基于虚拟现实技术的采油生产指挥系统研究

论文摘要

由于采油生产设备的运行状况复杂多变,如何对采油生产状况进行有效监测成为了一个值得研究的问题。将虚拟现实技术运用到采油生产指挥中来,可将油田生产的实际状况通过计算机再现,利用良好的视觉感以及数据的真实性提高采油生产指挥水平。本文分析和研究了目前监测技术的现状,找出了传统的利用二维文字监测和视频监测的不足,提出了基于虚拟现实技术的采油生产指挥系统的模型,从视觉、动态参数的三维可视化等方面入手,设计了一个直观、形象的三维虚拟生产指挥系统。研究了目前常用的虚拟现实建模方法以及优化手段。利用三维场景管理技术、可见性剔除技术以及LOD技术对三维虚拟环境进行管理和优化,从根本上保证了系统的实时性。将碰撞检测原理应用到系统中,能够增加系统的逼真性以及交互性。并以火焰模型为例研究了虚拟环境中常见的基于粒子系统的场景特效。最后,利用3DS Max建模、Virtools构建漫游引擎,开发了基于虚拟现实技术的采油生产指挥系统,并将研究的优化算法运用其中,得到了良好的优化效果。引入数据库技术,克服了传统的虚拟现实系统数据无法自动更新的缺点,使系统能够真实反映现实设备的运行状况,达到监测目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 虚拟现实技术研究
• 1.1 虚拟现实的关键技术特征
• 1.2 虚拟现实的关键技术要素
• 1.3 虚拟现实的应用领域
• 1.4 本章小结
• 第二章 采油生产指挥系统研究
• 2.1 生产指挥系统研究概述
• 2.2 生产指挥系统的表现形式
• 2.3 基于虚拟现实的采油生产指挥系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 真实感图形的绘制
• 3.1 大规模场景库的建立
• 3.2 场景管理技术研究
• 3.2.1 三维场景结构管理
• 3.2.2 场景可见性剔除技术研究
• 3.2.3 LOD 技术研究
• 3.3 碰撞检测技术研究
• 3.3.1 空间分割法
• 3.3.2 包围盒层次法
• 3.3.3 场景对象拾取与反馈
• 3.4 场景动态特效建模
• 3.4.1 基于图形的渲染技术
• 3.4.2 基于图像的渲染技术
• 3.4.3 基于粒子系统的动态特效模拟
• 3.5 本章小结
• 第四章 VR 技术在采油生产指挥系统中的应用
• 4.1 系统概要分析
• 4.1.1 系统应用分析
• 4.1.2 系统体系结构
• 4.1.3 系统基本功能
• 4.2 场景管理技术在矿区模型中的应用
• 4.2.1 联合站场景布局
• 4.2.2 基于BSP 树的联合站场景管理
• 4.2.3 可视剔除算法在联合站模型中的应用
• 4.2.4 基于Virtools 的LOD 技术应用
• 4.3 监测技术的实现
• 4.3.1 数据库模块设计
• 4.3.2 基于Virtools 的数据调入
• 4.3.3 不同类型的数据封装
• 4.3.4 数据的实时监测
• 4.4 交互功能实现
• 4.4.1 人工漫游与自动漫游
• 4.4.2 漫游中的碰撞检测
• 4.4.3 三维物体选取方法
• 4.5 特殊效果的实现
• 4.5.1 基于Virtools 的粒子系统
• 4.5.2 火焰粒子的生成
• 4.5.3 火焰粒子的属性初始化
• 4.5.4 火焰的动态调节
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要