视景仿真技术在油田井下作业中的应用探析

刘洪山 唐致彦 王云峰（青海油田井下作业公司 青海省海西州茫崖镇 816400）

当前，视景仿真技术已经受到了越来越多的人关注，其除了在科技、军事领域中得到了良好的应用，同时，在企业领域中也受到了人们的大力追捧。油田井下作业过程中实施视景仿真系统能够针对使用的机械设备做相关的虚拟装配，准确仿真井下采油工艺的全程，从而确保工程工艺的科学合理评价与整改。本文首先论述了视景仿真的特征及其核心技术，其次，对视景仿真技术在油田井下作业中的应用进行了一番探析。

一、视景仿真特征及其核心技术

1、特征

首先，具有多感知性性质，这里所说的多感知不仅涵盖了一般计算机技术的所有视觉感知，而且，还包括了听觉感知、力觉感知、运动感知、触觉感知等。最佳的视景仿真技术应具备全部的感知功能。由于受到了有关技术，尤其是传感技术的约束，现代视景仿真技术拥有的感知功能只涵盖了视觉、听觉、立觉等几种。其次，具有临场感性质；指的是用户切身的体会到作为主角在于模拟环境中的真实度。成功的模拟环境应是用户真假难辨的，让用户集中精力走进由计算机创建的三维虚拟环境中，在该环境中所看到和听到的事物都感觉非常的真，就好像是在现实生活中一样。另外，具有交互性性质；主要指的是用户对模拟环境内物体的可操作程度以及从环境角度获取反馈的自然程度（涵盖实时性）。比如，用户能够直接用手随意的抓取模拟环境中看到的虚拟的物体，用户的手会产生拿东西的感觉，同时，还能获悉物体的大概重量。再有，具有构想性性质；要求视景仿真技术要不断扩大可想象空间，进一步延伸人们的认知领域，除了要展现真实的环境外，还应无条件的构想客观不存在或者发生几率很小的环境。

2、核心技术

（1）实施三维计算机图形技术；通过计算机模型构建图形图像并非难事，倘若模型准确合理，且时间充足，那么，就能够呈现出各类光照条件下各物体的精确图像。

（2）触觉与力觉反馈；用户能够在一个VR系统中看到虚拟的杯子，可设法将其抓住，但手不会产生接触杯子的感觉，同时，还一定程度上会穿过虚拟杯子的“表面”，这是我们现实生活中永远做不到的。处理此问题使用最多的装置主要是在手套内存设置部分相应的能振动的触点以模拟触觉。

（3）语音输入输出；其在VR系统中同样重要。所以，明确指出虚拟环境要听懂人的语言，同时，和人进行良好的交互。但计算机在识别人的语音时还具有一定的困难性，这主要是因为语音信号和自然语言信号存在多边性与复杂性特征。比如，在连续语音中词和词间并无什么明显的停顿，相同的词、字的发音会不同程度上被前后词、字所影响，不仅不同人说同一词会有所不同，而且，同一人的发音上会在心理、生理乃至环境的影响下表现出不同。

二、对视景仿真技术在油田井下作业中的应用

1、场景建模

油田井下作业视景仿真系统需一个高效的仿真支撑软件，充分利用MultiGen Creator这一三维建模软件来实施视景仿真建模。该软件的逼真度非常高，是最为理想的一种实施三维建模工具，其地形数据库规模大、拓扑结构具有一定的复杂性，运载工具类型较多，模型可实现分布式驱动，关于模型的实时渲染运行主要以各种图像格式为主，我们可以从诸多的三维视点上对模型进行认真观看。本系统建模具体涵盖了井场地面设施建模、井下作业工具建模以及基础管柱建模等。笔者主要从多流测试器角度出发，对三维实体模型具体的构建过程进行了全面分析。多流测试器在测试工具中属于一项核心主件，涵盖了换位机构、延时机构以及取样机构。利用其能够做到钻井中途裸眼井段测试与多层段间的跨隔测试。它有着圆筒形状，内外都是三层，存在诸多的不规则的结构体，如花键心轴、阻流器挡塞等。

在详细分析多流测试器的层次结构后得出，应坚持从里到外，从上到下的基本原则，充分通过建模软件MultiGen Creator所提供的点、线、面、体创建与修改工具，积极开展几何模型的构建。在构建了可视化模型后，为了使模型更接近于真实，发挥理想的三维立体效果，应针对模型计算阴影。多流测试器的大部分部件都属于铁制品，内部结构具有一定的复杂性，就算是贴制纹理，依旧呈现的是铁黑色，辨认难度大，因此，内部结构构建过程中，应通过颜色的设置明确各部位。

2、加强输入事件控制

输入事件具体涵盖了鼠标输入事件和键盘输入事件，利用这两种事件对作业场景进行处理。视景仿真系统要求鼠标事件、键盘事件配合界面的设计，从而有效控制参数值。油田井下作业中，通过OIS面向对象输入系统对鼠标、键盘事件处理加以控制，不断提高鼠标点击和滑动功能。应在界面上新增按钮、滑块等诸多的元素，针对参数采用数字、滑块等手段全面展现在overlay上。用户可利用鼠标滑动滑块有效控制参数。

三、结论

综上所述可知，油田井下作业视景仿真系统主要将计算机软硬件当做核心平台，充分利用视景仿真技术，对井下作业中经常用到的工具结构、原理和施工工艺进行一番模拟。当前，视景仿真技术已经成为了井下作业中不可少的手段，今后中必将迅速发展，全面普及。

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