[发明专利]一种可燃冰开采环境安全虚拟仿真评估系统及方法

说明书

本发明公开了一种可燃冰开采环境安全虚拟仿真评估系统及方法，该系统包括：基础设施层，用于对底层数据的读写访问及设备间访问，包括数据访问接口和设备访问接口；数据资源及处理层，用于可燃冰开采环境的数据生成，包括大气环境数据、海水环境数据、海床环境数据和井下环境数据；可视化服务层，用于为系统提供各种服务模块，包括数据导入模块、实时监测数据采集模块、数据组织与管理模块、生产管理模块、风险评估模块；应用门户层，用于场景的漫游展示、风险情景展示、风险评估展示，本发明所公开的系统及方法可以用三维可视化的方式展示现场开采环境，进行日常环境风险的监控，降低现场安全风险。

技术领域

本发明涉及一种虚拟仿真系统，特别涉及一种可燃冰开采环境安全虚拟仿真评估系统及方法。

背景技术

在可燃冰开采环境监测领域，由于海底天然气水合物储层大多没有完整的圈闭构造和致密盖层，其开发可能导致的海底滑坡等地质灾害风险较大。并且天然气水合物开采还可能加剧全球温室效应、恶化海洋生态环境，造成一系列环境效应。通过实现虚拟仿真及预警评估技术，可以帮助工程技术人员熟悉可燃冰开采环境风险并制定合理的应对措施，加强对整个开采过程的环境保护，提升安全保护水平。

目前，国内外对于可燃冰开采的环境安全研究较少，主要在于可燃冰开采环境立体监测系统不健全成本高、相应的环境监测数据缺乏、没有成熟的预警分析方法。因此，针对性地研究可燃冰开采环境监测模拟仿真技术，建立风险预警及评估技术体系与方法，可以高效、低成本的保障天然气水合物开采活动中海洋环境的安全。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可燃冰开采环境安全虚拟仿真评估系统及方法，用三维可视化的方式展示现场开采环境，可根据不同的布井方式和监测方案进行场景重建，不受气候条件和场地空间限制，以大屏幕投影方式展示模拟场景，结合高仿真的现场音效，让操作人员对现场监测设备更加熟悉，对现场环境风险更易识别，降低现场安全风险。即可以进行日常环境风险的监控，又能提高应变能力及时处理可燃冰开采中发生的各类环境风险。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可燃冰开采环境安全虚拟仿真评估系统，包括：

基础设施层，用于对底层数据的读写访问及设备间访问，包括数据访问接口和设备访问接口；

数据资源及处理层，用于可燃冰开采环境的数据生成，包括大气环境数据、海水环境数据、海床环境数据和井下环境数据；

可视化服务层，用于为系统提供各种服务模块，包括数据导入模块、实时监测数据采集模块、数据组织与管理模块、生产管理模块、风险评估模块；

应用门户层，用于场景的漫游展示、灾害展示、风险评估展示。

上述方案中，所述大气环境数据包括大气的温度、压力、风速、风向参数，甲烷、二氧化碳含量，海洋表面浪高、风级参数。

上述方案中，所述海水环境数据包括海水中溶解的甲烷、二氧化碳、温度、盐度、压力、溶解氧、pH值、浊度、叶绿素、海水流速、流向参数、多普勒声学海流信息。

上述方案中，所述海床环境数据包括海底地形的形变，海床各点的温度、压力，海床表面海水甲烷、二氧化碳含量。

上述方案中，所述井下环境数据包括井口及井口周围的温度、压力参数。

一种可燃冰开采环境安全虚拟仿真评估方法，采用上述的一种可燃冰开采环境安全虚拟仿真评估系统，包括如下步骤：

(1)通过对底层数据的访问读写，分别模拟产生大气、海水、海床及井下各个监测点的数据，并存储到数据库中；

(2)采用三维建模软件，完成海洋环境、开采装备、监测系统及装备的三维建模；