智慧海洋三維視覺化,科技運維助工業物聯網一臂之力

一隻物聯網鯨魚發表於2021-07-12

海上平臺是高出海面且具有水平臺面的一種桁架構築物,是在海上工作時在海水中搭建的便於人行走的仿陸地區域,供進行生產作業或其他活動使用,如在海底採石油、海上施工作業等。近年來,隨著海上測繪工程的日益趨向大型化和在惡劣的自然環境下作業的必然性逐漸增加,海上作業平臺已成為開發海洋的主要裝置之一,在海上油氣開發中也扮演著極其重要的角色。

智慧海洋三維視覺化,科技運維助工業物聯網一臂之力

3D 視覺化作為搭建數字化工業領域的必備技術,為使用者提供虛擬施工作業的全貌,方便管理者和施工人員看到系統整體的同時還能觀測區域性細節。以下藉助 3D 組態,三維動畫為首,資訊展示為輔,模擬了海上安全作業的整個動態過程,讓大家更直觀的瞭解海上作業流程及工作環境。

介面簡介及效果預覽

該場景採用圖撲軟體(Hightopo)的 HT 技術,實現海上平臺利用吊柱和吊鉤針對海中設施進行撈起、移動、放置等操作,直升機與輪船主要用於配合海上平臺進行相關的施工操作,同時搭配作業環境引數資訊的展示,呈現出海上作業平臺施工時的三維視覺化效果。

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圖撲

系統分析

曾經,我們因沒有足夠強大的工業背景,無裝置開採石油等海洋資源,經濟受到影響。隨著科技的迅速發展,加上我國海洋資源極其豐富,(其中近海石油儲量約100多億噸),我國實力不斷壯大,打造出了多種型別的海上平臺,如中國自主研發的藍鯨系列,是全球最先進的超深水雙鑽塔半潛式鑽井平臺。海上鑽井平臺被稱為“流動的國土”,主要由上部平臺、下浮體(沉墊浮箱)和中部立柱三部分組成,平臺上安裝鑽井、動力、通訊、導航等裝置,以及安全救生和人員生活等設施。

1、工作原理

沉墊透過充水下入海中,只留部分立柱和上部平臺在海面上,頂部驅動鑽井,在鑽探出石油之後,即可迅速轉入採油,鑽完井後將沉墊中的水排出,再移動到新井位。鑽井施工工序包括:鑽前工程、鑽進工程和完井作業三個階段,下圖為主要工序:

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事實上,隨著技術的進步及海洋工程對先進裝置的需求,不同種類的海上工程平臺開始出現,使得海上作業平臺應用於多領域多方面:

  1. 鋪設、修建、檢測、拆除水上水下設施,如:碼頭、堤岸、橋樑、水下電纜、水下隧道等公共設施;
  2. 救助遇難船舶,打撈沉船、沉物,清理海上汙染物,保護海上環境;
  3. 進行影響水上交通安全的海洋及氣象觀測、水紋測量、地質調查、科學研究等活動;
  4. 開採石油、天然氣、可燃冰等海上資源;
  5. 用於影響通航水域交通安全或對通航環境產生影響的施工作業。

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機械臂的應用是海上作業平臺的核心功能之一,可用於調運裝置、海上救援、輔助修建海上設施等等,是海上最重要的生產和安全裝置之一。它具有操作簡單、制動效能好、通用性強、抗風性強、可重複作業等特點,可以代替人們去完成一些複雜沉重的搬運工作或輔助人們實現高危險性的工作任務,也可以代替工人完成大批次的生產任務,這大大提高了勞動生產效率,保障了工人們的人身安全,節約了人力資源。因而廣泛應用於機械製造、施工作業、物流系統等眾多工業行業。

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2、資訊條展現

透過改變沿 Y 軸的旋轉角度來實現以不同速度變化的風力/風向、安全作業天數、鑽井啟用程式三個資訊條的旋轉過程。海上作業是高技術、高投入、高風險的一項工作,工況條件比陸地複雜、惡劣,除了受與陸上作業一樣的天氣因素影響外,自身還受到海洋特殊環境的影響,如海流、潮汐、風暴潮等惡劣天氣影響。

因此,海上作業可以與當地氣象部門建立聯絡,將資訊條中的內容根據工程師當天的環境狀況進行資訊繫結,及時掌握海上氣候動態,確保施工時的安全性。

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3、飛機行駛軌跡

海上直升機是海上作業平臺正常執行時的一種交通工具,主要用於運送物資、處理突發事件及運送人員。可根據自定義的軌道、設定飛機的起始、結束位置、飛行狀態等屬性,來指定飛機的飛行方式及線路,結合HT中的動畫函式實現飛行效果。

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圖撲

4、海水的波動

透過改變海水、船的高度位置和浪花透明度的隨機變化,來呈現海面的波動狀態。輪船主要用於配合海上作業平臺完成海上作業,使用者也可自行建立兩者間的聯絡。

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隨著科技的發展和社會的進步,海上作業平臺逐漸得到了廣泛的應用,如在海洋勘測、資源採集、環境護理、科學研究等方面,在面對風、浪、流等各種複雜的海洋作業環境及海上安全與技術規範條款的要求等,其對各種型別的海上作業都有著積極的意義,是人們海洋工作中不可或缺的裝置,為海上作業提供了穩定的工作場所,其重要性不言而喻。

而 HT 將三維動畫與工業化領域相結合,使場景中各設施具有更加靈活的表現形式和直觀生動的視覺化效果,生動的動畫演示便於工程師迅速理解和制定海上作業的施工流程,同時實時、直觀呈現出海上施工的工作環境資訊,可輔助管理人員及時做出準確決策,實現對整個施工專案科學、有效的管理。



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