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天然气场站VR展示及动态监测系统
天津瀚海星云数字科技有限公司AR/VR优质供应商
天津瀚海星云数字科技有限公司（以下简称瀚海星云）成立于2011年，坐落于天津滨海高新区华核心区-华苑产业园区海泰创新基地。是国内领先的VR内容开发公司，主营业务为VR工业信息化建设和VR高校实验室建设等应用领域的软件开发及整体解决方案。
天然气场站VR展示及动态监测系统作为石油、石化行业信息化建设及辅助管理系统，用于公司日常管理、规范化场站行为、场站动态监测、数据提取等，提高公司信息中心与各个场站的信息疏通效率。项目将基于无人机等设备对项目涉及的全部天然气场站进行勘测，利用最新设备的三维成像技术形成虚拟仿真场景及高精度模型。项目还将实现与各天然气场站现有信息系统监测数据进行对接，实时在线获取各系统监测数据，从而使工作人员可以利用软硬件设备，通过仿真场景，身临其境的远程进行场站数据记录、相关设备巡查等工作。
【产品名称】 天然气场站VR展示及动态监测系统
图：系统架构图
【产品应用】 油气田企业、炼化企业、天然气销售企业、管道企业、工程技术服务企业、工程建设企业、装备制造企业等。
【架构配置】 天然气场站VR动态监测系统开发采用Unity3D游戏引擎、.Net Framework框架、SteamVR Plugin SDK，通过SteamVR Plugin SDK将计算机和虚拟现实硬件相结合，通过操作Unity3D游戏引擎和C#语言编程来实现天然气场站VR动态监测系统。
系统支持在Windows 7及以上版本的操作系统上部署，支持读取远程服务器数据库的数据。支持在如下硬件环境中部署：
l 计算机：NVIDIA GTX 1060/ AMD 290及以上独显、Intel i7 6700k 及以上CPU、8GB及以上内存、具备1个及以上HDMI视频输出接口、具备1个及以上USB3.0接口。
l 兼容主流品牌主流配置的VR设备。
VR动态监测系统实现了使用一台计算机和N台VR设备的同一场景下的交互功能，从而拓宽了原有单一设备功能的局限性。
【产品功能】
天然气场站三维可视化综合导览模块
天然气场站三维可视化综合导览交互模块使用二维UI和三维模型耦合化，可选择其中任意一个天然气场站ST或LNG进入场站内环境，并可以通过列表功能，在各场站及LNG储罐虚拟场景应支持自由走动、手势变换自由行走和指定位置瞬移等导览和漫游功能。支持呈现内容可随用户视点位置的变化进行相应变化；系统中的传感设备能够支持在三维空间的精确位置跟踪及定位。支持通过手动设备进行精确交互。如对场站内的管件进行拆卸等交互动作。
本模块内置引导动画，即将三位地球模型通过动画显示唐山市的位置，然后出现空间中倾斜的一张2D UI（如图所示）并用3D UGUI模块来说明各个天然气场站在唐山市的地域分布，通过手势点击场站即可进入相应场站场景。
该系统支持通过使用手动设备并通过手势转换来和场站内管件精确交互，可通过建立虚拟扳手（或其他虚拟管道维修器械）和管件的刚接，来达到传递力矩的目的，进而实现拆卸管件的功能。
由于天然气场站比用户可实际行走区域大的多，故该系统的天然气场站三维可视化游览模块主要采用瞬移(Teleport)的方式来观看场景，首先通过列表功能开启瞬移功能，然后通过点击瞬移按钮来瞬间到达指定地点。除此之外，还可以通过使用者真实行走、触按高精度定位传感器来实现小的精确位移,通过以上三种方式，完全可以满足使用者在场景中漫游、巡视管道仪表读数的功能需求。
气象条件模拟仿真模块
气象条件模拟仿真模块支持通过列表选择雨、雪、风、光照、多云、阴天等天气条件，并实现在场景中进行真实模拟，以此来仿真不同自然环境下的场站环境。
