数字辽宁背景下，矿山虚拟仿真系统开发势对策研究

数字辽宁背景下，矿山虚拟仿真系统开发势对策研究

鲍玉学

辽宁地质工程职业学院（辽宁丹东118302）

摘要：从辽宁矿业发展现状及辽宁产业数字化发展的角度，阐述开发矿山虚拟仿真系统的前景及应对策略，为振兴辽宁矿业经济活力，搭建矿业人才培训及学习平台，提升矿业人员的数字化技术应用能力，促进辽宁矿业经济发展。

关键词：数字辽宁；虚拟仿真系统；产业振兴；矿业人才

1.引言

总书记考察辽宁时指出，要依靠创新实体经济做实、做强、做优。工业是辽宁的命脉，辽宁振兴首先要工业振兴。要充分发挥辽宁产业数字化的场景资源优势和数字产业化的数据资源优势，建设数字辽宁、智造强省，在构建新发展格局中实现辽宁振兴，以辽宁振兴更好服务构建新发展格局。

辽宁省委指出:做好结构调整三篇大文章，下大力气转方式调结构，推进新旧动能转换。改造升级“老字号”，深度开发“原字号”，培育壮大“新字号”，实现辽宁“数字蝶变”［1］。

2 .矿山虚拟仿真系统开发背景

2.1行业发展背景

东北地区依然是我国矿业资源重地，以辽宁为例，非煤矿山数量居全国第四，地下矿山数量更是居全国第一，见图1［1-2］。

可见，辽宁的矿产资源开发，依然是我国矿产资源产业重要组成部分。

2.2职业教育背景

（1）《国家职业教育改革实施方案》（职教20条）

2019年1月24日，国务院办公厅印发《国家职业教育改革实施方案》中，突出：健全德技并修、工学结合的育人机制，突出规范人才培养全过程。

（2）《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》

2020年9月16日，教育部等九部门，联合印发《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》，计划中的“重点任务”，提质培优，增值赋能，以现代高科技手段促进职业教育。

（3）《深化新时代教育评价改革总体方案》

2020年9月，中共中央、国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》中指出要坚持立德树人，坚持问题导向；提出健全职业学校评价，改进高等学校评价，突出数字化技术应用能力教育。

3.矿山虚拟仿真系统开发前景广阔

3.1. 矿山虚拟仿真系统区开发能为产业发展提供高素质人才

受世界疫情和国家经济结构调整双重影响，地质行业进入新常态。矿产资源开发仍是国民经济建设中不可或缺的基础行业。随着经济结构趋于优化，资源需求量的增长，加强矿产地质勘查，提升资源综合利用水平已成为地勘行业发展大趋势。现阶段辽宁地勘行业人才现状年龄结构欠佳、专业技术人员偏少、高层次专业技术人员更少。预计未来，辽宁省地勘行业专业技术人才将出现缺口。

3.2.促进辽宁地矿经济发展需求

辽宁地区矿产资源丰富，资源产业仍在辽宁地方经济发展占有一定比例，地矿人员的素质，必然影响着矿产资源开发的效能及地矿行业的发展。作为以培养地矿行业人才的职业院校，更应在数字信息化进程中，促进矿业人才的数字化信息处理水平与能力，为辽宁地矿经济的振兴有所作用。

3.3科技的发展为特殊专业教学平台的建设提供了可能

地下矿山生产，以高危险性为特点，基于安全因素，影响并制约了职业学生深入矿山现场进行实习及实训。现代科学技术的发展，促进了专业技能实训平台的建设与发展，为满足职业教育的特殊需求，提供了技术的可行性。计算机信息化的集中处理，可以模拟特定教学情景，以高科技的电子信息智能化教学，可以克服时空限制，又可以避免矿山井下实训过程中的危险性，还可以解决教学过程中需要的设备资源不足的问题。借助科技力量，改变传统教学方式，解决制约实践教学的瓶颈，使学生在学校内学习到的知识和技能可以更好地应用于工作岗位中［3-7］。

3.4.学生未来职业发展需求

我院每年有大约20~40%的学生从事矿山生产工作，部分学生现在已经走上矿级领导岗位。但是由于矿山企业生产特殊性，以及国家对矿山企业生产安全的法定要求，在校学生无法直接深入矿山企业进行相关实践技能的培养及实训，对学生的职业技能培养形成一定程度的限制。

结合矿山生产实践的特殊性，以现代虚拟仿真技术，实现矿山生产程序及实践生产技能的虚拟再现，以虚拟仿真的情景再现，实现学生矿山生产实践技能的培训及考核正是职业教育发展趋势。

4.矿山虚拟仿真系统开发制约因素

4.1矿山虚拟仿真系统开发基础

矿山虚拟仿真系统开发完成必须具备两个基础［8］：

（1）必须熟悉矿山生产程序，并具备矿山生产知识技能的工程技术人员。

（2）必须具备一守的虚拟仿真系统开发能力，既具备数字化技术处理能力。条件而现实中，既具备矿山生产专业技能，又懂得虚拟仿真系统软件开发的人才，是很少的，这在一定程度上制约了矿山虚拟仿真系统的开发。

