固井多媒體教學軟件的開發(fā)

孫 偉

（大慶鉆探工程公司鉆井生產(chǎn)技術(shù)服務一公司，黑龍江大慶163000）

1 研究意義及目的

2 技術(shù)方案

固井多媒體教學軟件分為系統(tǒng)平臺建設和應用系統(tǒng)建設2大部分，應用系統(tǒng)主要包括以下內(nèi)容：鉆井地質(zhì)、固井設計、固井工藝、水泥及外加劑、固井設備及工具、儀表計量、固井質(zhì)量評價。

2.1 系統(tǒng)建模

數(shù)學建模是系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)要建立的模型是對固井系統(tǒng)和固井系統(tǒng)內(nèi)的設備設施進行分析，然后建模。主要是針對這些設備設施的運行情況和工藝流程來進行數(shù)學建模。

對于設備設施的數(shù)學模型應該對設備的工作過程能夠給出準確的描述以及預測，基本要求如下所述：

（1）輸入輸出要一一對應：就是要準確把設備的輸入輸出關(guān)系、進行、關(guān)聯(lián)，滿足設備基本的工作原理的要求，并且反映設備工作的實際狀態(tài)。

（2）必須反映與其他的子系統(tǒng)之間的聯(lián)系：設備與設備之間的聯(lián)系相似。按照數(shù)學建模的原則要求，把固井主要設備、工具分別建立模型。

2.2 圖形化建模系統(tǒng)

本系統(tǒng)是核心開發(fā)引擎，模型控制負責對系統(tǒng)中的應用算法進行加載、解析、執(zhí)行、跟蹤、控制；系統(tǒng)引擎能夠獨立運行，開發(fā)者可利用本系統(tǒng)建立目標系統(tǒng)的計算機數(shù)學模型，基于開發(fā)的應用依賴于運行平臺進行支撐運行。

2.3 安全分析與培訓支撐系統(tǒng)

這種事故案例分析與培訓項目通過“事故案例”及其組合定義，對操作人員進行各種事故及組合事故分析、判斷和處理技能等的培訓，提高操作人員的全面操作技能和安全生產(chǎn)的意識及對突發(fā)事故的分析判斷與操作能力。主要功能如下：

（1）多級別培訓和考核功能。系統(tǒng)可以組合出不同難易程度的培訓和考核項目，大大拓寬了仿真系統(tǒng)的適用范圍和操作人員技能培訓的水平空間跨度。

我最喜歡偷窺屋。這個屋子里空蕩蕩的，只有四面墻，其中一面墻上有一些小洞，小洞只有手指那么大。通過小洞往里面看，你會發(fā)現(xiàn)里面有一個電視機，或者說是一個屏幕。因為小洞太小，所以你看不到屏幕的四條邊。屏幕上播放的是很奇幻的東西，但是你看不清楚。所以嘛，它叫偷窺屋。

（2）安全培訓。系統(tǒng)可以在仿真培訓系統(tǒng)中組合定義出若干事故或影響裝置運行的“事故案例”。操作人員針對這些事故案例進行培訓。

3 主要功能

本培訓軟件通過應用C語言、Html、JavaScript等程序編寫語言進行系統(tǒng)網(wǎng)站編制，實現(xiàn)網(wǎng)上學習與培訓形式，形成一個基于固井生產(chǎn)活動的有機的多媒體教學網(wǎng)絡環(huán)境：一是通過三維建模及Flash制作實現(xiàn)三維教學仿真模型和場景；二是通過現(xiàn)場攝像機錄制后期剪輯實現(xiàn)固井現(xiàn)場情景的再現(xiàn)。

（1）系統(tǒng)開發(fā)平臺的建立：根據(jù)軟、硬件發(fā)展的趨勢，服務器端操作系統(tǒng)平臺選用微軟的Windows2003 Sever，采用集成 Internet Information Sever6.0作為Web服務器，實現(xiàn)信息發(fā)布和事物處理；選取SQL Sever2005作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以保證數(shù)據(jù)庫的大容量和高安全性；動態(tài)與交互網(wǎng)頁用“動態(tài)服務器頁面”ASP.NET程序設計語言作為開發(fā)工具編程。固井技術(shù)人員及操作人員可以應用計算機隨時隨地登陸網(wǎng)站進行自學，培訓形式靈活、實用。

（2）三維、Flsh教學動畫演示：主要應用于技術(shù)人員以及操作人員等的操作技能的學習、培訓與考核。建立固井設備、工具等虛擬仿真三維動畫，使受培訓者在固井工程中運用Flash互動動畫,則可以更具體、直觀地反映固井工藝流程的技術(shù)特點、難點等等。

