余征宇，帥天成

海洋石油工程股份有限公司深圳分公司，廣東深圳 518067

0 引言

SMD DriROV?模擬器系統(tǒng)是一種為領(lǐng)航員提供實(shí)時(shí)培訓(xùn)和評(píng)估的工具，能對(duì)任務(wù)進(jìn)行計(jì)劃編制和演練。這種模擬器使ROV 領(lǐng)航員只需借助一種模擬ROV 及其作業(yè)環(huán)境的“虛擬”模型而不需要操作“真實(shí)”的ROV 就可以獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

領(lǐng)航員從仿真軟件制作的虛擬攝像頭、聲納等模擬儀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中得到反饋。這個(gè)模型還對(duì)機(jī)械手、TMS、系纜和臍帶纜等進(jìn)行了模擬，并為實(shí)習(xí)領(lǐng)航員提供了幾乎和真實(shí)ROV界面一樣的模擬用戶界面。培訓(xùn)師在另外一個(gè)單獨(dú)的培訓(xùn)師控制臺(tái)對(duì)仿真進(jìn)行設(shè)定和控制。這個(gè)控制臺(tái)用來監(jiān)控受訓(xùn)生的操作并根據(jù)需要修改作業(yè)劇情和環(huán)境參數(shù)。

該系統(tǒng)也能用來制訂作業(yè)計(jì)劃，模擬作業(yè)，評(píng)估新工具或者評(píng)估潛器配置發(fā)生如增加工具托架等變化時(shí)的效果。

1 構(gòu)造

該系統(tǒng)既可以作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)使用又可以整合進(jìn)實(shí)體ROV（帶潛器和LARS 等）的控制系統(tǒng)中以在實(shí)體系統(tǒng)空閑時(shí)用作培訓(xùn)。

1.1 獨(dú)立系統(tǒng)

獨(dú)立系統(tǒng)安裝在一個(gè)固定的或者半固定的地方如基礎(chǔ)培訓(xùn)室、維修間甚至是船上或者平臺(tái)上的一間辦公室。構(gòu)造和標(biāo)準(zhǔn)ROV 控制間一模一樣。

1.2 整合系統(tǒng)

整合系統(tǒng)則是被裝到實(shí)體ROV（包括潛器、TMS、LARS 等）中作為其中的一部分。這種系統(tǒng)使用實(shí)體ROV 的控制臺(tái)和顯示器作為用戶界面并形成虛擬的ROV 和作業(yè)環(huán)境。也就是說，ROV 控制臺(tái)可以在“真實(shí)”ROV 操作和“虛擬”ROV 操作之間簡(jiǎn)單切換。這種系統(tǒng)使領(lǐng)航員在停工時(shí)、陸地上或者待機(jī)時(shí)都能進(jìn)行培訓(xùn)、練習(xí)和演練。

2 系統(tǒng)描述

上述的獨(dú)立系統(tǒng)包括一個(gè)領(lǐng)航員和觀察者控制臺(tái)，前面是一排顯示器用于顯示虛擬攝像頭畫面、聲納圖像和潛器控制狀態(tài)。該套設(shè)備適合裝在一個(gè)培訓(xùn)室或者控制集裝箱中。

2.1 概述

一般來講上述模擬器主要由四個(gè)部分組成：

1） ROV 頂端控制系統(tǒng)；

2）領(lǐng)航員/操作者用戶界面；

3）ROV 仿真系統(tǒng)；

4）培訓(xùn)師界面。

2.2 ROV 頂端控制系統(tǒng)

模擬器控制部分包括用于Quantum WROV 的SMD DVECS控制系統(tǒng)，這套系統(tǒng)配置有控制電腦、網(wǎng)絡(luò)硬件、ROV 控制軟件和圖像分配功能。頂端控制系統(tǒng)用與“真實(shí)”系統(tǒng)類似的方法與領(lǐng)航員用戶界面通信?？刂婆_(tái)也和代替并模擬ROV 行為的仿真系統(tǒng)通信。

2.3 領(lǐng)航員用戶界面

1）控制臺(tái)

控制系統(tǒng)的顯示屏和屏幕分配與“真實(shí)”的QUANTUM系統(tǒng)相同。該套系統(tǒng)可讓受訓(xùn)領(lǐng)航員加深對(duì)已有信息和控制屏布局的了解。虛擬ROV 的狀態(tài)變化方式與真實(shí)系統(tǒng)類似。

2）控制面板

控制面板按鈕、操縱桿、觸摸屏電腦面板的控制頁面等的布局與“真實(shí)”控制間相同而且能夠用仿真軟件產(chǎn)生相同的ROV 功能。

2.4 ROV 仿真系統(tǒng)

ROV 仿真系統(tǒng)由許多功能強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)電腦組成，運(yùn)行包括攝像頭和聲納圖像形成等仿真軟件。虛擬ROV 模型通過ROV 頂端控制系統(tǒng)由領(lǐng)航員用戶界面進(jìn)行控制并把得到的反饋數(shù)據(jù)和圖像在顯示器上展示給領(lǐng)航員。

