水下应急维修半物理仿真方法及系统应用

目录
丛书序
前言
第1章 概述 1
第2章 水下应急维修半物理仿真原理 4
2.1　水下应急维修半物理仿真系统总体架构 4
2.2　水下应急维修半物理仿真系统硬件集成原理 4
2.3　水下应急维修半物理仿真系统软件集成原理 7
2.4 水下应急维修半物理分布式仿真原理 9
2.4.1 分布式虚拟仿真 10
2.4.2 场景管理和资源管理 13
2.4.3　并行场景绘制 14
2.5　水下应急维修半物理仿真系统通信与控制原理 17
2.6　运动控制模拟子系统集成原理 20
2.7 水下应急维修半物理仿真系统测试原理 25
2.7.1 测试指标体系与测试方法 26
2.7.2 系统单元测试 27
2.7.3 系统集成测试 30
2.7.4 系统测试平台 31
第3章 水下应急维修半物理仿真系统关键技术 32
3.1 虚拟现实技术 32
3.1.1 虚拟现实技术的基本概念 32
3.1.2　虚拟现实的3I特性 33
3.1.3　虚拟现实系统分类 34
3.1.4 虚拟现实技术的发展 37
3.1.5 虚拟现实系统组成 38
3.1.6 典型虚拟现实系统 39
3.1.7 虚拟现实交互技术 40
3.1.8　增强现实技术 43
3.2　水下应急维修半物理仿真系统软件 46
3.2.1　虚拟现实建模语言 46
3.2.2 虚拟现实建模软件 47
3.2.3 虚拟现实开发软件 47
3.2.4 虚拟现实软件接口 54
3.2.5 虚拟现实平台对接方案 56
3.3 水下应急维修半物理仿真系统硬件 58
3.3.1 输入设备 58
3.3.2 输出设备 65
3.3.3 服务器 72
3.3.4 图像边缘融合与无缝拼接设备 73
3.3.5 主被动立体信号转换器 73
3.3.6 图像数字几何矫正设备 74
3.4 多通道三维视景仿真原理 75
3.4.1 三维立体视景仿真 75
3.4.2 三通道分布式绘制 75
第4章 水下应急维修半物理仿真系统软硬件集成 79
4.1 分布式仿真系统网络开发及集成 79
4.1.1 HLA技术简介 79
4.1.2　面向分布式仿真的开发框架 82
4.1.3　分布式仿真中的数据管理体系结构 84
4.1.4 分布式仿真中的交互数据管理 88
4.1.5　联邦成员内部的数据管理 91
4.1.6 分布式网络的测试 94
4.2 三维视景仿真原理 96
4.2.1 三维视景系统总体设计 96
4.2.2 三维视景系统的开发环境 98
4.2.3 水下维修三维视景 101
4.2.4 三维视景系统开发路线 104
4.2.5 维修工具三维视景仿真建模技术 112
4.3　动力学仿真原理 118
4.3.1　基于Vortex的实时动力学仿真 118
4.3.2 动力学仿真的实现 128
4.4　水下应急维修半物理仿真系统硬件平台 138
第5章 水下应急维修半物理仿真系统接口设计方法 140
5.1 系统结构设计方法 140
5.1.1 系统逻辑结构设计 140
5.1.2 联邦成员的功能划分 140
5.2 分布式动力学仿真的交互设计方法 141
5.3 第三方软件接口 144
第6章 水下应急维修方法及工机具 146
6.1 水下应急维修方法 146
6.1.1 海底管道点泄漏的夹具快速止漏法 146
6.1.2 海底管道破损段的跨接管替换方法 148
6.1.3 海底管道破损段的不停产抢修方法 151
6.1.4 海底管道法兰连接修复方法 153
6.1.5 立管点泄漏的夹具快速止漏法 155
6.1.6 立管断裂应急处理抢修方法 156
6.1.7 水下管汇密封泄漏的应急维修方法 158
6.1.8 刚性跨接管破坏的应急处理与抢修方法 160
6.1.9 柔性跨接管破坏的应急处理与抢修方法 162
6.1.10 水下采油树各部件失效的快速置换方法 163
6.1.11 海底管道破损的紧急封堵方法 167
6.1.12 海底管道漏油应急收集方法 170
6.2 水下应急维修工机具功能和结构 172
6.2.1 作业船 172
6.2.2 吊机 173
6.2.3 绞车 174
6.2.4 ROV 175
6.2.5 多功能切割机具 184
6.2.6 提管架 190
6.2.7 ADS 194
6.2.8 封堵机 198
6.2.9 HOV 202
6.2.10 控油罩 205
第7章 水下应急维修水动力分析及风险评估方法 207
