一种石化企业视角跟踪方法

技术领域

本发明涉及计算机三维模拟技术领域，尤其涉及一种石化企业视角跟踪方法。

背景技术

石化企业通过建立整个工厂的三维模型，形象逼真地再现了全厂的风貌，使用户可以身临其境地感受工厂所有的装置、设备、进出管道、油品罐区、辅助设施等，加深对炼油装置及流程本质的认识与理解。炼油厂的原油经过炼油装置的加工变成透明液体燃料(汽油、煤油、柴油等轻质油)、重质液体燃料(重柴油、锅炉燃料)、润滑油以及其它各种用途的气体、液体、固体产品(气态烃、液态烃、溶剂油、化工原料、石蜡、沥青、焦炭等)。

炼油厂的加工总流程，大体可以分为以下几种类型：(一)常压蒸馏---铂重整型，这种流程的主要产品是燃料油，同时一部分汽油馏分可以经铂重整生产芳香烃。常压重油、减压渣油还可以进行热解造气，以满足石油化工综合利用的需要。(二)常减压蒸馏---热裂化---焦化型，这类流程的特点是主要依靠热加工来生产汽油、柴油、燃料油和石油焦，轻质油收率只有60％左右。(三)常减压---催化裂化---焦化型，这类流程将常减压蒸馏所得渣油进行焦化，蒸馏和焦化所得的重质馏分用作催化裂化原料，产品质量比第二类流程好，汽油的辛烷值可达70％以上，还可以生产大量的裂化气，是石油化工的重要原料。(四)常减压---催化裂化---加氢裂化---焦化型，由于采用了加氢裂化新工艺，提高了产品质量，能生产较多的优质航空煤油及低凝点柴油。

为了在炼油厂中跟踪不同生产工艺流程，观察从原油罐区---一次加工装置---中间罐区---二次加工装置---产品罐区的顺序所涉及的每一个装置、设备、进出侧线、罐等，需要采用很好的视角跟踪方法，以便于清晰地观察。现有的企业生产工艺流程视角跟踪，主要是根据操作经验或历史数据进行，跟踪的过程比较固定，灵活性与可配置性不强。

发明内容

本发明提供一种石化企业视角跟踪方法，以实现观察炼油厂的每一个设备场景，跟踪不同的生产工艺流程，有助于加深对炼油流程本质的认识。

在整个炼油厂中定义一个“摄像机视角”的概念，包括3个属性参数：位置、方向、角度，在炼油厂中沿着不同的位置(x，y，z坐标)、方向(左右前后上下)、角度(俯视平视仰视)观察不同的工厂装置、设备、进出侧线、管道、油罐等。在此基础上，可以按照炼油厂常用的生产工艺方案配置不同的生产流程(比如从原油罐区-＞一次加工装置-＞中间罐区-＞二次加工装置-＞产品罐区的流程顺序)，也可以配置产品质量回溯流程(从产品罐区依次往前回溯到原油罐区)。然后通过设置不同生产流程下的一组摄像机视角参数，观察炼油厂是如何从原油经过加工设备到成品油的流程。

一种石化企业视角跟踪方法，包括以下步骤：

(1)建立炼油厂涉及的所有三维设备模型，每个设备都对应一个摄像机视角参数V_i(P_i，D_i，A_i)，其中：

P_i＝(Px_i，Py_i，Pz_i)为位置参数，Px_i、Py_i、Pz_i分别表示当前三维设备模型的x轴、y轴、z轴上的坐标；

D_i＝(Dl_i，Df_i，dh_i)为方向参数，其中Dl_i、Df_i、Dh_i分别表示左右、前后、上下的方向分量；

A_i＝(Ad_i，Ae_i，Au_i)为角度参数，其中Ad_i、ae_i、Au_i分别表示俯视、平视、仰视的分量；其中下标i表示设备索引；

(2)确定生产工艺流程涉及的所有设备结点的顺序，采集该生产工艺流程中设备结点一一相对应的摄像机视角参数；

(3)如果前后相邻的两个设备结点的摄像机视角参数相同，则摄像机在这两个设备结点之间的移动与转动速度都为0；

否则，计算前后相邻的两个设备结点的摄像机视角参数中距离、方向与角度的偏差，根据距离偏差得出摄像机在这两个设备结点之间的移动速度|V|_j，根据方向偏差与角度偏差得出摄像机在这两个设备结点之间的转动速度|T|_j；

