科技创新

当虚拟现实遇上海洋工程
发布日期:2017-08-21 浏览次数: 信息来源:中国海洋石油报 字号:[ ]
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欧美:虚拟仿真方兴未艾

根据市场机构预测,中国将成为全球主要的虚拟现实市场,预计2021年中国虚拟现实市场规模将达到790.2亿元。事实上,说起虚拟现实技术,不得不提到仿真技术。仿真技术是以计算机和专业设备为工具,利用数模算法和数字化技术建立仿真环境,以达到模拟实操效果。而虚拟现实技术则是仿真技术的一个重要方向,是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种方式。

目前,仿真技术已经在工业领域被逐步推广应用,对企业提高开发效率,加强数据采集、分析、处理能力,减少决策失误,降低企业风险起到了重要的作用,并日益体现它所带来的巨大社会经济效益。如在航空工业方面,采用仿真技术可使大型客机的设计和研制周期缩短20%;利用虚拟现实飞行仿真器在地面训练飞行员,不仅节省大量燃料和经费,而且不受气象条件和场地的限制。

在海洋工程领域,国内外多家企业和机构也开始广泛利用虚拟现实仿真技术,开展作业仿真预演论证和作业团队协同演练等相关工作。目前,国际上从事海洋工程领域虚拟仿真模拟与培训的机构集中在挪威、荷兰、美国等国家,主要包括荷兰STC(SafetyTrainingCenter)培训中心、挪威OSC(OffshoreSimulationCenter)培训中心、挪威海洋技术研究所(Marintek)、挪威Kongsberg公司等,已开发应用了大型船舶驾驶操控、海洋工程机械操作、海上起重机作业、动力定位作业、无线电通讯、海洋工程安装、安全和防护等模拟系统或设备。

仿真技术应用示例

应用一:对于工程师来说,借助虚拟仿真技术可让他们在最初的设计阶段就进入建筑内部,身临其境地了解平台内部构造,对后期的建造和安装有着较高的参考意义。

应用二:借助虚拟仿真技术可在虚拟海洋环境中计算船舶运动,再将平台撞击荷载反馈给驾驶台,用于浮托仿真模拟,指导船长进退船演练。

应用三:利用仿真技术可实现虚拟装配作业仿真培训。

国内:海洋工程领域体系渐成

今年5月31日,在南海西部海域,重达12800吨的文昌9-2/9-3中心平台上部组块通过浮托法成功完成海上安装。而此次重大项目海上浮托安装方案的预演和人员培训,则成为国内海洋工程仿真技术的首次实战。在以往的荔湾3-1浮托安装项目、HZ25-8动力定位浮托安装项目中,浮托仿真方案预演及人员培训均是在国外培训中心开展,单次费用就达数十万欧元。

为了打造国内海洋石油工程领域的仿真技术体系,“十二五”期间,海油工程开展海洋工程仿真中心顶层设计论证和系统集成相关技术研究工作,并专门成立了仿真技术研究中心,联合科研院所承担了大量国家重大专项等各层级课题,开展了深水铺管起重船视景仿真系统、深水水下应急维修仿真系统、深水ROV(水下机器人)作业培训装备等研制工作。

以“深水铺管起重船作业实时仿真技术研究”课题为例,课题通过对“海洋石油201”船驾驶操纵、铺管作业、起重作业、动力定位作业过程进行研究,在实时水动力模型解算、工程实测数据以及先进的视景仿真技术的基础上,建立起基于“海洋石油201”工程实践的视景仿真系统。该课题在研究过程中涉及三维视景建模技术、虚拟仪器开发技术、海洋工程装备运动建模,海洋环境水力动力学模型的建立与实时解算技术等多项技术,并取得了实质性突破。

目前海油工程作业仿真中心已具备工程船舶驾驶、海上起重作业、铺管作业、水下生产设施安装作业、水下应急维修作业等方面仿真预演与关键岗位人员模拟培训能力。

前景:市场需求潜力巨大

海洋工程作业具有高风险、高技术、高投入等特点,将仿真技术应用于海洋工程的方案论证、技术指标论证、设计分析、生产制造等各个阶段已成为趋势。事实上,除国外几家大型仿真模拟与培训机构外,国内几所高等航海院校早在20世纪70年代便开始从国外引进船舶操纵模拟器,相应教学培训工作的开展也推动了国内对该领域的研究和探讨。虽然相比于国外起步较晚,规模较小,但其费用低、维修方便、切合实际需要等优势使得国内自行开发的模拟器在我国航海院校广泛应用,但在海洋工程领域尚没有开发相关产品或进行相关作业培训。

海油工程仿真技术中心对仿真的研究则是针对海工业务需求和现有设施条件,研发专用模拟器,兼顾工程仿真、训练仿真,重点关注的是仿真的实时性和准确性问题以及对海洋工程作业的指导,为工程安全实施提供保障。此外,开展海洋工程作业仿真建设,建立海洋工程业务领域的集成仿真环境,从而支持以仿真为基础的规划、论证、设计、制造、试验、评估和训练,将有利于提升海洋工程设计、建造、海上安装、施工作业能力,提高海洋工程装备的作业效率和安全性,降低作业风险。随着南海深水海域逐步成为我国未来能源和资源开发的重要战场,海洋工程虚拟仿真的市场与业务量需求无疑会大幅增加,应用前景广阔。(通讯员 秦雅萍 黄福祥)




