通過VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)冶金系統(tǒng)安全生產(chǎn)

1、通過vr技術(shù)實(shí)現(xiàn)冶金系統(tǒng)安全生產(chǎn) 1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)( vr) 1. 1定義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(vr) 是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、人工智能、仿真技術(shù)、人體工程學(xué)及心理學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門多學(xué)科綜合性技術(shù)。它采納計(jì)算機(jī)技術(shù),以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)的、有交互性的三維圖象世界。人們可以與圖象形成的虛擬世界發(fā)生交互作用,產(chǎn)生身臨其境的感覺。1. 2vr 建模的幾種方法(1) 時(shí)間步長法。按照時(shí)間的順序?qū)^程進(jìn)行仿真,時(shí)間步長不變。首先選取對象的起始點(diǎn)作為仿真時(shí)鐘的起點(diǎn)。時(shí)間步長的選取與描述事件發(fā)生的頻率有關(guān),頻率高,時(shí)間步長小;頻率低,選取的時(shí)間步長可以大一些。在一個(gè)時(shí)間步

2、長內(nèi)應(yīng)最多只有一個(gè)事件發(fā)生。(2) 事件步長法。按照事件發(fā)生的順序?qū)^程進(jìn)行仿真。在整個(gè)的過程中,時(shí)間步長隨事件發(fā)生的頻率變化。在多數(shù)的隨機(jī)系統(tǒng)中,可以有多種性質(zhì)的事件發(fā)生,通常按照時(shí)間發(fā)生的先后順序逐個(gè)處理,仿真時(shí)鐘以不同的間隔推動。事件步長法流程如圖1 所示。monte carlo 方法(隨機(jī)模型法) :通過隨機(jī)模型和統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)來求近似解的方法。定理的中心思想是:只要實(shí)驗(yàn)次數(shù)充分多,事件出現(xiàn)的頻率可以用來描述事件發(fā)生的概率。1. 3vr 技術(shù)一般需要應(yīng)用的工具軟件目前,在實(shí)現(xiàn)vr 技術(shù)時(shí)常用的軟件有:access 97 ,vrml97 ,visual basic 6. 0 ,java ,ca

3、d等。在本文中例舉的冶煉廠系統(tǒng)廢料運(yùn)送系統(tǒng)的仿真就應(yīng)用了vrml 97 和visual basic 6. 0這兩種開發(fā)工具。2vr的研究步驟 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是要構(gòu)建模型來描述實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)生的狀況,通過仿真獲得系統(tǒng)的特性。一般來說,系統(tǒng)的建立包含以下幾個(gè)步驟:(1) 劃分描述系統(tǒng),建立評價(jià)方法。應(yīng)明確界定描述對象的范圍,確定描述對象的邊界和初始條件;明確虛擬的目的,確定這一過程涉及的所有主要參數(shù)和變量;建立虛擬效果的評價(jià)方法對后續(xù)的工作有指導(dǎo)作用。(2) 建立模型的仿真工作過程。依據(jù)描述對象的特征,確立合適的仿真方法,制定整個(gè)系統(tǒng)的仿真流程,選用合適的語言程序編寫。(3) 仿真系統(tǒng)的運(yùn)行和方案的

4、調(diào)整。運(yùn)動仿真中,關(guān)于不動的部件,可以先將其隱藏起來,主要對運(yùn)動復(fù)雜的零件進(jìn)行編程,運(yùn)動不復(fù)雜或影響不大的部分,只需要作出關(guān)鍵的幾處就可以了。對仿真的效果進(jìn)行評估,認(rèn)定仿真的可行性。(4) 應(yīng)用仿真結(jié)果指導(dǎo)生產(chǎn)。 3vr技術(shù)在安全工程中的應(yīng)用 3. 1對出現(xiàn)的危險(xiǎn)狀況進(jìn)行模擬在實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)中,引發(fā)事故的原因多種多樣,人、機(jī)械、環(huán)境三要素中任何一個(gè)發(fā)生的隨機(jī)事件都可能引發(fā)嚴(yán)重的事故,有很強(qiáng)的不可預(yù)見性。利用vr 技術(shù),可以事先模擬事件的發(fā)生過程及可能造成的嚴(yán)重后果。3. 2針對模擬的狀況進(jìn)行必要的改善通過虛擬現(xiàn)實(shí),可以對現(xiàn)場有更多的了解,采用措施進(jìn)行改善,如隔離、設(shè)置安全通道,設(shè)置警示牌,改善制

5、定或改善現(xiàn)場布置等。3. 3通過vr 重現(xiàn)事故現(xiàn)場,分析事故原因?qū)σ呀?jīng)發(fā)生的事故,依據(jù)現(xiàn)場的狀況進(jìn)行模擬,再現(xiàn)事故現(xiàn)場,以清楚了解事故發(fā)生的全部原因,杜絕同類事故的再次發(fā)生。3. 4進(jìn)行安全教育用vr技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場模擬,讓工作人員在虛擬環(huán)境中熟悉了解工作現(xiàn)場、工作程序及安全注意事項(xiàng),直觀生動,效果好。4應(yīng)用舉例 4. 1仿真目的冶煉廠廢料運(yùn)送系統(tǒng)包括廢料出爐,灰分抽樣檢測,封閉拖車拖運(yùn)這3 個(gè)主要工序。出爐廢料進(jìn)行灰分檢測需要20 min ,合格后同意拖走。可使用的封閉拖車的數(shù)量最多有7 臺。理想的狀況是:廢料出爐后,采樣檢測得出結(jié)果后能夠馬上被拖走,拖車和廢料都沒有等待的現(xiàn)象。仿真的目的就是找

6、到最正確的配置,即最優(yōu)制定,以盡可能快地拖走廢料,降低環(huán)境污染的可能性,同時(shí)盡量減少拖車的等待時(shí)間,提升效益 。4. 2仿真方法這個(gè)問題合適用事件步長法進(jìn)行程序制定,將拖車的等待時(shí)間和廢料等待時(shí)間(除去進(jìn)行檢驗(yàn)所必須用的20 min外) 設(shè)為隨機(jī)變量,廢料等待時(shí)間超過10 min ,會大大增加清運(yùn)成本和安全風(fēng)險(xiǎn),拖車等待時(shí)間增加,會引起營運(yùn)費(fèi)用的增加,設(shè)備的投入費(fèi)用大。進(jìn)行程序制定。首先進(jìn)行參數(shù)的輸入,將系統(tǒng)的狀態(tài)初始化,將拖車的等待時(shí)間設(shè)為0 ,工作狀態(tài)設(shè)為閑,檢測計(jì)時(shí)設(shè)為0 ,將所有涉及到的變量初始化。運(yùn)行后,首先記錄第一個(gè)事件,產(chǎn)生第一個(gè)記錄,將它放在事件列表中,將時(shí)間列表由小到大排序,從表中取出時(shí)間屬性最小的一個(gè),將它的時(shí)間當(dāng)作最早發(fā)生事件的時(shí)間。當(dāng)某一個(gè)事件發(fā)生后,系統(tǒng)就開始處理相應(yīng)的“活動,處理結(jié)束后,仿真時(shí)鐘推動到下一個(gè)事件發(fā)生的隨時(shí),不斷重復(fù),直到滿足條件。4. 3方案優(yōu)化5結(jié)論 通過對廢料處理及檢測車間物流系統(tǒng)仿真,得出了等待時(shí)間和拖車配置的最正確方案。這里制定的仿真程序還可以完成以下的工作:依據(jù)工廠的實(shí)際狀況調(diào)配拖車的