带压作业模拟系统的制作方法

本发明涉及模拟带压作业领域，尤其涉及一种带压作业模拟系统。

背景技术：

目前,带压作业已经在全国范围内应用,由于该作业相对风险较高,如果操作不当会引起各种各样的问题，甚至井喷失控，造成严重后果。为使作业人员熟练掌握带压作业操作规范及紧急情况处理方式,需要对作业人员的设计和操作进行整个系统的模拟分析、测试、培训,以熟悉作业流程，并确保整个系统的安全。

通过带压作业仿真模拟及卡瓦安全互锁系统,对操作人员进行技能分析，测试及培训，不受客观条件限制，让学员在较短时间内，从不熟悉到熟悉设备和工艺，从不合理的操作达到规范化操作，并从根本上克服现场培训所带来的负面影响，同时为学员提供一个逼真的操作环境，并能追踪显示受训者的操作，准确再现实际培训过程。

目前国内的带压作业分析，计量，测试和培训系统处于初级阶段，基本为二维效果图，少数三维效果系统画面较为粗糙且与实际操作并不完全匹配。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种带压作业模拟系统，能够高度仿真带压作业的实际操作，并以显示系统将实际操作的结果展示给学员，能够对学员进行高质量的带压作业操作的培训。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种带压作业模拟系统，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统为带压操作台、主控及图形计算机和显示系统，所述软件系统包括图形显示模块和主控系统模块；带压操作台和显示系统分别与主控及图形计算机连接。

所述带压操作台所使用的元器件与油田现场所使用的元器件一致；带压操作台包括司钻操作台上面板、司钻操作台下面板；司钻操作台上面板上设置有举升压力表、平衡泄压压力表、下压力压力表、系统压力表、环形压力表、上闸板压力表、下闸板压力表、卡瓦压力表、液压钳压力表、平衡腔体压力表、刹车阀压力表、举升机压力调节旋钮、动力阀开关、刹车阀开关和防滑阀开关；司钻操作台下面板的上表面上设置有上闸板操作杆、平衡阀操作杆、泄压阀操作杆、下闸板操作杆、液压举升缸控制操作杆、环形压力调节旋钮、上闸板压力调节旋钮、下闸板压力调节旋钮、环形控制杆、移动防顶卡瓦操作杆、固定防顶卡瓦操作杆、移动承重卡瓦操作杆、固定承重卡瓦操作杆、卡瓦压力调节旋钮、举升机控制杆和动力源油门；司钻操作台下面板的前表面上设置有移动防顶卡瓦流量控制操作杆、固定防顶卡瓦流量控制操作杆、移动承重卡瓦流量控制操作杆、固定承重卡瓦流量控制操作杆和液压钳压力调节阀；显示屏与司钻操作台上面板固定连接，底座与司钻操作台下面板固定连接。

所述主控系统模块包括硬件自检模块、硬件校正模块、学员管理模块、成绩管理模块、系统设置模块和作业管理模块；硬件自检模块用于诊断系统硬件设备元器件运行状态；硬件校正模块用于校正设备上的元器件；学员管理模块用于教师对参加模拟培训的学员进行个人信息管理和分班管理；成绩管理模块用于查询、打印和删除学生成绩；系统设置模块提供常规的设置功能；作业管理模块用于教师制定学员培训时的井况信息。

所述图形显示模块包括作业状态显示模块和漫游状态显示模块；作业状态显示模块用于显示作业状态功能概述、作业状态数据报告、举升机移动、油管移动、移动卡瓦移动及开闭、固定卡瓦移动及开闭、立杆盒、油管钳装置、防喷器开关控制、打压泄压控制、管钳控制和人物动作；漫游状态显示模块用于显示整体3d模型摄像机控制动态演示、卡瓦视角及井口视角、带压作业防喷器控制、各种操作的自由视角显示。

