虚拟矿井生产仿真系统的分析与设计

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1、虚拟矿井生产仿真系统的分析与设计仵自连王德永樊继（平顶山工业职业技术学院，河南平顶山467001）DesignforVirtualCoalMiningSimulationSystemWUZILIANWANGDEYONGFANJI(PingdingshanIndustrialCollegeofTechnology,henan467001,China)摘要：本文基于面向对象开发过程，构造了矿井生产仿真系统的总体框架，建立了矿井漫游虚拟仿真子系统的需求分析和系统设计的UML模型。从矿井虚拟仿真系统OOA到OOD阶段，分别体现了软件复用的特点，能够买现在可复用的UML模型基础上进行矿井生

2、产虚拟仿真系统开发。模型可重用性好，已得到实际应用验证。关键词：UML，面向对象，虚拟矿井仿真，软件复用中图分类号：TP3文献标识码：AAbstract:ThistextaccordingtoObjectOrienteddevelopmentprocess,constructingthetotalframeofVirtualCoalMiningSimulationSystem,buildinguptheUMLmodeloftherequirementanalysisandsystemdesignforVirtualSimulationSub-SystemofCoalMiningt

3、otravel.FromVirtualSimulationSystemofCoalMiningOOAtoOOD　stage,incarnateingthecharacteristicswhichissoftwarerepeatedusingeachother,thatcarryoutvirtualsimulationpipingdevelopmenttoprocessindustrywhichbasedontherepeatingUMLmodel.themodelisgoodatrepeat,thathasbeenverifiedbypracticalapply.Keywords

4、:UML,ObjectOriented,VirtualCoalMiningSimulation,softwarereusing1引言系统仿真技术能够使人们通过运行仿真模型获取必要的感性认识和对系统动态性能的认识。但是随着虚拟现实技术的不断发展，从20世纪90年代初开始，虚拟现实技术与仿真技术逐步结合，出现了与仿真模型对应的虚拟现实仿真系统。在虚拟仿真系统运行过程中，建模人员和决策人员不仅能够得到各种重要的仿真数据，而且能够浏览到真实的三维仿真场景，从而显著提高了系统运行的直观性和逼真性[1]。近年来，国内外在虚拟现实和仿真方面的研究工作迅速发展。其中在煤矿矿井生产系统虚拟仿真方面

5、具有十分广阔的应用环境。目前国内外有一些研究机构和大学在这方面也做了一些研究工作，但是成熟产品很少，完备的虚拟仿真系统更是少见。本文从系统分析和设计的角度，对虚拟矿井生产仿真系统开发过程做了一些有益的探索。本文将以UML作为建模语台，按照统一软件开发过程，针对虚拟矿井生产仿真系统，简述如何利用可视化建模语言UML，以RationalRose作为建模工具，完成虚拟矿井生产仿真系统分析与设计建模的过程。2虚拟矿井生产仿真系统总体框架虚拟矿井生产仿真系统用途很多，主要用于模拟煤矿开采、安全教育培训和逼灾训练以及矿井设备的虚拟设计和制造等。2.1需求分析围绕着系统开发目标，对虚拟矿井生产

6、仿真系统进行功能需求分析如下。1)提供一个矿井生产系统可视化的环境，能够使用户在场景中随意浏览。2)系统为操作人员提供一个控制虚拟矿井生产仿真系统的人机界面，能够在各子系统之间导航。3)5系统能够模拟煤矿工人入井过程，并有相关的入井安全教育，并伴有语音提示和介绍。1)系统能够模拟煤矿采煤工作面采煤工艺流程，能够进行采煤机、液压支架关键设备操作模拟训练，并伴有语音提示和文字提示。2)系统能够模拟矿井井下通风系统风流路线、排水系统路线和运煤系统路线。3)系统模拟各种灾害发生后的逃生路线。4)系统提供井下主要设备、设施的三维模型及摆放位置。2.2设计矿井生产虚拟仿真系统的总体框架根据以

7、上对系统的功能需求分析，设计矿井生产虚拟仿真系统的总体框架如图1所示。图1矿井生产虚拟仿真系统总体架构图2.3组成部分下面对图1系统框架中各个组成部分进行详述：1)系统三维模型库。虚拟环境的建立首先要对环境中的物件进行三维建模与造型。矿井系统三维模型库是实现矿井生产系统虚拟可视化、生成系统静态虚拟场景的基础，它包括矿井系统中涉及到的典型设备和井上、井下场景和虚拟角色，由三维建模工具构建生成。2）虚拟仿真子系统是整个系统的核心，它有3个部分组成：①虚拟控制台。虚拟控制台为操作员提供