记录所述的生产工艺流程中，顺序设备结点之间对应的摄像机移动与转动速度变化矩阵P：

$P=\left(\begin{array}{cc}{p}_{11}& p_{12}\\ p_{21}& p_{22}\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ p_{n1}& p_{n2}\end{array}\right)$

满足条件：

p_j1＝|V|_j、p_j2＝|T|_j，其中j为矩阵P中的行数索引；j＝1，2，...n。

(4)在炼油厂三维场景中根据摄像机移动与转动速度变化矩阵P，依次跟踪不同的工艺流程设备。

步骤(3)中，摄像机在前后相邻的两个设备结点之间的移动速度|V|_j和转动速度|T|_j的计算方法为：

计算前后相邻的两个设备结点之间的距离偏差ΔP_j：

${\mathrm{\Delta P}}_j=\sqrt{{({\mathrm{Px}}_{j+1}-{\mathrm{Px}}_j)}^2+{({\mathrm{Py}}_{j+1}-{\mathrm{Py}}_j)}^2+{({\mathrm{Pz}}_{j+1}-{\mathrm{Pz}}_j)}^2}$

计算前后相邻的两个设备结点之间的方向偏差ΔD_j：

${\mathrm{\Delta D}}_j=\sqrt{{({\mathrm{Dl}}_{j+1}-{\mathrm{Dl}}_j)}^2+{({\mathrm{Df}}_{j+1}-{\mathrm{Df}}_j)}^2+{({\mathrm{Dh}}_{j+1}-{\mathrm{Dh}}_j)}^2}$

计算前后相邻的两个设备结点之间的角度偏差ΔA_j：

${\mathrm{\Delta A}}_j=\sqrt{{({\mathrm{Ad}}_{j+1}-{\mathrm{Ad}}_j)}^2+{\left({\mathrm{Ae}}_{j+1}{-\mathrm{Ae}}_j\right)}^2+{({\mathrm{Au}}_{j+1}-{\mathrm{Au}}_j)}^2}$

根据距离偏差计算摄像机前后相邻的两个设备结点之间的移动速度|V|_j：

|V|_j＝α·ΔP_j

根据方向偏差与角度偏差计算摄像机前后相邻的两个设备结点之间的转动速度|T|_j：

|T|_j＝β·ΔD_j+γ·ΔA_j

α表示距离偏差对移动速度的影响因子；α取值范围为1.44～2.16；

β表示方向偏差对转动速度的影响因子；β取值范围为7.68～11.52；

γ表示角度偏差对转动速度的影响因子；γ取值范围为8.40～12.60。

本发明的有益效果：

1)在整个炼油厂中可以在任意位置沿着任意方向角度观察工厂所有的设备三维模型(包括常减压装置、催化裂化装置、重整加氢装置、溶剂脱沥青装置、焦化装置、MTBE装置、气分装置、芳烃提取装置、不同工艺设备、原油罐区、中间罐区、产品罐区、进出管道、换热器、消防站、火炬、仓库等)，有助于对炼油厂直观的逼真的认识。

2)根据炼油厂不同的生产方案配置对应的生产工艺流程，包括从原油罐区-＞一次加工装置-＞中间罐区-＞二次加工装置-＞产品罐区的流程顺序，然后沿着不同视角跟踪生产工艺流程涉及的每一个装置、设备、油罐、管道与进出侧线。

本发明可广泛用于石化等流程企业，观察工厂的每一个场景，跟踪不同生产工艺流程，熟悉理解每一个流程涉及的所有结点，加深对炼油装置及流程本质的认识与理解，有助于企业人员的生产方案与生产工艺决策，提高企业运作效率。

附图说明

图1是本发明的石化企业视角跟踪方法的流程图；

图2是本发明方法在炼油厂某一工艺流程的跟踪变化过程；

图3是本发明方法在炼油厂另一工艺流程的跟踪变化过程。