本发明的有益效果是：能够高度仿真带压作业的实际操作，并以显示系统将实际操作的结果展示给学员，能够对学员进行高质量的带压作业操作的培训。

附图说明

图1为带压作业模拟系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种带压作业模拟系统，包括硬件系统和软件系统，硬件系统为带压操作台、主控及图形计算机和显示系统，软件系统包括图形显示模块和主控系统模块；带压操作台和显示系统分别与主控及图形计算机连接。

带压操作台所使用的元器件与油田现场所使用的元器件一致；带压操作台包括司钻操作台上面板、司钻操作台下面板；司钻操作台上面板上设置有举升压力表、平衡泄压压力表、下压力压力表、系统压力表、环形压力表、上闸板压力表、下闸板压力表、卡瓦压力表、液压钳压力表、平衡腔体压力表、刹车阀压力表、举升机压力调节旋钮、动力阀开关、刹车阀开关和防滑阀开关；司钻操作台下面板的上表面上设置有上闸板操作杆、平衡阀操作杆、泄压阀操作杆、下闸板操作杆、液压举升缸控制操作杆、环形压力调节旋钮、上闸板压力调节旋钮、下闸板压力调节旋钮、环形控制杆、移动防顶卡瓦操作杆、固定防顶卡瓦操作杆、移动承重卡瓦操作杆、固定承重卡瓦操作杆、卡瓦压力调节旋钮、举升机控制杆和动力源油门；司钻操作台下面板的前表面上设置有移动防顶卡瓦流量控制操作杆、固定防顶卡瓦流量控制操作杆、移动承重卡瓦流量控制操作杆、固定承重卡瓦流量控制操作杆和液压钳压力调节阀；显示屏与司钻操作台上面板固定连接，底座与司钻操作台下面板固定连接。

为了提高带压作业模拟培训系统的可靠性、稳定性以及较高的运行性能，本模拟系统中的主控与图形计算机采用高配置计算机，以达到满足快速处理图形、实时流畅展现三维图形的要求。

主控系统模块包括硬件自检模块、硬件校正模块、学员管理模块、成绩管理模块、系统设置模块和作业管理模块；硬件自检模块用于诊断系统硬件设备元器件运行状态；硬件校正模块用于校正设备上的元器件；学员管理模块用于教师对参加模拟培训的学员进行个人信息管理和分班管理；成绩管理模块用于查询、打印和删除学生成绩；系统设置模块提供常规的设置功能；作业管理模块用于教师制定学员培训时的井况信息。

学员管理分为班级管理与学生信息管理两大模块。教师可以利用班级管理功能，完成班级创建，班级删除，以及班级清空操作。教师可以利用学员信息管理模块，完成所选班级学生的添加，删除以及清空操作。

1.班级信息管理

班级信息管理可以创建班级，删除班级，修改班级。

创建班级：首先，教师在班级名称录入框中录入所需创建的班级名称，例如“带压01”。然后点击“创建班级按钮”即可在系统中创建一个名为“带压01”的班级。创建成功后，该班级名称将显示在班级列表中

删除班级：教师在班级列表中选择需要删除的班级，然后点击“删除班级”按钮，则可删除所选班级。若删除某个班级，在该班级对应的所有学员信息，以及培训考试数据也将被一并清空，请谨慎操作。

注意：删除班级需要谨慎操作，当班级被删除后，该班级的所有学员基本信息和学员培训操作信息将全部被删除，删除的信息无法恢复。

修改班级：教师在班级列表中选择需要修改的班级，然后在班级名称录入框中输入新的班级名称，点击“修改班级”按钮，则原有班级名称即修改为新的班级名称。

2.学员信息管理

学员管理能对参加培训操作的学生进行管理。学员首先必须隶属于某个具体的教学班，因此，在班级列表中选择了某个班级后，就可以对该班级中的学员进行管理。

学员信息管理为用户提供了导入学员、添加学员、删除学员、修改学员等功能。

导入学员：教师可以点击“导入学员”按钮，选择对应的excel表格，则可以把表格中的学员信息导入到系统中。

注意：excel表格需按指定格式导入

添加学员：教师可以利用添加学员功能，向指定班级添加学员。具体操作如下：首先，教师在左侧班级列表中选择一个班级；然后在学员信息录入框中录入学生姓名，学号，国籍，部门等学员信息；最后点击“添加学员”按钮，即可将该学员信息添加至所选班级中。

