專利名稱：一種壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)及其培訓(xùn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田壓裂技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)及其培訓(xùn)方法。
背景技術(shù)：
隨著大型壓裂機(jī)組在油田壓裂作業(yè)中的不斷應(yīng)用，與之配套的大型壓裂控制裝置的發(fā)展也突飛猛進(jìn)，能夠集中控制30臺(tái)主體裝備、50臺(tái)壓裂設(shè)備協(xié)同工作和自動(dòng)控制壓裂工藝流程，對(duì)這種控制裝置操作的熟練掌握和靈活應(yīng)用直接決定了壓裂作業(yè)的安全與效果。如何脫離壓裂作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)操作員工的操作培訓(xùn)，成為技術(shù)研究要點(diǎn)
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對(duì)背景技術(shù)中的不足之處，而提供的一種安全、高效、經(jīng)濟(jì)、規(guī)范的壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)及其培訓(xùn)方法。它能夠?qū)毫蜒b備在壓裂現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)場(chǎng)景在計(jì)算機(jī)上虛擬重現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壓裂控制裝置操作規(guī)范、壓裂現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程和常規(guī)故障的排查與處理等培訓(xùn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)、操作和考核。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一種壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，它包括
儀表車集中仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面下達(dá)完成所述作業(yè)機(jī)組的集中操作培訓(xùn)內(nèi)容；
單泵車仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面和操作面板下達(dá)完成所述作業(yè)機(jī)組中單泵車的操作培訓(xùn)內(nèi)容；
混砂車仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面和操作面板下達(dá)完成所述作業(yè)機(jī)組中混砂車的操作培訓(xùn)內(nèi)容；
教師站，用于系統(tǒng)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障投放、培訓(xùn)記錄、培訓(xùn)考核、瀏覽回放、數(shù)據(jù)查詢等培訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。其中，儀表車集中仿真操作系統(tǒng)中包含儀表車集中操作模擬控制器，用于接受人機(jī)界面的操作，模擬1-30臺(tái)泵車、3臺(tái)混砂車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面；包含儀表車集中仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受儀表車集中操作模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯示虛擬場(chǎng)景。其中，單泵車仿真操作系統(tǒng)中包含單泵車操作模擬控制器，接受人機(jī)界面和操作面板的操作，模擬I臺(tái)泵車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面和操作面板；包含單泵車仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受單泵車模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯示虛擬場(chǎng)景。其中，混砂車仿真操作系統(tǒng)中包含混砂車操作模擬控制器，接受人機(jī)界面和操作面板的操作，模擬I臺(tái)混砂車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面和操作面板；包含混砂車仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受混砂車模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯示虛擬場(chǎng)旦
