基于虚拟现实的反渗透仿真培训系统研究
发布时间：2021-11-22 09:43
针对反渗透海水淡化装置专业技术人员培训周期长、业务针对性差、误操作风险高等问题,集成了HLA/RTI作为分布式仿真支撑工具、虚拟场景生成和绘制工具作为渲染引擎、沉浸式交互设备作为人机接口等关键技术,开发了反渗透海水淡化装置虚拟样机和交互式支撑环境,构建了"过程工艺模型+DCS控制仿真+三维虚拟操作环境"的海水淡化技能培训系统。该系统采用虚拟现实技术直观地揭示了海水淡化真实的工艺原理、操作流程、故障处理方法,可对海水淡化操作和维护人员进行有针对性、自主性和安全性的培训,结合虚拟培训设施,避免了传统培训风险,获得了专业知识和实际经验,并多次用于商务部组织的发展中国家海水淡化管理研修班的培训,具有很好的应用推广价值。
【文章来源】：测控技术. 2020,39(11)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图1 分布式虚拟环境框架
整个反渗透海水淡化系统采用两级反渗透(Reverse Osmosis,RO)，详见图2所示，其工艺流程单元包括:取水单元、预处理单元、一级RO和能量回收单元、二级RO单元和辅助单元。反渗透海水淡化系统的主要设备有反渗透膜元件、能量回收装置、水泵、控制阀门以及水箱等。下面将逐一阐述关键设备的建模。2.1 膜元件模型
对于过程控制系统的设计与应用来说，控制方案的设计是核心。针对反渗透海水淡化工艺特点和控制要求，参照实际反渗透海水淡化工程的操作界面，借助Lab VIEW图形化界面开发平台，开发了用于远程控制的DCS过程控制系统[9]，用于实现三维虚拟工程的设备启停、工艺参数监测和故障预警等功能，工艺流程监控界面如图3所示。与传统的报警处理系统相比，DCS中的报警功能充分发挥了数字化技术的优势，DCS报警功能不仅能对报警信息进行优化处理，提供操作人员多种方便灵活的显示方式选择，还能帮助操作人员在出现的大量报警信息中，快速识别第一故障点。除此之外，DCS报警还集成了数字化的运行规程，可以为操作人员提供帮助信息，指导操作人员对报警进行处理。仿真系统在流程主界面预设了11个故障状态，运用培训人员对于故障的处理能力，同时共设置了17个报警监测变量，嵌入了警告信息显示窗口，该窗口负责在系统运行状态异常时，将具体的实时报警信息直观、醒目地显示出来，以便操作人员在虚拟环境中及时采取相关处理措施。预警监测变量的正常值和上、下限值如表1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟仿真在海洋平台钻修井作业培训中的应用[J]. 杜鹏,崔海鹏,马志宇. 电脑与信息技术. 2020(02)
[2]基于虚拟现实技术的智能变电站运维培训系统分析[J]. 谢伟,刘敏,兰玉彬,许晓艳. 集成电路应用. 2020(03)
[3]反渗透海水淡化系统设备集成设计研究[J]. 纪红. 锅炉制造. 2019(04)
[4]基于虚拟技术的电厂操作培训系统研究与应用[J]. 高炜,董海玲,孙海彦,茅大钧. 上海电力学院学报. 2019(03)
[5]VR虚拟现实技术在变电站智能电气运维及培训领域的应用[J]. 刘森. 电气时代. 2017(04)
[6]虚拟装配技术在化工仿真培训系统中的应用研究[J]. 覃亮,邓德茹,马丽欣,郭宁,王聪敏. 计算机与应用化学. 2016(05)
[7]低温多效海水淡化仿真培训平台的研制及应用[J]. 肖亚苏,俞永江,李楠,康权,王金燕. 自动化与仪表. 2014(08)
硕士论文
[1]基于LabVIEW的反渗透海水淡化仿真系统的设计与实现[D]. 马韬.南京理工大学 2010
[2]基于LabVIEW的低温多效海水淡化DCS仿真系统[D]. 肖健.南京理工大学 2009
本文编号：3511434
【文章来源】：测控技术. 2020,39(11)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图1 分布式虚拟环境框架
整个反渗透海水淡化系统采用两级反渗透(Reverse Osmosis,RO)，详见图2所示，其工艺流程单元包括:取水单元、预处理单元、一级RO和能量回收单元、二级RO单元和辅助单元。反渗透海水淡化系统的主要设备有反渗透膜元件、能量回收装置、水泵、控制阀门以及水箱等。下面将逐一阐述关键设备的建模。2.1 膜元件模型
对于过程控制系统的设计与应用来说，控制方案的设计是核心。针对反渗透海水淡化工艺特点和控制要求，参照实际反渗透海水淡化工程的操作界面，借助Lab VIEW图形化界面开发平台，开发了用于远程控制的DCS过程控制系统[9]，用于实现三维虚拟工程的设备启停、工艺参数监测和故障预警等功能，工艺流程监控界面如图3所示。与传统的报警处理系统相比，DCS中的报警功能充分发挥了数字化技术的优势，DCS报警功能不仅能对报警信息进行优化处理，提供操作人员多种方便灵活的显示方式选择，还能帮助操作人员在出现的大量报警信息中，快速识别第一故障点。除此之外，DCS报警还集成了数字化的运行规程，可以为操作人员提供帮助信息，指导操作人员对报警进行处理。仿真系统在流程主界面预设了11个故障状态，运用培训人员对于故障的处理能力，同时共设置了17个报警监测变量，嵌入了警告信息显示窗口，该窗口负责在系统运行状态异常时，将具体的实时报警信息直观、醒目地显示出来，以便操作人员在虚拟环境中及时采取相关处理措施。预警监测变量的正常值和上、下限值如表1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟仿真在海洋平台钻修井作业培训中的应用[J]. 杜鹏,崔海鹏,马志宇. 电脑与信息技术. 2020(02)
[2]基于虚拟现实技术的智能变电站运维培训系统分析[J]. 谢伟,刘敏,兰玉彬,许晓艳. 集成电路应用. 2020(03)
[3]反渗透海水淡化系统设备集成设计研究[J]. 纪红. 锅炉制造. 2019(04)
[4]基于虚拟技术的电厂操作培训系统研究与应用[J]. 高炜,董海玲,孙海彦,茅大钧. 上海电力学院学报. 2019(03)
[5]VR虚拟现实技术在变电站智能电气运维及培训领域的应用[J]. 刘森. 电气时代. 2017(04)
[6]虚拟装配技术在化工仿真培训系统中的应用研究[J]. 覃亮,邓德茹,马丽欣,郭宁,王聪敏. 计算机与应用化学. 2016(05)
[7]低温多效海水淡化仿真培训平台的研制及应用[J]. 肖亚苏,俞永江,李楠,康权,王金燕. 自动化与仪表. 2014(08)
硕士论文
[1]基于LabVIEW的反渗透海水淡化仿真系统的设计与实现[D]. 马韬.南京理工大学 2010
[2]基于LabVIEW的低温多效海水淡化DCS仿真系统[D]. 肖健.南京理工大学 2009
本文编号：3511434
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