深水管道的铺设是一项复杂的工程作业,实际铺管的过程当中涉及多种工艺流程、以及多个操作过程包括起始铺管、正常铺管、弃管和收管过程,并受到海流、海浪、天气等恶劣环境的影响。因此,很有必要开发一套视景仿真系统,以便于工程过程的演练以及操作人员的培训。为此,本人所在的仿真课题组开发了一套深水铺管作业视景仿真系统。本文工作就是在研发深水铺管视景仿真系统的同时,针对该仿真系统软件集成中存在的问题进行研究,设计和提出相应的模型和方法,进行实验验证,并设计和实现关键模块。论文工作主要包括以下方面:首先,给出深水铺管仿真系统的总体设计框架,并研究铺管作业数学模型的建立和计算方法。铺管作业数学模型的建立是系统开发的重点工作,而S型管道形态的仿真则是其中的关键。本文在已有数学模型的理论基础之上,分析了数学模型的计算逻辑关系,提出了深水铺管数学模型的建立过程,设计和实现了深水S型管道形态的计算算法,并将管道形态的计算结果以可视化的方式输出。其次,分析了铺管作业视景仿真系统软件集成过程中的关键问题,提出解决的相关算法,并通过实验验证方法的可行性。这些关键问题包括三个方面:1)程序与视景之间海量数据如何传输的问题。针对该问题,本文提出了一种海量数据传输的算法,解决了大数据传输时出现的视景卡顿现象,从而满足了视景仿真的需求。2)仿真系统内部时间如何同步的问题。本文基于被动式时间同步算法,结合仿真系统的实际特点,设计和实现了一个时间同步算法,保证了各个分系统能够按照预先设定的过程进行,满足了仿真系统对时间同步的精度要求。3)各分系统之间如何进行消息传输的问题。本文采用基于消息的异步套接字通信模式,根据仿真系统的特点,设计了消息的格式,开发了系统的网络通信模块,从而能够很好地满足分布式的铺管仿真系统中各分系统之间的信息交互需求。最后,在对仿真系统的开发流程以及内部数据流的设计基础之上,完成铺管仿真系统的关键功能子模块,包括主控系统功能子模块、系统回放功能子模块、数据监测及曲线输出功能子模块的设计与实现工作。