專(zhuān)利名稱(chēng)：礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及礦井安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)礦井工人及救護(hù)隊(duì)員的瓦 斯災(zāi)害模擬培訓(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)，瓦斯是煤礦井下各種有毒有害氣體的總稱(chēng)，其中以 甲烷為主，占80%以上。甲烷的密度為0. 716kg/m3,為空氣密度的0. 554倍，是無(wú)色、無(wú)味、 可以燃燒和爆炸的氣體。它對(duì)人呼吸的影響與氮?dú)庀嗨?，可以使人窒息；同時(shí)又不同于氮 氣，它具有可燃性及爆炸性。瓦斯對(duì)人的危害主要體現(xiàn)在四個(gè)方面爆炸、突出、窒息和燃 燒。瓦斯災(zāi)害容易造成群死群傷的重大事故。為了降低礦井事故對(duì)人的災(zāi)害，中國(guó)相關(guān)安 全法規(guī)中規(guī)定了礦山需對(duì)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(shí)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(kāi)號(hào)為CN1821548A的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)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(shí)仿真環(huán)境，而是在真實(shí)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(hào)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(dòng)，也不能對(duì)演練結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn) 演練系統(tǒng)，能模擬瓦斯爆炸、燃燒的災(zāi)害情形，讓人身臨其境，并能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和互動(dòng)，還 可對(duì)演練結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，包括主 控計(jì)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(dòng)子系統(tǒng)、人體行為檢測(cè)子系統(tǒng)和 人體生理監(jiān)測(cè)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(dòng)子系統(tǒng)、人體行 為檢測(cè)子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)分別與主控計(jì)算機(jī)電聯(lián)接，所述同步互動(dòng)子系統(tǒng)包括 強(qiáng)光燈、揚(yáng)聲裝置、震動(dòng)裝置、沖擊波發(fā)生裝置、高溫發(fā)生裝置和濃煙發(fā)生裝置。進(jìn)一步，所述3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)為偏振3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)；進(jìn)一步，所述偏振3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)由120°環(huán)形銀幕和4臺(tái)投影設(shè)備組成，每2 臺(tái)投影設(shè)備為一組，兩組投影設(shè)備分別與120°環(huán)形銀幕的左、右側(cè)相對(duì)設(shè)置；進(jìn)一步，所述人機(jī)交互子系統(tǒng)由電子題板和無(wú)線耳麥組成；進(jìn)一步，所述震動(dòng)裝置包括仿真模擬培訓(xùn)演練臺(tái)、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(tái)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(cè)子系統(tǒng)包括攝像裝置和分布設(shè)置的至少一個(gè)光電傳感
裝置；[0011]進(jìn)一步，所述人體生理監(jiān)測(cè)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(cè)子系統(tǒng)還包括無(wú)線收發(fā)裝置，所述無(wú)線收發(fā)裝置與主 控計(jì)算機(jī)電聯(lián)接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用計(jì)算機(jī)3D模擬仿真，虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)，可對(duì)煤礦 井工、救護(hù)隊(duì)員的安全意識(shí)、對(duì)瓦斯災(zāi)害事故的征兆預(yù)判、災(zāi)害發(fā)生時(shí)的心理和處置技能進(jìn) 行培訓(xùn)，并給出相應(yīng)評(píng)價(jià)。針對(duì)煤礦井下瓦斯災(zāi)害預(yù)兆，發(fā)生過(guò)程及災(zāi)后環(huán)境場(chǎng)景的3D模 擬，同步產(chǎn)生與模擬瓦斯爆炸、燃燒場(chǎng)景同步的聲、光、震動(dòng)、高溫、濃煙等災(zāi)害動(dòng)態(tài)環(huán)境，監(jiān) 測(cè)被訓(xùn)人員的互動(dòng)行為，從而到達(dá)對(duì)被訓(xùn)人員的處置行為評(píng)判，以及監(jiān)測(cè)人體生理參數(shù)，以 對(duì)被訓(xùn)者心理和生理狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡 述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或 者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō) 明書(shū)，權(quán)利要求書(shū)，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

圖1示出了礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)中震動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(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(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，包括主控計(jì)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(dòng)子系統(tǒng)、人體行為檢測(cè)子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測(cè)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(dòng)子系統(tǒng)、人體行為檢測(cè)子系統(tǒng)和人體生 理監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)分別與主控計(jì)算機(jī)電聯(lián)接。所述3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)選用偏振3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)，由120°環(huán)形銀幕和4臺(tái)投 影設(shè)備組成，每2臺(tái)投影設(shè)備為一組，兩組投影設(shè)備分別與120°環(huán)形銀幕的左、右側(cè)相對(duì)設(shè)置。