和和准确度发生冲突 时，原则上以保时间为主，而将过分复杂的数学模型进行了适当简化，但保证定性方面的准 确性。
[0029] 教师操作台具有主控计算机和图形计算机，其中该主控计算机具有主控模块，该 主控模块用于与通信模块进行通信，实时获得硬件设备状态；所述主控计算机还包括如下 多个钻机模型的模拟装置：钻机模型钻进工艺模拟装置、钻机模型溢流模拟装置、钻机模型 气体膨胀模拟装置、钻机模型循环压力计算模拟装置、钻机模型钻具提升模拟装置以及钻 机模型的钻机井架/底座的起升/下放模拟装置，其中主控模块还包括有如下多个模拟系 统：用于模拟陆地钻机井架/底座的起升/下放操作的装置、用于模拟陆地钻机起钻和下钻 操作的装置、用于模拟陆地钻机钻进操作的装置、用于模拟陆地钻机事故应急操作的装置。
[0030] 教师操作台主要用于教师对学员操作情况进行监控，对操作结果进行自动评判， 打分。其中主控计算机用于完成上述系统主程序的执行，其包括用于存储和设置模拟参数 的模块、用于模拟工艺程序的模块、用于控制图形、计算并绘制压井曲线的模块、用于成绩 评定及学员管理的模块、采集前端设备参数的模块、控制前端控制台上显示仪表的模块以 及执行机构。图形计算机用于环幕图形的处理和显示，两者间通过TCP/IP协议互联。
[0031] 三通道环幕投影显示系统包括：投影机、工程环形投影幕和图像融合机。其中所述 投影机为三台正投投影机，所述三台投影机、工程环形投影幕和图像融合机形成边缘融合 投影系统。图像融合机中包括有几何矫正模块、边缘融合模块、颜色校正模块。其中图像融 合机将图形计算机产生的图像信息分配给三台投影仪，并进行边缘融合。所述边缘融合技 术就是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个没有缝隙、 更加明亮，超大、超高分辨率的整幅画面，画面的效果如同是一台投影机投射的画面。当两 台或多台投影机组合投射一幅画面时，会有一部分影像重叠，边缘融合的最主要功能就是 把两台投影机重叠部分的灯光亮度逐渐调低，使整幅画面的亮度一致。
[0032] 其中几何矫正模块包括：所述几何矫正模块用于修正投射图像的几何形状，以保 证边缘融合控制能适应多种屏幕构型，优选为平面构型，柱面构型或球面构型，使投射到幕 上的画面无几何失真。所述几何矫正模块包括下述子模块：利用经炜定位模块和激光阵列 以点阵的方式对环形投影幕进行空间定位的模块；通过计算机的图形管理输出与环形投影 幕上空间激光点阵形成等间隔的标准网格的模块；通过智能相继采集投影图像并输入计算 机，并通过投影屏幕上的空间激光点阵与标准网格进行自动匹配从而得出投影仪图像与投 影屏幕对应关系的模块；利用上述对应关系实现对输出的图像进行非线性几何矫正的模 块。
[0033] 其中边缘融合模块包括：用于将图像分割成若干规则图形的图像分割模块，以使 若干规则图形分别由三个投影机进行投影，其中分割为若干规则图形的相邻图形边缘相互 重叠部分图形的宽度为对应尺寸的5%以内，相邻图形边缘相互重叠图形同时出现在分割 后的相邻图形的边缘；用于在整个图像上布置纵横交错的经线和炜线的经炜定位模块，其 使在每个规则图形中的经线和炜线的颜色互不相同，并利用三个投影机将分割后的若干规 则图形进行投影，调节投影机使相邻图形边缘相互重叠图形内的经线，炜线完成重叠；灰度 调节模块，调节不同投影机的亮度Alpha值为100%的白色图像，通过灰度感光摄像头对非 重叠图形部分进行感光信号采集，设置其灰度为a，将相邻图形边缘相互重叠图形的亮度 下调，直到重叠灰度0和非重叠图形的灰度相等或误差小于0.5%，再将不同的投影机一 并进行投影；
[0034]其中颜色矫正模块包括：使用智能相机测量出不同投影仪在投射相同亮度颜色时 所产生的实际亮度的模块，对不同亮度下拍摄的照片进行处理以得出每台投影仪的颜色映 射关系的模块；在每台投影仪投影显示前，设置不同屏幕的颜色表，产生颜色值的映射以使 不同投影仪投射出的同一种颜色相似的模块。
