Published October 16, 2020 | Version v1
Publication Open

A Virtual Reality Platform for Safety Training in Coal Mines with AI and Cloud Computing

Creators

  • 1. State Key Laboratory of Remote Sensing Science
  • 2. Peking University
  • 3. China University of Mining and Technology

Description

Coal mining, regarded as a high-risk industry, has a strong demand for virtual reality (VR) to fulfill safety and emergency rescue training. In the past ten years, VR technology has significantly improved miner training on both the hardware and software side. However, it still has some drawbacks, such as expensive and unsuitable hardware, lack of satisfactory user experience, without direct browser access, and lack of humanized and intelligent design. To solve these problems, a cloud-based VR system is designed for the training of coal miners in this paper. The system, with browser/client architecture, includes eight modules demonstrating the full procedure of an underground coal mine. The online cloud-rendered video streaming is adopted to provide enough computing and rendering power and hence a better browser-based user experience. Furthermore, game artificial intelligence (AI) is also introduced into the system to increase the emotional exchange between the system and users. Unlike traditional VR training software, this system designs two virtual miners to enhance the experience of trainees. The first virtual miner is a task-oriented non-player-character (NPC) which conveys general knowledge about the mine and guides the users in visiting the underground work sites. The second virtual miner is a disaster-oriented character which prepares the users for typical disasters. The system has been successfully implemented in a laboratory environment, and its performance has been validated. Yet, further practices are needed to stimulate more innovative applications of VR-based miner training and disaster drilling.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعدين الفحم، الذي يعتبر صناعة عالية المخاطر، لديه طلب قوي على الواقع الافتراضي (VR) للوفاء بالتدريب على السلامة والإنقاذ في حالات الطوارئ. في السنوات العشر الماضية، حسنت تقنية الواقع الافتراضي بشكل كبير تدريب عمال المناجم على كل من جانب الأجهزة والبرمجيات. ومع ذلك، لا يزال لديها بعض العيوب، مثل الأجهزة باهظة الثمن وغير المناسبة، ونقص تجربة المستخدم المرضية، دون الوصول المباشر إلى المتصفح، ونقص التصميم الإنساني والذكي. لحل هذه المشاكل، تم تصميم نظام الواقع الافتراضي القائم على السحابة لتدريب عمال مناجم الفحم في هذه الورقة. يتضمن النظام، مع بنية المتصفح/العميل، ثماني وحدات توضح الإجراء الكامل لمنجم فحم تحت الأرض. تم اعتماد بث الفيديو المقدم عبر السحابة عبر الإنترنت لتوفير ما يكفي من الحوسبة وقوة العرض وبالتالي تجربة مستخدم أفضل قائمة على المتصفح. علاوة على ذلك، يتم أيضًا إدخال الذكاء الاصطناعي للعبة في النظام لزيادة التبادل العاطفي بين النظام والمستخدمين. على عكس برامج التدريب التقليدية على الواقع الافتراضي، يصمم هذا النظام اثنين من عمال المناجم الافتراضيين لتعزيز تجربة المتدربين. أول عامل تعدين افتراضي هو شخصية غير لاعبة موجهة نحو المهام (NPC) والتي تنقل المعرفة العامة حول المنجم وتوجه المستخدمين في زيارة مواقع العمل تحت الأرض. عامل التعدين الافتراضي الثاني هو شخصية موجهة نحو الكوارث تعد المستخدمين للكوارث النموذجية. تم تنفيذ النظام بنجاح في بيئة معملية، وتم التحقق من أدائه. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من الممارسات لتحفيز المزيد من التطبيقات المبتكرة لتدريب عمال المناجم القائم على الواقع الافتراضي والحفر في حالات الكوارث.

Translated Description (French)

