一种深水天然气开采工艺数字化培训系统及模拟方法技术方案

本发明专利技术公开了一种深水天然气开采工艺数字化培训系统及模拟方法，其系统包括教师端、学员端和服务器；教师端包括事故选择模块，用于培训过程中随时引入事故或故障；服务器包括仿真模块和管理模块，仿真模块利用流量耦合法实时计算模拟管道内流体的压力、流量、温度，完善模拟工况参数；管理模块生成多个操作窗口和窗口对应的仿真模块，实现窗口与仿真模块，窗口与窗口之间仿真模块的联系；学员端包括操作窗口模块，操作窗口模块用于显示培训采气工况，并提供学员培训操作界面。系统利用先进的数学模型使培训更加贴合现场实际，采用事故预埋技术模拟采气作业中常见的事故，学员通过现象判断并做出正确的处理，提高他们对事故的判断和处理能力。断和处理能力。断和处理能力。

【技术实现步骤摘要】
一种深水天然气开采工艺数字化培训系统及模拟方法


本专利技术涉及深水天然气开采模拟培训设备，尤其涉及一种深水天然气开采工艺数字化培训系统及模拟方法。

技术介绍

深水天然气开采培训主要面向区域油气生产企业，其主要作用是提升油气作业相关从业人员的安全意识、安全防范、应急处置能力，履行社会责任，为国家安全生产应急体系的建立及完善发挥支持保障作用。利用现有培训资源，进一步建立培训演练体系，建成国内一流的深水天然气开采培训基地，为油气生产企业安全生产应急演练培训服务，为区域经济发展保驾护航。以提高作业人员的理论水平、实操能力、应急处置能力为目标；2)以深水天然气开采工艺为基础；3)坚持高起点、高标准、高质量的建设原则；4)从教学、训练、演练、考评及管理五个方面进行统一规划，建成的完善的培训演练体系。目前的模拟培训系统没有适合深水天然气开采模拟培训系统，无法满足培训需求。

