针对石油装备设计过渡依赖PDMS、SACS等国外软件，且软件的功能与行业需求不完全匹配的现象，本软件使用C#语言和虚拟现实技术，开发了石油装备三维智能化设计与运营云平台系统。该系统的创新性体现在基于数据序列化和云端模型库技术，实现了系统服务器端、本地端、虚拟模型三者之间的通讯；通过研究SACS模型编码，使系统可重建外部SACS模型；基于Unity3D编写C#脚本，开发数值模拟、重控分析、智能装配、设计文件和二维图一键输出、VR虚拟漫游等匹配行业需求的功能，完成的三维设计模型可直接生成油田现场生产运营的数字孪生体用于油田现场生产运营。该系统创新性体现在：
（1）云端模型数据库建立
开发包含石油设备钻井系统、修井系统、水下井口系统、水下生产系统等模块的三维模型数据库，数据信息包括：尺寸、重量、价格、运行参数等信息。根据相关输入参数，快速得到石油装备的总重量、总投资、重心等数据，并可以进行分项统计。
（2）线上多终端协同智能设计
该系统以云端在线的形式打包发布，项目组成员可在线共享项目数据信息，针对同一个项目可供结构、工艺、防腐、电器、暖通、安全等各专业同时在线开展协同设计。系统设置各专业的账号和密码进行权限管理，用户可通过PC、笔记本、Pad、手机等多终端进行实时在线设计与访问。
（3）设计文件一键智能输出
在该系统中将石油装备设计完成后，可将所设计的规格书、数据表、各专业二维图纸进行一键智能导出。设计文件类型有Word和Excel，包含各类设备计算书、规格书和数据表、清单等。二维图纸的智能导出即将所设计的装备三维模型智能转换为二维图纸（包含结构、安全、工艺等各类图纸），并可在Autocad等常用二维设计软件中打开，并可进行尺寸、线条等修改。
（4）运营云平台和实时智能分析
石油装备完成三维设计后可直接生成油田现场生产运营的数字孪生体，该系统基于云平台架构，通过Socket协议可将油田现场各类监测数据接入系统实现实时监控和智能分析，将不断训练优化的参数转变成指令下发到油田现场的执行机构实现智能远程控制。
（5）三维空间虚拟漫游实现
该系统具备第一或多视角体验石油装备内部布局情况及整个平台可视化漫游，具备全方位的视角位移，具备海洋环境的渲染，可通过佩戴VR眼镜实现沉浸式漫游和实现虚拟巡检功能。
图1 海上模块钻井智能设计系统
（1）石油装备设计市场
石油装备的智能化设计是AI人工智能应用的一个重要场景。进行传统的石油装备设计时，需要用到的软件众多，如PDMS、SACS等，由二维到三维的流程复杂，参数更改效果无法动态展示，缺少石油装备设计常用的计算功能。在我们的智能设计系统中，这些问题得到有效解决，可以多人同时开展设计、实时显示每步设计效果，更改参数能够自动更新模型位置、图纸、规格书等设计文件，显著提高设计效率。因此，我们在进行石油装备的智能设计研究方面有巨大优势。
（2）制造、炼化等工厂设计市场
制造、炼化类工厂的设计包含一系列的管道、压力罐、锅炉、压缩机、电机、加工设备、管线等；而其中管道的设计遵循一定的原则，可以使用该系统的配管功能进行智能化设计，通过智能避障、快速布局、智能装配等功能可以快速生成工厂的三维设计并进设计文件一键输出，从而直观、高效地完成前期设计工作。
（3）其他有工业智能设计需求的市场
在航空、船舶、高铁等具有模块化特征的三维设计市场具有广阔的前景。系统的建模功能具备可拓展性，便于项目中的各个专业开展协同设计。云平台的使用方式简单快捷和高效，设计文件输出快速和规范，便于其他各行业掌握和操作。
（1）市场规模
三维建模设计软件市场在全球范围内的市场规模已经达到数十亿美元，预计未来几年还将继续增长。其中，亚太地区是建模软件市场的一个重要增长点，这得益于该地区的制造业和建筑业的蓬勃发展。此外，北美和欧洲市场也在持续增长，这些地区的制造业和能源行业对建模软件的需求非常强烈。根据市场研究机构的数据，全球建模软件市场规模从2018年的约130亿美元增长到了2020年的约150亿美元，预计到2025年将达到约200亿美元。
（2）核心竞争力
石油装备三维智能化设计与运营云平台系统具有强大的智能设计和装配、多专业云平台协同、设计文件一键导出、生产运营的数字孪生体等功能，形成了集成前期设计–智能装配–运营监控–远程控制等全生命周期的数字化底座平台，可拓展MR、XR功能和AI空间计算分析，具备极强的应用前景和市场需求。
中国石油大学（北京）具有自主知识产权，已完成软件著作权登记。
图2 软件著作权登记证书
合作开发、技术服务和咨询、技术许可。
顾继俊，江苏扬州人，中国石油大学(北京)机械与储运工程学院教授，博士生导师。2008年7月在石油大学（北京）获机械电子工程专业硕士学位，2008年9月由国家留学基金委公派赴巴西里约热内卢联邦大学攻读博士学位，并于2012年7月获得海洋工程专业博士学位。博士期间得到国家留学基金委和巴西政府高层次人才促进计划（CAPES）全额奖学金的资助。
目前主要从事石油装备结构设计分析、虚拟现实智能化设计、井下测控仪器研发、机器人巡检等研究工作。先后承担完成国家重大专项3项，国家自然科学基金2项、重点研发计划子课题2项、横向课题30余项，发表学术论文100多篇，获得中国石油和化学工业联合会科技进步奖一等奖和二等奖。
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成果完成人（团队）：
顾老师 18911802007
科学技术处（技术转移中心）：
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