Reconstruction of mine accidents in a virtual environment

• Autorzy: Winkler T. , Michalak D. , Jaszczyk Ł , Bojara S.

Warianty tytułu

PL

Rekonstrukcja wypadków górniczych w środowisku wirtualnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Use of computer models and their visualization for creation of virtual mining work environment is presented in the paper. Virtual environment consists of models of material objects and models of anthropometric features. Relationships connecting men and work means are analyzed in it. In this environment, normal and emergency work conditions of complex anthropotechnical systems are simulated. By visualization of results of dangerous behaviour there is a possibility for preventive influence on the mine staff. Reconstruction of accidents, which happened in the past makes a basi s for prediction of similar dangerous phenomena during designing of mining systems.

PL

Odtwarzania okoliczności wypadków metodami modelowania i wizualizacji opiera się na następujących podstawach: Materiały faktograficzne Na rys. I umieszczono odręczny szkic sporządzony na miejscu wypadku pokazujący otoczenie (przekroje wzdłużny i poprzeczny chodnika), rozmieszczenie sprzętu i maszyn oraz położenie poszkodowanego (State Mining Authority Monthly, 2000). Scenariusze prawdopodobnego przebiegu zdarzeń Zeznania świadków lub/i poszkodowanych zawarte w protokołach powypadkowych pozwalają na uporządkowanie informacji graficznych i ułożenie ich w kolejności odpowiadającej ciągowi zdarzeń prowadzących do wypadku. Jest to jednocześnie ramowy scenariusz rekonstrukcji komputerowych zawierający scenografię i podstawowe sceny. Modelowanie obiektów materialnych Sceny komputerowej rekonstrukcji wypadków tworzone są w głównej mierze w formie modeli komputerowych w środowisku programów CAD. Na rys. 2 znajduje się model wyrobiska korytarzowego, utworzony na podstawie materiału faktograficznego (rys. I) i dodatkowych informacji o sprzęcie i maszynach. Na rys. 3a widoczny jest model odtworzony na podstawie fotografii pokazanej na rys. 3b Modelowanie cech antropometrycznych człowieka Modele cech antropometrycznych tworzone są przy pomocy specjalnego oprogramowania (Anthropos-Ergomax, 1999). Model obrazujący zewnętrzne cechy antropometryczne czlowieka i elementy ubioru oraz wyposażenia pokazany jest na rys. 4. Symulacje działania maszyn w normalnych stanach pracy Symulacje działania maszyn wykonywane są za pomocą: programów służących do wizualizacji (Murdoch, 2005), - programów modelowania ciała sztywnego (MsC.visuaINastran, 2002), - aplikacji napisanych np. w języku HTML (ang. HyperText Markup Language). Na rys. 5 pokazano chwilowe położenia maszyn wchodzących w skład systemu ścianowego. Symulacje działania maszyn w stanach awaryjnych. Stany awaryjne maszyn i urządzeń są odtwarzane w ramach komputerowych rekonstrukcji wypadków. Przedmiotem symulacji są niekontrolowane ruchy obiektów materialnych, skutki ruchów przyspieszonych lub opóźnionych, skutki utraty stateczności, staczanie się obiektów po pochyłościach. Rysunek 6 ilustruje stan awaryjny podczas montażu zespołu napędowego kombajnu ścianowego. Modelowanie uszkodzonych obiektów materialnych. Modelowanie uszkodzonych obiektów materialnych odbywa się za pomocą metody odwrotnego projektowania (ang. Reverse Engineering). Na rys. 7a widoczne jest zdjęcie fotograficzne uszkodzonego daszka ochronnego górniczej maszyny samojezdnej. Na rys. 7b pokazano model geometryczny tego daszka odtworzony z fotografii metodą odwrotnego projektowania. Wirtualne środowisko pracy Modele cech konstrukcyjnych obiektów materialnych i modele cech antropometrycznych oraz "ożywiające" je animacje i symulacje tworzą wirtualne środowisko pracy. Rekonstrukcja wypadku w formie filmu animowanego zbudowana jest z sekwencji scen "wyjmowanych" z wirtualnego środowiska pracy i uporządkowanych zgodnie ze scenariuszem. Na rys. 8 przedstawione są kolejne sceny z rekonstrukcji wypadku, jaki miał miejsce podczas transportu łańcucha przez dwóch górników. W rekonstrukcji wypadków spowodowanych czynnikiem ludzkim ważne jest pokazanie zachowań bezpiecznych i ryzykownych. Na rys. 9 pokazane są prawidłowe i nieprawidłowe zachowania podczas wejścia pieszego na drogę transportową. Zgodność modeli z obiektami rzeczywistymi. Wizualizacja wypadku wymaga długotrwałego modelowania obiektów, dla których najczęściej brakuje dokumentacji rysunkowej. Dopuszcza się wtedy zastąpienie pewnych elementów maszyn innymi o zbliżonych gabarytach. W niektórych przypadkach może to jednak niekorzystnie wpłynąć na animacje. Zgodność symulacji ze zjawiskami fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi. Wierne odwzorowanie zjawisk wymaga stosowania różnych, szczegółowych metod: modelowanie geometryczne, metoda elementów skończonych, modelowanie ciał sztywnych, modelowanie antropometryczne, projektowanie odwrotne. Metody te implementowane są bardzo zróżnicowanym oprogramowaniu. Rozpowszechnianie wiedzy o wypadkach. W rozpowszechnianiu rekonstrukcji wypadków można wykorzystywać istniejącą w kopalniach infrastrukturę informatyczną. Filmy animowane są wyświetlane na dużych ekranach umieszczanych na drodze górników udających się na zmianę, rys. 10.

