一、虛擬現實技術的關鍵技術

虛擬現實技術綜合了多種技術手段，其關鍵技術主要表現以下幾個方面:第一，環境建模技術。這種技術也稱之為虛擬環境的建立，目的是獲取實際三維環境和數據信息，并根據實際應用的需要，利用三維數據建立相應的虛擬環境模型。第二，立體顯示技術。在虛擬現實系統中，根據系統中聲音消失的方向和用戶大腦運動的關聯性，使其在虛擬環境空間中形成實時、有形狀的立體圖形。這種技術手段與虛擬現實技術中涉及的CAD輔助技術有一定的關系，不同的是一個是在現實環境中形成圖形圖像，一個是在虛擬環境中形成虛擬圖像。第三，交互技術。與傳統模式的人機交互不同，虛擬現實中的人機交互利用了現實中的傳感器技術，采用相應的傳感器設備，使三維交互技術、語音識別技術以及語音輸入技術成為虛擬現實中實現人機交互的重要手段。第四，系統集成技術。在虛擬現實系統中，存在大量的虛擬感知信息和虛擬現實模型，所有在虛擬現實系統中完成系統集成是非常必要的，它能夠實現系統信息的同步、虛擬模型的標定以及數據之間的轉換等多項技術功能。

二、虛擬現實技術在采礦工程中的應用

(一)系統設計方面

將虛擬現實技術應用于采礦工程的系統設計中，可以在煤礦項目設計、可行性研究報告設計、安全專篇設計等的采掘、運輸、通風、排水、監測監控和人員定位等系統生成三維虛擬模型，這些模型的生成可以使系統設計者進行交互，在虛擬交互環境中，可以判斷和檢驗系統設計的效果，如果發現設計不合理或者不到位的地方，就能夠通過系統的自動調節功能進行修訂和更改，并及時在虛擬現實環境中顯現出來。

(二)施工工藝方面

虛擬現實技術可以根據礦山施工工藝的操作施工進行模擬，具體流程就是在虛擬現實系統的軟件中生成整個煤礦井下的作業場景，采礦工程的工程技術人員可以在虛擬現實系統中對作業場景進行操作，這樣可以在現實煤礦井下生產施工中選擇最佳的施工工藝，以此實現對現實生成施工工藝的模擬和場景再現，對確定礦井施工工藝流程起到預控效果。

(三)管理方面

虛擬現實技術可以應用于礦山管理中，涉及礦山的生產施工、安全環保以及機械設備等方面的管理工作。這一應用功能的實現主要以虛擬現實技術中的遠程監控操作、動態環境功能為依據，采礦工程的管理人員可以根據虛擬現實系統中的實時場景對煤礦井下的生產施工情況、整體運營情況進行綜合評估。

(四)培訓方面

在本文前文中提及虛擬現實技術可以供采礦工程專業的實習生、礦區的職工以及技術人員進行崗前的教育培訓，這一點充分證明了虛擬現實技術在礦山培訓教育方面的應用效果。在礦山培訓工作中應用虛擬現實技術，可以降低培訓費用，縮短培訓時間。虛擬現實技術在礦山培訓工作上的具體形式，就是將培訓人員置身于與現實施工危險環境相似的虛擬環境中，當靠近危險位置時，危險的對象就會由培訓人員主動確定，并根據一系列選項來評價危險的嚴重性及危險發生的概率，當計算機中的虛擬測試形式不變時，虛擬現實系統就會自動保存培訓人員在虛擬環境中的具體表現，這樣就能生成一份有效的培訓報告。

(五)安全方面

由于采礦工程具有一定的特殊性和復雜性，而且存在較大的安全隱患。在礦井開采作業過程中，礦井火災和瓦斯爆炸是最為常見的兩種礦井災害。隨著計算機技術飛速發展，礦山網絡安全防護系統的建立，使得礦井下的復雜通風網絡成為可能，可以充分指導井下災害自救工作，有效控制井下風流的流向，保證井下火災發生后保持有效的通風效果，從而確保井下作業人員安全撤出，避免火災的勢頭蔓延，引發更大的安全事故。虛擬現實技術在礦山安全的應用具有非常重要的作用，它是對真實礦井下的作業環境進行模擬，結合互聯網技術對狀態模型進行模擬分析，將真實逼真的火災場景呈動態的形式顯示出來。

(六)特殊環境條件下的應用

在進行深部礦產開采過程中，可以利用虛擬現實技術建立相應的虛擬環境，相關設計人員可以在這個虛擬環境中涉及交互式的動態模型，以此確定特殊采礦環境下的采礦方法、巷道布置方式、通風設計以及礦井開采參數。在海底下采礦工程中，利用虛擬現實技術可以根據海底下地理環境條件建立虛擬模型，以此確定海底下采礦環境下的采礦方式及相應的數據參數。

三、結語

近年來，虛擬現實技術的發展速度加快，作為一種高新技術手段，其在各行業領域的應用效果是顯而易見的。雖然虛擬現實技術在采礦工程中的應用研究還處于初級階段，但是從上文中不難看出，該技術在采礦工程中有著寬闊的發展前景。隨著虛擬現實技術的進一步完善和提高，將進一步提高我國采礦工程技術水平，也必將在我國礦山開采和技術管理中發揮不可替代的作用。

作者：陳磊 單位：貴州畢節納雍縣煤炭工業局