（3）教學視頻演示：由專業(yè)的攝影師與專業(yè)施工人員參照技術(shù)規(guī)范和預訂的腳本，在設備放置地點以及固井施工地點利用專業(yè)攝像設備進行前期視頻圖像圖片等素材的采集工作，通過電腦軟件將拍攝素材按照腳本順序進行合成，最后加上視覺特效、旁白或音樂。通過教學視頻的演示，學員直觀地看到設備、場景的真實情況，通過專業(yè)人員的講解，對現(xiàn)場操作過程有最直接、真實的體會。

（4）網(wǎng)絡學習考試題庫的構(gòu)建：根據(jù)培訓需求，確定需掌握的知識點的重要程度和比例，建立具有一定規(guī)模的、符合網(wǎng)絡考試的試題庫。試題庫主要采用文字、圖片的形式進行展示。理論試題庫分單項選擇、多想選擇、判斷、論述、簡答及隱患識別等類型題。

4 關(guān)鍵技術(shù)

在系統(tǒng)的設計和開發(fā)過程中需要考慮系統(tǒng)的可擴展性和可重用性，并且滿足虛擬環(huán)境下仿真操作系統(tǒng)的動態(tài)、實時的要求，因此需要解決作業(yè)場景以及設施三維模型實時生成、交互和優(yōu)化；材質(zhì)、紋理、其他特效技術(shù)的綜合應用；作業(yè)三維場景驅(qū)動引擎設計及交互式用戶界面的設計等關(guān)鍵技術(shù)問題。

4.1 場景以及設施三維模型實時生成、交互和優(yōu)化

應用多邊形逼近的方法，可以組成任何現(xiàn)實中有的或是現(xiàn)實中沒有的而我們能想象到的立體圖形。并且可以通過多種途徑對所生成的模型進行優(yōu)化處理，使得模型更小、更逼真、更易于管理、利用率更高、更適合實時仿真。

4.2 三維場景驅(qū)動引擎設計

（1）操作動作的設計與驅(qū)動。依據(jù)實際操作，分解操作動作，構(gòu)造各個操作對應的函數(shù)，并將動作與人物模型和操作部件相關(guān)聯(lián)，達到解析動作、組合動作、完成操作任務的功能。

（2）虛擬場景優(yōu)化。為場景中物體建立多級細節(jié)層次(LOD)，使用Portal(入口)技術(shù)，對場景進行區(qū)域劃分，把場景按相對位置劃分為若干塊，設置Portal，使處于攝像機外的實體不必渲染，大大節(jié)省計算機CPU消耗。

（3）交互式用戶界面的設計。界面設計以多視圖切換、鼠標點擊、圖標提示等模式來實現(xiàn)。通過自行設計的視圖切換函數(shù)來實現(xiàn)多視圖之間的切換，將可操作的圖標與設備部件相對應，從而完成可操作部件的提示，方便用戶交互式操作使用和尋找可操作點。

5 結(jié)論

（1）通過多媒體固井視頻軟件的開發(fā)，創(chuàng)新了企業(yè)員工培訓方式，不受場地、環(huán)境、時間限制，可以隨機安排時間進行培訓，培訓更加靈活。

（2）提高了培訓效果，傳統(tǒng)的培訓往往是要求員工死記硬背一些文字，不生動，即使記住了，在實際操作中效果也不是很好，利用多媒體培訓可以更加直觀地了解工藝過程、設備工具原理及操作規(guī)程，在頭腦中形成更加生動的圖象，因此培訓的效果更加明顯。

（3）降低了企業(yè)員工培訓成本，由于傳統(tǒng)培訓需要集中組織，占用的教育資源較多，加上其它成本（如交通費、通訊費等），成本較高，利用多媒體教學軟件進行培訓一次性投入，后期費用基本沒有，具有更高的經(jīng)濟效益。

（4）更好地促進企業(yè)規(guī)范管理，利用多媒體教學軟件進行培訓，內(nèi)容準確，對每一個崗位的培訓內(nèi)容是完全一致的，減少了人為因素的影響，培訓內(nèi)容更加規(guī)范。

參考文獻：

[1] 丁保剛，王忠福，等.固井技術(shù)基礎[M].北京石油工業(yè)出版社，2006.

[2][美]?？藸枺˙ruce Eckel）.Java編程思想（第4版）/計算機科學叢書[M].陳昊鵬，譯.機械工藝出版社，2007.

[3] 李克向.鉆井甲方手冊[M].石油工業(yè)出版社，1990.

[4] 廖華林.大位移井套管柱摩阻模型的建立及其應用[J].石油大學學報，2002，26（1）：29-31.