VR和AR及MR技术在矿山工程中的应用
韩磊
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韩磊,. VR和AR及MR技术在矿山工程中的应用[J]. 矿山工程与技术,20212. DOI:10.12721/ccn.2021.157016.
摘要: 随着科技发展水平的提升,现在很多矿山工程中已经广泛运用VR技术、AR技术、MR技术,可以协助矿山工程管理单位分析矿山地质构造情况、矿井开采情况、矿山工程设计方案、爆破设计,有助于提高矿山工程的整体质量。本文首先分析对比分析VR技术、AR技术、MR技术的特点,其次探讨VR技术、AR技术、MR技术在矿山工程中的实际应用,以期对相关研究产生一定的参考价值。
关键词: VR和AR;MR技术;矿山工程;应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157016
基金资助:

引言:在技术发展水平不断提升的情况下,虚拟现实的VR技术、增强现实的AR技术、混合现实的MR技术已经广泛应用在矿山工程中,在三种技术的支持下,能够更为顺利地开展矿山开采工作,可以有效提高矿山工程的开采效率。

1对比分析VR技术、AR技术、MR技术的特点

VR技术实际上即是借助电脑模拟形成的三维虚拟空间,可以为应用者提供视觉模拟、触觉模拟、听觉模拟,让使用者体会到身临其境的感觉,而AR技术是借助计算机系统创造出的虚拟物体、虚拟场景,可以将计算机系统提示信息添加在真实场景之中,从而达到预期使用效果。

MR技术实质上是在VR技术、AR技术基础上研发设计的混合技术,通过使用MR技术能够实现在虚拟环境中应用现实场景信息,可以在虚拟世界、现实、使用者之间创造能够顺利完成信息交互、反馈的信息回路,有助于提升使用者体验感的真实性。现在MR眼镜已经成为当前比较热门的眼镜之一,该眼镜可以将全息对象设定为现实世界中、真实对象上,全息对象一般会被固定在指定位置上,全息对象可以向实际存在的人物一样,具备听觉、视觉,使用者可以借助立体声音感知到全息对象所处的空间环境。

2VR技术、AR技术、MR技术在矿山工程中的实际应用

2.1VR技术在矿山工程中的实际应用
2.1.1在系统展示上的应用

在VR技术的支持下可以创建矿山虚拟现实方针系统,能更为矿山工程技术人员、业主提供比较逼真、交互性比较强的三维矿山动态场景,保证矿山工程中的系统、装备能够以三维形式展现出来,从而为矿山开采单位设计矿山工程设计方案提供充足的参考依据。
2.1.2在远程监控中的应用

通过综合运用矿山虚拟现实仿真系统、监控系统、井下作业人员定位系统等,能够创建一体化的矿井信息管理平台,确保各种监测数据可以充分发挥出应用优势,确保矿山开采工作可以安全而又高效的进行,为矿山工程调度管理提供数据支持。
2.1.2在优化设计中的应用

通过使用VR技术,能够创造比较逼真的矿山虚拟环境,使得矿山工程在设计环节、研究环节,设计人员可以借助矿山虚拟环境客观审视矿山情况,并以此为橘设计矿山工程相关参数,借助数据仿真功能,选用合适的矿山开采设备,对矿山工程基建一直到闭坑环节开展全过程的监控管理,能够及时检查出矿山工程中存在的不足之处,及时开展修正工作。

2.1.3在技术培训方面的应用

矿山开采单位应该定期组织工作人员参与技术培训活动,保证工作人员通过系统培训可以夯实基础知识、提高专业水平。矿山开采单位借助VR技术可以对矿山作业人员开展仿真模拟培训,仿真培训的实用价值比较高,能够使工作人员充分了解矿山工程设备的训练方式、安全技能培训内容、模拟灾害处理方式,使得作业人员在培训环节学会一些自救、逃生内容,即使矿山工程出现危险事故,也不会对现场工作人员的生命安全产生不利影响。

2.1.4在实验教学、事故模拟中的应用

通过应用VR技术,矿山开采单位需要开发设计虚拟矿山教学管理平台,保证参加培训的学员可以借助井下虚拟仿真系统了解矿山设备的规范操作方式,以更为直观的方式研究矿山布局情况、裁量作业流程,能够开展虚拟的采矿试验工作,系统也可以直接针对学员的操作情况展开自主评估,使得虚拟教学具备直观、高效的特征,有助于提升教学培训的整体质量、安全性[1]。

