VR环境下综采工作面三机网络协同操作系统研究

针对当前综采工作面虚拟现实仿真多为单人操作为主,缺少有效的异地远程协同操作手段的情况,以综采工作面三机为研究对象,在Unity3d平台下通过三维建模、运动编程、网络化等几个步骤建立了一套VR环境下综采工作面网络协同操作系统。采用面向对象编程和有限状态机原理建立系统框架,在此基础上建立了一套能够异地联机操作模拟综采工作面协同运作的实验系统。最后测试了该系统的联网、控制和协同运作功能。经测试,系统运行良好,达到了预期效果,为之后建立更复杂的演示系统和升级为监测系统提供了技术基础。     

智能化综采工作面实时虚拟监测方法与关键技术

针对数字化综采工作面的场景构建、虚实交互通道和虚拟模型驱动三大基础问题,提出一种面向智能化综采工作面的实时虚拟监测方法,对高可信度煤层装备联合虚拟仿真与协同规划、实时可靠信息获取与"虚实融合"通道构建技术和虚实融合与感知一致性呈现等方法进行研究,具体包括:①基于Unity3D开发特点和模型所需特性,分别完成了三机装备数字模型和煤层顶底板模型的构建,将虚拟装备布置在虚拟煤层中,实现各装备之间的虚拟协同以及装备与煤层之间的关系构建,完成了虚拟煤层环境下的装备协同推进仿真并对装备群协同运行进行虚拟规划,实现了高仿真度综采虚拟场景的构建;②在装备反映位姿信息的关键位置上布置传感器,通过一系列接口和通道,构建Unity3D与组态软件、数据库和计算软件之间的信息交互。采用分布式协同的驱动模式,优化了数据的传输处理,最终将综采装备的实时运行数据导入虚拟平台,驱动虚拟设备运行,实现了稳定可靠的传感信息协同与调度;③构架了复杂综采虚拟场景实时驱动框架,研究了基于底层模型驱动虚拟单机关键技术,提出了采运装备协同仿真与实时数据驱动的方法、采煤机自动调高方法、刮板输送机和支架协同仿真与实时数据驱动方法、虚拟液压支架群的虚拟驱动方法以及动态透明工作面时空运动学实时分析方法,接着进行了虚拟监测界面设计,实现了传感数据与虚拟仿真运行信息高精度融合。最后在实验室综采成套试验系统和样机试验平台上分别完成了相关试验,验证了三大模块联合运行的正确性和可靠性。试验表明,VR监测系统运行清晰流畅,虚实映射状态同步,可切换性好,呈现信息准确,后台数据库压力也较小,可以完成预期目标。在仿真运行中可实时提取出各装备与煤层运行的相关参数,完成高可靠性虚拟规划。     

刮板输送机水平面形态检测方法

针对现有刮板输送机水平面形态检测方法测量结果不准确的问题,提出了一种基于采煤机与刮板输送机协同位姿解算的刮板输送机水平面形态检测方法。该方法首先根据采煤机与刮板输送机在运行过程中的耦合关系,利用Rodrigues参数法对捷联惯导系统信息进行解算,获得采煤机在刮板输送机上运行时的位姿信息;然后将解算的采煤机位姿信息、已知的刮板输送机中部槽航向角代入建立的刮板输送机水平面形态检测数学模型,计算出刮板输送机各中部槽航向角,从而得到刮板输送机在水平面的工作形态。试验结果表明,该方法对刮板输送机中部槽航向角的检测误差为0~1.5°,对刮板输送机水平面形态的最大检测误差为30.70mm,满足刮板输送机水平面形态检测要求。     

综采工作面煤层装备联合虚拟仿真技术构想与实践

当前综采工作面煤层和装备都是分开建模,缺少将两者的运行关系进行融合的方法和案例,导致构建的虚拟生产系统与实际情况偏差过大。利用虚拟现实软件Unity3D的物理仿真引擎,对虚拟装备之间和装备与虚拟煤层之间的相互作用关系进行编译,获得关键的运行信息、特征和状态,目的是实现"煤层+装备"的联合虚拟仿真运行。基于逆向重构技术与Mesh网格碰撞体技术建立由虚拟固有煤层和虚拟实时更新煤层两部分组成的虚拟煤层仿真系统,对装备进行协同仿真,建立装备与煤层虚拟作用模型,研究与煤层底板直接进行作用的装备行为的仿真方法,包括刮板输送机虚拟铺设、液压支架群虚拟支撑和采煤机虚拟截割煤层顶底板。以井下地质探测数据点为基础按循环点和装备点逆向重构出固有煤层,根据采煤机实时前后滚筒截割轨迹对虚拟煤层数据信息进行更新,煤层实时信息也同时反向作用于装备运行,真实再现煤层环境下装备自适应推进过程。该方法将装备与煤层建立可靠的联系,为构建实时运行数据驱动的综采工作面生产系统虚拟镜像提供技术支撑。     