注意：学员学号不能重复；

学员学号、学员姓名、学员国籍和学员部门不能为空。

删除学员：教师可通过删除学员功能，删除学员。具体操作如下：首先，教师在学员列表中，选中需要删除的学员；然后点击“删除学员”按钮，即可从系统中删除该学员相关的信息。删除学员信息将会删除该学员对应的培训考试记录信息，删除后无法恢复，请谨慎操作。

注意：删除学员信息后，数据将无法恢复，请谨慎操作。

修改学员：教师可利用修改学员功能修改选定学员信息。具体操作如下：先选中一个学员，然后在学员信息录入窗口录入新的信息，再点击“修改学员”按钮，即可将该学员信息修改为新的学员信息。

通过自检界面中的各自检设备选择按钮，操作人员可以很方便地对模拟系统中所选的硬件设备进行自检操作。硬件自检功能根据硬件设备分为如下两部分:控制元件自检、仪表自检。对于设备中的各种不同硬件元器件，其对应的检测方式如下：

①仪表类元器件的故障诊断步骤：

鼠标点击自检界面上的仪表控件，实现软件界面上仪表值发生改变，同时观察真实硬件设备上仪表器件的状态。若自检界面上的仪表数值与对应的真实设备上的仪表数值一致，则说明该仪表工作正常；若数值不一致，则说明该仪表已损坏。

②开关类元器件的故障诊断步骤：

操作人员在真实硬件设备上切换开关器件的状态，同时观察软件界面上开关器件的状态。若软件界面上的开关控件状态与对应的真实设备上的开关元器件状态一致，则说明该开关元器件工作正常；若开关状态不一致，则说明该开关元器件已损坏。

③旋钮类元器件的故障诊断步骤：

操作人员在真实硬件设备上改变旋钮器件值，同时观察软件界面上旋钮器件的状态，例如将某个旋钮顺时针从最小位置旋转至最大位置。若软件界面上的旋钮控件状态与对应的真实设备上的旋钮旋转状态一致，则说明该旋钮元器件工作正常；若两者旋转状态不一致，则说明该旋钮元器件已损坏。

④阀门类元器件的故障诊断步骤：

操作人员在真实硬件设备上改变阀门器件状态，同时观察软件界面上阀门的状态，例如将某个阀门顺时针旋转到关闭状态。若自检界面上的阀门状态与真实设备上的阀门状态一致，则说明该阀门工作正常；若两者状态不一致，则说明该阀门已损坏。

⑤手柄类元器件的故障诊断步骤：

操作人员在真实硬件设备上改变手柄器件状态，同时观察软件界面上手柄的状态，例如将远控台上的环形手柄向左侧搬动到“开”状态。若自检界面上手柄状态与真实设备上的手柄状态一致，则说明该手柄工作正常；若两者状态不一致，则说明该手柄已损坏。

⑥操作杆类元器件的故障诊断步骤：

操作人员在真实硬件设备上改变操作杆器件状态，同时观察软件界面上操作杆的状态，例如将工作刹车向下拉。若自检界面上操作杆状态与真实设备上状态一致，则说明该操作杆工作正常；若两者状态不一致，则说明该操作杆已损坏。

图形显示模块包括作业状态显示模块和漫游状态显示模块；作业状态显示模块用于显示作业状态功能概述、作业状态数据报告、举升机移动、油管移动、移动卡瓦移动及开闭、固定卡瓦移动及开闭、立杆盒、油管钳装置、防喷器开关控制、打压泄压控制、管钳控制和人物动作；漫游状态显示模块用于显示整体3d模型摄像机控制动态演示、卡瓦视角及井口视角、带压作业防喷器控制、各种操作的自由视角显示。

本发明所提出的的一种带压作业模拟系统，能够高度仿真带压作业的实际操作，并以显示系统将实际操作的结果展示给学员，能够对学员进行高质量的带压作业操作的培训。