基于VR虚拟现实技术的燃气仿真应用

  随着物联网、大数据、3D(三维)、VR虚拟现实技术、人工智能技术的飞速发展,为燃气安全生产带来了前所未有的变革,特别是三维可视化技术和智慧数字化运维管理理念在能源领域急速扩展,越来越多的企业接受并开展了数字化技术对安全、运行、检修等方面研究和应用。为探索建立燃气输配实训标准化培训课程体系,进一步提高设备安全操作、巡检、燃气泄漏应急处置、故障排查的精细化授课水平,各企业迫切需要采用VR虚拟现实技术,建设燃气输配实训虚拟仿真系统,对应必要性主要体现在以下三个方面:

  1.燃气输配实训标准化培训课程的需要。燃气加气站是一个复杂且高危的系统,涉及燃气输配、存储等多个部分,各零部件自身具有复杂的结构,部件之间具有复杂的空间位置和配合关系。基于VR虚拟现实技术,开展燃气站及设备精细化建模,不仅能够360°视角精确展示关键部件的结构、工艺流程等属性,复原各零部件局部细节、结构参数等,而且还能高效快捷的展示加气站整体结构及各零部件结构的位置和空间关系等属性,真实再现加气站的空间概况、组成关系等信息。通过加气站实景重构的精细化模型数据和相关资料可以为加气站工作人员提供标准的空间认知、结构认知、工艺流程认知培训,有效避免学生因基础知识不扎实而导致的重大误操作事故发生。

  2.实现加气站标准化作业的需要。《加气站安全管理规定》等文件,提出了加气站基于设备安全操作规程、日常巡检规程的要求,以风险预控为保障,推进现场标准化作业,但因高危行业的特殊性,在校学生无法有效系统认知加气站整体结构、局部设备的细节。VR虚拟现实技术,将设备安全操作规程、作业指导书、作业风险点与场站及设备精细化模型关联,将作业过程各项管理要求流程化、可视化。通过加气站全景可视化、虚拟仿真操作,有效指导加气站作业及风险管理,及时的掌控整体运行情况,实现加气站标准化作业管理。

  3.提升加气站作业管理成效的需要。加气站作业是一项危险点多、细节繁琐的高危作业,日常工作中涉及人员、物资及工器具等多类资源的协调配合。结合VR虚拟现实技术,通过研究同类加气站作业标准规程,总结行业经验,构建VR虚拟现实知识库,开展加气站作业的人员、材料、工器具等内容的标准化建立,极大的提高加气站作业效率。

  建设内容:

  1.以CNG、L-CNG、LNG、LPG四类加气站为蓝本,结合加气站设备结构、工艺流程,构建加气站三维实景和精细化模型,搭建软硬件一体化的沉浸式燃气输配实训基地虚拟仿真实训室,实现大屏授课、电脑上机实训、VR虚拟现实沉浸式操作的阶梯化教学;所有作业场景、设备,均还原实际现场,实现真实的现场授课;让学生在绝对安全的虚拟环境中学习,不必担心因误操作而带来的事故和伤害;同时系统设置常见危险点,当学员出现误操作时,及时进行对应提示,有效提升授课效果。

VR虚拟现实技术

  2.基于CNG加气站的三维模型,进行重点设备认知、场站日常巡检、安全操作规程、压缩机常见故障五大类课程内容开发,实现基于VR虚拟现实技术的现场设备可视化,作业场景同景感知化。

VR虚拟现实技术

  3.基于L-CNG、LNG、LPG加气站的三维模型,进行重点设备认知、场站日常巡检两大类课程内容开发,构建日常巡检标准化作业体系,指导学生标准化作业。

VR虚拟现实技术

  4.与校园学生公共数据库无缝衔接,对接校园精品课程系统,实现学生数据互联。

VR虚拟现实技术

  5.开发培训与考核软件功能,学生可自主进行对应课程内容学习,同时系统自动对学生考核情况进行评分,给予客观公正的评价。

各课程与相关的虚拟场景对照如下:

场站

虚拟仿真培训内容

CNG子站

重点设备认知

场站日常巡检

出租车充装操作规程

空槽车子站换车操作流程

压缩机操作规程

CNG母站

重点设备认知

场站日常巡检

槽车充装操作流程

槽车卸运操作流程

压缩机操作规程

国产低压脱水装置操作规程

CNG常规站

重点设备认知

场站日常巡检

出租车充装操作规程

公交车充装操作规程

压缩机常见故障处置方式

脱水装置操作规程

L-CNG加气站

重点设备认知

场站日常巡检

LNG加气站

重点设备认知

场站日常巡检

卸车操作规程

气化外输标准操作规程

BOG压缩机操作规程

低温潜液泵操作规程

空压机操作规程

LPG加气站

重点设备认知

场站日常巡检