基于脚本的水下应急维修作业流程建模与仿真研究

发布时间：2019-11-09 14:27

【摘要】：在海洋石油和天然气勘探开发过程中,常常要面临水下生产设施发生故障和维修的问题,基于虚拟现实和计算机仿真技术的水下维修仿真系统运行成本低廉。传统的虚拟维修仿真系统开发维修案例开发与底层代码实现存在紧耦合,针对这一问题,提出一种支持水下虚拟维修流程构建的高层仿真描述模型。主要研究内容包括:(1)提出了一种支持水下虚拟维修流程构建的高层仿真描述模型(A High-level Description Model for Process Construction of Underwater Virtual Maintenance,HDMUM),该模型分别对组成水下虚拟维修的三要素:仿真实体,作业场景和维修流程从高层应用的角度进行抽象和描述,最后通过该模型映射生成仿真脚本。(2)通过对虚拟仿真工具的二次开发,完成水下维修作业仿真实现的关键技术构件,这些技术构件为维修作业的仿真实现提供了基础。(3)设计并实现了基于脚本的水下应急维修作业虚拟仿真引擎。利用仿真引擎解析HDMUM模型映射生成的仿真脚本,完成脚本描述信息驱动仿真系统中各个功能模块,实现脚本对水下应急维修作业流程的控制。经过应用实例验证,本文提出并建立的高层仿真描述模型能够较为准确、全面的描述水下虚拟维修作业流程;能够实现在应用层灵活构建不同维修案例,而不必考虑底层仿真实现细节。
【图文】：

第2 章 水下维修仿真开发工具与开发流程在 Creator 软件建模中，用 Open Flight 数据格式来存储所建三维模型。数据库组织形式结构如图 2.2 所示，通过结构视图可见数据库的结构是由很多节点构成，数据库头结点 db 是顶层的唯一节点，下边的类群节点由 Group, LOD, Switch, DOF等组成，Group 节点又由许多子群节点和对象节点构成，往下依次划分为面节点和点节点。在建模过程中，主要应用的技术有 LOD 技术，DOF 自由度设定和纹理映射技术。

而现有的建模技术侧重于仿真实体与仿真场景的几何属性底层模型描述，缺乏从高层应用角度对动态作业流程进行抽象和描维修案例中的作业流程则需要开发特定的仿真实现过程，维修案例码实现存在紧耦合，导致系统可扩展性差等问题。为此，提出并建水下虚拟维修流程构建的高层仿真描述模型（A High-level De for Process Construction of Underwater Virtual Maintenance，HDMUM对组成水下虚拟维修的三要素：仿真实体，作业场景和维修作业流的角度进行抽象和描述，以实现动态维修流程为核心建立它们之间各个作业阶段通过仿真实体和作业场景的状态和行为来刻画和触发应用层灵活构建不同维修案例，而不必考虑底层仿真实现细节。水下虚拟维修作业分析下油气作业整体场景如图 3.1 所示，通过对真实世界的水下维修作业，，将水下虚拟维修作业抽象为仿真实体、作业场景、维修作业流程仿真模型描述的核心要素。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE95;TP391.9

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本文编号：2558501