O在上述技術(shù)方案中，所述虛擬場(chǎng)景通過(guò)環(huán)幕系統(tǒng)顯示。在上述技術(shù)方案中，所述儀表車集中仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。在上述技術(shù)方案中，所述單泵車仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。在上述技術(shù)方案中，所述混砂車仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。 在上述技術(shù)方案中，單泵車仿真操作系統(tǒng)、混砂車仿真操作系統(tǒng)均可以不與教師站進(jìn)行通訊，而采取獨(dú)立自由訓(xùn)練的形式。本發(fā)明還提供了一種使用上述虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，該方法包括如下步驟
I)培訓(xùn)前通過(guò)教師站管理軟件啟動(dòng)虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)的軟件運(yùn)行，設(shè)置培訓(xùn)前的一些配置工作，例如，培訓(xùn)進(jìn)入時(shí)，觀察者初始位置、系統(tǒng)聲音設(shè)置、系統(tǒng)物件參數(shù)和設(shè)置培訓(xùn)者人數(shù)等各種初始化工作。2)培訓(xùn)時(shí)教師站管理軟件可以操作監(jiān)控端視角，能夠方便第三者(非受訓(xùn)者)同時(shí)觀察整個(gè)場(chǎng)景，能夠?qū)崟r(shí)設(shè)置天氣時(shí)間等功能，能夠進(jìn)行故障投放工作。3)培訓(xùn)后教師站管理軟件負(fù)責(zé)關(guān)閉整個(gè)環(huán)幕系統(tǒng)；平時(shí)環(huán)幕系統(tǒng)非運(yùn)行時(shí)，可以設(shè)置各個(gè)計(jì)算機(jī)端的網(wǎng)絡(luò)連接IP地址和端口號(hào)，設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)地址等，可進(jìn)行各項(xiàng)培
訓(xùn)管理工作。與傳統(tǒng)的壓裂控制裝置操作培訓(xùn)過(guò)程相比，使用本壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行操作培訓(xùn)具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)經(jīng)濟(jì)性
讓操作人員到油田作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行培訓(xùn)，所需費(fèi)用和代價(jià)是相當(dāng)驚人的，隨著大型頁(yè)巖氣開發(fā)領(lǐng)域難度的逐步增加，操作失誤引起的經(jīng)濟(jì)損失和帶來(lái)的危險(xiǎn)性也越來(lái)越大，而讓現(xiàn)場(chǎng)人員在去現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練前，先使用本虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，對(duì)各種科目進(jìn)行反復(fù)的訓(xùn)練，達(dá)到熟練的程度，就可以大大減少去現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)的次數(shù)以及惡性事故的發(fā)生幾率，進(jìn)而可以減少培訓(xùn)的費(fèi)用。(2)可重復(fù)性
對(duì)于作業(yè)人員的培訓(xùn)來(lái)說(shuō)，除了要使其熟練的掌握常規(guī)的操作以外，還要使其擁有在突發(fā)事故中迅速做出判斷，并采取相應(yīng)有效措施的能力，而在現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)中，這種突發(fā)事件是很少發(fā)生，甚至是不允許發(fā)生的。例如壓裂過(guò)程中的壓力波動(dòng)、高壓不降、設(shè)備故障、各種井下復(fù)雜事故的發(fā)生等，這在現(xiàn)場(chǎng)都是不允許發(fā)生的。而采用虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)則可以將各種各樣的可能發(fā)生的事件反復(fù)展現(xiàn)在培訓(xùn)人員面前，使培訓(xùn)人員有足夠的機(jī)會(huì)接收各種突發(fā)事件的挑戰(zhàn)，對(duì)壓裂設(shè)備和壓裂作業(yè)有更深刻的了解，對(duì)壓裂設(shè)備的操作規(guī)程有更熟練的掌握，從而培訓(xùn)出更全面的操作人員。(3)可普及性
虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)不需要實(shí)戰(zhàn)中所使用的材料，僅僅需要必要的設(shè)備和計(jì)算機(jī)，不受地點(diǎn)、材料、設(shè)備等方面的限制，在室內(nèi)就可以對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，因此可以大大提高受訓(xùn)比例和培訓(xùn)課程難度，達(dá)到提高整個(gè)操作隊(duì)伍的業(yè)務(wù)和水平的目的。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中儀表車集中操作培訓(xùn)方法流程圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中單泵車操作培訓(xùn)方法流程圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例中混砂車操作培訓(xùn)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。·
