石化安全虚拟现实平台的研究与实现

发布时间：2017-04-23 21:10

  本文关键词：石化安全虚拟现实平台的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石化是石油化学工业的简称，是化学工业的重要组成部分，为能源、交通、农业、机械、纺织、建筑等产业生产部门和人民群众生活提供配套和服务，为我国国民经济的发展起到了至关重要的作用。石油化工的主要工作是对石油和天然气进行化学处理获取石油石化产品，其原料、中间产品和最终产品，多数是易燃易爆或者有毒有害的。随着石化产业规模的不断扩大，石化安全事故频出，给国家的财产和人民群众的生命健康带来严重的威胁。随着信息技术的快速发展，虚拟现实技术已被广泛应用于社会生产和生活的各个领域。如何将虚拟现实技术应用于石化安全领域，以提高安全管理水平、提高事故应急处置水平、增强安全培训效果，是近年来石化安全领域研究的热点之一。 本文围绕虚拟现实技术在石化安全领域的应用展开研究，提出了从“石化三维数据管理”、“石化安全应用三维场景搭建”到“石化安全应用发布”等面向石化安全的一体化虚拟现实平台。主要进行了石化安全虚拟现实平台架构设计、石化三维模型库设计、平台关键技术研究和平台的集成与应用等工作。 论文的主要工作及取得的研究成果如下： （1）平台架构设计 根据石化安全行业的实际需求，设计出了由“石化三维模型管理子平台”、“可视化编辑子平台”和“石化安全应用子平台”组成的石化安全虚拟现实平台，并对三个子平台的功能模块进行了详细设计；根据数据、引擎、业务分离的原则，将平台纵向分为数据层、核心引擎层、应用层和表现层；设计了平台的数据流程图。 （2）石化三维模型库设计 对三维模型库管理子平台各个模块进行详细设计；介绍了三维建模技术，，研究了max和mod的三维模型数据格式；在石化行业标准的基础上，结合虚拟现实特点，制定了三维模型数据的分类与编码规范；以设备子库为例，基于MySQL数据库，进行了数据库表结构的设计，并在MySQL中进行了实例化。 （3）平台关键技术研究 从三个方面进行了石化安全虚拟现实平台关键技术研究。对有插件和无插件Web3D技术进行对比，深入研究了ActiveX技术，实现了基于VRGIS渲染引擎的三维渲染插件；对三维等值面Marching Cube算法进行研究，结合高斯烟团模型和高斯烟羽模型数学理论，实现了高斯模型的三维可视化；梳理安全属性模块的需求，进行了安全属性数据库的设计和属性三维表达方式研究，最终在平台中实现了安全属性可视化管理模块。 （4）平台集成与应用 研究了平台在VRGIS渲染引擎的集成方式，利用C++和OpenGL在VRGIS引擎上实现了平台的集成。结合功能应用，对三个平台的各个模块运行效果进行了介绍。 该平台将虚拟现实数据的管理、虚拟现实行业应用的场景搭建、应用场景的发布应用有机结合起来，为行业的虚拟现实应用提供了整套解决方案，大大降低了虚拟现实在石化行业的应用成本，提高了石化安全管理、培训、科研的水平，为虚拟现实在不同行业的应用提供了新的思路。
【关键词】：石化安全 虚拟现实 三维模型库 三维可视化
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.9;P208;X937
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 论文研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 虚拟现实技术及其发展12-13
• 1.2.2 虚拟现实技术在石油石化行业的研究现状13-15
• 1.3 论文研究内容与意义15
• 1.3.1 课题研究内容15
• 1.3.2 课题研究意义15
• 1.4 论文组织结构15-16
• 2 平台架构设计16-23
• 2.1 系统结构与功能模块17-20
• 2.1.1 平台的组成17
• 2.1.2 三维模型库管理子平台17
• 2.1.3 可视化编辑子平台17-20
• 2.1.4 石化安全应用子平台20
• 2.2 系统架构20-22
• 2.2.1 数据层21
• 2.2.2 核心引擎层21-22
• 2.2.3 业务应用层22
• 2.2.4 表现层22
• 2.3 系统数据流程22-23
• 3 石化三维模型库设计23-33
• 3.1 三维模型库建设背景23
• 3.2 三维模型库管理子平台设计目标23-25
• 3.3 三维模型介绍25-27
• 3.3.1 三维建模与三维模型25
• 3.3.2 3ds max 格式25-26
• 3.3.3 mod 格式26-27
• 3.4 石化三维模型分类与编码27-31
• 3.4.1 石化装置模型分类与编码规则28-29
• 3.4.2 石化设备分类与编码规则29-31
• 3.5 三维模型数据库设计31-33
• 3.5.1 MySQL 数据库31-32
• 3.5.2 数据库表设计32-33
• 4 平台关键技术研究33-56
• 4.1 基于 ActiveX 技术的三维渲染控件开发34-39
• 4.1.1 需求背景34-35
• 4.1.2 ActiveX 技术介绍35-36
• 4.1.3 基于 VRGIS 渲染引擎的 ActiveX 三维渲染控件开发36-38
• 4.1.4 ActiveX 与网页的交互38-39
• 4.1.5 三维渲染 ActiveX 控件在项目中的应用39
• 4.2 石化安全专题三维可视化39-47
• 4.2.1 高斯烟团模型与高斯烟羽模型40-44
• 4.2.2 池火热辐射模拟44-47
• 4.3 HSE 属性交互式编辑与可视化47-56
• 4.3.1 HSE 交互式编辑与可视化需求47-49
• 4.3.2 属性数据库设计49-51
• 4.3.3 HSE属性管理51-53
• 4.3.4 属性三维可视化53-54
• 4.3.5 Billboard 技术54-56
• 5 平台开发集成与项目应用56-67
• 5.1 平台的开发与集成56-59
• 5.1.1 平台的开发环境57
• 5.1.2 基于 VRGIS 渲染引擎的平台集成57-59
• 5.2 平台的项目应用59-67
• 5.2.1 三维模型库管理子平台的应用59-62
• 5.2.2 可视化编辑子平台的应用62-65
• 5.2.3 应用子平台案例介绍65-67
• 6 总结与展望67-70
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-70
• 7 参考文献70-73
• 8 致谢73-74
• 个人简历74
• 在校研究成果74-75
• 发表的学术论文74
• 参加项目情况74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：323021