其他人造的水下物件如閥、管匯、BOP 組件、海管和基盤等也可以導(dǎo)入該系統(tǒng)中，系統(tǒng)按標(biāo)準(zhǔn)配備了一系列普通的物件?；A(chǔ)仿真軟件主要用來進(jìn)行領(lǐng)航員培訓(xùn)。系統(tǒng)可以很輕易地升級(jí)成具有任務(wù)編制和預(yù)演的功能。

2.4.1 培訓(xùn)師界面

培訓(xùn)師界面在筆記本或者臺(tái)式機(jī)上運(yùn)行并被用來控制和監(jiān)視整個(gè)仿真過程，ROV 和周圍環(huán)境的3D 虛擬畫面使培訓(xùn)師能很好地觀察ROV 執(zhí)行領(lǐng)航員指令的情況。

培訓(xùn)師也能制造一些障礙劇情，修改環(huán)境參數(shù)并在領(lǐng)航員對(duì)這些變化做出反應(yīng)的同時(shí)調(diào)整仿真的劇情。錄像和回放工具也由培訓(xùn)師界面控制。

2.4.2 DriROV 的特點(diǎn)

1）領(lǐng)航員基本操作到復(fù)雜機(jī)械手操作的培訓(xùn)；

2）ROV、TMS、系纜和臍帶纜的完整動(dòng)態(tài)仿真；

3）任務(wù)編制和任務(wù)預(yù)演雙模式選擇；

4）控制間整合系統(tǒng)和獨(dú)立復(fù)制系統(tǒng)兩種構(gòu)造方式；

5）劇情錄像和回放；

6）多種機(jī)械手仿真模型可供選擇。

3 設(shè)備特征

物理構(gòu)造：

一個(gè)完整的模擬器包括一個(gè)運(yùn)行仿真軟件的個(gè)人電腦系統(tǒng)和輔助設(shè)備。這些電腦在已有硬件的基礎(chǔ)上通過雙絞線進(jìn)行以太網(wǎng)通訊。這個(gè)系統(tǒng)在電腦故障時(shí)有另一個(gè)電腦作為備用，備用電腦預(yù)先安裝了所有必要的軟件可代替系統(tǒng)中任何一臺(tái)仿真電腦以確保將培訓(xùn)的中斷時(shí)間降至最少，而這一轉(zhuǎn)換只需短短的5 分鐘就可以由最終用戶或者系統(tǒng)維護(hù)人員獨(dú)立完成。

當(dāng)連接到ROV 控制臺(tái)時(shí)，模擬器和控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)字和模擬圖像信號(hào)的交換，根據(jù)需要還可以實(shí)時(shí)仿真ROV 的操作。在這種構(gòu)造中，領(lǐng)航員與系統(tǒng)的互動(dòng)將通過ROV 控制臺(tái)和顯示屏完成，并為培訓(xùn)師提供了一個(gè)獨(dú)立的控制臺(tái)來進(jìn)行整個(gè)仿真過程的控制和監(jiān)視。

4 任務(wù)編制和預(yù)演功能

模擬器具有但不限于以下這些使ROV 能完成具體任務(wù)的功能：

1）水下營(yíng)救、檢測(cè)、垃圾清理、補(bǔ)給包運(yùn)送和電纜切割/解開；

2）利用ROV 外接工具包括井口清理刷（各種尺寸），真空泵，墊圈回收和替換工具來進(jìn)行檢測(cè)，清理和VX 墊圈的替換；

3）利用機(jī)械手操作鏈鋸、扭矩工具和虛擬熱撬桿進(jìn)行包括管匯、采油樹和PLETs 等水下設(shè)備的安裝和鎖定。

特性：劇情快照——培訓(xùn)師菜單功能之一。通過開始一個(gè)劇情并設(shè)置特定的環(huán)境作為另一個(gè)劇情的起點(diǎn)來保存劇情。比如讓ROV 處于一種較差的狀態(tài)（系纜裹?。┗蛘咦孯OV 重新出現(xiàn)在另一個(gè)任務(wù)中。

5 結(jié)論

以上對(duì)SMD 公司的“DriROV”模擬器進(jìn)行了一個(gè)介紹，希望對(duì)我國(guó)ROV 行業(yè)未來使用模擬器有一定的借鑒意義。

[1]Mike Luo.The ROV Simulator and its future.SMD Corpration，2009.

[2]Jack Chen.Let’s play ROV.Schilling Ltd，2011.