如圖I所示，本發(fā)明壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，包括
儀表車集中仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面下達(dá)完成所述作業(yè)機(jī)組的集中操作培訓(xùn)內(nèi)容；
單泵車仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面和操作面板下達(dá)完成所述作業(yè)機(jī)組中單泵車的操作培訓(xùn)內(nèi)容；
混砂車仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面和操作面板下達(dá)完成所述作業(yè)機(jī)組中混砂車的操作培訓(xùn)內(nèi)容；
教師站，用于系統(tǒng)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障投放、培訓(xùn)記錄、培訓(xùn)考核、瀏覽回放、數(shù)據(jù)查詢等培訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容；
其中，儀表車集中仿真操作系統(tǒng)中包含儀表車集中操作模擬控制器，用于接受人機(jī)界面的操作，模擬1-30臺(tái)泵車、3臺(tái)混砂車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面；包含儀表車集中仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受儀表車集中操作模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯不虛擬場(chǎng)景。其中，單泵車仿真操作系統(tǒng)中包含單泵車操作模擬控制器，接受人機(jī)界面和操作面板的操作，模擬I臺(tái)泵車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面和操作面板；包含單泵車仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受單泵車模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯示虛擬場(chǎng)景。其中，混砂車仿真操作系統(tǒng)中包含混砂車操作模擬控制器，接受人機(jī)界面和操作面板的操作，模擬I臺(tái)混砂車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面和操作面板；包含混砂車仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受混砂車模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯示虛擬場(chǎng)
旦
ο在上述實(shí)施例中，所述虛擬場(chǎng)景通過(guò)環(huán)幕系統(tǒng)顯示。在上述實(shí)施例中，所述儀表車集中仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。在上述實(shí)施例中，所述單泵車仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。在上述實(shí)施例中，所述混砂車仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。在上述實(shí)施例中，單泵車仿真操作系統(tǒng)、混砂車仿真操作系統(tǒng)均可以不與教師站進(jìn)行通訊，而采取獨(dú)立自由訓(xùn)練的形式。教師站4在系統(tǒng)管理系統(tǒng)4. I上進(jìn)行培訓(xùn)前的模式選擇、培訓(xùn)選擇、網(wǎng)絡(luò)連接。按下“啟動(dòng)仿真系統(tǒng)”自動(dòng)啟動(dòng)儀表車集中仿真操作虛擬交互系統(tǒng)I. 17，進(jìn)行三維場(chǎng)景顯示。在瀏覽模式下，可在系統(tǒng)管理系統(tǒng)4. I上進(jìn)行各項(xiàng)場(chǎng)景瀏覽操作，儀表車集中仿真操作虛擬交互系統(tǒng)I. 17響應(yīng)這些操作。在儀表車集中操作培訓(xùn)模式下，按下“開始培訓(xùn)”后數(shù)據(jù)庫(kù)4. 3開始記錄所有以下操作
儀表車集中操作臺(tái)I上集中控制1-30臺(tái)泵車的人機(jī)界面I. 1，I. 2，I. 3，參加儀表車集中操作培訓(xùn)的泵車崗操作工通過(guò)這3個(gè)屏觀察當(dāng)前泵車作業(yè)狀態(tài)，并通過(guò)人機(jī)界面上的按鍵下達(dá)各項(xiàng)操作控制命令；
儀表車集中操作臺(tái)I上集中控制3臺(tái)混砂車的人機(jī)界面I. 4，I. 5，I. 6，參加儀表車集中 操作培訓(xùn)的混砂車崗操作工通過(guò)這3個(gè)屏觀察當(dāng)前混砂車作業(yè)狀態(tài)，并通過(guò)人機(jī)界面上的按鍵下達(dá)各項(xiàng)操作控制命令；
