水下應(yīng)急維修半物理仿真方法及系統(tǒng)應(yīng)用

目錄
叢書(shū)序
前言
第1章 概述 1
第2章 水下應(yīng)急維修半物理仿真原理 4
2.1　水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)總體架構(gòu) 4
2.2　水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)硬件集成原理 4
2.3　水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)軟件集成原理 7
2.4 水下應(yīng)急維修半物理分布式仿真原理 9
2.4.1 分布式虛擬仿真 10
2.4.2 場(chǎng)景管理和資源管理 13
2.4.3　并行場(chǎng)景繪制 14
2.5　水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)通信與控制原理 17
2.6　運(yùn)動(dòng)控制模擬子系統(tǒng)集成原理 20
2.7 水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)測(cè)試原理 25
2.7.1 測(cè)試指標(biāo)體系與測(cè)試方法 26
2.7.2 系統(tǒng)單元測(cè)試 27
2.7.3 系統(tǒng)集成測(cè)試 30
2.7.4 系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái) 31
第3章 水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 32
3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 32
3.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念 32
3.1.2　虛擬現(xiàn)實(shí)的3I特性 33
3.1.3　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類 34
3.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展 37
3.1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成 38
3.1.6 典型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 39
3.1.7 虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù) 40
3.1.8　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù) 43
3.2　水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)軟件 46
3.2.1　虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言 46
3.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件 47
3.2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)軟件 47
3.2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)軟件接口 54
3.2.5 虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)對(duì)接方案 56
3.3 水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)硬件 58
3.3.1 輸入設(shè)備 58
3.3.2 輸出設(shè)備 65
3.3.3 服務(wù)器 72
3.3.4 圖像邊緣融合與無(wú)縫拼接設(shè)備 73
3.3.5 主被動(dòng)立體信號(hào)轉(zhuǎn)換器 73
3.3.6 圖像數(shù)字幾何矯正設(shè)備 74
3.4 多通道三維視景仿真原理 75
3.4.1 三維立體視景仿真 75
3.4.2 三通道分布式繪制 75
第4章 水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)軟硬件集成 79
4.1 分布式仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)及集成 79
4.1.1 HLA技術(shù)簡(jiǎn)介 79
4.1.2　面向分布式仿真的開(kāi)發(fā)框架 82
4.1.3　分布式仿真中的數(shù)據(jù)管理體系結(jié)構(gòu) 84
4.1.4 分布式仿真中的交互數(shù)據(jù)管理 88
4.1.5　聯(lián)邦成員內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理 91
4.1.6 分布式網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試 94
4.2 三維視景仿真原理 96
4.2.1 三維視景系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 96
4.2.2 三維視景系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境 98
4.2.3 水下維修三維視景 101
4.2.4 三維視景系統(tǒng)開(kāi)發(fā)路線 104
4.2.5 維修工具三維視景仿真建模技術(shù) 112
4.3　動(dòng)力學(xué)仿真原理 118
4.3.1　基于Vortex的實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)仿真 118
4.3.2 動(dòng)力學(xué)仿真的實(shí)現(xiàn) 128
4.4　水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)硬件平臺(tái) 138
第5章 水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)方法 140
5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 140
5.1.1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 140
5.1.2 聯(lián)邦成員的功能劃分 140
5.2 分布式動(dòng)力學(xué)仿真的交互設(shè)計(jì)方法 141
5.3 第三方軟件接口 144
第6章 水下應(yīng)急維修方法及工機(jī)具 146
6.1 水下應(yīng)急維修方法 146
6.1.1 海底管道點(diǎn)泄漏的夾具快速止漏法 146
6.1.2 海底管道破損段的跨接管替換方法 148
6.1.3 海底管道破損段的不停產(chǎn)搶修方法 151
6.1.4 海底管道法蘭連接修復(fù)方法 153
6.1.5 立管點(diǎn)泄漏的夾具快速止漏法 155
6.1.6 立管斷裂應(yīng)急處理?yè)屝薹椒?156
6.1.7 水下管匯密封泄漏的應(yīng)急維修方法 158
6.1.8 剛性跨接管破壞的應(yīng)急處理與搶修方法 160
6.1.9 柔性跨接管破壞的應(yīng)急處理與搶修方法 162
6.1.10 水下采油樹(shù)各部件失效的快速置換方法 163
6.1.11 海底管道破損的緊急封堵方法 167
6.1.12 海底管道漏油應(yīng)急收集方法 170
6.2 水下應(yīng)急維修工機(jī)具功能和結(jié)構(gòu) 172
6.2.1 作業(yè)船 172
6.2.2 吊機(jī) 173
6.2.3 絞車 174
6.2.4 ROV 175
