在煤化工安全培训中可视化仿真技术的实践思考

杜小峰

摘要：科技的进步与计算机技术的普及使化工生产的自动化程度越来越高，集中程度与生产效率也得到了增强。为了更好地落实国家关于《煤矿特种作业实操仿真培训系统》的文件，有关部门应该积极学习可视化仿真技术，使操作人员熟悉煤矿生产的各种作业环境，掌握安全生产知识，提升实际操作能力。本文介绍了可视化仿真技术的引入及基本內涵，论述了煤化工可视化仿真技术培训的特点及优势，指明了未来煤化工产业安全培训的有效措施。旨在提升操作者的安全意识与自我防护能力，保证煤化工生产安全有序的进行。

关键词：煤化工;可视化仿真技术;安全培训

中图分类号：TQ437文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）06-0165-03

煤化工行业在我国的能源开发领域中占据着重要地位，在我国的能源结构中，煤炭所占比重高达70%。其不但是我们生产生活能源的主要来源，也是关系国家经济命脉的关键行业。然而，煤化工生产领域的技术性知识繁复且相对枯燥，主要包括煤的气化、液化，煤中碳素制品的生产原理、加工方法、计算方法、操作环境及基本设备，以及与干馏、炼焦、回收、精制有关的各种工艺。同时，在煤化工的加工与生产过程中，由于生产条件十分复杂，伴随着严重的安全隐患。我国1996年颁布的《煤炭法》中明确规定了煤化工行业的安全生产方针：安全第一，预防为主。因此，煤化工生产应始终坚持“以人为本”，结合《劳动法》《安全生产法》等法律法规将岗前培训落到实处。应以《煤矿新工人岗前安全培训教材》为基础，积极采用当前领先于国内、国际的虚拟现实和三维仿真技术开展业务培训，使操作人员系统地掌握完整化、可视化的煤化工操作技能及可能遇到的各种问题。在人机交互的练习中，快速地提升自己的专业能力与认识，提高自身的安全防范意识。

1可视化仿真技术的引入及基本内涵

煤化工的生产过程包含了大量的化学反应与液体及固体燃料，且生产的条件多是高温高压或负压深冷、高流速等极端环境，参与反应的化学原料也具有易燃易爆、易腐蚀、有毒等物质，生产的环境更是高粉尘、高污染、高风险，且由于化学反应的规模较大，反应程度十分剧烈难以控制，因此存在着很多不安全的因素。几年来，煤化工行业的爆炸、污染事件不断频发，这使煤化工产业的安全与环保问题得到了公众的注视，煤化工产业的安全防护工作势在必行。

早在80年代初，西方国家就已经开始利用计算机仿真系统在煤礦领域开展业务培训，这种方法可以让操作人员直观、快速、准确地理解煤化工生产领域的关键要点、注意危险多发环节，且极大地降低了培训和实践的成本，使操作人员整体的素质得到了提高。我国于1987年研制发了一套石油化工仿真培训系统并投入应用，这标志着我国的化工生产走向了智能化、现代化。从前期来看，当时的化工培训仿真系统应用的是以硬件为主的半实物仿真系统，造价高且维护起来难度较大，同时是由二维图形构成，缺乏真实感。而现今的煤化工仿真培训系统不仅实现了三维可视化，还更接近于真实的场景，

煤矿安全可视化培训系统是建立在人工智能、多媒体技术、计算机系统及人机接口技术等多种现代技术之上的，它通过虚拟化的场景还原了煤化工生产的真实环境，给受训者提供了一个相似度极高的操作平台，不但能够提高安全职业技术培训的效率，还能取得很好的效果，缩短教学时间。它涉及了诸多专业技术工种，针对甲醇操作工、净化操作工、气化操作工、尿素操作工等煤化工企业的特种作业，并采用了各种练习方式加以辅助，大大提升了培训实效。教学系统中配有相关的图像、视频、动漫等有趣的教学材料，还建立了网络资源共享平台帮助学习者扩充知识面、进行经验交流。

2 煤矿安全可视化培训系统的特点及优势

2.1真实准确，亲切可感

传统的煤矿安全培训系统多是以师傅带徒弟进行现场理论知识的讲授为主，教学手法单一、可操作性差。这使得课堂氛围死气沉沉，学员的学习性不高，听得很模糊，等到自己亲自上机操作的时候就显得手忙脚乱，这样很容易引发安全事故。煤矿安全可视化培训系统以国家统一的煤矿培训教材《煤矿新工人岗前安全培训教材》为参照，采用3D可视化教学及数字化全景图像展示，能使学习者观看到真实场景中的每个环节，仿佛身临其境，模拟现实的效果极佳。例如，采煤机是如何在地下作业的，即具体的开机启动、切割方法、熄火注意事项等。

同时，三维交互操作更能增强学员的三维立体感，全方位感受火灾、崩塌、滑坡、爆炸等煤化工行业的安全事故，从而提升安全意识。在这一过程中还配有位置追踪器、保护头盔等专业设备，这种仿真化的模拟节约了教学成本，节省了时间，且没有任何危险性，十分值得推广。