4.2矿山虚拟仿真系统开发动力缺乏

矿山虚拟仿真系统开发需要较高的投入成本。在当前世界经济形势下，除少数经济效益较好的资源类矿产如煤炭及油气矿床开采外，其他矿业产品缺乏强劲需求的情况下，企业及研发机构缺乏投入的动力与热情。

4.3矿山虚拟仿真系统开发难度大

地下矿山开采，尤其是金属矿山的地下开采，地质条件复杂，开采工程繁杂，导致矿山虚拟仿真系统要真正完全体现生产情境，开发难度很大

［9］。

5.矿山虚拟仿真系统开发对策

5.1矿山虚拟仿真系统开发对策

要真正实现矿山生产的完全智能化，必须加强矿山虚拟仿真系统建设：

（1）加强科研投入

职业院校在相关产业领域中应有所作为，统筹规划，积极投入，加强矿山虚拟仿真系统的科学投入与研发政策。

（2）充分利用企业资源

职业院校必须紧密融合社会资源，联合软件开发企业及矿山生产企业，实现产学研三者紧密结合，共同研发虚拟仿真系统，尤其是与正在进行实践生产矿山企业技术人员紧密合作。

（3）注意培养专业人员研发能力

注重培养专业虚拟仿真工作人员研发能力与水平，通过培训、进修及科学研究等系列活动，提升专业人员水平与虚拟仿真系统开发能力。

5.2矿山虚拟仿真实训系统实现功能

矿山虚拟仿真实训系统的开发与研究，主要解决：

（1）解决职业教育及矿山安全培训过程中的现场安全问题

矿山企业井下生产工地“看不见、进不去、摸不着、难再现”的实践技能培养难题，以及解决到实际矿山实训的安全性以及成本较高等问题。

（2）实现矿山生产虚拟训练功能

只要研发人员利用计算机的计算能力和图形绘制能力为依托，以3D虚拟仿真与虚拟现实（VR）技术为基础，围绕以典型矿山施工为代表的矿山采矿工艺、矿山编录、矿山取样等进行三维精细化建模，对矿山的生产勘探设计、储量计算、矿山制图等过程进行动画演示，开发一套符合矿山生产和施工情境再现，并将实践技能培训、技能点考核与现代信息技术管理融为一体的综合虚拟训练平台，学生既可在实训过程中可以进行web桌面型虚拟现实体验，也可以应用VR设备，进行沉浸式的真实操作体验。

（3）搭建学习及培训平台

通过虚拟仿真系统研发，搭建学习及培训平台，全面提升矿业工作人员数字化技术应用能力与水平。针对未来从事矿资源行业的人才进行包括矿山数字化技术能力等知识及矿山生产施工、生产等业务能力的培训，实现以学生的实践技能培训，矿山生产实践的认知，生产岗位操作要求的教学及培训平台，矿山生产实践教学特殊性以及安全性的需求。

6.结束语

民族复兴，离不开资源保障，矿业振兴，离不开人才支撑，人才的培养，其是地矿行业的专业人才，更应加强数字技术应用能力的培养，加强矿山虚拟仿真系统的开发与应用，正是提升矿业人才数字技术应用能力的有效途径，也必将对振兴辽宁经济起到积极促进作用。

参考文献：

［1］张国清.大力推进数字辽宁智造强省建设[N];人民日报；2021.2

［2］Wang Cuizhi. Research on Development Significance and Countermeasures of Virtual Simulation System of Chinese Mine Production.《SCIREA Journal of Computer》February 10, 2022

Volume 7, Issue 1, February 2022

［3］郝晓波;张松山;三维虚拟仿真技术在矿井信息化系统中的应用[J];煤矿机电;2010年06期

［4］王伟;朱红波;虚拟仿真技术在高职理实一体课程教学中的应用研究[J];广州化工;2014年07期

［5］王玉萍;探究虚拟仿真技术在煤矿安全培训中的应用[J];煤炭技术;2013年06期

［6］白笠言;张红岩;虚拟仿真技术在煤矿机电安全培训系统中的应用[J];通信电源技术;2012年04期

［7］徐雪战;孟祥瑞;何叶荣;赵光明;王向前;基于三维可视化与虚拟仿真技术的综采工作面生产仿真研究[J];中国安全生产科学技术;2014年01期

［8］崔科飞;崔建民;虚拟仿真技术在监控无人综采工作面的应用[J];煤矿机电;2014年03期

［9］王丰元;郑龙跃;任余华;基于虚拟仿真技术的驾驶系统场景设计[A];Proceedings of 14th Chinese Conference on System Simulation Technology & Application(CCSSTA’2012)[C];2012年

本文为辽宁省教育厅科研基金2021年面上科研项目《金属矿山生产虚拟仿真系统开发应用研究》课题成果。主持人：鲍玉学，项目编号：LJKZ1293。）

作者简介：鲍玉学：男，教育硕士，辽宁地质工程职业学院教授、高级工程师。主要研究方向：矿山生产及地质勘查职业教育及科研。