L'extraction du charbon, considérée comme une industrie à haut risque, fait l'objet d'une forte demande de réalité virtuelle (RV) pour dispenser une formation en matière de sécurité et de sauvetage d'urgence. Au cours des dix dernières années, la technologie de RV a considérablement amélioré la formation des mineurs, tant sur le plan matériel que logiciel. Cependant, il présente encore certains inconvénients, tels qu'un matériel coûteux et inadapté, un manque d'expérience utilisateur satisfaisante, sans accès direct au navigateur et un manque de conception humanisée et intelligente. Pour résoudre ces problèmes, un système de RV basé sur le cloud est conçu pour la formation des mineurs de charbon dans cet article. Le système, avec architecture navigateur/client, comprend huit modules démontrant la procédure complète d'une mine de charbon souterraine. Le streaming vidéo en ligne rendu dans le cloud est adopté pour fournir suffisamment de puissance de calcul et de rendu et donc une meilleure expérience utilisateur basée sur le navigateur. En outre, l'intelligence artificielle de jeu (IA) est également introduite dans le système pour augmenter l'échange émotionnel entre le système et les utilisateurs. Contrairement au logiciel de formation VR traditionnel, ce système conçoit deux mineurs virtuels pour améliorer l'expérience des stagiaires. Le premier mineur virtuel est un personnage non-joueur (PNJ) orienté vers les tâches qui transmet des connaissances générales sur la mine et guide les utilisateurs dans la visite des chantiers souterrains. Le deuxième mineur virtuel est un personnage orienté vers les catastrophes qui prépare les utilisateurs à des catastrophes typiques. Le système a été mis en œuvre avec succès dans un environnement de laboratoire et ses performances ont été validées. Pourtant, d'autres pratiques sont nécessaires pour stimuler des applications plus innovantes de la formation des mineurs basée sur la RV et du forage en cas de catastrophe.

Translated Description (Spanish)

La minería del carbón, considerada como una industria de alto riesgo, tiene una fuerte demanda de realidad virtual (RV) para cumplir con la capacitación en seguridad y rescate de emergencia. En los últimos diez años, la tecnología de realidad virtual ha mejorado significativamente la capacitación de los mineros tanto en el lado del hardware como del software. Sin embargo, todavía tiene algunos inconvenientes, como hardware caro e inadecuado, falta de experiencia de usuario satisfactoria, sin acceso directo al navegador y falta de diseño humanizado e inteligente. Para resolver estos problemas, se ha diseñado un sistema de realidad virtual basado en la nube para la formación de los mineros del carbón en este documento. El sistema, con arquitectura navegador/cliente, incluye ocho módulos que demuestran el procedimiento completo de una mina de carbón subterránea. La transmisión de video en línea renderizada en la nube se adopta para proporcionar suficiente potencia informática y de renderizado y, por lo tanto, una mejor experiencia de usuario basada en el navegador. Además, la inteligencia artificial (IA) de los juegos también se introduce en el sistema para aumentar el intercambio emocional entre el sistema y los usuarios. A diferencia del software tradicional de formación en realidad virtual, este sistema diseña dos mineros virtuales para mejorar la experiencia de los alumnos. El primer minero virtual es un personaje no jugador (NPC) orientado a tareas que transmite conocimientos generales sobre la mina y guía a los usuarios en la visita a los sitios de trabajo subterráneos. El segundo minero virtual es un personaje orientado a desastres que prepara a los usuarios para desastres típicos. El sistema se ha implementado con éxito en un entorno de laboratorio y se ha validado su rendimiento. Sin embargo, se necesitan más prácticas para estimular aplicaciones más innovadoras de capacitación minera basada en realidad virtual y perforación de desastres.

Files

6243085.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1ec4dcb28f81e6c8dce0a6764058c363
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
منصة واقع افتراضي للتدريب على السلامة في مناجم الفحم مع الذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية
Translated title (French)
Une plateforme de réalité virtuelle pour la formation à la sécurité dans les mines de charbon avec IA et informatique en nuage
Translated title (Spanish)
Una Plataforma de Realidad Virtual para la Formación en Seguridad en Minas de Carbón con IA y Cloud Computing

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3094391141
DOI
10.1155/2020/6243085

Is supplement to
https://openalex.org/W572531444 (Other)
https://openalex.org/W4389340727 (Other)
https://openalex.org/W4244478748 (Other)
https://openalex.org/W4223488648 (Other)
https://openalex.org/W4205786897 (Other)
https://openalex.org/W3150465815 (Other)
https://openalex.org/W2921575628 (Other)
https://openalex.org/W2251605416 (Other)
https://openalex.org/W2174174426 (Other)
https://openalex.org/W2134969820 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1891860767
  • https://openalex.org/W1974657716
  • https://openalex.org/W1997402510
  • https://openalex.org/W2052885930
  • https://openalex.org/W2116263451
  • https://openalex.org/W2189282441
  • https://openalex.org/W2334814193
  • https://openalex.org/W2561715836
  • https://openalex.org/W2900768843
  • https://openalex.org/W2992872030
  • https://openalex.org/W4232217679
  • https://openalex.org/W53995573
  • https://openalex.org/W626764133