專利名稱：礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及礦井安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對礦井工人及救護(hù)隊員的模 擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
礦井工作環(huán)境復(fù)雜，災(zāi)害多發(fā)，對于煤礦礦井，瓦斯災(zāi)害、突出災(zāi)害、火災(zāi)災(zāi)害、透 水災(zāi)害、頂板災(zāi)害均有可能發(fā)生，容易造成群死群傷的重大事故。為了降低礦井事故對人的 災(zāi)害，中國相關(guān)安全法規(guī)中規(guī)定了礦山需對職工進(jìn)行安全教育、培訓(xùn)，未經(jīng)安全教育、培訓(xùn) 的，不得上崗作業(yè)。但是目前的安全教育中通常是以傳統(tǒng)的課堂授課或文字材料的方式，不 能構(gòu)建相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實仿真環(huán)境，顯得不夠直觀，不能給被培訓(xùn)者以深刻的印象。公開號為CN1821548A的中國實用新型專利申請公開說明書中公開了一種礦井下 自然災(zāi)害模擬系統(tǒng)，其設(shè)置在廢棄巷道或巷道模型內(nèi)，用以模擬礦井下的自然災(zāi)害，但其不 是虛擬現(xiàn)實仿真環(huán)境，而是在真實的巷道內(nèi)布置模擬系統(tǒng)，布置難度較大，受環(huán)境影響較 大，而且其只是模擬自然災(zāi)害，攝像后將圖像信號傳出供人觀看，不能讓人身臨其境，不能 做到人機(jī)交互和互動，也不能對演練結(jié)果進(jìn)行評價。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，為了解決上述問題，本實用新型提出一種礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)， 能讓人身臨其境，并能實現(xiàn)人機(jī)交互和互動，還可對演練結(jié)果進(jìn)行評價。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，包括主控計算機(jī)、 3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、同步互動子系統(tǒng)、人體行為檢測子系統(tǒng)和人體生理監(jiān) 測子系統(tǒng)，所述3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、同步互動子系統(tǒng)、人體行為檢測子系 統(tǒng)和人體生理監(jiān)測子系統(tǒng)分別與主控計算機(jī)電聯(lián)接。進(jìn)一步，所述3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)由120°環(huán)形銀幕和4臺投影設(shè)備組成；進(jìn)一步，所述人機(jī)交互子系統(tǒng)由電子題板和無線耳麥組成；進(jìn)一步，所述同步互動子系統(tǒng)包括強(qiáng)光燈、揚(yáng)聲裝置、震動裝置、沖擊波發(fā)生裝置、 高溫發(fā)生裝置、濃煙發(fā)生裝置中的至少一種；進(jìn)一步，所述震動裝置包括仿真模擬培訓(xùn)演練臺、至少4只氣缸，所述氣缸支撐于 所述仿真模擬培訓(xùn)演練臺下，所述氣缸的活塞外套有減震彈簧；進(jìn)一步，所述人體行為檢測子系統(tǒng)包括攝像裝置和分布設(shè)置的至少一個光電傳感
裝置；進(jìn)一步，所述人體生理監(jiān)測子系統(tǒng)包括血壓傳感器、脈搏傳感器和呼吸頻率傳感 器；進(jìn)一步，所述人體生理監(jiān)測子系統(tǒng)還包括無線收發(fā)裝置，所述無線收發(fā)裝置與主 控計算機(jī)電聯(lián)接。本實用新型的優(yōu)點在于采用計算機(jī)3D模擬仿真，虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)，可對煤礦井工，救護(hù)隊員的安全意識，煤礦災(zāi)害事故征兆預(yù)判，災(zāi)害發(fā)生時的心理和處置技能進(jìn)行培 訓(xùn)，并給出相應(yīng)評價。針對煤礦井下災(zāi)害預(yù)兆，發(fā)生過程及災(zāi)后環(huán)境場景的3D模擬，同步產(chǎn) 生與場景同步的聲、光、震動、高溫、濃煙等災(zāi)害動態(tài)環(huán)境，監(jiān)測被訓(xùn)人員的互動行為，從而 到達(dá)對被訓(xùn)人員的處置行為評判，以及監(jiān)測人體生理參數(shù)，以對被訓(xùn)者心理和生理狀況進(jìn) 行評價。本實用新型的其它優(yōu)點、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡 述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或 者可以從本實用新型的實踐中得到教導(dǎo)。本實用新型的目標(biāo)和其它優(yōu)點可以通過下面的說 明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

圖1示出了礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)中震動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)中沖擊波發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行說明。參見圖1，礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，包括主控計算機(jī)、3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)、人 機(jī)交互子系統(tǒng)、同步互動子系統(tǒng)、人體行為檢測子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測子系統(tǒng)，所述3D環(huán) 幕放映子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、同步互動子系統(tǒng)、人體行為檢測子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測子 系統(tǒng)分別與主控計算機(jī)電聯(lián)接。所述3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)由120°環(huán)形銀幕和4臺投影設(shè)備組成，可投影3D影像， 現(xiàn)場沉浸感強(qiáng)；所述人機(jī)交互子系統(tǒng)由電子題板和無線耳麥組成，可進(jìn)行人機(jī)互動，將災(zāi)害現(xiàn)場 參數(shù)和情況通過電子題板和/或無線耳麥傳輸給被訓(xùn)者，被訓(xùn)者亦可通過電子題板和無線 耳麥回答相關(guān)問題，以確定其對災(zāi)害預(yù)兆的判斷能力；所述同步互動子系統(tǒng)包括強(qiáng)光燈、揚(yáng)聲裝置、震動裝置、沖擊波發(fā)生裝置、高溫發(fā) 生裝置、濃煙發(fā)生裝置，用以同步制造災(zāi)害現(xiàn)場的聲、光、震動、高溫、濃煙等災(zāi)害動態(tài)環(huán)境， 以增強(qiáng)體驗；參見圖2，所述震動裝置包括仿真模擬培訓(xùn)演練臺4，以及至少4只氣缸5，所 述氣缸5的活塞導(dǎo)桿1支撐于所述仿真模擬培訓(xùn)演練臺4下，所述活塞導(dǎo)桿1外套有減震 彈簧3，氣缸5可支撐于地面，或和底板2上；所述強(qiáng)光燈為產(chǎn)生強(qiáng)光的脈沖氙燈，當(dāng)屏幕出 現(xiàn)爆炸，火災(zāi)等場景時，由控制系統(tǒng)控制脈沖氙燈的開啟，同步產(chǎn)生強(qiáng)光效果；所述揚(yáng)聲裝 置包括功率放大和揚(yáng)聲器。