燃氣門站仿真培訓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于燃氣門站中的設備具有連續(xù)作業(yè)、高壓高熱、易燃易爆和成本高等特點，燃氣行業(yè)對操作人員的操作能力和水平都有較高要求，因此對操作人員進行崗前培訓顯得尤為重要。目前燃氣行業(yè)的培訓主要通過課堂教學、現(xiàn)場認知和虛擬構(gòu)建真實門站場景的方式進行。這些方式培訓質(zhì)量低、培訓風險及成本高，不能很好滿足培訓行業(yè)需求。近幾年三維仿真培訓系統(tǒng)以其開發(fā)成本低、培訓周期短、培訓質(zhì)量高以及培訓安全性能高等優(yōu)點，越來越受到用戶的青睞，在諸多行業(yè)中已有比較成熟的應用。故

2、本文研究燃氣門站三維仿真培訓系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，對燃氣培訓行業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文研究了包含設備實體建模、行為建模和場景建模的系統(tǒng)建模技術(shù)。提出通過復用設備實體模型和功能屬性構(gòu)成新元素的方法構(gòu)建場景。在此基礎上構(gòu)建了實體模型庫并提出了模型優(yōu)化策略。提出用XML的方式描述設備功能屬性及場景組織的方法，構(gòu)建了設備功能數(shù)據(jù)庫。
　　本文研究了基于Open Scene Graph(OSG)的燃氣門站仿真培訓系統(tǒng)仿真技術(shù)。首先深

3、入研究了OSG渲染引擎的場景管理及渲染流程工作機制。其次為解決設備在場景中的運動問題，研究了模型的運動控制技術(shù)。然后為實現(xiàn)場景漫游，研究了場景中的自定義漫游和路徑漫游技術(shù)，并針對不同的場景特性設計了兩種碰撞檢測算法;研究了映射到紋理技術(shù)(Render To Texture，RTT)并分析了利用RTT實現(xiàn)場景導航的原理和方法。之后就場景中不規(guī)則物體的模擬問題研究了粒子系統(tǒng)的建模及渲染方法。最后為增強系統(tǒng)真實性及沉浸感，研究了三維虛擬聲音的

4、實現(xiàn)方法。
　　本文以某燃氣門站為藍本，根據(jù)可復用、可擴展、可維護的原則設計了燃氣門站仿真培訓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架以及功能模塊，研究了OSG嵌入Qt框架的設計方法以及對設備就地操作的交互方法。并在此基礎上研究了以XML描述操作界面靜態(tài)布局，程序仿真時動態(tài)生成界面的方法來解耦操作界面與業(yè)務邏輯。
　　本文基于以上技術(shù)實現(xiàn)了燃氣門站仿真培訓系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有人機交互界面管理，三維設備、場站基本信息查詢，設備狀態(tài)顯示，可視化漫游，場景導航