儀表車集中操作臺(tái)I上集中采集顯示作業(yè)數(shù)據(jù)的顯示器I. 7，I. 8，I. 9，I. 10，參加儀表車集中操作培訓(xùn)的數(shù)據(jù)采集操作工通過(guò)這4個(gè)屏觀察當(dāng)前作業(yè)作業(yè)狀態(tài)，并通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤操作調(diào)出需要的數(shù)據(jù)顯示，進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和記錄；
儀表車集中操作臺(tái)I上的工業(yè)控制器I. 11，I. 12，I. 13接受人機(jī)界面I. 1，I. 2，I. 3的操作，對(duì)1-30臺(tái)泵車的信號(hào)進(jìn)行模擬，并在人機(jī)界面I. 1，I. 2，I. 3上進(jìn)行顯示。儀表車集中操作臺(tái)I上的工業(yè)控制器I. 14，I. 15，I. 16接受人機(jī)界面I. 4，I. 5，I. 6的操作，對(duì)1-3臺(tái)混砂車的信號(hào)進(jìn)行模擬，并在人機(jī)界面I. 4，I. 5，I. 6上進(jìn)行顯示。儀表車集中仿真操作虛擬交互系統(tǒng)I. 17對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行三維畫面還原，并給出相應(yīng)的動(dòng)畫增強(qiáng)效果。培訓(xùn)模式分練習(xí)模式和考核模式?？己四Ｊ綍r(shí),儀表車集中仿真操作虛擬交互系統(tǒng)I. 17給出分?jǐn)?shù)顯示。培訓(xùn)結(jié)束后，按下“結(jié)束培訓(xùn)”后數(shù)據(jù)庫(kù)4. 3停止記錄。在單泵車操作培訓(xùn)模式下，按下“開始培訓(xùn)”后數(shù)據(jù)庫(kù)4. 3開始記錄所有以下操作
單泵車操作臺(tái)2上控制I臺(tái)泵車的人機(jī)界面2. I,參加單泵車操作培訓(xùn)的操作工通過(guò)該屏觀察當(dāng)前泵車作業(yè)狀態(tài)，并通過(guò)人機(jī)界面2. I上的按鍵下達(dá)各項(xiàng)操作控制命令；
單泵車操作臺(tái)2上控制和顯示I臺(tái)泵車的操作面板2. 2，參加單泵車操作培訓(xùn)的操作工通過(guò)該面板觀察當(dāng)前泵車狀態(tài)，并通過(guò)面板上的開關(guān)、按鈕下達(dá)各項(xiàng)操作控制命令；
單泵車操作臺(tái)上的工業(yè)控制器2. 3接受人機(jī)界面2. I和操作面板2. 2的操作，對(duì)I臺(tái)泵車的信號(hào)進(jìn)行模擬，并在人機(jī)界面2. 1，操作面板2. 2上進(jìn)行顯示。單泵車仿真操作虛擬交互系統(tǒng)2. 4對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行三維畫面還原，并給出相應(yīng)的動(dòng)畫增強(qiáng)效果?？己四Ｊ綍r(shí)，給出分?jǐn)?shù)顯示。培訓(xùn)結(jié)束后，按下“結(jié)束培訓(xùn)”后數(shù)據(jù)庫(kù)4. 3停止記錄。在混砂車操作培訓(xùn)模式下，按下“開始培訓(xùn)”后數(shù)據(jù)庫(kù)4. 3開始記錄所有以下操作
混砂車操作臺(tái)3上控制I臺(tái)混砂車的人機(jī)界面3. I,參加混砂車操作培訓(xùn)的操作工通過(guò)該屏觀察當(dāng)前混砂車作業(yè)狀態(tài)，并通過(guò)人機(jī)界面3. I上的按鍵下達(dá)各項(xiàng)操作控制命令；混砂車操作臺(tái)3上控制和顯示I臺(tái)混砂車的操作面板3. 2，參加混砂車操作培訓(xùn)的操作工通過(guò)該面板觀察當(dāng)前混砂車狀態(tài)，并通過(guò)面板上的開關(guān)、按鈕下達(dá)各項(xiàng)操作控制命令；
混砂車操作臺(tái)3上的工業(yè)控制器3. 3接受人機(jī)界面3. I和操作面板3. 2的操作，對(duì)I臺(tái)混砂車的信號(hào)進(jìn)行模擬，并在人機(jī)界面3. 1，操作面板3. 2上進(jìn)行顯示?；焐败嚪抡娌僮魈摂M交互系統(tǒng)3. 4對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行三維畫面還原，并給出相應(yīng)的動(dòng)畫增強(qiáng)效果?？己四Ｊ綍r(shí)，給出分?jǐn)?shù)顯示。培訓(xùn)結(jié)束后，按下“結(jié)束培訓(xùn)”后數(shù)據(jù)庫(kù)4. 3停止記錄。培訓(xùn)結(jié)束后，教師站4可切換至回放模式，對(duì)剛才的培訓(xùn)或?qū)σ郧暗臍v史記錄進(jìn)行回放。
