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虛擬現(xiàn)實中心是指現(xiàn)實的地質(zhì)情況通過技術(shù)手段模擬出來，用于顯示地震數(shù)據(jù)、測井記錄、地質(zhì)剖面與復雜油藏優(yōu)化的環(huán)境。這種環(huán)境改善了數(shù)據(jù)間交互處理 功能，使用戶之間的交流更直觀，有效推進決策進度，為油田各學科科研人員、管理人員在統(tǒng)一的平臺上提供協(xié)同工作的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實中心建成后將實現(xiàn)現(xiàn)有軟硬 件、數(shù)據(jù)資源共享；能夠快捷地使用多學科資料、提取多種地學信息、實時進行交互解釋，實現(xiàn)真正意義上的團隊合作，提高工作效率，縮短研究周期，降低勘探風 險。

　　我國石油行業(yè)發(fā)展迅速，職工的素質(zhì)直接影響到石油企業(yè)的效益及安全生產(chǎn)狀況，因 此，企業(yè)對職工的技術(shù)要求越來越嚴格。鉆井模擬器采用基于虛擬現(xiàn)實的虛擬制造技術(shù)，開發(fā)過程運用多種先進的計算機技術(shù)，并結(jié)合了鉆井工程的實際工藝，改變 了原有的鉆井培訓方法。作為針對油田具體情況開發(fā)的新型培訓系統(tǒng)。鉆井模擬器有著積極的意義。本文重點分析了該系統(tǒng)的開發(fā)過程，詳述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在油田 培訓鉆井井控人員過程中的作用。
　　 1．引 言
我國石油行業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)場地質(zhì)情況等密不可分，充滿著危機和挑戰(zhàn)。對于員工的能力和安全意識要求很高，傳統(tǒng)的進場培訓有一定的局限性，例如：職業(yè)培訓效果 是否良好主要依賴于教師的水平，培訓過程沒有明確統(tǒng)一的評價標準，針對性差，沒有可重用性等?？梢妭鹘y(tǒng)的培訓技術(shù)不但受時間、空間的限制，而且在人力、資 源、經(jīng)費、組織實施等方面都存在很大問題。尤其對于危險作業(yè)或不具備實驗條件的高級培訓，傳統(tǒng)的培訓方式更是難以實現(xiàn)。傳統(tǒng)培訓模式的局限性制約了人們所 期望的培訓質(zhì)量和培訓效率，滿足不了現(xiàn)代社會的需求。
鉆井模擬器采用虛擬制造技術(shù)的概念，開發(fā)過程基于現(xiàn)代計算機控制技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、計算機圖形技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)，并結(jié)合了鉆井工程的實際工藝，改 變了原有的鉆井培訓方法。它為用戶提供了起下鉆、鉆進、井控和鉆井事故及復雜情況處理等作業(yè)的操作過程模擬，主要用于鉆井司鉆、鉆井技術(shù)人員的操作培訓和 安全培訓，并為學員培訓考核提供了教師評分系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)培訓過程中客觀上無法解決的技術(shù)難題。作為新型的針對油田具體情況開發(fā)的培訓系統(tǒng)，鉆井模擬器 有著積極的意義。
　　 2．基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬培訓
該設備是以控制為中心的VM設備，主要用于鉆井人才的培訓。這套虛擬培訓設備運用虛擬現(xiàn)實技術(shù) ，真實生動的模擬了鉆井工藝流程的細節(jié)。學員能夠通過對仿真鉆機設備的操作，直接觀察到鉆井平臺上的活動以及操作結(jié)果，最終達到讓培訓人員掌握正確操作過 程的效果。虛擬培訓有以下特征：
　　 2．1 仿真性
在虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下，虛擬培訓設施與真正的培訓設施功能相同，操作方法也一樣，學員通過虛擬培訓設施訓練技能與現(xiàn)實培訓基地里同樣方便。這是因為虛擬培 訓環(huán)境無論是現(xiàn)實的環(huán)境還是構(gòu)想的環(huán)境，都是虛擬的但又是逼真的。理想的虛擬環(huán)境應該達到使受訓者難以分辨真假的程度。
　　 2．2 開放性
虛擬培訓環(huán)境可以為所有受訓者在任何時間、地點提供各種培訓的場所。實際上，虛擬培訓環(huán)境的內(nèi)涵是廣泛的，它不同于傳統(tǒng)的培訓基地概念，它具備可以進行類 似于傳統(tǒng)培訓項目的環(huán)境，但更擅長的是使學員置身于培訓項目對象中的逼真環(huán)境。凡是受訓者可以通過有關(guān)器具操作，來學習或訓練某種技能的虛擬環(huán)境，并都歸 之于虛擬培訓環(huán)境。
