[摘 要]三维虚拟现实技术是利用系统软件构建出高仿真度的三维立体虚拟矿井作业场景，实时监测工作面的运行数据，以直观生动的三维形式，显示工作面关键设备采煤机和支架的运行情况，辅助操作员进行远程操作。通过该技术，不但可以了解到工作面实时生产状况，还可以通过自由漫游、旋转视角等操作在任意时刻进入任意区域并多角度的观察工作面设备，同时还提供了远观模式和采煤机关注模式的智能展示模式。
　　[关键词]三维虚拟；监测；
　　中图分类号：S409 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0205-01
　　1 三维可视化技术
　　三维虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中去。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术、前沿学科和研究领域。
　　随着煤矿大采高智能化开采的出现，针对综采工作面煤尘较大，煤尘控制比较困难，大采高智能化的发展受到限制，三维虚拟技术的出现解决了这一难题，通过三维虚拟技术将工作面的实时场景利用传感器数据投影到地面监控主机，与智能化视频系统配合，解决了煤尘较大无法直观地展示井下设备状态的问题。
　　2 三维可视化技术在智能化综采工作面的应用
　　综采工作面虚拟现实系统采用了先进的虚拟现实技术构建出高仿真度的三维立体虚拟工作面场景，通过各类传感设备获取各个井下设备的状态并实时更新至虚拟矿井作业对应的场景中，该系统在接收到设备传感器数据后，对全部相关设备状态进行分析推断，充分感知设备的位置、姿态及运行工作状态等信息，进而减少、防止关联设备间发生碰撞等危险事故，最终实现由数据驱动、三维可视化的能够智能监测预警的综采工作面三维虚拟现实软件（图1）。
　　当井下生产正常运行时，通过三维方式直观展示设备运行状态，为远程干预控制设备，提供可靠参考保证。针对煤矿井下光照不足、煤尘多、设备复杂等特殊工作环境，为更加高效服务于操作人员进行生产工作，通过三维虚拟现实技术，并与现有的电液控、自动化系统进行数据对接，将采集到的工作面设备信息实时地以三维方式直观展现出来，主要包含采煤机、液压支架等综采设备的位置、姿态、动作、工作状态等信息。通过该技术，不但可以了解到工作面实时生产状况的总体概况，还可以任意时刻进入任意区域并多角度的观察工作面设备。
　　另一方面，针对支架与采煤机发生碰撞的危险时，通过三维虚拟现实软件系统的防碰撞功能，可对潜在的碰撞事件进行预警，提示操作人员处理消除碰撞可能，确保井下生产安全进行。即在三维虚拟现实软件系统中对支架与采煤机添加刚体碰撞检测响应功能，一旦二者在三维场景中发生初步接触，则三维虚拟现实软件系统则会立刻监测涉及到的最近三个支架的护帮板伸收状态，如果护帮板未收回，则进行高亮红色预警显示，以警告远程监控操作人员。当操作人员看到预警后，可迅速远程收护帮板或者停止采煤機，消除该报警后，便可恢复正常生产（图2）。
　　采煤机三维技术，采煤机以溜槽为基础，横向位置数据由编码器测量，每圈精度为1/4096，精准确定采煤机横向位置数据，设置0米～287米采煤机运行距离精准定位，自动控制的精度要求行走位置检测分辨力不大于1cm；采高传感器采用进口油缸位移传感器，相比采高编码器以及倾角传感器精度更高，记忆截割典型采高重复误差±2.5cm，采高记忆曲线位置分辨力为10cm以运输机溜槽为基准，3米以下为卧底、3～6米随采高变化，具有线性插值、采高精度与牵引速度的自适应调节与预期控制适应性更强；采煤机内部安装有机身倾角传感器，感知采煤机机身姿态，建立采煤机三维立体记忆截割精准控制技术。
　　3 结语
　　综上所述，三维虚拟现实技术拥有着显著的画面效果与设备直观展示功能，上述优势也增加了我国煤矿生产企业采用三维虚拟技术的动力。展望未来，随着三维虚拟技术的成熟度越来越高、稳定性越来越好，三维技术在煤矿智能化发展中将扮演更重要的角色。
　　参考文献
　　[1] 基于HLA与VEGA的地空对抗仿真系统设计[J].王宏，杨建军.系统仿真学报.2007（16）.
　　[2] 维修仿真中虚拟人动作数据库的研究与实现[J].卢晓军，李焱，贺汉根.计算机仿真.2006（01）.
　　[3] 煤矿虚拟环境系统的总体设计及初步实现[J].毛善君，熊伟.煤炭学报.2005（05）.