2.2图文并茂.寓教于乐

传统的煤矿安全培训课程枯燥乏味、形式死板，仅以背诵记亿为主，考核的方式也是传统的试题模式，极大地妨碍了学员积极主动性的发挥。在这种模式下，教学成本高，学员理解不到位，对于真实场景无法进行有效的演示，只能依靠文字资料和模型来比手画脚、煤矿安全可视化培训系统做到了视听结合，依靠三维动画、情景演示、虚拟互动等方式来进行场景再现、分解设备、模拟操作，提高了学员学习的主动性，将复杂的知识变得简单易懂，寓教于乐，大大激发了学员的学习热情。尤其是教学软件中游戏元素的加入，再加上巧妙的设计，使实操者能立刻进行实际操作，在模拟案例中展露身手，为真正的临场发挥积累经验。

2.3操作灵活.人机交互

传统的煤矿安全培训课程采取从头到尾逐一讲授的方式，这样仅适合初学者，无法灵活地满足所有学员的学习需求，无法有重点地进行实操辅导。且以单一的知识灌输为主，学员在此过程中始终处于被动地位，更得不到真实的练习机会，对于所讲的知识还是认识不足。煤矿安全可视化培训系统可以让已熟悉整个操作流程的学员自行选择要学习的内容，并对重点环节进行专项训练。同时，还依靠强大的人机交互功能及在线多人协同作业，使学员真正扮演采煤工、井下爆破工、采煤机司机、打眼工、矿井通风工、输送机操作工、瓦斯工、煤矿安全检查工等各工种的操作人员，让其在虚拟环境中进行练习。有了实际的操作经验，学员的专业度与操作熟练度都将大大提高。在课程结束后，系统会自动推送相关的上机考试系统，方便学员随学随测，及时地巩固自己掌握额知识。除此之外，系统还能记录学员的具体学习情况及各种考试数据，有助于为其提供更符合其需求的教学内容。

2.4知识涵盖面广，具有启发性

煤矿安全可视化培训系统不仅针对相关的专业技术知识及操作规范、法律知识有详细的讲练体系，还对各种除尘设备、采掘设备、机电传输设备、精密小仪器等的结构、工作原理以及火灾、煤尘、冒顶、水灾、瓦斯泄漏等各大安全事故都有注意事项与逃生方法的讲解，并普及了一些医学常识与自救方法，极大地拓宽了学员的知识面，为他们深刻认识煤化工行业的工作性质提供了良好的条件。

2.5系统性与单元化相结合

煤矿安全可视化培训系统运用了系统化的讲解方式，对虚拟状态下的煤化工生产各环节的操作流程、操作设备与关键要素进行了系统化、完整化的梳理，建立起了整个工艺的连续作业体系。此外，模块化的指导方式也使该系统的局部特点得以被操作者认识，为其今后诊断相应的故障奠定了良好的基础。

将可视化培训系统应用于煤化工安全生产中可以将煤化工领域的先进技术与实际案例形象化地展示给学员，降低学员的理解难度，扩充知识的广度和深度。同时，通过对各种虚拟场景的模拟及安全事故的介绍，能提高学员的自我保护意识和逃生技能，缩短了培训时间，降低了成本。而人机互动式的教学方式使学员获得了难得的实际操练机会，让复杂的知识变得简单、灵活，提高了教学效率和学员掌握的牢靠度。个性化的學习工具也使不同层次的操作者都能根据自身的情况集中解决自己面临的困难，并能与更多的学员一同探讨经验，互相帮助，共同取得进步。

3 未来煤化工产业安全培训的有效措施

3.1煤化工产业应建立企业的安全生产文化

企业的安全生产意识在很大程度上决定着事故的发生频率，因此，有关企业应积极制作相关的警示语及横幅，并在醒目的生产场地进行悬挂，时刻提醒作业者坚持“安全第一”的观念。同时，政府还可以以公益广告、广播等方式加强煤化工产业的安全施工意识。在作业前，企业应定期排查各种安全隐患，进一步完善自身的监督与管理机制，结合国家的《安全生产法》查漏补缺，树立企业安全生产的良好形象。另外要完善企业内的各种操作设备，定期进行检修，为操作人员配备应有的防护服、手套及头盔，保障操作人员的人身安全。

3.2操作人员应提高自身的安全防护意识

企业应多组织开展有关安全生产的各种活动，如宣讲、知识竞赛、专家指导、先进评比等形式，使从业人员充分重视起生产中的安全问题，反思自己的违章违规行为。企业应建立完善的奖惩机制，一旦发现问题要及时地进行安全生产教育，落实责任制，同时保障劳动者的合法权益。

3.3积极改进可视化仿真技术

随着现代科技的发展，煤化工领域的安全培训已经充分引入了可视化仿真技术，这使企业的安全生产多了一层保障。未来的可视化仿真技术更应该实现自身的智能化，不但能够进行情景模拟，还要研发出预警功能及场景还原功能，对各种灾害事故进行三维甚至四维、五维真实再现，这有助于我们及时地避开事故，掌握事故的第一手资料，为今后解决类似问题提供借鉴。

4 结语

综上所述，煤化工安全培训中的可视化仿真技术如今已得到了有效的应用，其不但有效地避免了各种安全事故的发生，还大大提高了从业的安全意识，使他们积累了更多有关安全生产的各种操作技能，在时间、金钱上节省了一大部分开支。未来，可视化仿真技术还将实现更大的改良，希望相关工作者积极研发，注重实践，让我们早日享受现代科技成果。