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当虚拟现实遇上海洋工程
发布日期:2017-08-21 信息来源:中国海洋石油报

欧美:虚拟仿真方兴未艾

根据市场机构预测,中国将成为全球主要的虚拟现实市场,预计2021年中国虚拟现实市场规模将达到790.2亿元。事实上,说起虚拟现实技术,不得不提到仿真技术。仿真技术是以计算机和专业设备为工具,利用数模算法和数字化技术建立仿真环境,以达到模拟实操效果。而虚拟现实技术则是仿真技术的一个重要方向,是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种方式。

目前,仿真技术已经在工业领域被逐步推广应用,对企业提高开发效率,加强数据采集、分析、处理能力,减少决策失误,降低企业风险起到了重要的作用,并日益体现它所带来的巨大社会经济效益。如在航空工业方面,采用仿真技术可使大型客机的设计和研制周期缩短20%;利用虚拟现实飞行仿真器在地面训练飞行员,不仅节省大量燃料和经费,而且不受气象条件和场地的限制。

在海洋工程领域,国内外多家企业和机构也开始广泛利用虚拟现实仿真技术,开展作业仿真预演论证和作业团队协同演练等相关工作。目前,国际上从事海洋工程领域虚拟仿真模拟与培训的机构集中在挪威、荷兰、美国等国家,主要包括荷兰STC(SafetyTrainingCenter)培训中心、挪威OSC(OffshoreSimulationCenter)培训中心、挪威海洋技术研究所(Marintek)、挪威Kongsberg公司等,已开发应用了大型船舶驾驶操控、海洋工程机械操作、海上起重机作业、动力定位作业、无线电通讯、海洋工程安装、安全和防护等模拟系统或设备。

仿真技术应用示例

应用一:对于工程师来说,借助虚拟仿真技术可让他们在最初的设计阶段就进入建筑内部,身临其境地了解平台内部构造,对后期的建造和安装有着较高的参考意义。

应用二:借助虚拟仿真技术可在虚拟海洋环境中计算船舶运动,再将平台撞击荷载反馈给驾驶台,用于浮托仿真模拟,指导船长进退船演练。

应用三:利用仿真技术可实现虚拟装配作业仿真培训。

国内:海洋工程领域体系渐成

今年5月31日,在南海西部海域,重达12800吨的文昌9-2/9-3中心平台上部组块通过浮托法成功完成海上安装。而此次重大项目海上浮托安装方案的预演和人员培训,则成为国内海洋工程仿真技术的首次实战。在以往的荔湾3-1浮托安装项目、HZ25-8动力定位浮托安装项目中,浮托仿真方案预演及人员培训均是在国外培训中心开展,单次费用就达数十万欧元。

为了打造国内海洋石油工程领域的仿真技术体系,“十二五”期间,海油工程开展海洋工程仿真中心顶层设计论证和系统集成相关技术研究工作,并专门成立了仿真技术研究中心,联合科研院所承担了大量国家重大专项等各层级课题,开展了深水铺管起重船视景仿真系统、深水水下应急维修仿真系统、深水ROV(水下机器人)作业培训装备等研制工作。

以“深水铺管起重船作业实时仿真技术研究”课题为例,课题通过对“海洋石油201”船驾驶操纵、铺管作业、起重作业、动力定位作业过程进行研究,在实时水动力模型解算、工程实测数据以及先进的视景仿真技术的基础上,建立起基于“海洋石油201”工程实践的视景仿真系统。该课题在研究过程中涉及三维视景建模技术、虚拟仪器开发技术、海洋工程装备运动建模,海洋环境水力动力学模型的建立与实时解算技术等多项技术,并取得了实质性突破。

目前海油工程作业仿真中心已具备工程船舶驾驶、海上起重作业、铺管作业、水下生产设施安装作业、水下应急维修作业等方面仿真预演与关键岗位人员模拟培训能力。

前景:市场需求潜力巨大

海洋工程作业具有高风险、高技术、高投入等特点,将仿真技术应用于海洋工程的方案论证、技术指标论证、设计分析、生产制造等各个阶段已成为趋势。事实上,除国外几家大型仿真模拟与培训机构外,国内几所高等航海院校早在20世纪70年代便开始从国外引进船舶操纵模拟器,相应教学培训工作的开展也推动了国内对该领域的研究和探讨。虽然相比于国外起步较晚,规模较小,但其费用低、维修方便、切合实际需要等优势使得国内自行开发的模拟器在我国航海院校广泛应用,但在海洋工程领域尚没有开发相关产品或进行相关作业培训。

海油工程仿真技术中心对仿真的研究则是针对海工业务需求和现有设施条件,研发专用模拟器,兼顾工程仿真、训练仿真,重点关注的是仿真的实时性和准确性问题以及对海洋工程作业的指导,为工程安全实施提供保障。此外,开展海洋工程作业仿真建设,建立海洋工程业务领域的集成仿真环境,从而支持以仿真为基础的规划、论证、设计、制造、试验、评估和训练,将有利于提升海洋工程设计、建造、海上安装、施工作业能力,提高海洋工程装备的作业效率和安全性,降低作业风险。随着南海深水海域逐步成为我国未来能源和资源开发的重要战场,海洋工程虚拟仿真的市场与业务量需求无疑会大幅增加,应用前景广阔。(通讯员 秦雅萍 黄福祥)

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