在培訓(xùn)結(jié)束前或培訓(xùn)結(jié)束后，教師站4可通過(guò)考核查詢系統(tǒng)4. 2進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)4. 3的編輯、查詢、打印等工作。本實(shí)施例給上述壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)提供了一種操作培訓(xùn)方法，其具體程序流程如圖2、圖3、圖4所不。如圖2所示，按下列步驟實(shí)現(xiàn)儀表車集中操作的仿真操作培訓(xùn)。步驟I :連接儀表車仿真操作培訓(xùn)系統(tǒng)與教師站，對(duì)仿真系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行初始化設(shè)置，對(duì)泵車、混砂車型號(hào)和初始位置、初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。步驟2 :在教師站輸入作業(yè)設(shè)計(jì)表。步驟3 :在教師站按下“開始培訓(xùn)”，開始記錄培訓(xùn)過(guò)程。步驟4 :泵車工操作崗按要求對(duì)1-30臺(tái)泵車進(jìn)行各項(xiàng)操作和控制；混砂車操作崗按要求對(duì)混砂車進(jìn)行各項(xiàng)操作和控制；數(shù)據(jù)采集崗對(duì)作業(yè)數(shù)據(jù)、曲線進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄。步驟5 :仿真交互系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，學(xué)員通過(guò)對(duì)三維虛擬設(shè)備及部件的觀察操作結(jié)果。步驟6 :在教師站顯示器上進(jìn)行操作，進(jìn)行故障投放，觀察操作者的應(yīng)對(duì)情況；數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)記錄。步驟7 :考核模式下，根據(jù)操作學(xué)員的操作情況給出評(píng)分。步驟8 :培訓(xùn)模式結(jié)束，在教師站按下“結(jié)束培訓(xùn)”。如圖3所示，按下列步驟實(shí)現(xiàn)單泵車的仿真操作培訓(xùn)。步驟I :連接單泵車仿真操作培訓(xùn)系統(tǒng)與教師站，對(duì)仿真系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行初始化設(shè)置，對(duì)泵車型號(hào)和初始位置、初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。步驟2 :如果選擇自由練習(xí)模式，則斷開網(wǎng)絡(luò)連接；如果選擇考核模式，則保持網(wǎng)絡(luò)通訊。步驟3 :在教師站按下“開始培訓(xùn)”，開始記錄培訓(xùn)過(guò)程。步驟4 :學(xué)員對(duì)面板進(jìn)行操作或?qū)Σ僮鹘缑孢M(jìn)行操作，按規(guī)范和預(yù)定作業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行啟車、提升油門、換擋、排出等操作。步驟5 :仿真交互系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，學(xué)員通過(guò)對(duì)三維虛擬設(shè)備及部件的觀察操作結(jié)果。步驟6 :在網(wǎng)絡(luò)通訊情況下，在教師站顯示器上進(jìn)行操作，進(jìn)行故障投放，觀察操作者的應(yīng)對(duì)情況；數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)記錄。步驟7 :考核模式下，根據(jù)操作學(xué)員的操作情況給出評(píng)分。步驟8 :培訓(xùn)模式結(jié)束，在教師站按下“結(jié)束培訓(xùn)”。如圖4所示，按下列步驟實(shí)現(xiàn)混砂車的仿真操作培訓(xùn)。步驟I :連接混砂車仿真操作培訓(xùn)系統(tǒng)與教師站，對(duì)仿真系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行初始化設(shè)置，對(duì)混砂車型號(hào)和初始位置、初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。步驟2 :如果選擇自由練習(xí)模式，則斷開網(wǎng)絡(luò)連接；如果選擇考核模式，則保持網(wǎng)絡(luò)通訊。步驟3 :在教師站按下“開始培訓(xùn)”，開始記錄培訓(xùn)過(guò)程。 步驟4:學(xué)員對(duì)面板進(jìn)行操作或?qū)Σ僮鹘缑孢M(jìn)行操作，按規(guī)范和預(yù)定作業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行啟車、吸入、加砂、排出等操作。步驟5 :仿真交互系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，學(xué)員通過(guò)對(duì)三維虛擬設(shè)備及部件的觀察操作結(jié)果。步驟6 :在網(wǎng)絡(luò)通訊情況下，在教師站顯示器上進(jìn)行操作，進(jìn)行故障投放，觀察操作者的應(yīng)對(duì)情況；數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)記錄。步驟7 :考核模式下，根據(jù)操作學(xué)員的操作情況給出評(píng)分。步驟8 :培訓(xùn)模式結(jié)束，在教師站按下“結(jié)束培訓(xùn)”。
權(quán)利要求
