点击蓝字 关注我们↑↑↑
DIGITAL TWIN
如果您不希望错过文章，就加个星标吧！
期刊介绍
Introduction
《Digital Engineering》英文国际期刊（ISSN：2950-550X）是全球首个专注于数字工程的跨学科领域学术期刊，由国际著名学术期刊出版商爱思唯尔Elsevier 出版，主要发表高质量的原创研究论文、综述、简报和评论，旨在分享各领域关于数字化研究和应用的最新成果。
本期阅读
文章信息
论文“A Framework for Developing Mining Emergency Drill Systems Leveraging Industrial Metaverse Technology”于2024年12月发表于Digital Engineering期刊。文章由西安科技大学Hu Wen, Bo Zhou, Xuezhao Zheng等人共同完成。
DOI：https://doi.org/10.1016/j.dte.2024.100027
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2950550X2400027X
引用本文：
Hu Wen, Bo Zhou, Xuezhao Zheng, Guobin Cai, Shengkai Liu, Wen Ding, Xinyi Zhang. A Framework for Developing Mining Emergency Drill Systems Leveraging Industrial Metaverse Technology,Digital Engineering,2024,100027,ISSN 2950-550X, https://doi.org/10.1016/j.dte.2024.100027.
文章阅读
A Framework for Developing Mining Emergency Drill Systems Leveraging Industrial Metaverse Technology
Hu Wen a b, Bo Zhou a b, Xuezhao Zheng a b, Guobin Cai a b, Shengkai Liu a b, Wen Ding a b, Xinyi Zhang a b
a College of Safety Science and Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, China
b Xi'an Research Center of National Mine Rescue, Xi'an 710054, China
摘要
数字化矿山演练是数字矿山的重点研究领域之一。由于传统矿山演练形式化、模式单一化以及缺乏综合演练实时反馈优化控制体系等现实问题，导致各类人员应急处置能力降低。数字化矿山演练作为数字矿山的重要组成部分，数字化矿山演练系统的建设可有效推动数字矿山从运营理论向现实成果转化。本文提出了一种基于元宇宙的矿山应急演练系统，并概述了其技术架构和关键功能，然后探索了矿山应急演练系统的能力与初步运行模式， 详细研究了支撑基于元宇宙的矿山应急演练系统的五项关键技术，揭示了其通过直观、全面的矿山灾害可视化和演练过程的实时管理来增强各类人员应急处置能力。基于元宇宙的矿山应急演练系统有望显着改善应急演练结果，为数字矿山的建设奠定坚实的基础。
关键词：
矿山灾害，矿山安全，应急演练，演练系统，元宇宙
研究背景：
数字矿山演练的重要性： 煤炭作为主要能源，但矿山生产系统复杂性、设备多样以及复杂地质条件，致使严重且多种类的矿难事故时有发生。开展矿山应急演练是提升矿山灾害应急处置能力、增强安全防范意识的有效手段之一，但当前存在着安全应急演练效果不佳和过程形式化，缺乏现实场景复制的真实性。
元宇宙技术的发展：元宇宙技术具有沉浸性、交互性、想象力和现实与虚拟的融合特点，为矿山安全领域提供了新的研究方向。
研究方法：
元宇宙技术的融合：通过整合各种先进技术，如AR、VR、MR、XR、区块链、物联网(IOT)等，构建一个融合现实与虚拟世界的空间。
多场景构建： 利用云计算、5G、3D图像渲染和AI技术，研究多源异构感知技术，实现多类遥感系统数据精准采集，构建虚拟矿山事故场景。
智能感知与设备：研究无人智能采集技术，如检查机器人、无人机和卫星，以及矿山演练设备的高效可靠操作机制。
多源异构数据分析与应用： 设计具有高可靠性、大容量、快速访问速度的分布式存储框架，实现多源异构数据的高效统一传输。
融合通信网络技术： 5G基础融合通信网络技术为MSHD的高效传输和交互提供支持。
实验设计：
系统构建： 采用正向构建范式，构建基于元宇宙的矿山应急演练系统(MEDS)框架，研究其运作机制，并明晰矿山应急演练系统有效性的内外机制。
MEDS能力解释：构建基于元宇宙的矿山应急演练系统，测试和完善系统从现实到虚拟的精确映射和复制能力，提供虚拟到现实的信息反馈能力，以及现实与虚拟、人与机器之间的无缝交互和协作能力。
结果分析：
精确映射复制能力：矿山应急演练系统能够提供直观、全面和沉浸式的灾难发生、发展过程的理解，增强作业人员的协作能力和应对灾难应急处置能力。
