一种焦化厂粗苯工段虚拟运作方法及系统与流程

本发明涉及焦化厂粗苯工段虚拟运作技术领域，尤其涉及一种焦化厂粗苯工段虚拟运作方法及系统。

背景技术：

随着计算机技术的发展，虚拟教育已经成为一种全新的高效的学习与教育方式。通过创建三维虚拟工业场景，并在虚拟场景中设置与现实相同甚至现实中无法进行的操作，展示现实中难以观察的现象，能打破时间与地域的缺陷，使人更加直观的学习知识和训练技能。但是，对于焦化厂粗苯工段的运作学习却还只停留在现场运作学习阶段，并不能满足用户对重复运作学习和随时运作学习的要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：现有技术并没有对于焦化厂粗苯工段的虚拟运作方法，不方便重复多次运作学习。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种焦化厂粗苯工段虚拟运作方法，包括：

S1：创建焦化厂粗苯工段和人的虚拟场景，所述虚拟场景包括虚拟粗苯工段和虚拟人；

S2：接收多个客户端发送的操作指令，所述操作指令包括事故处理指令、设备隐藏指令、设备功能查看指令和管路流体控制指令中的至少一个指令；

S3：根据所述操作指令控制所述虚拟人的运动状态和所述虚拟粗苯工段的工作状态，并将所述虚拟场景上传至服务器端；

S4：将所述服务器端的数据同步到所有客户端。

本发明的有益效果是：该技术方案可以实现多人协同处理事故，用户可以发出设备隐藏指令控制隐藏该设备，从而查看该设备所覆盖的其他设备的结构，还可以发出设备功能查看指令控制显示该设备的功能，还可以发出管路流体控制指令控制管路中流体的流速，通过该虚拟运作方法可以随时重复性对粗苯工段进行运作学习，给用户提供了一个良好的运作学习平台。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述步骤S1包括：

S11：根据焦化厂粗苯工段的实际占地尺寸、实际布置图和设备的结构与尺寸，对所述焦化厂粗苯工段和人进行三维建模，得到粗苯工段模型和人模型；

S12：将所述粗苯工段模型和所述人模型导出为FBX文件；

S13：将所述FBX文件导入Unity3D得到虚拟场景。

采用上述技术方案的有益效果是：根据焦化厂粗苯工段实际布置图，并且依据工段中各设备的结构与尺寸利用SketchUp的基本建模工具和部分插件分别进行三维模型的创建，建模过程中需要提前对模型结构进行整体规划，将独立网格部分分别成组，尽量减少组的个数，在保证模型精度的条件下避免网格面交错的情况，整体场景模型绘制完成后，选中所有模型，导出为Unity3D所识别的FBX格式文件。

优选地，所述步骤S11中，对所述焦化厂粗苯工段进行三维建模包括：

A1：根据焦化厂粗苯工段的实际占地尺寸，通过SketchUp模型库绘制一矩形作为地平面；

A2：根据焦化厂粗苯工段的设备的结构与尺寸，通过SketchUp模型库对所述设备进行三维建模，得到设备模型；

A3：根据焦化厂粗苯工段的实际布置图，通过SketchUp模型库将所述设备模型放置于所述地平面的相应位置。

采用上述技术方案的有益效果是：相比于通过封面工具结合卫星地形图绘制地形的方法，绘制矩形作为地形的方法大大减小了工作量，相比于现有的细分建模方法，通过SketchUp与CAD能快速绘制设备结构并可以展示设备内部详细结构，将创建好的终冷器、洗苯塔和脱苯塔等分别进行移动复制，再根据实际厂区布置图，将各设备移动至合适的位置，最终完成粗苯工段设备模型的创建及设备的布置图摆放。

优选地，所述步骤S13之后，还包括：

S14：根据标准Cube文件的三维模型尺寸设置所述虚拟场景中所述粗苯工段模型的尺寸；

S15：通过Unity3D给所述虚拟场景中所述粗苯工段模型添加材质、特效和碰撞器。

采用上述技术方案的有益效果是：通过Unity3D能快速真实模拟实际材质，并添加特效和碰撞器，简化了操作过程，其中，流体包括焦炉煤气、贫油和富油，特效包括流体、烟雾和火焰特效，为场景中的模型终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、换热器及泵等物体添加碰撞器，规则的物体添加Box碰撞器，不规则的物体添加多个Box碰撞器进行组合，避免使用Mesh等消耗较大资源的碰撞器，使用Box碰撞器能达到模拟物理碰撞的效果且节省性能消耗，最后调整碰撞器的大小，使碰撞器能完全包裹住场景设备，可以避免不必要的消耗。

优选地，所述焦化厂粗苯工段的设备包括：终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、换热器、储罐阀门和管路。

