[发明专利]一种煤粉爆炸的仿真实验方法

说明书

本发明涉及一种煤粉爆炸的仿真实验方法，包括步骤：采集现场实验数据和实验现象；基于采集的实验数据和实验现象，建立虚拟实验的3D场景模型；基于虚拟实验的3D场景模型，针对实验操作步骤建立实验操作模型；结合3D场景模型、实验操作模型、数据库、实验学习模块、实验考核模块得到煤粉爆炸实验的3D仿真实验模型；运行3D仿真实验模型，通过输入输出设备、基于人机交互界面进行虚拟实验操作，并观察和记录虚拟实验结果。本仿真实验方法能有效防止实验材料的浪费，还能够避免真实实验操作过程中产生有毒、有害气体和液体，减少环境污染和对操作者造成的伤害。

技术领域

本发明涉及计算机虚拟现实技术领域，尤其涉及一种煤粉爆炸的仿真实验方法。

背景技术

在计算机科学领域，人们一直致力于图形和视觉领域的研发，试图利用计算机技术来再现现实场景，从而解决现实生活当中难以用实际的方法来解决的问题。教学实验作为常用的教学方式之一，在各教学和科研领域应用比较广泛，但是由于各实验条件的复杂性和试验环境的安全因素使得很多实验无法顺利展开。

利用计算机生成各种三维模型来模拟现实工作环境和工作设备，对各种实验操作进行仿真，重建现实当中的三维物体和设备是计算机科学中的很重要的一个研究方向，正是由于这种计算机技术的发展，使得各种科学实验能够在比较安全、稳定的环境当中进行。通过对现实场景的测量和观察，对现场基本数据的收集和整理，采用虚拟仿真技术，使实验操作达到仿真的效果。这种技术克服了现实实验条件的局限性，满足了目前高校教学和企业培训的要求，使学生能够在比较真实的操作环境中进行实践操作水平方面的锻炼，使企业员工的工作能力和素质得以提升。

煤粉爆炸实验是一种快速的、带有化学反应的、并受众多因素影响的化学实验，深入研究煤粉的爆炸特性对于防止煤粉的爆炸、制定相应的预防措施具有非常重要的意义。但是，考虑到现实状况中煤粉爆炸过程的复杂性和危险性，对于该实验的开展和研究仍然存在很多的限制。因此，有必要提供一种虚拟实验场景建模方法，实现煤粉爆炸的模拟，以减少现实实验的危险性。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种煤粉爆炸的仿真实验方法，用以解决现有实验方法具有危险性，且容易造成材料浪费的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供了一种煤粉爆炸的仿真实验方法，包括下列步骤：

步骤S1.采集现场实验数据和实验现象；

步骤S2.基于采集的实验数据和实验现象，建立虚拟实验的3D场景模型；

步骤S3.基于虚拟实验的3D场景模型，针对实验操作步骤建立实验操作模型；

步骤S4.结合3D场景模型、实验操作模型、数据库、实验学习模块、实验考核模块得到煤粉爆炸实验的3D仿真实验模型；

步骤S5.运行3D仿真实验模型，通过输入输出设备、基于人机交互界面进行虚拟实验操作，并观察和记录虚拟实验结果。

其中，步骤S3中，实验操作模型包括以下步骤内容及顺序：

选择煤粉样品；

将煤粉样品设置在一温度条件下烘干；

将烘干后的样品放入粉碎机里粉碎；

称取粉碎后的样品，通过实验设备转移至试样管中；

将试样管放置于煤粉爆炸仪中；

启动煤粉爆炸仪；

将煤粉爆炸仪升温，对煤粉样品进行爆炸性能检测，并记录实验检测数据和图片，所述实验检测数据包括煤粉爆炸火焰长度；

重复实验，取煤粉爆炸火焰长度的平均值，并评价煤粉样品的爆炸性能；