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《中国海洋大学》 2014年
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石化安全虚拟现实平台的研究与实现

杨光辉  
【摘要】:石化是石油化学工业的简称,是化学工业的重要组成部分,为能源、交通、农业、机械、纺织、建筑等产业生产部门和人民群众生活提供配套和服务,为我国国民经济的发展起到了至关重要的作用。石油化工的主要工作是对石油和天然气进行化学处理获取石油石化产品,其原料、中间产品和最终产品,多数是易燃易爆或者有毒有害的。随着石化产业规模的不断扩大,石化安全事故频出,给国家的财产和人民群众的生命健康带来严重的威胁。随着信息技术的快速发展,虚拟现实技术已被广泛应用于社会生产和生活的各个领域。如何将虚拟现实技术应用于石化安全领域,以提高安全管理水平、提高事故应急处置水平、增强安全培训效果,是近年来石化安全领域研究的热点之一。 本文围绕虚拟现实技术在石化安全领域的应用展开研究,提出了从“石化三维数据管理”、“石化安全应用三维场景搭建”到“石化安全应用发布”等面向石化安全的一体化虚拟现实平台。主要进行了石化安全虚拟现实平台架构设计、石化三维模型库设计、平台关键技术研究和平台的集成与应用等工作。 论文的主要工作及取得的研究成果如下: (1)平台架构设计 根据石化安全行业的实际需求,设计出了由“石化三维模型管理子平台”、“可视化编辑子平台”和“石化安全应用子平台”组成的石化安全虚拟现实平台,并对三个子平台的功能模块进行了详细设计;根据数据、引擎、业务分离的原则,将平台纵向分为数据层、核心引擎层、应用层和表现层;设计了平台的数据流程图。 (2)石化三维模型库设计 对三维模型库管理子平台各个模块进行详细设计;介绍了三维建模技术,研究了max和mod的三维模型数据格式;在石化行业标准的基础上,结合虚拟现实特点,制定了三维模型数据的分类与编码规范;以设备子库为例,基于MySQL数据库,进行了数据库表结构的设计,并在MySQL中进行了实例化。 (3)平台关键技术研究 从三个方面进行了石化安全虚拟现实平台关键技术研究。对有插件和无插件Web3D技术进行对比,深入研究了ActiveX技术,实现了基于VRGIS渲染引擎的三维渲染插件;对三维等值面Marching Cube算法进行研究,结合高斯烟团模型和高斯烟羽模型数学理论,实现了高斯模型的三维可视化;梳理安全属性模块的需求,进行了安全属性数据库的设计和属性三维表达方式研究,最终在平台中实现了安全属性可视化管理模块。 (4)平台集成与应用 研究了平台在VRGIS渲染引擎的集成方式,利用C++和OpenGL在VRGIS引擎上实现了平台的集成。结合功能应用,对三个平台的各个模块运行效果进行了介绍。 该平台将虚拟现实数据的管理、虚拟现实行业应用的场景搭建、应用场景的发布应用有机结合起来,为行业的虚拟现实应用提供了整套解决方案,大大降低了虚拟现实在石化行业的应用成本,提高了石化安全管理、培训、科研的水平,为虚拟现实在不同行业的应用提供了新的思路。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TP391.9;P208;X937

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【参考文献】
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