基于UML活动图的用例识别

在面向对象的软件开发过程中,统一建模语言(unified modeling language, UML)的用例图用于捕获用户的需求.传统描述用例的方法一般是开发者根据自己的经验,从需求中人工获取用例.然而,如何自动生成准确的用例仍然是一个待解决的问题.本文提出了一种通过用UML活动图半自动生成用例的方法.首先通过引入形式化模型——统一结构来描述用例图与活动图,其次给出分解活动图的算法,然后根据分解活动图得到的依赖链生成对应的用例的事件流,从而得到用例模型,最后通过所开发的原型CASE工具进行案例的演示,验证了本文所提出的方法的可行性。     

虚拟现实环境下液压支架部件无缝联动方法研究

目前在液压支架的虚拟仿真过程中对四连杆机构、顶梁和立柱之间的联动还缺乏比较有效的表达方法。针对这种情况,提出了一种基于解析法与虚拟现实技术相结合的液压支架部件无缝联动方法。首先根据某型号液压支架进行UG建模并进行模型修补,运用解析法对关键尺寸进行姿态解算。之后导入Unity3d中建立"父子"关系,并在C#环境下进行协同联动程序编写,建立基于有限状态机理论的运动状态任务与关系,同时建立GUI界面与虚拟手操作两种交互方法。最后进行实际应用和测试,验证了无缝联动方法的可行性和有效性,为液压支架的联动仿真和基于3D的虚拟状态监测及控制提供理论支撑和应用实践。     

电力工程输电线路施工技术及质量控制的探究

电力工程施工关系到我国国民经济稳定的大局,其重要性不言而喻。电力工程中输电线路的主要功能是输送电能,输电线路施工技术是电力工程施工中重要的组成部分,必须对施工技术进行创新和优化,切实提高输电线路施工的质量,只有这样,才能够确保电力工程输电线路运行的安全性能。文章主要对电力工程输电线路的基础工程进行阐述,并就输电线路中存在的技术难题和质量控制措施进行重点论述,具有重要的现实借鉴意义。     

基于数字孪生的综采工作面生产系统设计与运行模式

为进一步深化数字开采在智能化无人开采和智慧矿山建设中的关键地位,形成稳定、可靠和具有实际应用指导意义的整体框架,提出一种基于数字孪生的综采工作面生产系统设计与运行模式。在综采设计与监控服务系统的驱动下,实现生产要素管理配置、生产过程预仿真与实时监控等在物理综采工作面、虚拟综采工作面、综采设计与监控服务系统的迭代运行,实现全要素、全流程、全数据的集成和融合,达到生产系统最优配置和装备协同安全高效开采的目的。对3个阶段的技术构架和关键技术进行了详细描述。以一个原型系统为例进行分析,可依次完成综采装备与煤层的数字化设计、虚拟仿真开采模拟与实时运行数据驱动的虚拟监测监控,为智能化无人化开采提供了核心技术和平台依托。     

基于Web的煤矿采掘运提装备虚拟拆装与仿真系统设计

将虚拟拆装和场景仿真资源通过网络共享,为煤矿机械装备企业,特别是中小企业提供资源共享和技术支持,这是建立基于Web的煤矿采掘运提装备虚拟拆装与仿真系统的重要驱动。笔者详细论述了系统的体系结构、功能结构和系统的关键技术,并以UG、3Dmax、OSG(Open Scene Graph)建立虚拟现实资源库,以Dreamweaver CS5、ASP和VBScript建立基本网络站点,以Active X控件在网页中实现显示虚拟现实资源、以ADO技术、SQL Server 2008为基础建立后台数据库。以平台中的基于Web的采煤机虚拟拆装模块和综掘工作面场景仿真模块为例进行分析,实现为远程虚拟拆装与场景演示服务,为煤矿装备制造企业准确快速了解产品结构和实际运行状况,开发新品,提高研发效率,提供了全新平台和技术支持。     

VR环境下综采工作面全景造型与故障渲染

提出基于虚拟现实(VR)技术的综采工作面全景造型设计与故障渲染监测方法。首先利用UG进行设备建模并建立运动关系,利用3DSMAX进行人物与场景巷道建模展现设备外观与运行环境,然后利用RHINO对各模型进行优化;然后使用UNITY-3D进行人物骨骼制作、场景搭建;使用粒子系统制作展现井下事故设备故障,同时进行GUI(图形用户界面)的设计优化;最终输入实时工作面数据,在监测系统决策出当前问题后,在3D虚拟监测场景中可以实时生动的渲染出相应问题效果,包括井下水灾、井下火灾、顶板灾害、设备故障提示等,完成综采工作面全景造型与故障渲染系统的建立。