能源三維安全生產輔助決策系統(tǒng)

    （一）需求的提出  

    能源行業(yè)數字化系統(tǒng)(石油、電力、鋼鐵、煤炭、核能、水利)是近幾年來隨著信息技術的飛速發(fā)展,能源需求的急劇增加和經濟信息全球化的逐步加深而出現的一項新技術。它在能源行業(yè)的信息交流和管理決策中發(fā)揮著越來越重要的作用。  

    隨著社會全面發(fā)展和社會主義市場經濟發(fā)展，安全生產問題已經成為社會各界的關注焦點，我們應該看到，不惜高投入，低效率的方式已經走不通了，而利用虛擬現實技術構建能源安全作業(yè)虛擬仿真訓練系統(tǒng)，提供多人在線交互式訓練功能。推行封閉式演示、指南式向導操作和開放式自由操作的培訓模式，開發(fā)能源安全作業(yè)虛擬仿真訓練系統(tǒng)， 能有效地解決了能源安全作業(yè)培訓的成本、安全和效果問題。  

    （二）整體架構   

    輔助決策系統(tǒng)所涉及各模塊有機整合成一個統(tǒng)一的整體，實現二維數據和三維數據的對接，二維數據和三維數據通過Converse3D SDK接口進行通信，即二維數據通過調用接口函數操作三維場景，而三維場景通過觸發(fā)事件反饋消息給二維數據，最終用戶通過網頁瀏覽器（如IE）操作本系統(tǒng)。系統(tǒng)的邏輯架構見下圖：

    輔助決策系統(tǒng)采用B/S、C/S兩種方式構架，三維模型等數據可以通過Internet從遠程服務器上下載也可以直接從本地硬盤或局域網獲取，適應性強，即可滿足網絡條件好的情況下從服務器動態(tài)下載數據也滿足了網絡條件差時直接從本地加載數據。   

    針對客戶機器配置普遍不高的現狀，我們采用了各種先進技術來優(yōu)化數據和場景渲染，以此來降低對機器的要求，使本系統(tǒng)在一般配置的機器上也可以流暢的運行。   

    （三）場景數據量及先進技術的應用  

    能源行業(yè)三維場景一般規(guī)模較大，往往會把作業(yè)區(qū)及所在地形地貌進行模擬，或者所模擬區(qū)域機械設備眾多，這就需要采用多線程技術、三維數據壓縮技術、動態(tài)內存（顯存）管理技術及按需加載技術來支持大場景的渲染，使場景瀏覽流暢自如。   

    原理如下：   

    （1）多線程技術可以多線程下載數據和渲染場景，下載線程和渲染線程彼此獨立、協(xié)同工作，可以實現邊下載邊瀏覽的功能，這樣用戶幾乎不需要等待，只要打開網頁，三維場景便會展現在眼前。 

    （2）動態(tài)內存、顯存管理技術能支持結構復雜模型密集的場景實時渲染，實現內存和系統(tǒng)資源的動態(tài)管理，保證海量數據的場景內存及顯存占用量保持在較低水平，動態(tài)加載進入視野范圍內物體，而遠離視野的物體所占內存及顯存等資源將被釋放，等下次進入視野時再次載入內存和顯存，這樣規(guī)模在幾百甚至上千萬面的場景的實時渲染幀率可以保持在30幀每秒，給用戶以流暢自如的視覺體驗。   

    （3）使用模型按需加載技術，即總是優(yōu)先加載靠近視點前方的物體，這樣無論行走到何處都可以激活并顯現該處的模型，保持場景的連續(xù)性。   

    （四）功能簡介   

    三維生產輔助決策系統(tǒng)一般要實現的基本功能為設備管理、模型信息查詢、安全應急演練等。

    （1）設備管理   

    該部分實現了油田基礎數據和三維場景的無縫整合，實現了數據庫->二維網頁->三維設備及三維設備->數據庫->二維網頁的數據傳遞鏈條。主要實現了交互式漫游、三維測量、動態(tài)模型追加與刪除、動態(tài)信息管理等。   

    （2）GPS自動定位系統(tǒng)  

    實時采集工作人員便攜式GPS終端位置信息，虛擬場景中做同步更新，使三維場景和真實現場合二為一。 

    （3）多人在線交互式訓練系統(tǒng)   

    使用Converse3D虛擬社區(qū)系統(tǒng)實現應急推演，以低成本、跨地域的方式進行各種救援演練，人物以化身登陸社區(qū)行使救援演練規(guī)則規(guī)定的行為，如同親臨救援現場一般。并可進行應急知識考核，促進人員應急救援水平的提高。   

    整個應急救援流程完整地模擬了一次實際救援的全過程。救援過程中引入相應的救援規(guī)范及人員職責，系統(tǒng)會嚴格按照規(guī)范來約束每個人的行為，并引入考核機制，如果違范規(guī)定，會有扣去相應的分值。每個人以自己崗位的身份登錄推演系統(tǒng)，如果某崗位人員未能登錄，為了順利完成該次推演，機器人會自動完成該崗位的職能。   

    北京中天灝景網絡科技自主研發(fā)的Converse3D虛擬現實平臺，面向能源行業(yè)提供很完善的解決方案，其虛擬現實引擎初始研發(fā)時就面向功能性、交互性強大的工程級項目，提供B/S、C/S兩種架構的應用。我們正不斷實踐和摸索將虛擬現實技術在能源行業(yè)特別是安全管理方面做到盡善盡美，助力行業(yè)用戶項目的開發(fā)。