虚拟现实仿真技术在油气田及化工培训系统设计与实现

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1、石油仪器PETRoLEUMINSTRUMENIS2013年2月·开发设计·虚拟现实仿真技术在油气田及化工培训系统设计与实现曲本全郄兆辉苏晓伟张振昆李业辉(中国石油大学(华东)石仪科技有限公司山东东营)摘要：随着虚拟现实仿真技术的发展，在数字化城市、工业仿真、场馆虚拟等领域得到广泛地应用，但在油气田及化工领域的培训应用还刚起步，我们通过现场调研及研究，设计了具有行业特色的培训系统，突破了传统的培训模式。文章介绍了系统的设计思路及实现过程。系统实现了现场化、安全化、低成本、可视化、互动性、高仿真性培训。提高了学员的培训质量和培训效率，满足了油气田及化工领域对技术

2、人员的培31I要求。关键词：虚拟现实；油气田及化工培训；设计；实现；特色中图法分类号：TF953文献标识码：B文章编号：1004—9134(2013)01-0004-03制作，通过培训人员操作和软件系统控制，实现模型O引言与培训系统的互动；SCADA负责虚拟仪表的数据采随着虚拟现实仿真技术的发展，在数字化城市、集，建立控制数学模型，系统内部各个数据模块的通工业仿真、场馆虚拟等领域得到广泛地应用，但在油信和状态协调；模型的三维建模及烘焙由3DMAX实气田及化工领域的培训应用还刚起步。如何提高行业现；数据的管理与分析由SQLSERVER实现；VRP员工培训质量和

3、培训效果，增强员工的业务素质，是负责系统仿真效果及动作互动演示。培训系统主要功油气田勘探与开发的迫切需要，是提高化工行业实验能子系统分别如下。效果的重要手段之一。目前传统的培训方式主要存在实物仿真模型子系统：根据现场装备、实验设以下局限性：培训效果是否良好主要依赖于教师的水备、使用工具或工艺，按照一定的比例进行加工制平，培训过程没有明确统一的评价标准，针对性差，作，其中部分关键装备也可进行透明化制作，现场仪没有可重用性等。可见传统的培训技术不但受时间、表使用模拟仪表。实现装备或工艺的模型仿真，学员空间的限制，而且在人力、资源、经费、组织实施等可进行手动操作和

4、在线互动培训。方面都存在很多问题。尤其对于危险作业或不具备实SCADA子系统：现场模拟仪表和设备状态数据验条件的高级培训，传统的培训方式更是难以实现。通过就地SCADA系统进行获取，对不同的工艺过程传统培训模式的局限性制约了人们所期望的培训质量建立相应的数学模型，通过模型计算后向其传递相应和培训效率，满足不了石油石化行业现代发展的需的控制参数。经过系统获取的数据全部存储到系统数求。针对以上局限性，我们利用虚拟现实仿真技术结据库中，供培训系统进行实时调用，以便实现培训软合石油石化领域的培训内容，开发了具有专业特色的件系统与硬件模型的实时数据交互。培训系统【。S

5、QLServer子系统：数据的存储、统计及分析由数据库系统完成，目前系统使用的数据库主要是SQLl系统总体设计_2JServer数据库。在整个培训系统中作为数据交互的容虚拟现实仿真教学培训系统的开发的关键技术是器，起到桥梁的作用。虚拟环境建模技术和交互控制技术。该培训系统采用3D模型建立子系统：根据实物仿真模型利用实物仿真模型+SCADA-t-3DMAX-1-SQLServer-t-3DMAX建模工具软件，实现模型及场景的建立，然VRP的混合体系框架实现。其中实物仿真模型是将油后在软件中进行烘焙处理，通过VRP插件进行导出。气田现场装备或化工行业实验设备按一

6、定的比例进行VRP调用后，可实现系统的二次开发。VRP实现子系统：VRP虚拟现实仿真软件核心第一作者简介：曲本全，男，1979年生，2002年毕业于中国石油大学(华东)计算机专业，现在中国石油大学(华东)机电装备教学学习总厂从事仪器仪表研发工作。邮编：2570612013年第27卷第1期曲本全等：虚拟现实仿真技术在油气田及化工培训系统设计与实现·5·引擎主要包括虚拟现实编辑器、工业仿真平台、物理大部分。计算机与学员之间的交互表现为：一是检索系统、三维仿真系统开发包(VRP—SDK)、虚拟旅游方便，无论需要那一部分内容，只要点击鼠标就可快系统、3D互联网平台组

7、成，主要实现三维场景的模速进入对应版面；二是控制进程，无论教师还是学员型导人、后期编辑、交互制作、特效制作、界面设都可以根据自己的意图进行自主调控。培训软件与现计、可逼真的模拟各种物理学运动，如碰撞、重力、场仿真模型交互表现为：一是制作较为逼真的现场仿摩擦、阻尼、陀螺、粒子等自然现象，在算法过程中真模型，模型带有信息传输传感器与计算机接口，让严格符合牛顿定律、动量守恒、动能守恒等物理原学员操作现场仿真设备，根据计算机发出或现场回传理、还可通过互联网进行对三维场景的浏览与互动。信号，计算机系统软件能与现场进行动作、工艺过程同时利用系统提供C++源码级的开发函数

8、库，开发出进行交互，让学员有身临真实现场的感觉，更好