[0035] 其中，上述投影机为高分辨率投影机，上述工程环形投影幕可以为LED/LCD环形 显示屏。
[0036] 陆地钻机安装操作模拟系统还可以对事故及复杂情况进行模拟，主要模拟钻井过 程中常见的故障及复杂情况。主控计算机产生事故，要求培训学员通过模型反应出的现象 判断事故类型，并正确处理事故。主要模拟的事故有：粘附卡钻模拟流程、沉砂卡钻模拟流 程、泥包卡钻模拟流程、公锥打捞模拟流程、落物磨铣模拟流程。其工艺流程如图20至图24 所示。
[0037]根据上述陆地钻机安装操作模拟系统的主要部件，其三维动画模型的生成方法如 下：
[0038] 第一步，素材采集，前期在钻机安装工地现场进行视屏及照片素材的采集，钻机实 际安装的每个步骤都通过摄像机进行全程拍摄；
[0039] 第二步，建模，通过采集到的素材进行3D建模工作；模型的尺寸完全按照实际钻 机物件的尺寸等比例制作；为了确保动画质量，对模型进行细化；
[0040] 第三步，模型动作，3D模型制作完成后，根据安装步骤及流程，开始进行3D模型的 动作调整工作，从第一步画基线图开始，之后每一个物件的安装包括吊车的动作调整，物件 安装到位的动画以及上销子的动作调整；
[0041] 第四步，模型贴图及材质，模型的贴图及材质完全按照真实钻机的光泽与色彩制 作，保证动画中每个物件都与实际情况相同，然后将这些材质赋予已经建好的模型；
[0042] 第五步，背景设置，动画中钻机安装地点选择在荒漠进行，所以选用了低矮的岩石 及沙漠作为背景；第六步，灯光设置，为了模拟真实环境下的光照，让整个钻机安装场景的 光影效果更加真实，在整个场景中制作了上百展的灯光整列，用来模拟天空的光照及太阳 的照射；
[0043] 第七步，镜头设置，镜头对准的位置既为动画展现到屏幕上的部分，为了保证看清 每个部件的安装过程，镜头设置为对准正在安装的部件，上销子等细小的物体时，镜头拉近 给予特写；
[0044] 第八步，整合，在完成素材采集，建模，模型动作，模型贴图及材质，背景设置，灯光 设置，镜头设置之后，将整个场景整合到一起，既包括从画基线开始，每一个部件的安装，到 最后底座的起升完毕的全过程；
[0045] 第九步，渲染，将整合好的场景根据设置好的镜头开始渲染成图片，一秒钟的动画 设置为25张图片，图片分辨率设置为2560X768 ;渲染机为60台服务器组成的渲染农场，通 过24小时不间断的渲染，耗时45天渲染完毕，总计渲染高精细图片192000张；
[0046] 第十步，配音、背景音乐及音效，配音聘请专业配音演员进行录制，包括每一步安 装步骤及井架起升时的解说，背景音乐配合不同的安装步骤，选用不同调子的背景音乐；并 在部件吊装到位，大锤敲销子等位置配以相应的音效；
[0047] 第十一步，后期合成，将渲染好的192000张图片导入合成机，合成完整的视屏动 画，添加解说的中英文字幕，并将配音，背景音乐及音效同时合成到视频中；为了保证质量， 合成后输出的视频格式为无压缩的avi文件，整个文件为1. 3TB;
[0048] 第十二步，转压为发布格式，为了方便播放，需要将1.3TB大的原始视频文件转 压；设置为32000Kbps码率，WMV8格式，编码器为FFmpeg;转压之后的最终文件为29G;播放 流畅，画质得到最大程度的保护。
【附图说明】
[0049] 图1为本发明的系统硬件结构图
[0050] 图2为本发明的司钻操作台正面控制面板主视图
[0051] 图3为本发明的司钻操作台侧面控制面板主视图
[0052] 图4为本发明的顶驱机械控制面板主视图
[0053]图5为本发明的操作台控制关系示意图
[0054]图6为本发明的钻机井架/底座模型工作原理图
[0055]图7为本发明的控制系统总体结构图
[0056] 图8为本发明的井架起升工艺流程图
[0057] 图9为本发明的底座起升工艺流程图
[0058] 图10为本发明的底座下放工艺流程图