采用上述技术方案的有益效果是：焦化厂粗苯工段中共有三座横管式终冷塔，两座板式洗苯塔，两座脱苯塔，板式换热器和螺旋板换热器若干，相同的设备各参数一致。

一种焦化厂粗苯工段虚拟运作系统，包括：

创建模块，用于创建焦化厂粗苯工段和人的虚拟场景，所述虚拟场景包括虚拟粗苯工段和虚拟人；

接收模块，用于接收多个客户端发送的操作指令，所述操作指令包括事故处理指令、设备隐藏指令、设备功能查看指令和管路流体控制指令中的至少一个指令；

控制模块，用于根据所述操作指令控制所述虚拟人的运动状态和所述虚拟粗苯工段的工作状态，并将所述虚拟场景上传至服务器端；

同步模块，用于将所述服务器端的数据同步到所有客户端。

优选地，所述创建模块包括：

建模单元，用于根据焦化厂粗苯工段的实际占地尺寸、实际布置图和设备的结构与尺寸，对所述焦化厂粗苯工段和人进行三维建模，得到粗苯工段模型和人模型；

导出单元，用于将所述粗苯工段模型和所述人模型导出为FBX文件；

导入单元，用于将所述FBX文件导入Unity3D得到虚拟场景，所述虚拟场景包括虚拟粗苯工段和虚拟人。

优选地，所述建模单元包括：

绘制组件，用于根据焦化厂粗苯工段的实际占地尺寸，通过SketchUp模型库绘制一矩形作为地平面；

建模组件，用于根据焦化厂粗苯工段的设备的结构与尺寸，通过SketchUp模型库对所述设备进行三维建模，得到设备模型；

布置组件，用于根据焦化厂粗苯工段的实际布置图，通过SketchUp模型库将所述设备模型放置于所述地平面的相应位置。

优选地，所述创建模块包括：

设置单元，用于根据标准Cube文件的三维模型尺寸设置所述虚拟场景中所述粗苯工段模型的尺寸；

添加单元，用于通过Unity3D给所述虚拟场景中所述粗苯工段模型添加材质、特效和碰撞器。

优选地，所述焦化厂粗苯工段的设备包括：终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、换热器、储罐阀门和管路。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种焦化厂粗苯工段虚拟实习运作的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种焦化厂粗苯工段虚拟运作方法的流程示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种焦化厂粗苯工段虚拟运作方法的流程示意图；

图4为本发明另一实施例提供的一种焦化厂粗苯工段虚拟运作方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种焦化厂粗苯工段虚拟运作系统的结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的一种焦化厂粗苯工段虚拟运作系统的结构示意图；

图7为本发明另一实施例提供的一种焦化厂粗苯工段虚拟运作系统的结构示意图；

图8为本发明另一实施例提供的一种焦化厂粗苯工段虚拟运作系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种焦化厂粗苯工段虚拟运作方法，包括：

S1：创建焦化厂粗苯工段和人的虚拟场景，虚拟场景包括虚拟粗苯工段和虚拟人；

S2：接收多个客户端发送的操作指令，操作指令包括事故处理指令、设备隐藏指令、设备功能查看指令和管路流体控制指令中的至少一个指令；

S3：根据操作指令控制虚拟人的运动状态和虚拟粗苯工段的工作状态，并将虚拟场景上传至服务器端；

S4：将服务器端的数据同步到所有客户端。

应理解，该实施例中，可以实现多人协同处理事故，用户可以发出设备隐藏指令控制隐藏该设备，从而查看该设备所覆盖的其他设备的结构，还可以发出设备功能查看指令控制显示该设备的功能，还可以发出管路流体控制指令控制管路中流体的流速，通过该虚拟实习方法及系统随时随地对粗苯工段进行学习，提供了一个良好的学习平台。

具体地，该实施例中，创建焦化厂粗苯工段和人的虚拟场景，多个用户在客户端发送事故处理指令，根据多个事故处理指令控制虚拟人的运动状态和虚拟粗苯工段的工作状态，并将虚拟场景上传至服务器端，最后，将该虚拟场景同步到所有客户端，实现多人协同处理事故的虚拟实习。

应理解，该实施例中，为人模型编写控制脚本，通过改变人模型的Transform数值控制人移动；在需要多人协同控制的物体，比如灭火器、火灾火焰粒子上添加NetworkView组件，编写创建服务器、连接服务器的函数及控制火灾事故触发、获得灭火器、控制灭火器、熄灭火焰的函数，实现服务器与客户端上同步移动及协同火灾事故处理的同步操作功能。

具体地，该实施例中，用户在客户端发出事故处理指令，根据该事故处理指令控制用户所代表的人模型进行移动，并通过获得灭火器、控制灭火器、熄灭火焰的函数获得并控制灭火器进行熄灭火焰，并将该操作同步到服务器端。

