基于三維動畫技術的煤礦安全培訓優勢分析

靳凱

摘要：煤礦職工學習接受能力差，傳統的煤礦安全培訓模式培訓效果不佳，為減少煤礦事故發生的頻次，強化職工安全意識，提升職業素養，針對傳統安全培訓的不足，詳細介紹三維動畫技術在煤礦安全培訓中的優勢，以期改善目前的培訓狀況。

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.

關鍵詞：煤礦；三維動畫；安全培訓

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

中圖分類號：TD7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）21-0163-02

0 引言

隨著國民經濟的迅速發展，國家對能源的需求進一步擴大。短期內各類新能源的開發與利用尚無法滿足國民經濟的發展需求，煤炭作為傳統能源，仍將長期在國家能源結構中占據主要位置。目前，我國煤炭儲量豐富，煤炭產量逐年遞增，開采深度逐漸由淺至深，開采難度系數增加，冒頂、透水、瓦斯爆炸等事故出現頻率更高，嚴重威脅著煤礦職工的生命安全及企業效益。為減少甚至抑制煤礦事故的頻發，國家出臺各類法規，要求煤礦職工參加安全培訓。煤礦安全培訓政策的實施，提升了職工職業素養，減少了事故發生的頻次。但傳統的煤礦安全培訓方式主要以口述、板書、PPT等模式為主，鑒于煤礦學科抽象性、復雜性的特點及煤礦職工接受能力較差的現狀，此類傳統的教學模式弊端較為明顯，培訓效果不佳，而三維動畫技術的出現，恰可彌補這一不足。

1 煤礦安全培訓現狀

目前煤礦安全培訓存在以下問題：培訓方式和內容不適應實際需求缺乏針對性，煤礦職工的文化水平差距大對理論知識理解能力有差異，教學設備教學手段不完善等。現如今煤礦生產條件越來越復雜化、安全生產趨于信息化、集約化管理，這對職工安全素質的要求也越來越高。但目前的安全技術培訓方式、內容不適應生產現場需求，例如教師雖有理論水平但缺乏對煤礦實際的了解，使得安全培訓達不到針對性。此外參加培訓的學員文化程度參差不齊，對培訓知識的接受能力也有差異，繼續用傳統的統一授課模式，會導致文化水平高接受能力強的職工起作用，對文化水平低接受能力差的職工達不到預期效果的這種極化現象。傳統的授課方式為口述、板書、PPT，視頻等傳統授課模式，使得培訓課程單一枯燥，理論晦澀難懂，培訓的效果不佳。因此需要一個全新的教學方式，能夠模擬礦井下的景象，并且能還原各類煤礦事故，能直觀的展現方便職工學習的技術手段。

2 三維動畫技術簡介

三維動畫技術，俗稱3D動畫技術，是一門隨著計算機軟硬件技術的發展而產生的一種新興技術。利用三維軟件建立一個三維虛擬世界，根據實際需求，對需要表現的特定對象建立三維模型及存在場景。根據該對象的實際運動軌跡，通過虛擬攝像機的轉移，設置三維場景中的運動路徑及其他參數。然后通過渲染，輔以后期處理（配音、裁剪等程序）成為三維動畫。

3Dmax是加拿大Discreet公司研發的一款三維動畫制作軟件，因具有強大的動畫制作能力、可疊加的建模流程，使其在國內外影視、建筑、工業設計、多媒體制作、電競游戲等行業應用極其廣泛。此外，3dmax具有較高的性價比，其強大的功能遠超自身價格，并且對電腦配置要求較低。操作界面友好，入門較快，有利于初學者上手操作。

3 應用于煤礦安全培訓的可行性分析

煤礦開采環境復雜，機械設備、電路、支護設施繁多，巷道走向多樣化，但某些煤礦開采工藝的體現、煤礦事故的發生大多出現在井田局部范圍內。通過3Dmax建立局部范圍的井下環境模型，通過繪制主要目標物的形狀，設定虛擬攝像機的移動以及目標物運動路徑及其參數，可真實還原煤礦開采過程中的真實情況，圖1為巷道掘進過程建模效果圖。該類動畫資源可根據煤礦院校的專家學者及具有現場豐富經驗的高級工程師口述，聘請專業制作人才制作此類動畫。此外，中國礦業大學、網絡、各煤礦安全培訓機構擁有部分動畫資源，可進行資源整合，資源共享，最終形成一整套三維動畫培訓課件，供煤礦安全培訓過程中使用。

鑒于煤礦學科抽象性、復雜性的特點及煤礦職工接受能力較差的現狀，通過三維動畫技術，制作、尋求相關資源并播放相關三維動畫，職工可更加生動立體的掌握某些開采工藝，可以熟悉發生煤礦災害后的逃生路線，通過視覺與聽覺的沖擊，強化煤礦職工的安全意識，提升培訓效果，減少煤礦事故發生頻次，保障職工生命安全，穩定煤炭資源在國民發展過程中能源結構中的地位。

4 三維動畫安全培訓課件的準備

通過前期的查找或從煤礦院校的專家學者及具有現場豐富經驗的高級工程師口述中搜集可能出現的各類煤礦安全事故的案例，然后將案例進行整理分析，編排出三維動畫制作方案。然后由專業的技術人員設計模型模擬局部礦井環境，通過演員來扮演處于危險的職工，再利用三維彩色掃描儀配以三維動畫軟件加以處理，便完成背景與人物的合成，最后形成煤礦職工可以看到的逼真的畫面。后期再加入音頻的效果，給職工視覺和聽覺的沖擊，還可以將動畫像5D電影的形式展現出來，讓職工多種感官受到刺激，體會身臨其境的感覺，從而達到對煤礦危險的認識。制作系統流程可參照文獻[3]圖1。

5 三維動畫的應用前景

隨著科技的發展和人們的需求，科技化生產逐漸占據著主導地位，對于像煤礦這樣高危企業，為了達到國家安全生產標準，規定對職工及特種作業人員必須進行安全培訓，目前新興科技發展迅速并應用廣泛，三維動畫擁有它特有的優勢特點，例如：直觀，生動，還能夠通過模擬場景拍攝等技術手段將一些無法拍攝的真是事故場景進行還原，使煤礦職工能夠記憶深刻，讓他們切身體會到事故危險性，不做違規的操作，避免再次發生此類事故。

參考文獻：

[1]張莉.煤礦安全培訓現狀分析與對策[J].經濟研究導刊， 2011（13）：215-216.

[2]徐鵬.淺談三維動畫的制作流程[J].藝術科技，2014，27（3）：91.

[3]孟憲義，張彤，陳健杰.基于3D動畫技術的煤礦安全培訓系統[J].煤礦機電，2011（4）：113-114.