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赵春波:数字孪生技术在石化行业安全管理中的应用
2022-01-07   【打印【关闭】
赵春波  福州江阴建滔化工码头有限公司总经理
      大家好,我是赵春波,来自福州江阴建滔化工码头,是中国远洋海运旗下的验货仓储公司。首先感谢大家,还能坚持留到最后,今天我们带大家分享一下,其实是一个数字孪生技术在我们行业的应用,打上面一个元宇宙也是想跟大家分享一下最近的一些热点,也给大家打开脑洞。
      我主要讲的是数字孪生技术,就是VR技术跟AR技术在我们液化仓储的应用。实际上它是我们最近热点里边元宇宙这个概念中的一部分,所以我们也称之为热点。我今天演讲主要是先分享一下元宇宙的一些概念,数字孪生的概念,VR技术在我们库区的应用实例。我们是这个月基本上项目会完成验收,做了一期的项目。后续一些的展望,也给大家分享一下。
      为什么热起来?是因为Face Book改名字,但是来源是一部小说,里边是讲了现实跟虚拟世界的混合。首个成熟的VR设备,这个在京东上面可以买到,大概可能六七千块钱,是游戏机的一套装备,是一个眼镜跟一些传感器。有一个意愿,曾经Face book的老板也说,怎么样才能变成一个产业,VR设备要达到一定的数量,其实比较领先的行业肯定是游戏产业,还有就是虚拟的旅游,这样去运用到生产。
      Face book改名字改到了Meta。为什么有人说叫脸书改到了面瘫,其实Meta是一个超元的意思,我们也看一下它的名字怎么来的。这是拼起来的一个词,大家最近比较热点的也知道一下这个概念。其实各个专家的理解都不一样,网上也可以搜到很多各家之言。就是说元宇宙是个什么内容?实际上概括起来,比较靠谱的说法,运用多种新的技术,融合现实跟虚拟世界,再加上互联网的应用,怎么叫虚拟的世界?首先把现实仿真做成一个虚拟的,还能叠加到你现实当中,有一个互联网生态,有一定的规则,这是一个细腻的社会。就是说搭建起来,当然有些规则,还有一些应用区块链技术的搭建。在这个虚拟世界里边,有一个社交系统。所以为什么我们现在说,我们教育小孩,会觉得他的想法很奇怪。但其实我们大人还是要更新这个理念,其实他们的世界以后是生活在两个世界里边,可能现实当中他可能是个学渣,但是他可能在虚拟世界里他可能是个王者,以后都会成为一个现实。
      这里还有很多概念,一元宇宙、多元宇宙、跨元宇宙、超元宇宙,所以元宇宙是这么来的。我们可以做成一个星球的虚拟世界,但我们也可以组成多个星球的虚拟世界。所以这些概念,我们今天抛砖引玉,感兴趣的可以去了解一下。
      数字孪生的概念,我原先觉得可能就是摆个噱头,名字好听一点,奇怪一点,不要跟VR比如经常听的,不要混在一起,查了一下,确实还是有来历和概念。
      首先是美国国家基金,当时提了一个概念数字孪生,其实是用数字化技术,我们用一个所谓的概念叫克隆或者叫仿真,这是这个词的一个来源。今天为什么把经历放一下,我今天的是数字孪生VR技术在我们码头库区的应用。
      下面进入我们在做的一个事情,戴上VR眼镜,走入石化码头罐区的元宇宙。我们要把3D数字化,把我整个库区做成3D的数字化。这个是做出来的效果,待会儿我有个比较的图,跟实际的比较。第一步是做了4个项目,一个是把整个库区3D、数字化了,第二个是库区经常做的应急演练,把它做成戴着VR求可以进系统做模拟演练。先做的是单角色的,以后可以做成多角色,多人同时。现在角色是多的,但是只能一个人4轮着试。
      第二个是我的主要作业流程,装车作业流程,我把它做成一个VR的项目。我巡检,我们每天都有巡检,巡检人的水平参差怎么样去培训他,通过VR的项目,跟我现实当中完全是一样的,就是说在里面加了AR的辅助可以培训巡检当中遇到什么问题,你是怎么处理的,你处理的结果对不对,后台  都会有一个记录记录有一个判断,这样能够有效的培训员工,等到他上岗的时候,已经能有一个比较好的基础。
