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燃气输气管道虚拟仿真培训系统-天然气管网模拟仿真软件

发布时间:2023-10-20

编辑人:灵图互动

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燃气输气管道虚拟仿真培训系统基于输气管道典型站场瞬态全设备,利用三维建模、虚拟现实技术,对整个站场建筑物、设备、管道和附属物进行三维模型及场景的构建,在计算机中1:1还原真实现场,可实现沉浸式虚拟漫游、输气站场三维交互式虚拟仿真操作、主要设备的三维演示、典型线路与站场360°全景漫游等功能。同时燃气输气管道虚拟仿真培训系统通过封闭式演示、考核式操作和开放式自由操作的培训模式,可满足公司对员工进行多人/单人交互式训练的培训需求。

燃气输气管道虚拟仿真培训系统

1. 燃气输气管道虚拟仿真培训系统构建的关键技术

1.1 基于建模的虚拟漫游技术

虚拟漫游技术是虚拟现实技术的综合应用,漫游系统包括一个逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户可以从任意角度对环境中虚拟对象进行观察,从而产生身临其境的感觉。利用3DMax软件,采用几何建模技术,按照细致程度对整个站场建筑物、设备、管道和附属物进行三维模型及场景的构建。构建的实体模型通过去除冗余几何元素、纹理映射、实例引用技术等优化方法的处理后最终导入Unity3D进行编辑。

1.2 基于图像的虚拟漫游技术

基于图像的虚拟漫游技术不依赖于三维几何建模,利用外部设备采集真实模型的离散图像数据或连续图像视频数据,将采集得到的数据作为原始来源数据,经过图像处理生成真实的全景图像,然后选择合适的空间模型把多幅全景图组织为虚拟场景空间,从而实现全方位三维场景漫游的效果。

1.3 纹理映射技术

纹理映射(Texture Mapping)是将二维图像映射到三维几何形状表面,使其产生特殊效果或真实感的一种技术纹理映射是真实感图像制作的一个重要部分,运用它可以方便地制作出极具真实感的图形而不必花过多时间来考虑物体的表面细节然而纹理加载的过程可能会影响程序运行速度,当纹理图像非常大时,这种情况尤为明显。如何妥善地管理纹理,减少不必要的开销,是系统优化时必须考虑的一个问题。OpenGL(开放的图形库)提供了纹理对象管理技术来解决上述问题。与显示列表一样,纹理对象通过一个单独的数字来标识,这允许OpenGL硬件能够在内存中保存多个纹理,而不是每次使用的时候再加载它们,从而减少了运算量,提高了速度。

1.4 碰撞检测

在虚拟环境中,由于用户的交互和物体的运动,物体间经常可能发生碰撞,为了保持环境的真实性,需要及时检测这些碰撞。并计算相应的碰撞反应,否则会出现“穿墙而过”的现象,破坏虚拟环境的真实感和沉浸感。

输气站场模型量大,设备、管道复杂。做漫游最大的难点之一是碰撞量、碰撞点的处理,经过详细的分解运算处理,按level,Group分区分类整理,最终实现仿真场景漫游,告别了漫游者无限制的非常规的穿跨设备、管道、建筑物等对象的漫游方式。

燃气输气管道虚拟仿真培训系统构建的关键技术

2. 燃气输气管道虚拟仿真培训系统功能

2.1 沉浸式虚拟漫游

燃气输气管道虚拟仿真培训系统漫游的场景分为两种:室外漫游与室内漫游。室外漫游的场景主体为站场工艺区及综合楼、车库等辅助设施。室内漫游建立了站控室、压缩机厂房、维修车间等内部环境。燃气输气管道虚拟仿真培训系统能够细腻、逼真地提供场景画面,让操作者查看了解现场,提高工作技能和事故后的快速处理能力,迅速熟悉各站的设备工艺区位置及提高巡检的熟知度。

2.2 三维交互式虚拟仿真操作

通过构建典型站场的三维模型,用户可以直观地了解典型站场的主要工艺管道和设备的基本情况,查看站场主要流程的演示过程,以交互方式对流程进行虚拟仿真操作。在流程的演示和交互操作过程中,燃气输气管道虚拟仿真培训系统提供主要工艺参数和设备状态的实时变化数据,使用户可以真实地了解站场的工艺状况。

主要流程动态操作包括:分输流程操作、收球流程操作、发球流程操作、排污操作、放空操作、越站流程操作、正输增压流程操作等。

在流程的演示和交互操作过程中,仿真系统提供主要工艺参数和设备状态的实时变化数据,使用户可以真实地了解站场的工艺参数变化情况,掌握站场的运行状况。

2.3 单体设备三维操作

基于设备图纸和设备特性以及现场状态对输气设备进行虚拟仿真建模,在三维自由式环境进行交互观看,可以选择多角度、以半透明或剖切方式观看设备外形及内部结构,达到三维立体模型清晰、分层构建、结合操作、维护、维修、零件库等各项功能,实现虚拟设备可分解、可装配、可虚拟操作,可以演示工作原理及主要故障功能。从而对设备能够进行结构认识,机理认识,流程原理认识等。

2.4 360°全景漫游

通过全景拍摄技术,进行全站区,360°路线阵点拍摄。后期程序整合编辑发布,提供典型线路与站场的实景照片采集。合成为360°全景照片,通过全景观看模块,可以多角度、缩放方式观看典型线路的现场状况,典型站场的现场实况,更真实地感受现场布局。

燃气输气管道虚拟仿真培训系统功能

燃气输气管道虚拟仿真培训系统具有高沉浸感、高真实性、实用性强、操作简单等特点,通过虚拟漫游、交互操作等诸多功能将枯燥的操作变成轻松的教学达到熟悉掌握输气站场工艺流程及设备操作的目的,取得了良好的效果,满足了公司员工培训的需求。

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