基于i4-Factory平台的煤化工虚拟外操培训系统设计与实现

摘要

企业的主体是员工，员工技术能力是企业生产中的关键因素，先进的培训学习方式是企业运营生产的重要保障，对于企业的效率和效益的提升有着重要意义。目前国内的煤化工外操培训主要还停留在现场的人员“手把手”的教学方式，对于最终培训效果的考核也是往往停留在纸质题库，造成了学习和考核的不同步的问题，没有达到培训带来预期目的。
　　虚拟现实技术是计算机三维可视化中新兴的技术，拥有强大的空间表达能力和优良的交互性，可以给客户提供逼真的、可操作的虚拟场景。虚拟现实技术现在已经被应用于城市规划、工业设计、文物复原、军事模拟等领域，并取得了良好的实用效果。传统的培训模式已经不能满足当前建设数字化工厂的需求，因此需要构建效率更高、技术含量更强的新型培训方式。
　　虚拟外操培训系统是综合运用了虚拟现实技术、三维地理信息技术、计算机网络技术、数据库技术实施开发的，实现了外操培训应用方式的转型，也为国内煤化工行业的外操数字化发展提供了鲜活的实例，是一项开拓性的工作。
　　虚拟外操培训系统采用3DSMAX软件搭建所需要的培训装置的场景模型，按照煤化工建模的规范分别对构成设备模型的点、线、面、体及材质的要求进行分类，最终构建符合标准的装置模型。另外，根据装置现有的电子图纸资料，进行装置内的管线和阀门的批量化解析建模，既能够保证建模的准确度，也达到了节约项目开展的时间和人员成本的目标。
　　虚拟外操培训系统能够支持备煤、气化、变换和黑水四套装置的三维场景的培训工作，用户可以选择第一人称的视角在场景中实现漫游，包括通过鼠标和键盘的控制行走方式。用户也可以对场景中需要学习和考核的工艺流程的新需求进行定制，包括重新修改工艺流程的顺序关系、贴图、流速等。用户可以通过自身的python脚本语言编辑培训考核课程中的操作阀门、及设备开启的按钮动作等三维表现形式。
　　虚拟外操培训系统利用构建的装置三维场景，选取i4-Factory平台作为三维交互操作的基础载体。i4-Factory平台拥有以下优势支撑整个培训系统的运行:海量数据的内外存交互技术、自动路网寻路技术、可扩展脚本技术、无缝支持对接Oracle数据库、ActiveX控件三维场景交互技术、面向多维数据的高性能空间索引技术、以文件块数据存储策略为基础的海量三维场景更新技术、基于虚拟对等网络的多维数据共享发布引擎技术、强大的粒子系统特效、友好的人机交互操作。最终基于Oracle数据库管理各类属性数据和培训数据，应用ActiveX控件技术实现网页端三维渲染，实现了虚拟外操培训系统的在线、实时、可交互的三维培训的目的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景与意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文组织结构

第二章 煤化工虚拟外操培训系统设计

2．1 系统设计背景

2．2 系统简介

2．3 系统架构设计

2．3．1 IB／S网络架构模式

2．3．2 系统体系架构

2．4 本章小结

第三章 煤化工虚拟外操培训系统的关键技术

3．1 煤化工虚拟外操培训系统三维场景构建

3．1．1 三维模型命名管理

3．1．2 三维模型精度制作

3．1．3 三维模型内部结构规范

3．1．4 纹理的命名规范

3．2 基于MAXScript软件的煤化工工厂管线批量建模

3．2．1 批量建模应用背景

3．2．2 批量建模应用方法

3．2．3 批量建模的特点

3．2．4 批量建模效果总结

3．3 基于i4-Factory平台的三维场景交互技术

3．3．1 i4-Factory平台的选取

3．3．2 i4-Factory平台的脚本开发

3．3．3 基于i4-Factory的工艺流程实现

3．3．4 基于i4-Factory的自动寻路实现

3．4 面向煤化工外操培训系统的数据库应用技术

3．4．1 Oracle数据库设计

3．5 基于ActiveX的三维场景嵌入技术

3．5．1 ActiveX控件简介

3．5．2 i4-Factory三维网络嵌入技术

3．6 本章小结

第四章 虚拟外操培训系统实现

4．1 系统业务流程

4．2．1 地图导航

4．2．2 场景漫游

4．2．3 三维操作与浏览

4．2 虚拟外操培训三维基础功能

4．3 虚拟外操培训系统管理功能

4．3．1 机构设置

4．3．2 用户管理

4．3．3 权限管理

4．3．4 数据管理

4．4 虚拟外操培训管理功能

4．4．1 培训记录

4．4．2 培训统计

4．4．3 培训课件管理

4．4．4 培训课程编辑

4．4．5 积分管理

4．4．6 题库管理

4．4．7 数据报表

4．5 虚拟外操培训岗位操作功能

4．5．1 工艺流程

4．5．2 开停车

4．5．3 应急预案

4．5．4 日常巡检

4．6 虚拟外操培训数据应用功能

4．6．1 巡检定位

4．6．2 设备及管线信息查询

4．6．3 实时数据

4．7 虚拟外操培训安全展示功能

4．7．1 报警仪分布

4．7．2 消防设施分布

4．7．3 防护设施分布

4．8 本章小结

第五章 系统实施与测试分析

5．1 系统环境要求

5．1．1 硬件环境

5．1．2 软件环境

5．2 系统的实施

5．2．1 服务器端安装及启动

5．3 系统测试分析

5．3．1 测试内容

5．3．2 测试结果

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

个人简历

发表软著情况

获奖情况

参加项目情况