应理解，该实施例中，为设备，比如终冷塔的外壳、内部工艺水管、冷水管和煤气管添加控制函数，通过控制Renderer组件中的α值改变可见性，实现实时隐藏设备结构，观察设备内部结构及管路内流体的状态和性质的功能。

具体地，该实施例中，用户在客户端发出对煤气管的设备隐藏指令，根据该设备隐藏指令通过煤气管的控制函数控制隐藏煤气管的结构，此时，可以看到煤气管内部结构及管路内流体的状态和性质。

应理解，该实施例中，为设备，比如终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、储罐和换热器添加功能介绍函数，通过系统内置函数OnMouseDown、OnMouseOver触发，使用户通过点击时能查看设备的详细功能介绍；利用Application类中OpenURL方法可以打开外部网站了解其他相关的知识的功能。

具体地，该实施例中，用户在客户端发出对换热器的设备功能查看指令，根据该设备功能查看指令通过换热器的功能介绍函数和系统内置函数控制显示换热器的详细功能。

应理解，该实施例中，为设备，比如阀门的转盘和泵的按钮添加碰撞器和控制脚本，并将阀门所控制的管路的流体粒子系统作为参数。

具体地，该实施例中，用户在客户端通过鼠标点击阀门并拖动鼠标控制阀门转盘的转动，转动的值得变化会转换为改变流体粒子系统发射速率和发射量，从而实现阀门和泵控制管路流体的流量的功能。

如图2所示，在一个实施例中，图1中的步骤S1可以包括：

S11：根据焦化厂粗苯工段的实际占地尺寸、实际布置图和设备的结构与尺寸，对焦化厂粗苯工段和人进行三维建模，得到粗苯工段模型和人模型；

S12：将粗苯工段模型和人模型导出为FBX文件；

S13：将FBX文件导入Unity3D得到虚拟场景。

应理解，该实施例中，根据焦化厂粗苯工段实际布置图，并且依据工段中各设备的结构与尺寸利用SketchUp的基本建模工具和部分插件分别进行三维模型的创建，建模过程中需要提前对模型结构进行整体规划，将独立网格部分分别成组，尽量减少组的个数，在保证模型精度的条件下避免网格面交错的情况，整体场景模型绘制完成后，选中所有模型，导出为Unity3D所识别的FBX格式文件。

具体地，该实施例中，新建一个Unity3D工程，选择场景模板为3D模板；在工程目录中Assets文件下创建新文件夹Model，将导出的FBX格式的粗苯工段场景模型文件放入Model文件夹，重新打开刚创建的工程，导入的模型文件拖入Hierarchy面板，创建一个标准Cube文件作为导入三维模型尺寸的参考，设置模型Scale Factor数值调整模型尺寸大小，完成FBX格式的粗苯工段三维模型导入到Unity3D场景的工作。

如图3所示，在另一个实施例中，图2中的步骤S11中，对焦化厂粗苯工段进行三维建模包括：

A1：根据焦化厂粗苯工段的实际占地尺寸，通过SketchUp模型库绘制一矩形作为地平面；

A2：根据焦化厂粗苯工段的设备的结构与尺寸，通过SketchUp模型库对设备进行三维建模，得到设备模型；

A3：根据焦化厂粗苯工段的实际布置图，通过SketchUp模型库将设备模型放置于地平面的相应位置。

应理解，该实施例中，相比于通过封面工具结合卫星地形图绘制地形的方法，绘制矩形作为地形的方法大大减小了工作量，相比于现有的细分建模方法，通过SketchUp与CAD能快速绘制设备结构并可以展示设备内部详细结构。

具体地，该实施例中，创建一个SketchUp项目，设置绘图模板为建筑设计模式，精确度为毫米，依据实际焦化厂粗苯工段厂区实际占地尺寸绘制一块矩形作为地平面，根据焦化厂粗苯工段实际布置图，并且依据工段中各设备(横管式终冷器、板式洗苯塔、脱苯塔、换热器组及储罐阀门)的结构与尺寸利用SketchUp的基本建模工具和部分插件分别进行三维模型的创建，建模过程中需要提前对模型结构进行整体规划，将独立网格部分分别成组，尽量减少组的个数，在保证模型精度的条件下避免网格面交错的情况，焦化厂粗苯工段中共有三座横管式终冷塔，两座板式洗苯塔，两座脱苯塔，板式换热器和螺旋板换热器若干，相同的设备各参数一致，将创建好的终冷器、洗苯塔、脱苯塔分别进行移动复制，再根据实际厂区布置图，将各设备移动至合适的位置，最终完成粗苯工段设备模型的创建及设备的布置图摆放。