Słowa kluczowe

EN

reconstruction of mine accidents; work safety; after-accident investigations; computer modelling; mining machines; virtual work environment; simulation; animation

PL

wypadki górnicze; modele komputerowe

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 52, no 1
• Strony: 61--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Winkler T.

autor

Michalak D.

autor

Jaszczyk Ł

autor

Bojara S.

• Laboratory For Modelllng Methods And Ergonomics Komag Mining Mechanization Centre; Ul. Pszczyńska 37, 44-101 Gliwice, Poland

Bibliografia

• Anthropos-ErgoMAX, 1999. User Guide Version3.0. IST GmbH Kaiserslautern.
• Autodesk Inventor, 2005. Autodesk Inventor - Series 10. Autodesk Inc. 2005.
• IAMTECH: IAMTECH (Increasing the Efficiency of Roadway Drivages through the application of Advanced Information, Automation and Maintenance Technologies). RFCS Coal RTD Programme, Contract No. RFC-CR-04001.
• KOMAG, 2006. Research work No. E/BDM-5103: Studies on possibilities of using UML language to design aiding tools for visualization of accidents in the mining industry. KOMAG Centre. Gliwice, August 2006. Internal Report not published (in Polish).
• Murdock K.L., 2005. 3ds max 7 Bible. Wiley Publishing Inc.
• MSC.visualNastran (2002): MsC.visualNastran DesktoP. Tutorial Guide.
• MSC.Software Corporation 2002.
• PhotoModeler, 2000. PhotoModeler Pro. User Manual. Version 4.0. Eos Systems Inc. 2000.
• PN-EN 13627, 2002. Earth-moving machiner. Falling-object protective structures. Laboratory tests and performance requirements. (in Polish).
• Tyszka T., 1999. Perception and risk acceptance. In: Bezpieczeństwo pracy i ergonomia (Edited by: D. Koradecka). CIOP, Warszawa (in Polish).
• State Mining Authority Monthly, 2000. Miesięcznik Wyższego Urzędu Górniczego (State Mining Authority Monthly) nr 7-8/2001: Report from an accident in the Halemba Colliery (in Polish).
• Silvester S.A., Lowndes I. S., Hargreaves D.M., Schofield D., 2001. Interactive Ventilation Hazard Assessment and Training using Computational Fluid Dynamics and Virtual Reality. 7th International IMVC. Cracow, Poland.
• Winkler T., Bojara S., 2006. Knowledge representation forms used in the mine accidents reconstruction (in Polish). Proceedings of the KOMTECH 2006 Conference. KOMAG, Zakopane 2006.
• WUG, 2005. Regulamin organizacyjny Okręgowych Urzędów Górniczych oraz Urzędu Górniczego do Badań Kontrolnych Urządzeń Energomechanicznych (Dz. Urz. WUG Nr 1, poz. 3, z 2003 r. Nr 4, poz. 16 oraz z 2004 r. Nr 5, poz. 25), stan prawny - 1 lipca 2005.