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由于我国煤矿开采环境复杂,安全问题一直是困扰煤矿企业生产的难题,而影响煤矿安全的最主要因素是人。提高采矿工人的避灾技能素质则能有效地保障煤矿企业的安全生产。但是对于采煤过程中发生的灾难,人们不可能在现实的矿井环境下进行训练或验证逃生的方法和技巧。如果构建一个矿井巷道真实环境的虚拟现实系统,并将虚拟人融入到虚拟矿井系统中,实现对矿工避灾培训的目的,则对于提高矿工技能素质、减少煤矿灾害发生具有重要的意义。论文研究了基于骨骼框架的虚拟矿工模型,设计了虚拟矿工的外观、表情、动作、智能行为以及交互方式,构建了虚拟矿井模型和灾害场景,开发实现了智能虚拟矿工系统。首先考察和收集了矿井下的地形数据和纹理数据;其次应用3dsMax建模工具对矿井环境模型和人物模型进行建立,并将模型及纹理贴图导入到Unity3D中;然后使用JavaScript语言来编写人物控制器;最后使用C#语言完成矿井熟悉、用户漫游、智能学习、灾难模拟、事故触发等功能,并利用Unity3D自带的粒子系统制作各种事故中需要的元素,如火焰、掉落的石块、煤块、烟雾、水等效果以展现井下事故,完成井下事故渲染设计,目前能模拟火灾、塌方、水害等灾害场景;编写触发响应函数,完成交互系统的设计并实现整个系统。系统提供了对矿工的避灾技能的培训,矿工通过对虚拟人的设置与操作,体验井下环境和灾害事故情况下的场景,并做出正确的反应。系统界面友好、效果逼真、操作简便、扩展性高,在对矿工进行技能培训以及矿井灾难演练中起到了重要作用,具有较好的使用价值和应用前景。