通过VR技术实现冶金系统安全生产(标准版)

( 安全技术 )

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通过VR技术实现冶金系统安全

生产(标准版)

Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people

make mistakes

通过VR技术实现冶金系统安全生产(标准

版)

1．虚拟现实技术(VR)

1.1定义

虚拟现实技术(VR)是在计算机技术、图形技术、传感技术、显示技术、人工智能、仿真技术、人体工程学及心理学等学科基础上发展起来的一门多学科综合性技术。它采用计算机技术,以模拟的方式为使用者创造一个实时的、有交互性的三维图象世界。人们可以与图象形成的虚拟世界发生交互作用,产生身临其境的感觉。

1.2VR建模的几种方法

(1)时间步长法。按照时间的顺序对过程进行仿真,时间步长不变。首先选取对象的起始点作为仿真时钟的起点。时间步长的选取与描述事件发生的频率有关,频率高,时间步长小;频率低,选取的时

间步长可以大一些。在一个时间步长内应最多只有一个事件发生。

(2)事件步长法。按照事件发生的顺序对过程进行仿真。在整个的过程中,时间步长随事件发生的频率变化。在多数的随机系统中,可以有多种性质的事件发生,通常按照时间发生的先后顺序逐个处理,仿真时钟以不同的间隔推进。事件步长法流程如图1所示。

MonteCarlo方法(随机模型法):通过随机模型和统计试验来求近似解的方法。定理的中心思想是:只要实验次数充分多,事件出现的频率可以用来描述事件发生的概率。

1.3VR技术一般需要应用的工具软件

目前,在实现VR技术时常用的软件有:Access97,VRML97,VisualBasic6.0,Java,CAD等。在本文中例举的冶炼厂系统废料运送系统的仿真就应用了VRML97和VisualBasic6.0这两种开发工具。

2．VR的研究步骤

虚拟现实技术就是要构建模型来描述实际系统中发生的情况,通过仿真获得系统的特性。一般来说,系统的建立包含以下几个步骤:

(1)划分描述系统,建立评价方法。应明确界定描述对象的范围,确定描述对象的边界和初始条件;明确虚拟的目的,确定这一过程涉及的所有主要参数和变量;建立虚拟效果的评价方法对后续的工作有指导作用。

(2)建立模型的仿真工作过程。根据描述对象的特征,确立合适的仿真方法,设计整个系统的仿真流程,选用适合的语言程序编写。

(3)仿真系统的运行和方案的调整。运动仿真中,对于不动的部件,可以先将其隐藏起来,主要对运动复杂的零件进行编程,运动不复杂或影响不大的部分,只需要作出关键的几处就可以了。对仿真的效果进行评估,认定仿真的可行性。

(4)应用仿真结果指导生产。

3．VR技术在安全工程中的应用

3.1对出现的危险情况进行模拟

在实际生产系统中,引发事故的原因多种多样,人、机械、环境三要素中任何一个发生的随机事件都可能引发严重的事故,有很强的不可预见性。利用VR技术,可以事先模拟事件的发生过程及可能

造成的严重后果。

3.2针对模拟的情况进行必要的改进

通过虚拟现实,可以对现场有更多的了解,采取措施进行改进,如隔离、设置安全通道,设置警示牌,改进设计或改进现场布置等。

3.3通过VR重现事故现场,分析事故原因

对已经发生的事故,根据现场的情况进行模拟,再现事故现场,以清楚了解事故发生的全部原因,杜绝同类事故的再次发生。

3.4进行安全教育

用VR技术进行现场模拟,让工作人员在虚拟环境中熟悉了解工作现场、工作程序及安全注意事项,直观生动,效果好。

4．应用举例

4.1仿真目的

冶炼厂废料运送系统包括废料出炉,灰分抽样检测,封闭拖车拖运这3个主要工序。出炉废料进行灰分检测需要20min,合格后允许拖走。可使用的封闭拖车的数量最多有7台。理想的情况是:废料出炉后,采样检测得出结果后能够立即被拖走,拖车和废料都没有等待