　　 2．3 超時空性
虛擬培訓環(huán)境具有超時空的特點，它能夠?qū)⑦^去世界、現(xiàn)在世界、未來世界、微觀世界、宏觀世界、客觀世界、主觀世界幻想世界等擁有的物體和發(fā)生的事件單獨呈 現(xiàn)或進行有機結(jié)合，并可隨時隨地提供給學員進行培訓。
　　 2．4 可操作性
　　 受訓者可通過使用專門設備，用人類的自然技能實現(xiàn)對虛擬環(huán)境的物體進行操作，就像在現(xiàn)實世界中一樣。
　　 2．5 對應性
學員的培訓內(nèi)容與虛擬環(huán)境是密切對應的。例如，學員要學習飛行器駕駛技術(shù)，那么虛擬環(huán)境就是飛行器飛行的模擬環(huán)境。對應性將能為受訓者設定各種復雜的情 況，以提高受訓者的應變能力，從而使得他們在實際環(huán)境下能得心應手的處理各種情況。另外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能按每個學員的基礎和能力，對應性的開展個性化的教 育培訓。
　　 3．鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的分析與設計
計算機圖形學是研究現(xiàn)實場景計算機顯示的科學，也是利用計算機處理人類所能看見的圖景的手段和方法。視景仿真技術(shù)是以計算機圖形學為理論基礎的三維模型動 態(tài)顯示技術(shù)，基本原理是：根據(jù)觀察點及觀察方向?qū)鼍斑M行實時計算和實現(xiàn)，并做到對三維復雜環(huán)境中物體運動的實時交互控制，產(chǎn)生良好的動畫效果。實現(xiàn)三維 模型視景的實時動態(tài)顯示，一方面要求計算機硬件有高速運算能力和很強的三維圖形處理功能；另一方面還要求在算法和軟件上有所發(fā)展，以便在硬件平臺上取得更 好的實時動態(tài)顯示效果。視景仿真系統(tǒng)是鉆井模擬器的重要組成部分，它提供給用戶一個三維的真實感視覺環(huán)境。
　　 3．1 鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)分析
鉆井模擬器在虛擬培訓過程中需要模擬井場環(huán)境和操作結(jié)果，這就需要視景仿真系統(tǒng)根據(jù)鉆井模擬器司鉆控制臺的操作過程，實時模擬出井場環(huán)境的變化和司鉆、井 控操作對鉆井過程的影響。在現(xiàn)實的司鉆和井控過程中，操作錯誤和地質(zhì)環(huán)境變化都是事故的誘因，在鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)中也模擬了事故發(fā)生過程和事故排除 的情況。實時地顯示鉆井過程中的數(shù)據(jù)，計算參數(shù)。根據(jù)司鉆臺操作的具體行為，依照物理模型和數(shù)學模型來模擬設備運動的過程，使得鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的 三維動畫過程更貼近現(xiàn)實。
鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)需要對井場設備、自然環(huán)境、井下情況進行實時的動態(tài)模擬，使培訓者在培訓過程中除了學習操作知識 ，還能更有效、直觀的學習到理論知識。硬件設施和三維圖形軟件的結(jié)合實現(xiàn)了虛擬模擬系統(tǒng) ，培訓人員能夠通過這套虛擬培訓設備完成所有鉆井工作人員所需要的專業(yè)知識和實際操作技術(shù)。
　　 3．2 實時場景系統(tǒng)組成
　　 根據(jù)鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的需要，開發(fā)過程在Windows xP平臺上，建模部分使用3D MAX完成機械部件的模擬，模型的管理由3D Explorer~成，并實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換導出。程序?qū)δＰ偷目刂朴蒀++Builder6．0實現(xiàn)，整個開發(fā)過程基于OpenGL2．0。
　　 鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的實時場景組成包括以下幾個部分：三維圖形實體模型、鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)控制程序、GLSL編寫的渲染效果。
在整個組成部分中，最重要的是鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)控制程序，在程序中完成了以下工作：場景初始化、工藝動畫控制、與主控機通信、參數(shù)顯示、碰撞處理以 及特效渲染。