1.一種壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于包括 儀表車集中仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面下達(dá)完成作業(yè)機(jī)組的集中操作培訓(xùn)內(nèi)容； 單泵車仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面和操作面板下達(dá)完成作業(yè)機(jī)組中單泵車的操作培訓(xùn)內(nèi)容； 混砂車仿真操作系統(tǒng)，用來(lái)通過(guò)人機(jī)界面和操作面板下達(dá)完成作業(yè)機(jī)組中混砂車的操作培訓(xùn)內(nèi)容； 教師站，用于實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，包括系統(tǒng)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障投放、培訓(xùn)記錄、培訓(xùn)考核、瀏覽回放、數(shù)據(jù)查詢； 所述儀表車集中仿真操作系統(tǒng)中包含儀表車集中操作模擬控制器，用于接受人機(jī)界面的操作，模擬1-30臺(tái)泵車、3臺(tái)混砂車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面；包含儀表車集中仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受儀表車集中操作模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯不虛擬場(chǎng)景； 所述單泵車仿真操作系統(tǒng)包含單泵車操作模擬控制器，用于接受人機(jī)界面和操作面板的操作，模擬I臺(tái)泵車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面和操作面板；包含單泵車仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受單泵車操作模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯示虛擬場(chǎng)景； 所述混砂車仿真操作系統(tǒng)包含混砂車操作模擬控制器，用于接受人機(jī)界面和操作面板的操作，模擬I臺(tái)混砂車的設(shè)備數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示至人機(jī)界面和操作面板；包含混砂車仿真操作虛擬交互系統(tǒng)，用于接受混砂車操作模擬控制器的數(shù)據(jù)，顯示虛擬場(chǎng)景。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于所述儀表車集中仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于所述單泵車仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于所述混砂車仿真操作系統(tǒng)與教師站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)學(xué)員的各項(xiàng)操作進(jìn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的故障投放和參數(shù)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于所述單泵車仿真操作系統(tǒng)、混砂車仿真操作系統(tǒng)均可以不與教師站進(jìn)行通訊，而采取獨(dú)立自由訓(xùn)練的形式。
6.一種使用如權(quán)利要求I所述的壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其特征在于該方法包括 I)儀表車集中操作的仿真操作培訓(xùn) 步驟1，連接儀表車仿真操作培訓(xùn)系統(tǒng)與教師站，對(duì)仿真系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行初始化設(shè)置，對(duì)泵車、混砂車型號(hào)和初始位置、初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置； 步驟2，在教師站輸入作業(yè)設(shè)計(jì)表； 步驟3，在教師站按下“開始培訓(xùn)”，開始記錄培訓(xùn)過(guò)程； 步驟4，泵車工操作崗按要求對(duì)1-30臺(tái)泵車進(jìn)行各項(xiàng)操作和控制；混砂車操作崗按要求對(duì)混砂車進(jìn)行各項(xiàng)操作和控制；數(shù)據(jù)采集崗對(duì)作業(yè)數(shù)據(jù)、曲線進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄； 步驟5，仿真交互系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，學(xué)員通過(guò)對(duì)三維虛擬設(shè)備及部件的觀察操作結(jié)果； 步驟6，在教師站顯示器上進(jìn)行操作，進(jìn)行故障投放，觀察操作者的應(yīng)對(duì)情況；數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)記錄； 步驟7，考核模式下，根據(jù)操作學(xué)員的操作情況給出評(píng)分； 