基于虚拟现实的矿井火灾逃生路径模拟系统的研究

论文摘要

当今，虚拟现实技术在军事、航天、医疗、游戏等领域中的应用日趋成熟，但是将虚拟现实技术引入到煤矿巷道环境中的研究与应用在国内还是刚刚起步，特别是将虚拟现实技术同矿井火灾逃生路径结合在一起的研究少之又少，建立基于虚拟现实的矿井火灾逃生路径模拟系统可以增强井下火灾救援活动的有效性，提高救援的效率，特别是自救的效率，对保障矿井的安全生产起到了重要的指导意义。本文以矿井火灾逃生路径模拟为研究对象，采用新的技术手段快速有效地实现井下巷道的三维虚拟模拟，研究了矿井火灾逃生路径的检索算法，并将生成的逃生路径三维可视化。本文的主要研究内容：（1）介绍了先进的三维巷道建模方法和关键技术以及三维巷道模型的实时可视化技术，为实现虚拟模拟井下巷道打下理论基础。（2）建立巷道属性信息表和矿井火灾逃生路径选择信息表，并存放在矿井火灾逃生路径模拟系统数据库中，将属性信息分层管理，便于数据管理、查询、分析以及实时更新维护。（3）以粒子理论为基础，研究了矿井内复杂的火灾粒子模糊模型的生成方法。（4）研究了经典的路径搜索算法，并以此为基础优化生成一种适合复杂三维井下巷道间的路径搜索算法。（5）以VC++6.0为开发平台，基于MFC技术开发实现矿井火灾逃生路径模拟系统。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 虚拟现实技术
• 1.3 矿井火灾逃生虚拟模拟的研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 本文组织结构
• 2 基于 Creator 和 Vega 的三维视景仿真技术
• 2.1 Creator 三维建模平台简介
• 2.2 Creator 主要功能模块
• 2.3 OpenFlight 模型数据库
• 2.3.1 OpenFlight 模型数据库概述
• 2.3.2 OpenFlight 模型数据库的基本节点类型
• 2.4 Creator 建模关键技术
• 2.4.1 纹理映射建模技术
• 2.4.2 实例化技术
• 2.4.3 细节层次技术
• 2.5 Vega 概述
• 2.6 Vega 的基本功能
• 2.7 Vega 的 API 函数与库
• 2.8 基于 Vega 的二次开发
• 2.8.1 设置应用程序开发环境
• 2.8.2 虚拟仿真程序的主循环
• 2.8.3 Vega 虚拟仿真程序在 MFC 中的实现
• 2.9 小结
• 3 矿井火灾模拟数据库设计
• 3.1 Access 数据库的优势
• 3.2 矿井火灾逃生路径模拟系统数据库
• 3.2.1 巷道属性信息表
• 3.2.2 矿井火灾逃生路径选择信息表
• 3.3 ADO 关联技术
• 3.3.1 ADO 介绍
• 3.3.2 矿井火灾逃生路径模拟信息数据库 ADO 关联
• 3.4 本章小结
• 4 基于粒子系统的矿井火灾场景模拟
• 4.1 粒子系统的基本原理
• 4.2 粒子系统的基本模型
• 4.2.1 粒子的产生
• 4.2.2 粒子的属性
• 4.2.3 粒子的运动与更新
• 4.2.4 粒子的消亡
• 4.2.5 粒子的渲染
• 4.3 矿井火灾场景模拟
• 4.3.1 Vega 中的粒子系统
• 4.3.2 矿井火灾场景模拟
• 4.4 本章小结
• 5 矿井火灾虚拟场景中逃生路径算法研究
• 5.1 矿井火灾事故中逃生路径选择的基本原则
• 5.2 矿井火灾事故中逃生路径算法研究的理论基础
• 5.2.1 狄克斯特拉算法
• 5.2.2 Floyd 算法
• 5.3 矿井火灾事故中逃生路径算法
• 5.3.1 巷道间最短路径算法思想
• 5.3.2 矿井火灾事故中逃生路径算法思想
• 5.3.4 矿井火灾事故中逃生路径算法实现的核心代码
• 5.4 本章小结
• 6 基于虚拟现实的矿井火灾逃生路径模拟系统的设计与实现
• 6.1 系统的总体设计
• 6.2 系统的详细设计
• 6.3 巷道火灾逃生路径模拟系统的实现
• 6.3.1 巷道三维模型的生成
• 6.3.2 巷道三维可视化
• 6.3.3 巷道火灾逃生路径模拟系统的界面
• 6.3.4 巷道火灾逃生路径模拟系统的主功能菜单和工具栏
• 6.4 巷道火灾逃生路径模拟系统的主要功能的实现
• 6.4.1 视图操作
• 6.4.2 数据库管理
• 6.4.3 空间度量分析
• 6.4.4 巷道火灾模拟
• 6.4.5 巷道火灾逃生路径模拟
• 6.5 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 论文创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集