基于三维动画技术的煤矿安全培训优势分析

靳凯

摘要：煤矿职工学习接受能力差，传统的煤矿安全培训模式培训效果不佳，为减少煤矿事故发生的频次，强化职工安全意识，提升职业素养，针对传统安全培训的不足，详细介绍三维动画技术在煤矿安全培训中的优势，以期改善目前的培训状况。

Abstract： Coal mine employees have poor learning and acceptance skills， and traditional coal mine safety training modes have poor training results. To reduce the occurrence of coal mine accidents， strengthen employees' safety awareness and improve professional quality， the autuer focuses on the insufficiency of traditional safety training to carefully introduce the advantage of three-dimensional animation technology in coal mine safety training which to improve the current training situation.

关键词：煤矿；三维动画；安全培训

Key words： coal mine；three-dimensional animation；safety training

中图分类号：TD7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）21-0163-02

0 引言

随着国民经济的迅速发展，国家对能源的需求进一步扩大。短期内各类新能源的开发与利用尚无法满足国民经济的发展需求，煤炭作为传统能源，仍将长期在国家能源结构中占据主要位置。目前，我国煤炭储量丰富，煤炭产量逐年递增，开采深度逐渐由浅至深，开采难度系数增加，冒顶、透水、瓦斯爆炸等事故出现频率更高，严重威胁着煤矿职工的生命安全及企业效益。为减少甚至抑制煤矿事故的频发，国家出台各类法规，要求煤矿职工参加安全培训。煤矿安全培训政策的实施，提升了职工职业素养，减少了事故发生的频次。但传统的煤矿安全培训方式主要以口述、板书、PPT等模式为主，鉴于煤矿学科抽象性、复杂性的特点及煤矿职工接受能力较差的现状，此类传统的教学模式弊端较为明显，培训效果不佳，而三维动画技术的出现，恰可弥补这一不足。

1 煤矿安全培训现状

目前煤矿安全培训存在以下问题：培训方式和内容不适应实际需求缺乏针对性，煤矿职工的文化水平差距大对理论知识理解能力有差异，教学设备教学手段不完善等。现如今煤矿生产条件越来越复杂化、安全生产趋于信息化、集约化管理，这对职工安全素质的要求也越来越高。但目前的安全技术培训方式、内容不适应生产现场需求，例如教师虽有理论水平但缺乏对煤矿实际的了解，使得安全培训达不到针对性。此外参加培训的学员文化程度参差不齐，对培训知识的接受能力也有差异，继续用传统的统一授课模式，会导致文化水平高接受能力强的职工起作用，对文化水平低接受能力差的职工达不到预期效果的这种极化现象。传统的授课方式为口述、板书、PPT，视频等传统授课模式，使得培训课程单一枯燥，理论晦涩难懂，培训的效果不佳。因此需要一个全新的教学方式，能够模拟矿井下的景象，并且能还原各类煤矿事故，能直观的展现方便职工学习的技术手段。

2 三维动画技术简介

三维动画技术，俗称3D动画技术，是一门随着计算机软硬件技术的发展而产生的一种新兴技术。利用三维软件建立一个三维虚拟世界，根据实际需求，对需要表现的特定对象建立三维模型及存在场景。根据该对象的实际运动轨迹，通过虚拟摄像机的转移，设置三维场景中的运动路径及其他参数。然后通过渲染，辅以后期处理（配音、裁剪等程序）成为三维动画。

3Dmax是加拿大Discreet公司研发的一款三维动画制作软件，因具有强大的动画制作能力、可叠加的建模流程，使其在国内外影视、建筑、工业设计、多媒体制作、电竞游戏等行业应用极其广泛。此外，3dmax具有较高的性价比，其强大的功能远超自身价格，并且对电脑配置要求较低。操作界面友好，入门较快，有利于初学者上手操作。

3 应用于煤矿安全培训的可行性分析

煤矿开采环境复杂，机械设备、电路、支护设施繁多，巷道走向多样化，但某些煤矿开采工艺的体现、煤矿事故的发生大多出现在井田局部范围内。通过3Dmax建立局部范围的井下环境模型，通过绘制主要目标物的形状，设定虚拟摄像机的移动以及目标物运动路径及其参数，可真实还原煤矿开采过程中的真实情况，图1为巷道掘进过程建模效果图。该类动画资源可根据煤矿院校的专家学者及具有现场丰富经验的高级工程师口述，聘请专业制作人才制作此类动画。此外，中国矿业大学、网络、各煤矿安全培训机构拥有部分动画资源，可进行资源整合，资源共享，最终形成一整套三维动画培训课件，供煤矿安全培训过程中使用。

鉴于煤矿学科抽象性、复杂性的特点及煤矿职工接受能力较差的现状，通过三维动画技术，制作、寻求相关资源并播放相关三维动画，职工可更加生动立体的掌握某些开采工艺，可以熟悉发生煤矿灾害后的逃生路线，通过视觉与听觉的冲击，强化煤矿职工的安全意识，提升培训效果，减少煤矿事故发生频次，保障职工生命安全，稳定煤炭资源在国民发展过程中能源结构中的地位。

4 三维动画安全培训课件的准备

通过前期的查找或从煤矿院校的专家学者及具有现场丰富经验的高级工程师口述中搜集可能出现的各类煤矿安全事故的案例，然后将案例进行整理分析，编排出三维动画制作方案。然后由专业的技术人员设计模型模拟局部矿井环境，通过演员来扮演处于危险的职工，再利用三维彩色扫描仪配以三维动画软件加以处理，便完成背景与人物的合成，最后形成煤矿职工可以看到的逼真的画面。后期再加入音频的效果，给职工视觉和听觉的冲击，还可以将动画像5D电影的形式展现出来，让职工多种感官受到刺激，体会身临其境的感觉，从而达到对煤矿危险的认识。制作系统流程可参照文献[3]图1。

5 三维动画的应用前景

随着科技的发展和人们的需求，科技化生产逐渐占据着主导地位，对于像煤矿这样高危企业，为了达到国家安全生产标准，规定对职工及特种作业人员必须进行安全培訓，目前新兴科技发展迅速并应用广泛，三维动画拥有它特有的优势特点，例如：直观，生动，还能够通过模拟场景拍摄等技术手段将一些无法拍摄的真是事故场景进行还原，使煤矿职工能够记忆深刻，让他们切身体会到事故危险性，不做违规的操作，避免再次发生此类事故。

参考文献：

[1]张莉.煤矿安全培训现状分析与对策[J].经济研究导刊， 2011（13）：215-216.

[2]徐鹏.浅谈三维动画的制作流程[J].艺术科技，2014，27（3）：91.

[3]孟宪义，张彤，陈健杰.基于3D动画技术的煤矿安全培训系统[J].煤矿机电，2011（4）：113-114.