技术实现思路

本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种深水天然气开采工艺数字化培训系统及模拟方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种深水天然气开采工艺数字化培训系统，包括教师端、学员端和服务器；所述教师端用于设置并发布培训任务，并上传到服务端，实时监控学员培训过程；所述服务器用于接收教师端发来的培训任务，根据培训任务对各种采气工况进行模拟控制，并将模拟工况下发至学员端；所述学员端用于接收模拟工况情景，提供人机交互工具，以供学员培训操作；所述教师端包括事故选择模块，用于培训过程中随时引入事故或故障，以供许愿判断和处理；所述服务器包括仿真模块和管理模块，所述仿真模块利用流量耦合法实时计算模拟管道内流体的压力、流量，完善模拟工况参数；所述管理模块生成多个操作窗口和窗口对应的仿真模块，实现窗口与仿真模块，窗口与窗口之间仿真模块的联系；所述学员端包括内操岗位操作窗口模块和外操岗VR操作模块，所述内操岗操作窗口模拟现场内操岗人员操作，显示培训采气工况，并提供学员培训操作界面；所述外操岗VR操作模块采用VR技术，使用VR眼镜和VR操作手柄操作虚拟现场的阀门及设备，VR场景显示操作人员的虚拟人物，并以透明、剖面的方式展现设备内部的工作情
况、管道内的流动情况。内操岗和外操岗共同协作完成采气场站的操作和管理，可以同时有多个内操岗学员和外操岗学员共同合作操作，VR场景里会显示其它操作人员的虚拟人物，并以透明、剖面的方式展现设备内部的工作情况、管道内的流动情况，所述操作窗口模块用于显示培训采气工况，并提供学员培训操作界面。一种深水天然气开采工艺数字化模拟方法，基于一种深水天然气开采工艺数字化培训系统，包括以下具体步骤：S1：服务器通过现场的图片还原窗口，并增加操作窗口相对应的模拟仿真模块，实现各个窗口之间的跳转关系；S2：每个操作窗口通过流量耦合算法计算模拟管道内流体的压力、流量；S3：再将各个窗口通过流量耦合算法算出的相关参数连接起来，和现场的数据进行比较，调整参数。进一步的，所述步骤S1：实现各个窗口之间的联系，具体包括：S101：管理模块监视窗口的操作，将对应的开关、模拟量传给该窗口的仿真模块；S102：窗口操作改变后的值传入仿真模块，通过仿真模块的计算将参数返回；S103：窗口接受仿真模块的数据并显示。进一步的，所述步骤S2：通过流量耦合算法计算模拟管道内流体的流量，具体包括：对于节点A，有三根管道和它相连：管道A、管道B、管道C，流体由管道A流入管道B和管道C，S201：计算流出管道A的流量Q
A
‑
out
、流入管道B的流量Q
B
‑
in
、流入管道C的流量Q
C
‑
in
；S202：根据S201结果，计算节点A的流量总和∑Q；S203：判断在节点A处，流量总和∑Q是否满足质量守恒。进一步的，所述步骤S201具体为：流出管道A的流量包含管道A流入管道B的流量Q
AB
、管道A流入管道C的流量Q
AC
：Q
A_out
＝Q
AB
+Q
AC
；流入管道B的流量包含管道A流入管道B的流量Q
AB
、管道C流入管道B的流量Q
CB
：Q
B_in
＝Q
AB
；流入管道C的流量包含管道A流入管道C的流量Q
AB
、管道B流入管道C的流量Q
BC
：Q
C_in
＝Q
AC
。进一步的，所述步骤S202具体为：对于节点A，管道A的流出流量是流入节点A的流量，因此为正流量，管道B和管道C的流入流量是流出节点A的流量，因此为负流量，对于节点A，此处流量总和为：∑Q＝Q
AB
+Q
AC
‑
Q
AB
‑
Q
AC
＝0。本专利技术的有益效果：本专利技术采气综合模拟培训系统是石油工程、油气储运与计算机技术集合的产物。可以让学员了解各种采气设备的内部结构及原理，熟悉该气田区块的典型场站及流程。培训分为多个层次，可用于初级工、中级工、高级工、技师、高级技师的培训。通过该系统的培
训，可以使受训人员掌握各种采气设备的原理及使用方法，能够处理现场常见的事故。系统利用“流量耦合”法实时计算管道内流体的压力、流量、温度。先进的数学模型使培训更加贴合现场实际，系统采用事故预埋技术模拟采气作业中常见的事故和设备故障，教员可以随时引入这些事故或故障，学员通过现象判断并做出正确的处理，提高他们对事故的判断和处理能力。在大屏幕上显示设备工作状况，使得整个流程清晰易于理解，可以减少学员的培训时间，并且让学员有更深的了解。可定制的事故模拟，可以使培训更加轻松。
附图说明
为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1是本专利技术的系统结构示意图；图2是本专利技术的方法流程图；图3是本专利技术的窗口跳转流程图；图4是本专利技术的窗口生成示意图；图5是本专利技术的节点流量示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。如图1所示，一种深水天然气开采工艺数字化培训系统，包括教师端、学员端和服务器；所述教师本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深水天然气开采工艺数字化培训系统，包括教师端、学员端和服务器；所述教师端用于设置并发布培训任务，并上传到服务端，实时监控学员培训过程；所述服务器用于接收教师端发来的培训任务，根据培训任务对各种采气工况进行模拟控制，并将模拟工况下发至学员端；所述学员端用于接收模拟工况情景，提供人机交互工具，以供学员培训操作；其特征在于，所述教师端包括事故选择模块，用于培训过程中随时引入事故或故障，以供许愿判断和处理；所述服务器包括仿真模块和管理模块，所述仿真模块利用流量耦合法实时计算模拟管道内流体的压力、流量，完善模拟工况参数；所述管理模块生成多个操作窗口和窗口对应的仿真模块，实现窗口与仿真模块，窗口与窗口之间仿真模块的联系；所述学员端包括内操岗位操作窗口模块和外操岗VR操作模块，所述内操岗操作窗口模拟现场内操岗人员操作，显示培训采气工况，并提供学员培训操作界面；所述外操岗VR操作模块采用VR技术，使用VR眼镜和VR操作手柄操作虚拟现场的阀门及设备，VR场景显示操作人员的虚拟人物，并以透明、剖面的方式展现设备内部的工作情况、管道内的流动情况。2.一种深水天然气开采工艺数字化模拟方法，基于权利要求1所述的一种深水天然气开采工艺数字化培训系统，其特征在于，包括以下具体步骤：S1：服务器通过现场的图片还原窗口，并增加操作窗口相对应的模拟仿真模块，实现各个窗口之间的跳转关系；S2：每个操作窗口通过流量耦合算法计算模拟管道内流体的压力、流量、温度；S3：再将各个窗口通过流量耦合算法算出的相关参数连接起来，和现场的数据进行比较，调整参数。3.根据权利要求2所述的一种深水天然气开采工艺数字化模拟方法，其特征在于，所述步骤S1：实现各个窗口之间的联系，具体包括：S101：管理模块监视窗口的操作，将对应的开关、模拟量传给该窗口的仿真模块；S102：窗口操作改变后的值传入仿真模块，通过仿真模块的计算将参数返回；S103：窗口接受仿真模块的数据并显示。4.根据权利要求2所述的一种深水天然气开采工艺数字化模拟方法，其特征在于，所述步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：周瑞东，张静，何志敏，丁鹏，贾月乐，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：