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应急救援专业技术实验室 2013-05-10  信息来源: 本站

(一)虚拟仿真实验室
1. 实验室功能
通过计算机三维虚拟仿真技术模拟矿山、核安全、石油开采、化工、消防等高危行业的工作环境、工作流程,还原灾害和事故发生经过,并模拟演练灾害处置和应急救援过程。用户通过人机交互学习和熟悉这些知识,使心理更加成熟,工作技能、安全意识和应急处置能力得到显著提高。
2. 原理
高性能图形工作站实时渲染得到三维立体画面,将该画面通过分配器传给主动立体投影仪后,投射到环幕上。利用立体信号发生器将环幕画面与立体眼镜同步,戴上眼镜即可看到立体画面。而4D动感座椅、5.1环绕立体音响、烟雾、吹风、喷水等设备与环幕上的三维画面紧密匹配,营造出沉浸感很强的体验环境。工作原理如图1所示。
3. 方法
以计算机技术为主,综合利用计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、信息技术、人机交互技术、传感与定位技术、立体显示技术、网络技术等,生成一个被仿真世界的动态、三维视觉环境,使操作者产生一种身临其境的感觉。

 

图1 工作原理

4. 主要设备
1) 主动立体高清投影仪;
2) 立体环幕;
3) 高性能图形工作站;
4) 功放和5.1环绕立体音响;
5) 虚拟外设:4D 动感座椅、数字手套、跟踪定位、烟雾、吹风、喷水等。
5. 主要性能指标
(1) 硬件系统
1) 主动立体投影仪,单通道画面分辨率1920×1080,亮度10k 流明。
2) 立体环幕,高2.7m,弧长9m。
3) 高性能图形工作站,具备硬件帧同步功能。
4) 可满足20人以上同时培训使用。
(2) 软件系统
1) 三维场景画面达到次世代游戏画面效果,可实现数百万面模型数据条件下的实时光照及动态阴影。
2) 可模拟爆炸、粉尘等物理粒子效果。
3) 具有环幕多通道投影系统的曲面校正和融合功能。
4) 多通道画面同步显示和切换,画面无撕裂、延迟。
5) 可通过串口、网络通讯控制动感座椅、烟雾、吹风、喷水等设备的使用,还能控制投影仪电源、融合带开关、曲面校正方式选择。

 

图2  主动立体投影和动感座椅
图3  综采工作面三维虚拟仿真


(二)紧急避险实验室
紧急避险实验室主要用于检验紧急避险设施各项性能。该实验室占地300m2,实验条件达到国内领先,可提供各项单项试验及真人综合试验、人体模拟实验条件。
1. 原理
在地面建设模拟矿井巷道,通过模拟灾害环境(温度、湿度、CO2、CO等),对紧急避险设施进行性能检测,在检测过程中能实现各种数据图像的采集、分析和存储。
2. 功能
? 灾区环境(温度、有毒有害气体)模拟;
? 避险人员生存呼吸特征(呼吸参数、热负荷、湿度)模拟;
? 紧急避险设施(救生舱、避难硐室、过渡站)性能检测;
? 自动检测与控制;
? 数据显示、存储、打印和查询。
3. 主要设备
? 灾区环境模拟系统;
? 检测系统;
? 监控系统;
? 安全保护系统。
4. 性能指标
? 10~50人避难硐室性能检测;
? 8~16人救生舱性能检测;
? 过渡站性能检测;
? 连续测试时间:≥120h;
? 温度控制范围:常温~60℃。 

图4 紧急避险实验室

 
(三)灾区侦测与应急通信实验室
灾区侦测与应急通信实验室用于研发和测试灾区侦测与应急通信装备主要功能和性能指标。该实验室设备先进,技术人才梯队健全,其中矿用应急通信技术目前已经达到国内领先水平,拥有8项国家发明专利授权,登记软件著作权2项,发表行业学术论文近30篇。
1. 原理
灾区侦测原理:利用灾区超前侦测系统、探测机器人及飞行器等主动侦测设备,模拟救援队员超前检测井下密闭或半密闭模拟灾区环境参数和音视频信息。
应急通信原理:利用矿用多跳无线Mesh自组织网络或光纤宽带通信技术,将灾区音视频信息及环境状况等传至井下模拟临时指挥部或地面应急指挥中心,并通过北斗等卫星通信系统传至各级模拟救援指挥机构和将模拟的救援决策指令实时回传救援队员,从而模拟实现灾区现场及各级救援指挥机构互联互通。
2. 方法
通过网络通信理论仿真研究和观测电磁波在模拟巷道和煤岩体传播规律,模拟各种矿井灾害环境,优化模拟灾区探测传感器及应急通信设备部署,凭借带宽测量等专业软件分析工具、信号分析仪等先进设备,通过抽样检测或重复性试验科学评价被测系统或产品功能及技术指标,并获取相关测试数据与报告。
3. 主要设备
1) 侦测类设备包括灾区环境模拟试验装置、基于物联网的探测机器人群、矿用遇险人员智能探测仪和环境参数超前侦测装置。
2) 应急通信和电子测试类设备包括CXA信号分析仪、示波器、光纤熔接机和光功率计、电子负载测试仪、信号源、3G/卫星通信测试系统、卫星通信指挥车、透岩矿用无线通信系统和KT121M矿用应急通信系统等。
4. 功能
a) 提供灾区路况及气体检测模拟测试环境;
b) 灾区侦测产品或设备侦测距离及气体探测性能检测;
c) 空地闭一体化应急通信平台互联互通及传输性能检测;
d) 光纤通信设备传输衰减及通信传输距离测试;
e) 矿井无线自组织传感器网络及物联网综合性能测试;
f) 矿井无线通信信号抗干扰测试和信号综合分析;
g) 矿用救灾或应急通信系统或产品带宽传输性能检测;
h) 矿用机械电子设备负载能力(如电流、力矩)检测;
i) 矿用生命探测和人员搜索设备性能指标检测。
5. 性能指标
a) 信号频谱分析与测试频率:9kHz~7.5 GHz,分析带宽10 MHz;
b) 电子信号波形及数字逻辑信号测试:4通道(模拟)/16通道(数字),频率200~500MHz;
c) 光通信测试设备:光纤熔接和光功率测试;
d) 通信信号源频率:不高于3GHz;
e) 卫星通信测试:北斗/GPS导航与多媒体数据传输;
f) 人员定位:3G/北斗/GPS/井下RFID/WIFI,最高精度达±5m;
g) 透岩通信测试距离:不低于50m;
h) 灾区环境模拟:温度0~80 ℃,湿度0~100%,浓度0~100%;
i) 矿用宽带无线网络、传感网及物联网性能测试:多跳无线网络覆盖≥6Km,通信距离≥3Km,机器人自组织网距离≥350m,人员搜索距离≥50m,远距离观察和超前侦测距离≥50m,夜视观察距离≥150m。
 

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