通过使用虚拟现实仿真系统,能够提前预防矿山工程出现安全问题,可以再次呈现出安全事故出现的过程,用户可以直接从多个角度开展数据观测,寻找造成安全事故的原因,即使制定应急救援方案,能够为矿山安全管理工作提供辅助作用。
2.2AR技术、MR技术在矿山工程中的应用
2.2.1在远程技术指导、安全培训中的应用

通过使用AR技术、MR技术,能够直接将3D模型、实时数据、物理时景融合在一起,可以直接将三维图像分享给其他矿山工程参建单位,便于开展三维设计工作、为矿山工程提供远程技术指导。在矿山开采过程中,矿山开采单位应该安排大量的工作人员参与操作类培训工作,但是传统培训的效果处于有限状态,矿山企业需要花费比较高昂的费用,但是会存在难以即学即用的问题,还会浪费学员大量的时间以及精力。若是作业人员佩戴了AR眼镜、MR眼镜或是其他移动设备,AR/MR系统可以直接为作业人员提供步骤指导,保证学习场景和矿山工作场景处于无限接近的状态,能够有效提升学员参与培训学习的体验感,可以顺利完成多人交互管理,有助于提升安全培训、技术培训的便利性[2]。
2.2.2在设备巡检管理、安全检查中的应用

矿山开采单位通过将AR/MR系统和巡检系统、安全检查系统融合在一起,能够在检查被检设备的时候,叠加管理矿山设备的安全情况,定期检查矿山开采信息,便于开展巡检操作,有助于提升矿山工程的工作效率、工作质量。维修人员仅需佩戴上Hololens设备,能够降低工作强度,仅需利用手势识别技术即可在虚拟操作界面上开展工作,及时采集维修信息、配件管理信息、历史维修信息,为矿山工程现场的维修工作提供辅助意见,在出现异常问题的时候,及时开启专家系统实施在线故障诊断,能够及时将现场情况反馈到远程专家终端中,为尽快解决故障问题提供有效途径。

2.2.3在辅助操作、图纸信息中的应用

借助AR、MR技术,可以对井下环境开展现实增强处理,借助注册技术,能够使虚拟物体与真实环境处于对齐状态,能够直接将矿山开采设备应用方式、使用时的注意事项、设备运行情况、历史信息直接叠加在矿山设备实体中,有助于提升矿山开采作业的工作效率以及安全稳定性,从而使这两种技术在矿山设备装配管理、维修管理中发挥出应用优势[3]。

AR技术、MR技术具有增强图纸信息的功能,可以直接将三维数据模型、设计方案叠加在之前的二维设计图纸中,使用者仅需利用手机进行图纸扫描能够随时查看图纸内容,与此同时,在AR、MR技术的支持下,可以将矿山运输方案中存在的动态信息直接叠加在中段运输位置的平面设计图纸中[4]。
2.2.4在设备导航、矿山工程业务管理中的实际应用

工作人员应该利用AR、MR系统,对矿山生产数据加强管理,确保铲运机驾驶人员能够在驾驶车辆的过程中顺利查看导航数据、驾驶速度、限速提醒、矿山设备位置信息,可以在提升矿山开采方便性的同时,提高运输车辆的驾驶安全。现在很多矿山工程会使用表单记录方式开展流程管理、开采现场管理。

在AR眼镜、MR眼镜的帮助下,能够实时记录作业人员的操作情况,可以为开展现场维修工作、绩效考评等业务提供充足的参考资料,借助这种绩效管理方式,能够激励相关工作人员认真投入到矿山工程开采作业中,有助于提高矿山工程的开采质量。
结论:综上所述,很多矿山开采单位已经将VR技术、AR技术、MR技术应用在矿山工程中,能够为矿山开采方案设计、业务管理、运输导航提供充足的参考依据,可以在提高矿山开采质量的同时,提升矿山工程的安全稳定性。

参考文献:

[1]李闽.无人机遥感测绘技术在矿山工程中的应用[J].自动化应用,2022(01):128-130.

[2]郭锐.安全管理在矿山采矿工程中的应用分析[J].当代化工研究,2021(12):52-53.

[3]仲小慧,刘义明,高培轶.VR/AR/MR技术在飞机装配制造领域的应用与发展[J].科学技术创新,2020(19):186-187.

[4]朱瑞军,李少辉,王磊.VR和AR及MR技术在矿山工程中的应用研究[J].中国矿山工程,2018,47(05):4-7.