能源三維安全生產(chǎn)輔助決策系統(tǒng)

    （一）需求的提出  

    能源行業(yè)數(shù)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(shù)的飛速發(fā)展,能源需求的急劇增加和經(jīng)濟(jì)信息全球化的逐步加深而出現(xiàn)的一項新技術(shù)。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(jīng)濟(jì)發(fā)展，安全生產(chǎn)問題已經(jīng)成為社會各界的關(guān)注焦點(diǎn)，我們應(yīng)該看到，不惜高投入，低效率的方式已經(jīng)走不通了，而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建能源安全作業(yè)虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，提供多人在線交互式訓(xùn)練功能。推行封閉式演示、指南式向?qū)Р僮骱烷_放式自由操作的培訓(xùn)模式，開發(fā)能源安全作業(yè)虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)， 能有效地解決了能源安全作業(yè)培訓(xùn)的成本、安全和效果問題。  

    （二）整體架構(gòu)   

    輔助決策系統(tǒng)所涉及各模塊有機(jī)整合成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)二維數(shù)據(jù)和三維數(shù)據(jù)的對接，二維數(shù)據(jù)和三維數(shù)據(jù)通過Converse3D SDK接口進(jìn)行通信，即二維數(shù)據(jù)通過調(diào)用接口函數(shù)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(shù)據(jù)，最終用戶通過網(wǎng)頁瀏覽器（如IE）操作本系統(tǒng)。系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)見下圖：

    輔助決策系統(tǒng)采用B/S、C/S兩種方式構(gòu)架，三維模型等數(shù)據(jù)可以通過Internet從遠(yuǎn)程服務(wù)器上下載也可以直接從本地硬盤或局域網(wǎng)獲取，適應(yīng)性強(qiáng)，即可滿足網(wǎng)絡(luò)條件好的情況下從服務(wù)器動態(tài)下載數(shù)據(jù)也滿足了網(wǎng)絡(luò)條件差時直接從本地加載數(shù)據(jù)。   

    針對客戶機(jī)器配置普遍不高的現(xiàn)狀，我們采用了各種先進(jìn)技術(shù)來優(yōu)化數(shù)據(jù)和場景渲染，以此來降低對機(jī)器的要求，使本系統(tǒng)在一般配置的機(jī)器上也可以流暢的運(yùn)行。   

    （三）場景數(shù)據(jù)量及先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)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(jìn)行模擬，或者所模擬區(qū)域機(jī)械設(shè)備眾多，這就需要采用多線程技術(shù)、三維數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、動態(tài)內(nèi)存（顯存）管理技術(shù)及按需加載技術(shù)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(shù)可以多線程下載數(shù)據(jù)和渲染場景，下載線程和渲染線程彼此獨(dú)立、協(xié)同工作，可以實現(xiàn)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(wǎng)頁，三維場景便會展現(xiàn)在眼前。 

    （2）動態(tài)內(nèi)存、顯存管理技術(shù)能支持結(jié)構(gòu)復(fù)雜模型密集的場景實時渲染，實現(xiàn)內(nèi)存和系統(tǒng)資源的動態(tài)管理，保證海量數(shù)據(jù)的場景內(nèi)存及顯存占用量保持在較低水平，動態(tài)加載進(jìn)入視野范圍內(nèi)物體，而遠(yuǎn)離視野的物體所占內(nèi)存及顯存等資源將被釋放，等下次進(jìn)入視野時再次載入內(nèi)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(shù)，即總是優(yōu)先加載靠近視點(diǎn)前方的物體，這樣無論行走到何處都可以激活并顯現(xiàn)該處的模型，保持場景的連續(xù)性。   

    （四）功能簡介   

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

    （1）設(shè)備管理   

    該部分實現(xiàn)了油田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和三維場景的無縫整合，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫->二維網(wǎng)頁->三維設(shè)備及三維設(shè)備->數(shù)據(jù)庫->二維網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)傳遞鏈條。主要實現(xiàn)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(xiàn)場合二為一。 

    （3）多人在線交互式訓(xùn)練系統(tǒng)   

    使用Converse3D虛擬社區(qū)系統(tǒng)實現(xiàn)應(yīng)急推演，以低成本、跨地域的方式進(jìn)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(xiàn)場一般。并可進(jìn)行應(yīng)急知識考核，促進(jìn)人員應(yīng)急救援水平的提高。   

    整個應(yīng)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(yīng)的救援規(guī)范及人員職責(zé)，系統(tǒng)會嚴(yán)格按照規(guī)范來約束每個人的行為，并引入考核機(jī)制，如果違范規(guī)定，會有扣去相應(yīng)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(jī)器人會自動完成該崗位的職能。   

    北京中天灝景網(wǎng)絡(luò)科技自主研發(fā)的Converse3D虛擬現(xiàn)實平臺，面向能源行業(yè)提供很完善的解決方案，其虛擬現(xiàn)實引擎初始研發(fā)時就面向功能性、交互性強(qiáng)大的工程級項目，提供B/S、C/S兩種架構(gòu)的應(yīng)用。我們正不斷實踐和摸索將虛擬現(xiàn)實技術(shù)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)。