虚拟现实技术在矿山救护队训练中的应用

宋岩

摘 要：虚拟现实技术的产生为矿山救护队开展日常训练提供了一种全新的模式，根据现场事故进行场景的模拟，再现事故现场，这种训练模式能够明显降低训练费用，取得更理想的实训效果。本文在介绍虚拟现实技术概况的基础上，对矿山救护队训练中应用虚拟现实技术的方法和优势等进行详细的探讨。

关键词：虚拟现实;矿山救援;灾害模拟;安全训练

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.079

0 引言

矿山救护队是对矿井灾害事故进行抢救的专业队伍，救援过程中，救援人员的业务素质和经验，直接关系着救援工作的成功。定期在真实模拟的环境中进行应急演练可以丰富救护人员的救援经验，提高救护人员技术水平，但是也有很多不足，比如训练费用，潜在的大量安全威胁因素，导致完全模拟真实环境并不现实。虚拟现实技术可以很好的解决该类问题，为矿山救护队的应急训练设计出全新的方式，该技术可以设计出三维可视、用户界面友好、人机交互的虚拟环境，能使队员产生同在真实世界中一样的感觉。

1 虚拟现实技术

虚拟现实，即Virtual Reality，简称VR，是最近几年中研发成功且快速推广的高新技术，通过电脑设计出一个三维空间的虚拟世界，形成一个集听觉、触觉和视觉为一体的模拟动画，让使用者产生如临其境的感觉。VR虚拟现实技术特征主要如下所示：

（1）构想性（Imagination）。即虚拟的空间来自于人的大脑，来自于人的想象，虚拟现实技术的应用，可以让人类超越时间和空间的限制，去体验世界上已经发生和尚未发生的事情，在一个新的空间里进行探索，总结现象，发现规律，还可以设计出现实中因为条件限制无法模拟的事物。

（2）沉浸感（Immersion）。即让用户感觉自己完全置身于环境中，沉浸在虚拟的世界里，用户会以为自己也是计算机系统设计出的一部分，存在于虚拟世界中，成为这个世界活动的参与者，从而完成一定的任务。

（3）实时交互性（Interactivity）。即用户对模拟环境中物体的可操作程度以及从环境得到反馈的自然程度，某些特殊硬件设备可以形成交互性，常见于力反馈装置和数据手套等，让用户能够通过自己的行动和反应，得到与现实世界相同的感受。

2 虚拟现实的技术优势

虚拟现实技术的“3I”特征使其能弥补桌面演练和实战模拟演练的不足，它能对煤矿的五大系统（通风、排水、运输、生产、开拓）进行仿真，虚拟的环境所带来的训练效果比传统方法要好得多，主要体现在以下几个方面。

2.1 安全

虚拟现实技术可以帮助队员“安全”地接触危险的矿山环境或紧急情况，虚拟的训练环境中，不存在危险因素，接受训练的人员可以在虚拟的环境里演习各种训练方案，这样，在确保受训人员人身安全万无一失的情况下，丰富受训人员的经验，提升受训人员的救援技能。

2.2 训练针对性和可控性强

利用虚拟现实技术模拟训练系统，可以在计算机上对某一技能、战术进行反复训练、及时回放评估总结，在较短时间内积累丰富的救援经验，训练针对性强，效率高;另外，虚拟现实模拟训练系统中的天气、灾害种类、人员、装备都是可设定的，训练过程中可以随时停止、开始，可控性强。

2.3 更强的真实感

虛拟现实模拟训练系统通过构建三维场景、人、烟、火等场景特效，为受训者提供逼真的事故现场，使队员“身临其境”，真实感强，同时也能锻炼救护队员在事故现场的心理承受能力，例如，瓦斯浓度参数的变化可能导致虚拟环境内发生爆炸，救护人员的错误操作可能会导致事故扩大。

2.4 使用经济、环境友好

虚拟现实模拟训练系统一旦系统建立起来，可以长期反复使用，省去了实际模拟演练场景布置、训练损耗等成本，从长远来看经济效益突出，另外灾害事故是电脑模拟的，不用担心演练过程中有毒物质扩散或灾害事故失控造成训练参与者伤亡和环境污染，更安全更环保。

3 虚拟现实技术应用于矿山救援模拟训练

针对虚拟现实技术的特征和优势，结合矿山救护队日常训练内容，可以将虚拟现实模拟训练分为三个部分：

（1）仪器操作模拟训练。通过虚拟现实技术将日常使用的救援装备如氧气呼吸器、自动苏生器、瓦斯检定器等设置于虚拟场景中，通过示范演示来教授参训人员救援装备的使用方法，并能结合装备用途及时设置装备使用场景，实地使用救援装备，改进以往只知简单使用方法，实战应用不足的缺陷。

（2）一般技术操作模拟训练。结合《矿山救护队质量标准化考核规范》要求，制定符合实战要求的相关训练场景，在仿真场景中将现实井下救援过程中某个一般技术操作环节单独剥离出来，再更换不同的场景和环境变量，让训练不再脱离实战，增强了队员的环境适应能力和危机处置能力，更好的适应瞬息万变的抢险救援现场环境。

（3）模拟救灾实战训练。个人能力再强也要融入集体互相配合才能保证整个救援行动的圆满完成，通过虚拟现实技术模拟一起灾害事故，结合前期仪器操作模拟训练和一般技术操作模拟训练，实现单个小队或整个中队整体作战，既增强了中队实战能力，也能锻炼指挥员的决策指挥能力和临场处置能力。

4 结语

使用虚拟现实技术对救护队训练过程进行仿真，促使救护队员可以在虚拟的环境里掌握各种救援技术，对不同的现场事故应付自如，虚拟现实救援训练系统中包含游戏和训练两种成分，可以最大程度上激发救护队人员的潜力和想象力，使队员在游戏中提高能力，另外还有利于真实模拟演练成本的控制，解决现实演练存在的不足，是提升救护人员救援技能的科学手段。

参考文献：

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