      这是我们码头做的都是对比图,这是一个实拍的照片一个是坐在VR里面仿真度还是比较高也运用最新了一个技术,这也是最新的场景,这设备没有验收否则戴个眼镜过来可以可以在库区做一巡检,也可以装一个车,也可以参与一下应急演练。
      也讲一下技术,其实有几家人也在做,中化国际是有做VR培训,也有一个泉州的应急中心他们也做了一个培训,然后也有船公司也做了VR公司的培训,我们的VR培训可能运用了一些最新的技术,一个是建模会宣传技术,仿真度高带着眼镜眩晕会比较少一些,VR的投现率要高,VR我在虚拟的空间里我还可以现实的摸到东西,我在VR虚拟世界里要开一个房我在你面前就装了一个法,你走到这个位置可以开到一个真实的阀的,一个水泡你也可以开到一个水炮,这是我们尝试物联网结合的一些方法。
      这就是我说的我会坐在体验式里面的一些设备,主要它上面要加装传感器,因为这是一个模拟的一个图片,就是说因为我们自己的还没有好,这是其他地方拍的一个图片,你戴着眼睛可能就在库区开水泡实际上也让你摸到一个手感,增强一个记录训练的,这样就是场景仿真度比较高,其实我也很担心平常演习我们演习比较多,21年大大小小10-20次,但是危化库区消防在进去喷水对着我们的一些储罐喷水仿真放的烟雾弹,挺危险的一个事情,运用仿真的技术,安全度是绝对高,我是在安全区域的一个场地的里面做的,还有就是设备操作,我们就想做成一样的,这样就是说,会有一个记忆。
      培训的什么比较低,我们可以抽空余时间做游戏达到一个目的,逐渐的是在设备,逐渐的是在轻型化VR是有一个头衔,传感器身上也有一个传感器,最出感的衣服,是你装满,穿戴好了这个传感器越多这个事情还有可以做一些追踪器,还可以做一些身体特征的传感器,也可以捕捉眼球的一个物理运动,就是说这样有利于做后台的分析,可以出一个报告来分析你的结果,AR跟我们带的眼镜差不多,带了一个摄像头,会有一个全新的影像,远程的技术支撑,现在还有SR、XRVR是虚拟现实,AR是增强现实,MR是混合现实,XR我们叫扩展现实,后续都会出来一些产品,这里有几个途径,也取了一个全港那边有一个中心做了一个培训基地,我们自己培训基地这个也好了,也是主要的设备一个是虚实结合,VR在一些外侧图片上看到的头盔,耳机,可能对讲系统还有手上的一个传感器,以后做到仿真你可能就带个手套全程可以进入虚拟的世界,还有就是3D打印一些设备,仿真度高一点,还有就是做一个场地,这是因为现在也是我那边做的也不是大,可能40平方做了一个场地,可以到一个空地上去做,预设一下边界,可以在一个大的空地上去做。
      做好以后系统会有这样的一个前面会有一个大的显示器,为了便于教学做了一个无线就可以拿到这边来,还有一个就是接显示器带的头衔在世界里面走外面的人可以看屏幕这样同步,这样就便于边上的人看,这是液化罐的一些应急预案,应急预案我们做危化库船的整个预案有多种的,我做了一个最常用的是泄露引起的火灾,整个应急演练可以升级怎么样去报告,完全可以按照自己公司的一个演习预案,以后后续会把所有的预案都给做成VR的,这样就是说,平常我们特别是在疫情条件下,我们不方便演习有时候政府要求尽量不要聚集,大家可以分开做。
      第二,做了一个巡检排查,这里很重要的一点就是前面也有介绍,主要是做做了很多排查怎么处理看到一个隐患怎么处理,是正确的处理方式,很多人只是巡检看到了问题,它并不知道怎么处理我们希望用对讲机叫,通过简单的问题,隐患问题怎么样能够正确的留存,把每个巡检特别是新到的员工做一个培训达标才能够去上岗,也做了一个装车的操作,从门口开始,安全检查到进入车胎以后整个动作步骤,就比如要接静电、电木块、三角木还有就是怎么开发怎么拿钥匙,整个步骤仿真的做进去,这样跟实际装车动作都是一样的,也是跟福建省应急厅是有一个沟通,整个是有发一个文件支撑,鼓励互联网技术在安全培训上的应用,特别也是提到了VR、还有AR、MR也都有讲到比较适合于园区的一些演习应急还有像AR就是远程辅助,这都是一些文件。