6.2.5 多功能切割機(jī)具 184
6.2.6 提管架 190
6.2.7 ADS 194
6.2.8 封堵機(jī) 198
6.2.9 HOV 202
6.2.10 控油罩 205
第7章 水下應(yīng)急維修水動(dòng)力分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法 207
7.1 水下設(shè)備在海洋環(huán)境中的水動(dòng)力仿真 207
7.2 水下設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 211
第8章 水下應(yīng)急維修半物理仿真運(yùn)動(dòng)控制模擬方法 215
8.1 吊機(jī)仿真模擬器系統(tǒng)架構(gòu) 215
8.2 吊機(jī)仿真模擬器系統(tǒng)硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā) 215
8.2.1 硬件系統(tǒng)的組成 215
8.2.2 吊機(jī)仿真模擬器設(shè)計(jì) 216
8.2.3 元件選擇與功能實(shí)現(xiàn) 221
8.2.4 PLC系統(tǒng)配置與選型 223
8.2.5 控制柜內(nèi)PLC布局設(shè)計(jì) 224
8.2.6 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器 224
8.2.7 模型解算服務(wù)器 225
8.3 吊機(jī)仿真模擬器軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā) 225
8.3.1 吊機(jī)仿真模擬器軟件功能介紹 225
8.3.2 吊機(jī)仿真模擬器軟件架構(gòu) 226
8.3.3 吊機(jī)仿真模擬器軟件實(shí)現(xiàn) 228
8.3.4 數(shù)據(jù)通信協(xié)議OPC(通信模塊) 230
8.3.5 OPC轉(zhuǎn)換程序詳細(xì)設(shè)計(jì) 232
8.3.6 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖 232
8.3.7 系統(tǒng)主要軟件配置 232
8.4 絞車仿真子系統(tǒng)總體架構(gòu) 234
8.5 絞車仿真子系統(tǒng)硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā) 237
8.5.1 絞車仿真子系統(tǒng)硬件組成 237
8.5.2 模擬器設(shè)計(jì) 237
8.5.3 元件選擇與功能實(shí)現(xiàn) 241
8.5.4 PLC控制系統(tǒng)配置與選型 241
8.6 絞車仿真子系統(tǒng)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 242
8.7 水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì) 244
第9章 水下應(yīng)急維修半物理仿真模型庫(kù)管理方法 250
9.1 模型庫(kù)管理子系統(tǒng)程序系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 250
9.2 模型庫(kù)管理子系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 251
9.2.1 程序設(shè)計(jì) 251
9.2.2 功能 254
9.2.3 性能 256
9.2.4 輸入項(xiàng) 257
9.2.5 輸出項(xiàng) 258
9.2.6 算法 258
9.2.7 流程邏輯 258
9.2.8 接口 263
9.2.9 注釋設(shè)計(jì) 263
9.2.10 限制條件 263
9.2.11 測(cè)試計(jì)劃 264
第10章 水下應(yīng)急維修半物理仿真考核評(píng)分方法 266
10.1 考核評(píng)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 266
10.2 考核評(píng)分系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 266
10.3 考核評(píng)分系統(tǒng)工作流程 267
10.4 考核評(píng)分系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 268
10.4.1 典型案例步驟分解 268
10.4.2 評(píng)分方法 269
10.5 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái) 271
10.5.1 MFC 271
10.5.2 Microsoft SQL Sever 272
10.5.3 HLA 273
第11章 水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)教練員站 274
11.1 教練員站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì) 274
11.2 教練員站系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 275
11.2.1 程序設(shè)計(jì) 275
11.2.2 功能 281
11.2.3 性能 282
11.2.4 輸入項(xiàng) 284
11.2.5 輸出項(xiàng) 284
11.2.6 算法 284
11.2.7 流程邏輯 284
11.2.8 接口 286
11.2.9 注釋設(shè)計(jì) 286
11.2.10 限制條件 286
11.2.11 測(cè)試計(jì)劃 287
第12章 水下應(yīng)急維修半物理仿真的應(yīng)用 288
12.1 水下應(yīng)急維修半物理仿真系統(tǒng)主場(chǎng)景配置 288
12.2 海底管道破損段的不停產(chǎn)搶修的仿真實(shí)施 289
12.2.1 主場(chǎng)景配置 289
12.2.2 仿真所需模型 289
12.2.3 作業(yè)工序 290
12.3 水下采油樹(shù)底部密封失效應(yīng)急維修的仿真實(shí)施 301
12.3.1 主場(chǎng)景配置 301
12.3.2 仿真所需模型 302
12.3.3 作業(yè)工序 302
第13章 水下應(yīng)急維修半物理仿真測(cè)試 319
13.1 系統(tǒng)集成測(cè)試 319
13.1.1 系統(tǒng)測(cè)試所用的設(shè)備 319
13.1.2 系統(tǒng)測(cè)試科目及技術(shù)指標(biāo) 324
13.1.3 系統(tǒng)運(yùn)行檢測(cè) 325
13.1.4 系統(tǒng)功能測(cè)試 325
13.1.5 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性測(cè)試 326
13.1.6 系統(tǒng)時(shí)空一致性測(cè)試 327
13.1.7 系統(tǒng)仿真精度測(cè)試 327
13.1.8 系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試 331
13.2 系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 333
13.2.1 指標(biāo)體系的建立遵循的原則 333
13.2.2 指標(biāo)體系架構(gòu)及系統(tǒng)總體評(píng)價(jià)方法 334
13.2.3 單元評(píng)價(jià)體系 335
13.2.4 系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系 338
參考文獻(xiàn) 341
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