步驟8，培訓(xùn)模式結(jié)束，在教師站按下“結(jié)束培訓(xùn)”； 2)單泵車的仿真操作培訓(xùn) 步驟1，連接單泵車仿真操作培訓(xùn)系統(tǒng)與教師站，對(duì)仿真系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行初始化設(shè)置，對(duì)泵車型號(hào)和初始位置、初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置； 步驟2，如果選擇自由練習(xí)模式，則斷開網(wǎng)絡(luò)連接；如果選擇考核模式，則保持網(wǎng)絡(luò)通訊； 步驟3，在教師站按下“開始培訓(xùn)”，開始記錄培訓(xùn)過(guò)程； 步驟4，學(xué)員對(duì)面板進(jìn)行操作或?qū)Σ僮鹘缑孢M(jìn)行操作，按規(guī)范和預(yù)定作業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行啟車、提升油門、換擋、排出操作； 步驟5，仿真交互系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，學(xué)員通過(guò)對(duì)三維虛擬設(shè)備及部件的觀察操作結(jié)果； 步驟6，在網(wǎng)絡(luò)通訊情況下，在教師站顯示器上進(jìn)行操作，進(jìn)行故障投放，觀察操作者的應(yīng)對(duì)情況；數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)記錄； 步驟7，考核模式下，根據(jù)操作學(xué)員的操作情況給出評(píng)分； 步驟8，培訓(xùn)模式結(jié)束，在教師站按下“結(jié)束培訓(xùn)”； 3)混砂車的仿真操作培訓(xùn) 步驟1，連接混砂車仿真操作培訓(xùn)系統(tǒng)與教師站，對(duì)仿真系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行初始化設(shè)置，對(duì)混砂車型號(hào)和初始位置、初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置； 步驟2，如果選擇自由練習(xí)模式，則斷開網(wǎng)絡(luò)連接；如果選擇考核模式，則保持網(wǎng)絡(luò)通訊； 步驟3，在教師站按下“開始培訓(xùn)”，開始記錄培訓(xùn)過(guò)程； 步驟4，學(xué)員對(duì)面板進(jìn)行操作或?qū)Σ僮鹘缑孢M(jìn)行操作，按規(guī)范和預(yù)定作業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行啟車、吸入、加砂、排出等操作； 步驟5，仿真交互系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，學(xué)員通過(guò)對(duì)三維虛擬設(shè)備及部件的觀察操作結(jié)果； 步驟6，在網(wǎng)絡(luò)通訊情況下，在教師站顯示器上進(jìn)行操作，進(jìn)行故障投放，觀察操作者的應(yīng)對(duì)情況;數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)記錄； 步驟7，考核模式下，根據(jù)操作學(xué)員的操作情況給出評(píng)分； 步驟8，培訓(xùn)模式結(jié)束，在教師站按下“結(jié)束培訓(xùn)”。
全文摘要
本發(fā)明涉及油田壓裂技術(shù)領(lǐng)域，提供一種壓裂控制裝置虛擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)及其培訓(xùn)方法，該系統(tǒng)包括儀表車集中仿真操作系統(tǒng)，單泵車仿真操作系統(tǒng)，混砂車仿真操作系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障投放、培訓(xùn)記錄、培訓(xùn)考核、瀏覽回放、數(shù)據(jù)查詢等培訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容的教師站。本發(fā)明培訓(xùn)系統(tǒng)及其培訓(xùn)方法安全、高效、經(jīng)濟(jì)、規(guī)范，能夠?qū)毫蜒b備在壓裂現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)場(chǎng)景在計(jì)算機(jī)上虛擬重現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壓裂控制裝置操作規(guī)范、壓裂現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程和常規(guī)故障的排查與處理等培訓(xùn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)、操作和考核。
文檔編號(hào)G09B9/00GK102903272SQ20121038888
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者張金霞, 唐軍, 陳春霞, 葉紀(jì)東, 丁曉珍, 寇俊, 李建新, 鄧廣淵, 駱豎星, 鄭例 申請(qǐng)人:四機(jī)賽瓦石油鉆采設(shè)備有限公司