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應急救援專業技術實驗室 2013-05-10  信息來源: 本站

(一)虛拟仿真實驗室
1. 實驗室功能
通過計算機三維虛拟仿真技術模拟礦山、核安全、石油開采、化工、消防等高危行業的工作環境、工作流程,還原災害和事故發生經過,并模拟演練災害處置和應急救援過程。用戶通過人機交互學習和熟悉這些知識,使心理更加成熟,工作技能、安全意識和應急處置能力得到顯著提高。
2. 原理
高性能圖形工作站實時渲染得到三維立體畫面,将該畫面通過分配器傳給主動立體投影儀後,投射到環幕上。利用立體信号發生器将環幕畫面與立體眼鏡同步,戴上眼鏡即可看到立體畫面。而4D動感座椅、5.1環繞立體音響、煙霧、吹風、噴水等設備與環幕上的三維畫面緊密匹配,營造出沉浸感很強的體驗環境。工作原理如圖1所示。
3. 方法
以計算機技術為主,綜合利用計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、信息技術、人機交互技術、傳感與定位技術、立體顯示技術、網絡技術等,生成一個被仿真世界的動态、三維視覺環境,使操作者産生一種身臨其境的感覺。

 

圖1 工作原理

4. 主要設備
1) 主動立體高清投影儀;
2) 立體環幕;
3) 高性能圖形工作站;
4) 功放和5.1環繞立體音響;
5) 虛拟外設:4D 動感座椅、數字手套、跟蹤定位、煙霧、吹風、噴水等。
5. 主要性能指标
(1) 硬件系統
1) 主動立體投影儀,單通道畫面分辨率1920×1080,亮度10k 流明。
2) 立體環幕,高2.7m,弧長9m。
3) 高性能圖形工作站,具備硬件幀同步功能。
4) 可滿足20人以上同時培訓使用。
(2) 軟件系統
1) 三維場景畫面達到次世代遊戲畫面效果,可實現數百萬面模型數據條件下的實時光照及動态陰影。
2) 可模拟爆炸、粉塵等物理粒子效果。
3) 具有環幕多通道投影系統的曲面校正和融合功能。
4) 多通道畫面同步顯示和切換,畫面無撕裂、延遲。
5) 可通過串口、網絡通訊控制動感座椅、煙霧、吹風、噴水等設備的使用,還能控制投影儀電源、融合帶開關、曲面校正方式選擇。

 

圖2  主動立體投影和動感座椅
圖3  綜采工作面三維虛拟仿真


(二)緊急避險實驗室
緊急避險實驗室主要用于檢驗緊急避險設施各項性能。該實驗室占地300m2,實驗條件達到國内領先,可提供各項單項試驗及真人綜合試驗、人體模拟實驗條件。
1. 原理
在地面建設模拟礦井巷道,通過模拟災害環境(溫度、濕度、CO2、CO等),對緊急避險設施進行性能檢測,在檢測過程中能實現各種數據圖像的采集、分析和存儲。
2. 功能
? 災區環境(溫度、有毒有害氣體)模拟;
? 避險人員生存呼吸特征(呼吸參數、熱負荷、濕度)模拟;
? 緊急避險設施(救生艙、避難硐室、過渡站)性能檢測;
? 自動檢測與控制;
? 數據顯示、存儲、打印和查詢。
3. 主要設備
? 災區環境模拟系統;
? 檢測系統;
? 監控系統;
? 安全保護系統。
4. 性能指标
? 10~50人避難硐室性能檢測;
? 8~16人救生艙性能檢測;
? 過渡站性能檢測;
? 連續測試時間:≥120h;
? 溫度控制範圍:常溫~60℃。 

圖4 緊急避險實驗室

 
(三)災區偵測與應急通信實驗室
災區偵測與應急通信實驗室用于研發和測試災區偵測與應急通信裝備主要功能和性能指标。該實驗室設備先進,技術人才梯隊健全,其中礦用應急通信技術目前已經達到國内領先水平,擁有8項國家發明專利授權,登記軟件著作權2項,發表行業學術論文近30篇。
1. 原理
災區偵測原理:利用災區超前偵測系統、探測機器人及飛行器等主動偵測設備,模拟救援隊員超前檢測井下密閉或半密閉模拟災區環境參數和音視頻信息。
應急通信原理:利用礦用多跳無線Mesh自組織網絡或光纖寬帶通信技術,将災區音視頻信息及環境狀況等傳至井下模拟臨時指揮部或地面應急指揮中心,并通過北鬥等衛星通信系統傳至各級模拟救援指揮機構和将模拟的救援決策指令實時回傳救援隊員,從而模拟實現災區現場及各級救援指揮機構互聯互通。
2. 方法
通過網絡通信理論仿真研究和觀測電磁波在模拟巷道和煤岩體傳播規律,模拟各種礦井災害環境,優化模拟災區探測傳感器及應急通信設備部署,憑借帶寬測量等專業軟件分析工具、信号分析儀等先進設備,通過抽樣檢測或重複性試驗科學評價被測系統或産品功能及技術指标,并獲取相關測試數據與報告。
3. 主要設備
1) 偵測類設備包括災區環境模拟試驗裝置、基于物聯網的探測機器人群、礦用遇險人員智能探測儀和環境參數超前偵測裝置。
2) 應急通信和電子測試類設備包括CXA信号分析儀、示波器、光纖熔接機和光功率計、電子負載測試儀、信号源、3G/衛星通信測試系統、衛星通信指揮車、透岩礦用無線通信系統和KT121M礦用應急通信系統等。
4. 功能
a) 提供災區路況及氣體檢測模拟測試環境;
b) 災區偵測産品或設備偵測距離及氣體探測性能檢測;
c) 空地閉一體化應急通信平台互聯互通及傳輸性能檢測;
d) 光纖通信設備傳輸衰減及通信傳輸距離測試;
e) 礦井無線自組織傳感器網絡及物聯網綜合性能測試;
f) 礦井無線通信信号抗幹擾測試和信号綜合分析;
g) 礦用救災或應急通信系統或産品帶寬傳輸性能檢測;
h) 礦用機械電子設備負載能力(如電流、力矩)檢測;
i) 礦用生命探測和人員搜索設備性能指标檢測。
5. 性能指标
a) 信号頻譜分析與測試頻率:9kHz~7.5 GHz,分析帶寬10 MHz;
b) 電子信号波形及數字邏輯信号測試:4通道(模拟)/16通道(數字),頻率200~500MHz;
c) 光通信測試設備:光纖熔接和光功率測試;
d) 通信信号源頻率:不高于3GHz;
e) 衛星通信測試:北鬥/GPS導航與多媒體數據傳輸;
f) 人員定位:3G/北鬥/GPS/井下RFID/WIFI,最高精度達±5m;
g) 透岩通信測試距離:不低于50m;
h) 災區環境模拟:溫度0~80 ℃,濕度0~100%,濃度0~100%;
i) 礦用寬帶無線網絡、傳感網及物聯網性能測試:多跳無線網絡覆蓋≥6Km,通信距離≥3Km,機器人自組織網距離≥350m,人員搜索距離≥50m,遠距離觀察和超前偵測距離≥50m,夜視觀察距離≥150m。
 

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