當(dāng)屏幕出現(xiàn)有聲音的場景時，由控制系統(tǒng)控制，同步播放相應(yīng)的 聲音效果；參見圖3，所述沖擊波發(fā)生裝置由導(dǎo)向管筒6和沖擊波發(fā)生源組成，所述沖擊波 發(fā)生源設(shè)置在導(dǎo)向管筒6內(nèi)，沖擊波發(fā)生源由高壓空氣罐8和罐蓋開啟機(jī)構(gòu)7組成，也可以 由一定容量罐裝的爆炸性氣體組成，當(dāng)屏幕出現(xiàn)爆炸場景時，由控制系統(tǒng)控制高壓氣罐蓋 的瞬間開啟或點爆爆炸性氣體，產(chǎn)生沖擊波，導(dǎo)向管筒將沖擊波引向被訓(xùn)者。所述高溫發(fā)生 裝置由電加熱紅外發(fā)生器組成，當(dāng)屏幕出現(xiàn)火災(zāi)場景時，控制系統(tǒng)根據(jù)火燒大小控制發(fā)熱 器溫度高低，主要以輻射方式讓被訓(xùn)者感受高溫。所述濃煙發(fā)生裝置可采用舞臺發(fā)煙機(jī)，當(dāng)屏幕出現(xiàn)火災(zāi)悶燒場景時，主控計算機(jī)控制其發(fā)煙，并根據(jù)能見度要求控制發(fā)煙量的大小。所述人體行為檢測子系統(tǒng)包括攝像裝置和光電傳感裝置，所述光電傳感裝置為對 射式紅外傳感器，分布式安裝在培訓(xùn)演練現(xiàn)場，當(dāng)人體移動時，人體會擋住光線，從而檢測 出人體的移動，通過圖像識別分析攝像裝置獲得的圖像中的人體移動數(shù)據(jù)，并綜合光電傳 感裝置獲得的人體移動數(shù)據(jù)，作出評判。所述人體生理監(jiān)測子系統(tǒng)包括血壓傳感器、脈搏傳感器、呼吸頻率傳感器和無線 收發(fā)裝置，血壓傳感器、脈搏傳感器和呼吸頻率傳感器獲得的數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)裝置發(fā)射 到主控計算機(jī)，主控計算機(jī)可通過這些數(shù)據(jù)對被訓(xùn)者的生理和心理狀況進(jìn)行評估。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，顯然，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以對本實用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這 樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之 內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于包括主控計算機(jī)、3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)、人 機(jī)交互子系統(tǒng)、同步互動子系統(tǒng)、人體行為檢測子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測子系統(tǒng)，所述3D環(huán) 幕放映子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、同步互動子系統(tǒng)、人體行為檢測子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測子 系統(tǒng)分別與主控計算機(jī)電聯(lián)接。
2.如權(quán)利要求1所述的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述3D環(huán)幕放映子 系統(tǒng)由120°環(huán)形銀幕和4臺投影設(shè)備組成。
3.如權(quán)利要求2所述的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述人機(jī)交互子系 統(tǒng)由電子題板和無線耳麥組成。
4.如權(quán)利要求3所述的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述同步互動子系 統(tǒng)包括強(qiáng)光燈、揚(yáng)聲裝置、震動裝置、沖擊波發(fā)生裝置、高溫發(fā)生裝置、濃煙發(fā)生裝置中的至 少一種。
5.如權(quán)利要求4所述的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述震動裝置包括 仿真模擬培訓(xùn)演練臺、至少4只氣缸，所述氣缸支撐于所述仿真模擬培訓(xùn)演練臺下，所述氣 缸的活塞外套有減震彈簧。
6.如權(quán)利要求1所述的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述人體行為檢測 子系統(tǒng)包括攝像裝置和分布設(shè)置的至少一個光電傳感裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述人體生理監(jiān)測 子系統(tǒng)包括血壓傳感器、脈搏傳感器和呼吸頻率傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述人體生理監(jiān)測 子系統(tǒng)還包括無線收發(fā)裝置，所述無線收發(fā)裝置與主控計算機(jī)電聯(lián)接。
專利摘要本實用新型涉及礦井安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對礦井工人及救護(hù)隊員的模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，能讓人身臨其境，并能實現(xiàn)人機(jī)交互和互動，還可對演練結(jié)果進(jìn)行評價；本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的礦井仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，包括主控計算機(jī)、3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、同步互動子系統(tǒng)、人體行為檢測子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測子系統(tǒng)，所述3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、同步互動子系統(tǒng)、人體行為檢測子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測子系統(tǒng)分別與主控計算機(jī)電聯(lián)接。
文檔編號G09B9/00GK201886652SQ20102054290
公開日2011年6月29日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者劉林, 唐述明, 張廣勛, 張銳睿, 李孝揆, 楊俊燕, 王波, 胡千庭, 趙善揚(yáng), 陳迪 申請人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院