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在海洋石油和天然气勘探开发过程中,常常要面临水下生产设施发生故障和维修的问题,基于虚拟现实和计算机仿真技术的水下维修仿真系统运行成本低廉。传统的虚拟维修仿真系统开发维修案例开发与底层代码实现存在紧耦合,针对这一问题,提出一种支持水下虚拟维修流程构建的高层仿真描述模型。主要研究内容包括:(1)提出了一种支持水下虚拟维修流程构建的高层仿真描述模型(A High-level Description Model for Process Construction of Underwater Virtual Maintenance,HDMUM),该模型分别对组成水下虚拟维修的三要素:仿真实体,作业场景和维修流程从高层应用的角度进行抽象和描述,最后通过该模型映射生成仿真脚本。(2)通过对虚拟仿真工具的二次开发,完成水下维修作业仿真实现的关键技术构件,这些技术构件为维修作业的仿真实现提供了基础。(3)设计并实现了基于脚本的水下应急维修作业虚拟仿真引擎。利用仿真引擎解析HDMUM模型映射生成的仿真脚本,完成脚本描述信息驱动仿真系统中各个功能模块,实现脚本对水下应急维修作业流程的控制。经过应用实例验证,本文提出并建立的高层仿真描述模型能够较为准确、全面的描述水下虚拟维修作业流程;能够实现在应用层灵活构建不同维修案例,而不必考虑底层仿真实现细节。