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虚拟三维仿真技术

虚拟现实技术（virtual reality technology，简称VRT）的出现是计算机图形图像学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能等技术交叉综合的结果。虚拟现实技术使得计算机操作界面从以视觉感知为主发展到包括视觉、听觉、触觉乃至嗅觉等多种感知方式；人机交互方式从键盘、鼠标扩展出包括语音、手势、姿势和视线等多种形式。随着计算机技术的进步和应用领域的拓宽，虚拟现实的内涵有了进一步的扩展，至今尚没有严格的定义。可以理解为：采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备（如特制的衣服、头盔、手套和鞋等）以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验。

虚拟仿真系统需要将过程仿真与虚拟现实计算机技术结合起来，建立一套能够模拟操作或培训等功能的计算机软硬件系统。即采用计算机实时三维图形化方法，模拟实际操作的环境和场景并提供交互操作环境、用严格的数学模型模拟对象行为过程，为使用者带来近似真实的现场操作感受。虚拟培训是基于虚拟现实技术的培训。利用虚拟现实技术可以再现无法实际展示的内容，也可以营造一个虚拟的真实环境，受训人员能够沉浸在虚拟情景中，进行学习和培训。

现代教育理念与虚拟现实技术相结合产生了“虚拟实验室”的概念。虚拟实验室能够实现通过网络对实验仪器进行远程操作，或者完全在虚拟环境中使用虚拟工具、仪器做实验。科研工作者都能在同一个系统下进行研究和工作，共享仪器、设备、实验数据及图书馆的数字资源，有效地提高工作效率。

虚拟三维仿真系统具有细致的三维环境，这是目前化工类虚拟现实装置系统所缺乏的。可以利用这个特点将虚拟三维仿真系统与企业的安全应急指挥系统、物资管理系统乃至地理信息系统和系统相连接，为这些现存的软件扩展出新的应用方式。企业的安全应急演练可以在虚拟三维系统中模拟进行，使得各种事故的模拟（如火灾、爆炸、有毒气体或液体的泄漏等）更加逼真，参与人员在虚拟三维系统中按照应急预案进行操作，不但可以提高演练的真实性，还能有效增强各岗位之间的协调性。目前在煤炭领域已经开始应用，数字化矿井系统为应急预案演练、事故救援、搜寻带来便利。虚拟三维仿真在物资管理上也有独特的优势。它能够清晰、快速、准确地显示需要维修、更换的仪表、阀门、管线的位置，提高管理人员的工作效率。如果提供接口，虚拟三维系统可以从数据库读取当前装置的操作信息，各仪表点的信号都可以显示在三维模型中，这样一来在三维装置中就能查询设备与管道中的温度、压力、阀门开度等重要操作信息。