所述的人機(jī)交互子系統(tǒng)由電子題板和無(wú)線耳麥組成，可進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)，將災(zāi)害現(xiàn) 場(chǎng)參數(shù)和情況通過(guò)電子題板和無(wú)線耳麥傳輸給被訓(xùn)者，被訓(xùn)者亦可通過(guò)電子題板和無(wú)線耳 麥回答相關(guān)問(wèn)題，以確定其對(duì)災(zāi)害預(yù)兆的判斷能力；所述同步互動(dòng)子系統(tǒng)包括強(qiáng)光燈、揚(yáng)聲裝置、震動(dòng)裝置、沖擊波發(fā)生裝置、高溫發(fā) 生裝置、濃煙發(fā)生裝置，用以同步產(chǎn)生與模擬瓦斯爆炸、燃燒場(chǎng)景同步的聲、光、震動(dòng)、高溫、 濃煙等災(zāi)害動(dòng)態(tài)環(huán)境，以增強(qiáng)體驗(yàn)；參見(jiàn)圖2，所述震動(dòng)裝置包括仿真模擬培訓(xùn)演練臺(tái)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(tái)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(chǎng)景時(shí)，由控制系統(tǒng)控制脈沖氙燈的開(kāi)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(chǎng)景時(shí)，由控制系統(tǒng) 控制，同步播放相應(yīng)的聲音效果；參見(jiàn)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(kāi) 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(chǎng)景時(shí)，由控制 系統(tǒng)控制高壓氣罐蓋的瞬間開(kāi)啟或點(diǎn)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(chǎng)景時(shí)，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(tái)發(fā)煙機(jī)，當(dāng)屏幕出現(xiàn)火災(zāi)悶燒場(chǎng)景時(shí)，主控計(jì)算機(jī)控制其發(fā)煙，并根據(jù)能見(jiàn)度要 求控制發(fā)煙量的大小。所述人體行為檢測(cè)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(duì) 射式紅外傳感器，分布式安裝在培訓(xùn)演練現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)人體移動(dòng)時(shí)，人體會(huì)擋住光線，從而檢測(cè) 出人體的移動(dòng)，通過(guò)圖像識(shí)別分析攝像裝置獲得的圖像中的人體移動(dòng)數(shù)據(jù)，并綜合光電傳 感裝置獲得的人體移動(dòng)數(shù)據(jù)，作出評(píng)判。所述人體生理監(jiān)測(cè)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(wú)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(guò)無(wú)線收發(fā)裝置發(fā)射 到主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)可通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)被訓(xùn)者的生理和心理狀況進(jìn)行評(píng)估。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，顯然，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這 樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之 內(nèi)，則本實(shí)用新型 也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于包括主控計(jì)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(dòng)子系統(tǒng)、人體行為檢測(cè)子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測(cè)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(dòng)子系統(tǒng)、人體行為檢測(cè)子系統(tǒng)和人體 生理監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)分別與主控計(jì)算機(jī)電聯(lián)接，所述同步互動(dòng)子系統(tǒng)包括強(qiáng)光燈、揚(yáng)聲裝置、震 動(dòng)裝置、沖擊波發(fā)生裝置、高溫發(fā)生裝置和濃煙發(fā)生裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述3D環(huán) 幕放映子系統(tǒng)為偏振3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述偏振 3D環(huán)幕放映子系統(tǒng)由120°環(huán)形銀幕和4臺(tái)投影設(shè)備組成，每2臺(tái)投影設(shè)備為一組，兩組投 影設(shè)備分別與120°環(huán)形銀幕的左、右側(cè)相對(duì)設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(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(wú)線耳麥組成。
5.如權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述震動(dòng) 裝置包括仿真模擬培訓(xùn)演練臺(tái)、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(tái) 下，所述氣缸的活塞外套有減震彈簧。
6.如權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述人體 行為檢測(cè)子系統(tǒng)包括攝像裝置和分布設(shè)置的至少一個(gè)光電傳感裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述人體 生理監(jiān)測(cè)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所述的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，其特征在于所述人體 生理監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)還包括無(wú)線收發(fā)裝置，所述無(wú)線收發(fā)裝置與主控計(jì)算機(jī)電聯(lián)接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及礦井安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)礦井工人及救護(hù)隊(duì)員的模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，能讓人身臨其境，并能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和互動(dòng)，還可對(duì)演練結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)；本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的礦井瓦斯災(zāi)害仿真模擬培訓(xùn)演練系統(tǒng)，包括主控計(jì)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(dòng)子系統(tǒng)、人體行為檢測(cè)子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測(cè)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(dòng)子系統(tǒng)、人體行為檢測(cè)子系統(tǒng)和人體生理監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)分別與主控計(jì)算機(jī)電聯(lián)接。
文檔編號(hào)G09B9/00GK201877015SQ20102054304
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)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(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院