虚拟现实技术在能源行业的应用 .doc

能源三维安全生产辅助决策系统 能源行业的三维数字化辅助决策系统是采用虚拟现实技术结合信息系统而成的综合性很强的大系统，近几年来虚拟现实技术高速发展，采用虚拟现实技术解决生产方面的问题的应用也越来越多。把互动式三维场景嵌入到信息系统内，彻底改变了图片或视频信息单调，功能局限的状况，是未来图形化项目的主流方式。 下载 (62.52 KB) 2010-10-18 17:15 下载 (55.15 KB) 2010-10-18 17:15 （一）需求的提出? ?? ? 能源行业数字化系统(石油、电力、钢铁、煤炭、核能、水利)是近几年来随着信息技术的飞速发展,能源需求的急剧增加和经济信息全球化的逐步加深而出现的一项新技术。它在能源行业的信息交流和管理决策中发挥着越来越重要的作用。? ?随着社会全面发展和社会主义市场经济发展，安全生产问题已经成为社会各界的关注焦点，我们应该看到，不惜高投入，低效率的方式已经走不通了，而利用虚拟现实技术构建能源安全作业虚拟仿真训练系统，提供多人在线交互式训练功能。推行封闭式演示、指南式向导操作和开放式自由操作的培训模式，开发能源安全作业虚拟仿真训练系统， 能有效地解决了能源安全作业培训的成本、安全和效果问题。? ?（二）整体架构? ? ? ? 辅助决策系统所涉及各模块有机整合成一个统一的整体，实现二维数据和三维数据的对接，二维数据和三维数据通过Converse3D SDK接口进行通信，即二维数据通过调用接口函数操作三维场景，而三维场景通过触发事件反馈消息给二维数据，最终用户通过网页浏览器（如IE）操作本系统。系统的逻辑架构见下图：? ?  下载 (35.44 KB) 2010-10-18 17:15 辅助决策系统采用B/S、C/S两种方式构架，三维模型等数据可以通过Internet从远程服务器上下载也可以直接从本地硬盘或局域网获取，适应性强，即可满足网络条件好的情况下从服务器动态下载数据也满足了网络条件差时直接从本地加载数据。? ? 针对客户机器配置普遍不高的现状，我们采用了各种先进技术来优化数据和场景渲染，以此来降低对机器的要求，使本系统在一般配置的机器上也可以流畅的运行。? ? （三）场景数据量及先进技术的应用? ?能源行业三维场景一般规模较大，往往会把作业区及所在地形地貌进行模拟，或者所模拟区域机械设备众多，这就需要采用多线程技术、三维数据压缩技术、动态内存（显存）管理技术及按需加载技术来支持大场景的渲染，使场景浏览流畅自如。? ? 原理如下：? ? （1）多线程技术可以多线程下载数据和渲染场景，下载线程和渲染线程彼此独立、协同工作，可以实现边下载边浏览的功能，这样用户几乎不需要等待，只要打开网页，三维场景便会展现在眼前。??（2）动态内存、显存管理技术能支持结构复杂模型密集的场景实时渲染，实现内存和系统资源的动态管理，保证海量数据的场景内存及显存占用量保持在较低水平，动态加载进入视野范围内物体，而远离视野的物体所占内存及显存等资源将被释放，等下次进入视野时再次载入内存和显存，这样规模在几百甚至上千万面的场景的实时渲染帧率可以保持在30帧每秒，给用户以流畅自如的视觉体验。? ? （3）使用模型按需加载技术，即总是优先加载靠近视点前方的物体，这样无论行走到何处都可以激活并显现该处的模型，保持场景的连续性。? ? （四）功能简介? ? 三维生产辅助决策系统一般要实现的基本功能为设备管理、模型信息查询、安全应急演练等。 ? ?（1）设备管理? ? ? ?该部分实现了油田基础数据和三维场景的无缝整合，实现了数据库-二维网页-三维设备及三维设备-数据库-二维网页的数据传递链条。主要实现了交互式漫游、三维测量、动态模型追加与删除、动态信息管理等。?? 下载 (55.79 KB) 2010-10-18 17:15 下载 (50.97 KB) 2010-10-18 17:15 2）GPS自动定位系统? ?? ???实时采集工作人员便携式GPS终端位置信息，虚拟场景中做同步更新，使三维场景和真实现场合二为一。??（3）多人在线交互式训练系统? ? ? ? 使用Converse3D虚拟社区系统实现应急推演，以低成本、跨地域的方式进行各种救援演练，人物以化身登陆社区行使救援演练规则规定的行为，如同亲临救援现场一般。并可进行应急知识考核，促进人员应急救援水平的提高。? ? 整个应急救援流程完整地模拟了一次实际救援的全过程。救援过程中引入相应的救援规范及人员职责，系统会严格按照规范来约束每个人的行为，并引入考核机制，如果违范规定，会有扣去相应的分值。每个人以自己岗位的身份登录推演系统，如果某岗位人员未能登录，为了顺利完成该次推演，机器人会自动完成