7.1 水下设备在海洋环境中的水动力仿真 207
7.2 水下设备的风险评估 211
第8章 水下应急维修半物理仿真运动控制模拟方法 215
8.1 吊机仿真模拟器系统架构 215
8.2 吊机仿真模拟器系统硬件平台开发 215
8.2.1 硬件系统的组成 215
8.2.2 吊机仿真模拟器设计 216
8.2.3 元件选择与功能实现 221
8.2.4 PLC系统配置与选型 223
8.2.5 控制柜内PLC布局设计 224
8.2.6 数据库服务器 224
8.2.7 模型解算服务器 225
8.3 吊机仿真模拟器软件平台开发 225
8.3.1 吊机仿真模拟器软件功能介绍 225
8.3.2 吊机仿真模拟器软件架构 226
8.3.3 吊机仿真模拟器软件实现 228
8.3.4 数据通信协议OPC(通信模块) 230
8.3.5 OPC转换程序详细设计 232
8.3.6 系统网络配置图 232
8.3.7 系统主要软件配置 232
8.4 绞车仿真子系统总体架构 234
8.5 绞车仿真子系统硬件平台开发 237
8.5.1 绞车仿真子系统硬件组成 237
8.5.2 模拟器设计 237
8.5.3 元件选择与功能实现 241
8.5.4 PLC控制系统配置与选型 241
8.6 绞车仿真子系统软件系统开发 242
8.7 水下机器人运动模拟系统设计 244
第9章 水下应急维修半物理仿真模型库管理方法 250
9.1 模型库管理子系统程序系统的结构 250
9.2 模型库管理子系统详细设计 251
9.2.1 程序设计 251
9.2.2 功能 254
9.2.3 性能 256
9.2.4 输入项 257
9.2.5 输出项 258
9.2.6 算法 258
9.2.7 流程逻辑 258
9.2.8 接口 263
9.2.9 注释设计 263
9.2.10 限制条件 263
9.2.11 测试计划 264
第10章 水下应急维修半物理仿真考核评分方法 266
10.1 考核评分系统结构设计 266
10.2 考核评分系统功能设计 266
10.3 考核评分系统工作流程 267
10.4 考核评分系统软件实现 268
10.4.1 典型案例步骤分解 268
10.4.2 评分方法 269
10.5 系统开发平台 271
10.5.1 MFC 271
10.5.2 Microsoft SQL Sever 272
10.5.3 HLA 273
第11章 水下应急维修半物理仿真系统教练员站 274
11.1 教练员站系统的结构及数据交互设计 274
11.2 教练员站系统详细设计 275
11.2.1 程序设计 275
11.2.2 功能 281
11.2.3 性能 282
11.2.4 输入项 284
11.2.5 输出项 284
11.2.6 算法 284
11.2.7 流程逻辑 284
11.2.8 接口 286
11.2.9 注释设计 286
11.2.10 限制条件 286
11.2.11 测试计划 287
第12章 水下应急维修半物理仿真的应用 288
12.1 水下应急维修半物理仿真系统主场景配置 288
12.2 海底管道破损段的不停产抢修的仿真实施 289
12.2.1 主场景配置 289
12.2.2 仿真所需模型 289
12.2.3 作业工序 290
12.3 水下采油树底部密封失效应急维修的仿真实施 301
12.3.1 主场景配置 301
12.3.2 仿真所需模型 302
12.3.3 作业工序 302
第13章 水下应急维修半物理仿真测试 319
13.1 系统集成测试 319
13.1.1 系统测试所用的设备 319
13.1.2 系统测试科目及技术指标 324
13.1.3 系统运行检测 325
13.1.4 系统功能测试 325
13.1.5 系统实时性测试 326
13.1.6 系统时空一致性测试 327
13.1.7 系统仿真精度测试 327
13.1.8 系统稳定性测试 331
13.2 系统评价指标体系 333
13.2.1 指标体系的建立遵循的原则 333
13.2.2 指标体系架构及系统总体评价方法 334
13.2.3 单元评价体系 335
13.2.4 系统评价体系 338
参考文献 341
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