多云天气的仿真，通过改变天空盒材质和减弱环境光的方式来达到模拟真实多云天气的目的，为达到更真实的效果，通过动态改变云层欧拉角，该仿真模块的云层是可以移动的。
晴空光照的仿真，通过改变天空盒材质和加强环境光的方式来达到模拟真实晴空天气的目的，为达到更真实的效果，该仿真模块的太阳是可以移动的，并带有真实的光晕（Flare）效果和影子动态变化效果。
阴天天气的仿真，通过改变天空盒材质和极大减弱环境光的方式来达到模拟真实阴天天气的目的，为达到更真实的效果，通过动态改变云层欧拉角，该仿真模块的云层是可以移动的。
阴雨天气的仿真，通过改变天空盒材质来模拟阴天天气效果，通过极大减弱环境光来模拟阴雨天气下的光照效果，通过添加雨滴粒子效果（Particle System）的方式来达到模拟真实阴雨天气的目的，为达到更真实的效果，通过动态改变云层欧拉角使得云层是可以移动的，并且通过添加雨滴溅落粒子效果模拟雨滴落在地上时的溅落效果，通过Unity3D的AudioSource组件来模拟雨声。
雪天天气的仿真，通过改变天空盒材质来模拟雪天天气效果，通过极大减弱环境光来模拟下雪天气下的光照效果，通过添加雪花粒子效果（Particle System）和配置高精度雪花贴图的方式来达到模拟真实下雪天气的目的，为达到更真实的效果，通过动态改变云层欧拉角使得云层是可以移动的。
风的仿真，通过对Unity3D中任意一个物体上添加WindZone组件的方式来达到模拟真实多云天气的目的，且可以方便的通过C#程序来实现风力和风向的动态变化。
各种天气情况的仿真效果如下列图所示。
时间动态模拟仿真模块
时间动态模拟仿真模块支持虚拟系统时间下的场站场景对真实场站场景的高仿真性，使用者在虚拟体验时看到的虚拟场站映像应符合真实场站场景的光亮程度。
本模块可以实现虚拟系统时间下的场站场景对真实场站场景的高仿真性，通过获取计算机的时间数据，通过以下几种对应关系：时间-日光强度（夜晚时为月光强度）、时间-环境光强度、时间-太阳欧拉角、时间-月亮欧拉角、时间-云层欧拉角，来达到仿真真实的昼夜交替的目的，并且通过实时改变天空盒材质来实现星星在天空中的位置和眨眼效果等。
压力系统动态监测模块
压力系统动态监测模块支持对真实场站的各压力表动态读数的模拟。支持远程获取数据库数据，经过数据融合算法处理后模拟真实仪表状态变化，应支持实时监测场站管道压力变化，在监测数值偏离正常值或达到报警阀值时发出警报，并分析对可能产生警情的设施设备，模拟现场报警形态。
本模块可实现对真实场站的各压力表动态读数的模拟，通过获取数据库中各压力表的压力数据，转化为表针旋转角并写在Update函数中，来实时更新表针的旋转，此时表针的读数即为真实场站中压力表的读数。若表针转动偏离正常值，则启动报警程序。
压差系统动态监测模块
压差系统动态监测模块支持对真实场站的各压差表动态读数的模拟。支持远程获取数据库数据，经过数据融合算法处理后模拟真实仪表状态变化，实时监测场站压差表处管道压差，在监测数值偏离正常值或达到报警阀值时发出警报，并分析对可能产生警情的设施设备，模拟现场报警形态。
本模块实现对真实场站的各压差表动态读数的模拟，通过获取数据库中各压差表的压差数据，转化为表针旋转角并写在Update函数中，来实时更新表针的旋转，此时表针的读数即为真实场站中压力表的读数。若表针转动偏离正常值，则启动报警程序。
流量系统动态监测模块
流量系统动态监测模块支持对真实场站的各流量表动态读数的模拟。支持远程获取数据库数据，经过数据融合算法处理后模拟真实仪表状态变化，实时监测场站管道流量变化，在监测数值偏离正常值或达到报警阀值时发出警报，并分析对可能产生警情的设施设备，模拟现场报警形态。