如图4所示，在另一个实施例中，图2中的步骤S13之后，还可以包括：

S14：根据标准Cube文件的三维模型尺寸设置虚拟场景中粗苯工段模型的尺寸；

S15：通过Unity3D给虚拟场景中粗苯工段模型添加材质、特效和碰撞器，特效包括流体、烟雾和火焰特效。

应理解，该实施例中，通过Unity3D能快速真实模拟实际材质，并添加特效和碰撞器，简化了操作过程，其中，流体包括焦炉煤气、贫油和富油，特效包括流体、烟雾和火焰特效，为场景中的模型终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、换热器及泵等物体添加碰撞器，规则的物体添加Box碰撞器，不规则的物体添加多个Box碰撞器进行组合，避免使用Mesh等消耗较大资源的碰撞器，使用Box碰撞器能达到模拟物理碰撞的效果且节省性能消耗，最后调整碰撞器的大小，使碰撞器能完全包裹住场景设备，可以避免不必要的消耗。

具体地，该实施例中，为场景的中的三维模型赋予材质的详细步骤为：首先右键创建一个Material，针对不同的模型材质选择不同的Shader，对于玻璃等可透明物体，选择可透明的Transparent/Difuse；对于其他物体可选则标准的Standard；有金属属性的需要设置Shader中的Metalic值，可设置为0.5，可达到金属效果；此外要针对不同的物体选择合适的贴图，需要用Photoshop提前对贴图做处理，将贴图大小设置为2像素×2像素，并把可透明的贴图需转换成PNG格式；最后根据实际设备颜色，设置Material的颜色属性。将不同的材质拖到不同的设备网格面上，完成对设备模型的赋予材质的工作。

利用Unity3D的粒子系统模拟粗苯工段中主要的流体：焦炉煤气、贫油、富油。根据不同管路中的流体性质，创建不同的粒子系统，设置里面的参数，达到模拟动态模拟流体的效果，具体步骤为：创建一个粒子系统Partcal System，根据管道形状设置发射形状为Cone，为圆柱形发射；结合粗苯工段各管路实际流量状况，设置发射速率EmissionRate的值，煤气管流体量较大，发射速率设为100，其他流体流量较少设置为50；根据不同流体性质，设置流体的起始速率StartSpeed、起始大小StartSize、存活时间Lifetime、颜色随时间变化值ColorOverLifetime、大小变化SizeOverLifetime及材质贴图Renderer选项；将设置好的不同流体粒子根据实际情况放置进不同的管道内部，最后调整发射半径大小，以符合不同的管径。通过上述步骤，最终完成粗苯工段中各流体特效的表现。

焦化厂粗苯工段的设备包括：终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、换热器、储罐阀门和管路。

应理解，该实施例中，焦化厂粗苯工段中共有三座横管式终冷塔，两座板式洗苯塔，两座脱苯塔，板式换热器和螺旋板换热器若干，相同的设备各参数一致。

如图5所示，一种焦化厂粗苯工段虚拟运作系统，包括：

创建模块1，用于创建焦化厂粗苯工段和人的虚拟场景，虚拟场景包括虚拟粗苯工段和虚拟人；

接收模块2，用于接收多个客户端发送的操作指令，操作指令包括事故处理指令、设备隐藏指令、设备功能查看指令和管路流体控制指令中的至少一个指令；

控制模块3，用于根据操作指令控制虚拟人的运动状态和虚拟粗苯工段的工作状态，并将虚拟场景上传至服务器端；

同步模块4，用于将服务器端的数据同步到所有客户端。

如图6所示，在一个实施例中，图5中的创建模块1可以包括：

建模单元11，用于根据焦化厂粗苯工段的实际占地尺寸、实际布置图和设备的结构与尺寸，对焦化厂粗苯工段和人进行三维建模，得到粗苯工段模型和人模型；

导出单元12，用于将粗苯工段模型和人模型导出为FBX文件；

导入单元13，用于将FBX文件导入Unity3D得到虚拟场景。

如图7所示，在一个实施例中，图6中的建模单元11可以包括：

绘制组件111，用于根据焦化厂粗苯工段的实际占地尺寸，通过SketchUp模型库绘制一矩形作为地平面；

建模组件112，用于根据焦化厂粗苯工段的设备的结构与尺寸，通过SketchUp模型库对设备进行三维建模，得到设备模型；

布置组件113，用于根据焦化厂粗苯工段的实际布置图，通过SketchUp模型库将设备模型放置于地平面的相应位置。

如图8所示，在一个实施例中，图7中的创建模块1还可以包括：

设置单元14，用于根据标准Cube文件的三维模型尺寸设置虚拟场景中粗苯工段模型的尺寸；

添加单元15，用于通过Unity3D给虚拟场景中粗苯工段模型添加材质、特效和碰撞器，特效包括流体、烟雾和火焰特效。

焦化厂粗苯工段的设备包括：终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、换热器、储罐阀门和管路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。