔ)。
（3）減少對(duì)設(shè)備資源的浪費(fèi)
煤礦井下爆破需要使用的資源較多，成本比較大，每次爆破都需要投入大量的設(shè)備資源，為了員工不做無(wú)用功，減少資源的使用浪費(fèi)，進(jìn)行虛擬仿真作業(yè)模擬，從而計(jì)算出需要使用的合理的資源以及適當(dāng)?shù)牧Χ鹊?，減少浪費(fèi)。
二、煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)包括三個(gè)模塊：
（1） 基礎(chǔ)知識(shí)
基礎(chǔ)知識(shí)包括爆破概述、雷管結(jié)構(gòu)、炸藥、起爆材料、掘進(jìn)布置、裝藥方式、網(wǎng)絡(luò)連線及放炮器等內(nèi)容，內(nèi)容通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)的方式進(jìn)行展示。
（2） 結(jié)構(gòu)展示
結(jié)構(gòu)展示包括水炮泥、瓦斯傳感器、炸藥、粘土炮泥、炸藥箱、吹眼器、發(fā)爆器、雷管、雷管箱、起爆藥卷及哨子等三維模型，模型的人機(jī)交互功能有縮放、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等功能。
（3） 仿真模塊
仿真模塊采用第三人稱視角的場(chǎng)景進(jìn)行人機(jī)交互，爆破工藝流程主要包括起爆藥卷的制作、清孔驗(yàn)孔、裝藥及封孔、爆破網(wǎng)絡(luò)連接、爆破警戒、起爆及爆破后檢查等虛擬仿真再現(xiàn)。為保證實(shí)驗(yàn)效果，在爆破工藝流程虛擬仿真過(guò)程中加入專項(xiàng)知識(shí)學(xué)習(xí)，使學(xué)生在詳細(xì)了解與掌握爆破工藝流程的同時(shí)，對(duì)“一炮三檢”和“三人連鎖放炮制度”等問(wèn)題有一個(gè)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。
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