本模块实现对真实场站的各流量计动态读数的模拟，首先通过获取数据库中各流量计的流量数据，然后转化为浮点型数据，通过数字和数字贴图的对应关系显示在流量计电子表三维模型上，最后通过 Update函数来实时获取数据库数据并更新流量计电子表读数，此时流量计电子表的读数即为真实场站中流量计的读数。若数值偏离正常值，则启动报警程序（见下图*-*）。
温度变送系统动态监测模块
温度变送系统动态监测模块支持对真实场站的各温度变送器动态读数的模拟。支持远程获取数据库数据，经过数据融合算法处理后模拟真实仪表状态变化，实时获取场站温度变送器数据，在监测数值偏离正常值或达到报警阀值时发出警报，并分析对可能产生警情的设施设备，模拟现场报警形态。
本模块实现对真实场站的各温度变送器动态读数的模拟，首先通过远程获取数据库中各温度变送器的温度变送数据，然后转化为浮点型数据，通过数字和数字贴图的对应关系显示在温度变送器电子表三维模型上，最后通过 Update函数来实时获取数据库数据并更新温度变送器电子表读数，此时温度变送器电子表的读数即为真实场站中温度变送器的读数。若数值偏离正常值，则启动报警程序。
压力变送系统动态监测模块
压力变送系统动态监测模块支持对真实场站的各压力变送器动态读数的模拟。支持远程获取数据库数据，经过数据融合算法处理后模拟真实仪表状态变化，实时获取场站压力变送器数据，在监测数值偏离正常值或达到报警阀值时发出警报，并分析对可能产生警情的设施设备，模拟现场报警形态。
本模块实现对真实场站的各压力变送器动态读数的模拟，首先通过获取数据库中各压力变送器的压力变送数据，然后转化为浮点型数据，通过数字和数字贴图的对应关系显示在压力变送器电子表三维模型上，最后通过 Update函数来实时获取数据库数据并更新压力变送器电子表读数，此时压力变送器电子表的读数即为真实场站中压力变送器的读数。若数值偏离正常值，则启动报警程序。
报警模块使用Unity3D的PointLight光照组件及其Flare参数、AudioSource音频组件，报警灯闪烁使用了UnityEngine.Mathf.PingPong函数。报警形式为报警灯闪烁、播放报警音频。
天然气状态动态可视化模拟仿真模块
天然气状态动态可视化模拟仿真模块支持仿真天然气状态可视化，场景内管道可切换气体流向的三维成像内容，并可以根据气体流速及流量不同，形成不同形态的可视化图像，即管道气体形态，通过可视化方式展示，并可直观判读出当前气体的流速、方向、压力等状态。
本模块通过手势点击已经预设好碰撞体的天然气管道，即可将天然气模型的材质改变为透明材质，实现天然气状态可视化的目的。其中天然气使用Unity3D的粒子系统实现，天然气的流向遵循天然气的受力方向，通过设置粒子系统的碰撞目标为管道管体，即可实现气体顺着管道流动的效果。
本模块可实现根据气体流速及流量不同，形成不同形态的可视化图像的功能。当管道中流量较大时的管道（橙红色），通过设计流量-管道颜色算法，实现了通过虚拟管道颜色来定性地动态显示管道流量（流速、压力）的功能。
值班管理模块
值班管理模块实现动态显隐场站信息，并可以远程实时获取数据库场站值班人员数据，将值班人员数据通过手势变换实现动态显隐，实现值班记录数据的自定义功能。
该系统的值班管理模块实现了动态显隐场站信息的功能。首先，记录场景切换时手势点击的场站名称，然后通过Unity3D的UGUI模块来显示该名称到列表上，并可以通过列表功能关闭该信息展示。
模块支持将值班人员数据通过手势变换实现动态显隐的功能，并实现了值班记录数据的自定义功能，通过远程实时获取数据库数据，将值班人员数据显示在列表上，并可以通过列表功能关闭该信息展示。
【产品规格】安装面积5m*5m(推荐) ，公司提供硬件模块采购、系统集成、场地搭建施工、内容采购或订制。
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