信息反馈能力： 基于元宇宙的矿山应急演练系统实现了虚拟与现实之间的实时映射，允许实时反馈和优化虚拟应急演练模拟结果。
无缝人机交互： 作业人员通过VR头盔、电子触觉皮肤、触觉手套、智能眼镜等设备进入虚拟环境，实现人机交互。
总体结论：
元宇宙技术在矿山应急演练中的应用： 元宇宙技术在教育、图形和医疗治疗领域的应用为实现数字矿山应急演练提供了新的解决方案。
未来发展趋势：随着矿山智能化进程的不断推进，提高数字矿山应急演练系统是关键任务，需要统一标准协议、多终端和高度协调的监测和获取方法，确保稳定运行。
关注公众号，后台回复“DE27”即可下载原文
作者简介
文虎
教授，博士生导师，西安科技大学博士，中国科技大学博士后，清华大学访问学者。现任西安科技大学副校长，教育部西部煤矿安全工程研究中心副主任，中国煤炭工业协会技术委员会委员，中国安全生产科技学会防灭火专业委员会、通风专业委员会委员。主要从事煤火灾害防治和矿山应急救援的教学与科研工作，先后荣获全国优秀共产党员、全国煤炭工业先进工作者、孙越崎青年科技奖、陕西“五一”劳动奖章等荣誉，入选新世纪百千万人才工程国家级人选，并被授予国家有突出贡献中青年专家荣誉称号。主持和参与完成国家杰出青年基金、国家自然科学基金、国家 “十五”科技攻关、“十一五”科技支撑、国际科技合作等项目40余项，主持企业科技合作项目200余项，长期深入煤矿现场开展火灾防治工作，直接参与指导防灭火180余次。科研成果获国家科技进步二等奖2项，国家教学成果二等奖1项，省部级科技进步奖42项，国家专利36项，出版著作10部，发表学术论文150余篇。研究成果在全国800多个煤矿使用,并出口俄罗斯、孟加拉、越南等国，创造经济效益40多亿元。
周博
西安科技大学安全科学与工程硕士研究生，研究方向为事故应急与消防救援。作为团队骨干先后参与了国家级纵向科研项目 3项，陕西省纵向项目 1项、横向科研项目10余项，在国内外期刊及学术会议发表论文7篇；实用新型专利2项，参与研究生科技创新大赛获国家级或省级奖项8项。
郑学召
博士（后），教授，博生研究生导师，澳大利亚伍伦贡大学高级访问学者，西安科技大学矿山应急救援研究所所长，西安科技大学应急技术与管理方向学术带头人，西安科技大学安全学院应急技术与管理系主任，应急管理部研究中心专家，四川轻化工大学特聘教授、陕西省消防救援总队灭火救援装备专家库专家、《工矿自动化》杂志第四届编辑委员会委员，中国煤炭劳保学会防灭火专业、通风专业委员会委员，全国应急技术与管理本科专业高校联盟理事、主要从事应急技术与管理和矿山防灭火技术的研究工作。主持国家自然基金面上项目、国家重点研发任务项目、陕西省自然基金面上项目、中国博士后科学基金、陕西省应急管理领域科技信息化专项课题等纵向课题7项，承担校企合作项目20余项。成果先后获省部级科学技术奖13项，授权国家专利76项，软件著作权4项。发表学术论文90余篇，出版专著3部。
蔡国斌
西安科技大学安全科学与工程博士研究生，研究方向为应急救援技术与装备研发。作为项目负责人，入选 2024 年陕西省科协青年人才托举计划，作为团队骨干，先后参与了国家级纵向科研项目 6 项、陕西省纵向项目 1项、横向科研项目10余项，授权国家专利8项，论文30 余篇，其中 SCI/E 检索18 篇(ESI 篇)，荣获2023年陕西省科学技术进步奖二等奖、2024年中国煤炭工业协会科学技术进步奖三等奖、2024年中国职业健康协会科学技术进步奖二等奖、2023 年陕西省科技工作者创新创业大赛一等奖等省部级奖30余项。
刘盛铠
2022级硕士研究生，就读于西安科技大学安全科学与工程学院，安全工程专业，研究方向为灾害防治与应急技术管理。参与国家自然基金、国家重点研发计划等多项纵横向科研项目。参与研究生科创比赛获各级别奖项8次；获研究生国家奖学金、学业奖学金，三好学生称号等荣誉；科研成果方面发表学术论文3篇，获国家专利2项。
丁文
西安科技大学安全科学与工程学院在读硕士研究生，长期从事应急救援技术装备研发工作。曾获第十三届全国大学生信息技术创新应用大赛二等奖、陕西省第七届研究生创新成果奖A档、中国创新创业大赛 “互联网+”陕西省赛区省级银奖、第十届全国大学生能源经济学术创意大赛“国家一等奖”等多项荣誉，已发表高水平论文6篇，申请专利4项。
张心怡
西安科技大学安全科学与工程硕士研究生，研究方向：应急管理体系与能力评估，城市安全应急管理。曾获第三届全国大学生低碳循环科技创新大赛二等奖、中国国际大学生创新大赛(2024)陕西赛区省级复赛中荣获银奖与铜奖。
《Digital Engineering》期刊采取“开放获取”（Open Access）出版模式，所有的文章免费访问。在2024年和2025年免除作者文章出版费用（Article Publishing Charge）。
《Digital Engineering》诚邀您的投稿！
对本刊感兴趣的老师，欢迎扫码添加好友，获取更多动态信息。↓↓↓
DIGITAL ENGINEERING
更多数字工程相关内容
请点击下方卡片浏览DE期刊目录
2024 Vol. 1
2024 Vol. 2
2024 Vol. 3
相关阅读