      这个讲一下培训的这种VR培训的好处,一个是有情景感,带上眼镜以后进入一个场景,逼真度还是应急演练火灾的话,就是说,实际当中我们是不可能去点火,大部分是用一个烟雾弹,但是在这个场景里我们的火可以做的很逼真在仿真度高要结合你的环境因素作为一个模型就是说比如火场的扩散模型,也有探讨想做,目前是比较固定的一种扩散模型,视觉的冲击会很大,我在现场点火也去培训过,在火势很大的时候,本能的恐惧心里不敢靠近的,只有经过不断的训练,消防员不断训练才能够勇敢的靠近火场去灭火。
所以这个沉浸感对这个比较有帮助。
      第二,360度虚拟环境里边位移和肢体动作1:1的影射,有利于后台的数据分析。
      第三,基于真实的应急预案,通过引擎来实现。可以触发同一场景的多分支情景模拟,我们模拟是需要多支队伍大家协同的,可能技术组、灭火组、疏散组,整个协同的情况,在虚拟的演习里比较直观的可以呈现出来,我可以同时显示4个、5个。平常要去做的话,会要费很大的经历,你要接摄像头,你要接网络,接显示器,但做了这个以后就会比较方便了。
      第二个好处就是交互,实际的你用传感器这个动作,你都可以做实际当中你要做的动作。语音也是实时的,可以沟通的。
      另外训练当中它会形成习惯动作,其实是一个肌肉记忆。真正事故发生的时候,其实靠着人的本能动作。像我们是搞船公司的就知道,船上面我们应急演练时间很短,真正发生事情你要弃船。那就是在规定时间内大家各自干好自己的事,快速的完成,才能比较成功。所以这是需要不断的训练,形成肌肉记忆,条件反射。
      AI助手,做好可以AI协助,而且根据规则可以不断的去更新,也可以异地帐号登录,有的公司有多个库区,总部可以用,拿来拿去也可以用,整个防灾系统可以放到网上,大家可以云登录,这样做起来会降低很多成本,也便于分析,可能全员的数据分析。
      这是刚才汇总的几个好处。
      最后我讲一下其他地方的应用,除了我们库区的应用,其实加油站已经有做,中石化有做部分应用,就是在加油站的培训。这是东太平洋公司的,这个是LMG的加注,他们也是在疫情之下,也开发了一个VR的培训,就是怎么样去培训船员。这个是数字工厂的特点,很多实际没法试的可以在虚拟的先跑起来,就是整个流程,也可以模拟一些极限条件。实体设备跟虚拟设备,所有参数你可以做的一样,。场景交互培训,其实有一个很大的应用就是新项目上马之前,可以先做虚拟的,然后来check一下有哪些设计是可以戴上眼镜来走一圈,在设备里边走,也可以爬到设备内部去,就是说去看我设计的合不合理。因为设计在纸面跟实际往往会有很大差距,可能位置没有错,但是朝向可能有问题,只有造出来以后才会发现怎么样使用会方便。化工工艺模拟,有很多化工企业已经在应用。就是我建成之前,我怎么去模拟装置。
      这是分享了一下应用,其实刚才也讲了还有几个AR、VR、MR、XR,这个今天没有讲,陆陆续续的大家都会看到,可能会看到街上有一个人戴了一个AR眼睛,它的用处就是说很多的用处,就是说比如我们火场逃生,有的时候你烟雾你看不到路,你人会困在里面出不来,有的时候你这个场景有一个虚拟完全仿真戴上头衔,你就跟真实场景一样出去了,在如果装上AR,加一些分析,它可以实时的更新现场的情况,就是说以后我们开会像今天也有很多人都是远程,以后我们可能在虚拟世界里有一个会场,大家还是能坐在一起开会,也可以交流,而且也可以握手,也可以去喝茶,也可以一起喝酒,以后的世界应该会快速的进入到下一代互联网,所以,我们后期是一个很传统的企业,就是说,很多技术在别的地方已经用的很多,在我们库区还是比较传统的,但是接下来我们还是要拥抱新的技术,就是说让我们的化工行业更安全,一起创造更美好的未来,简单分享到这里,也是我们做了一些尝试,也是抛砖引玉,也希望同仁路过福州可以到库区体验一下,因为体验已经做好了,也希望有想法的可以去尝试,介绍一下这个技术,可能就是整个仿真的过程比较麻烦,因为懂技术的人并不懂行业,需要仿佛的讲问题,做出了可能会变得不专业,可能需要很长很长的时间,我们大概花了大半年时间去沟通,可能三个月就做完了,但是沟通会比较一点,所以有兴趣可以私下加微信交流,今天就分享到这里。谢谢大家。