[0059] 图11为本发明的井架下放工艺流程图
[0060] 图12为本发明的正常下钻工艺流程图
[0061] 图13为本发明的下钻遇阻工艺流程图
[0062] 图14为本发明的正常起钻工艺流程图
[0063] 图15为本发明的起钻遇卡工艺流程图
[0064] 图16为本发明的正常钻进接立柱流程图
[0065] 图17为本发明的憋跳下的钻进流程图
[0066] 图18为本发明的高压地层钻进流程图
[0067] 图19为本发明的低压地层钻进流程图
[0068] 图20为本发明的粘附卡钻模拟流程图
[0069] 图21为本发明的沉砂卡钻模拟流程图
[0070] 图22为本发明的泥包卡钻模拟流程图
[0071]图23为本发明的公锥打捞模拟流程图
[0072] 图24为本发明的落物磨铣模拟流程图
【具体实施方式】
[0073] 本发明提供了一种陆地钻机安装操作模拟系统的三维动画模型的生成方法，陆地 钻机安装操作模拟系统包括：司钻操作台、钻机模型、教师操作台及三通道环幕投影显示系 统。
[0074]司钻操作台包括机箱、内部控制板和参数计算机，所述的机箱的正面设有司钻操 作台正面控制面板，机箱的一个侧面设有司钻操作台侧面控制面板，机箱的另一个侧面设 有顶驱机械控制面板以及缓冲液缸的控制面板。其中在司钻操作台正面控制面板上设置 有电源按钮8、开机按钮7、气喇叭开关6、防碰释放按钮5、悬重缓冲阀19、钻压缓冲阀17、 吊钳扭矩阻尼器14、立管压力阻尼器15、捞刹滚筒离合、输入轴惯刹控制开关、换档控制开 关、猫头控制开关、风动旋扣控制开关、滚筒高低速开关、油缸选择开关、底座液压开关、驻 车制动开关以及紧急制动开关；还包括显示表组，其中所述显示表组包括气源压力表2、冷 却水压表、绞车油压表3、转盘油压表4、转盘扭矩表13、泵压表、吊钳扭矩表16、左钳压力表 9、右钳扭矩表10、安全钳压力表12、猫头压力表1、钻井扭矩表、转速表、指重表18、转盘电 流表、锁档压力表以及过卷压力表，具体结构布置如附图2所示；司钻台侧面控制面板上设 置指配开关、发电机急停按钮、整流急停按钮、测试急停按钮、PLC/旁路开关、电磁涡流刹车 开关、转盘正反转选择开关、绞车正反转选择开关、1号泥浆泵开关、2号泥浆泵开关、3号泥 浆泵开关、低压报警器开关，具体结构布置如附图3所示；
[0075] 司钻操作台的内部控制板包括司钻操作台第一可编程控制器PLC1和第二可编程 控制器PLC2，上述可编程控制器PLC与参数计算机数据通信采用RS232协议进行通信，其中 第一可编程控制器PLC1的CPU模块通过A/D模块分别与电源按钮、开机按钮、气喇叭开关、 防碰释放按钮、悬重缓冲阀、钻压缓冲阀、吊钳扭矩阻尼器、立管压力阻尼器、捞刹滚筒离 合、输入轴惯刹控制开关、换档控制开关、猫头控制开关、风动旋扣控制开关、滚筒高低速开 关、油缸选择开关、底座液压开关、驻车制动开关以及紧急制动开关连接，通过PLC的开关 量输入端口分别与指配开关、发电机急停按钮、整流急停按钮、测试急停按钮、PLC/旁路开 关、电磁涡流刹车开关、转盘正反转选择开关、绞车正反转选择开关、1号泥浆泵开关、2号 泥浆泵开关、3号泥浆泵开关、低压报警器开关进行连接；通过PLC采集司钻操作台上的各 个开关，旋钮状态以模拟绞车的升降控制，转盘的转速控制，泥浆泵的调速控制；同时采集 绞车离合器位置、绞车档位、转盘离合器位置、转盘档位、泵调节器位置、柴油机功率调节器 位置；监测悬重、钻压、钻机气源压力、泥浆密度、泥浆粘度以及泥浆失水等参数，通过PLC 的控制使得司钻操作台实现对井架/底座的起升控制、对钻盘的转速控制以及对泥浆泵的 调速控制。
[0076]其中顶驱机械控制面板上设置有急停按钮60、吊环中位按钮82、复位/静音按钮 70、吊环回转选择开关83、内防喷器开关87、液压泵开关61、锁紧销开关、背钳选择开关64、 吊环倾斜选择开关66、刹车选择开关68、辅助操作开关、风机选择开关65、电机选择开关 67、操作选择开关6