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馮麗娜¹?羅?健²

（1.大慶油田采氣分公司，黑龍江大慶  1630002.大慶油田試油試采分公司，黑龍江大慶  163000）

 

摘?要 隨著計算機技術的飛速發展，虛擬交互技術已成為眾多專業領域中的研究熱點。在氣田開發領域，虛擬交互技術通過創建虛擬場景和模擬真實操作，有效提升了氣田開發的效率與安全性?；诖耍疚慕榻B了虛擬交互技術的概念、特點，分析了虛擬交互技術在氣田開發中的應用現狀和存在問題，并提出了相應的對策和建議，以期為氣田開發領域的虛擬交互技術應用提供理論支持和實踐指導。

關鍵詞 虛擬交互技術氣田開發業務模型設計

中圖分類號TE37N945.16 文獻標識碼A 文章編號16712064（2025）05000503

 

0引言

隨著科技的不斷發展，虛擬交互技術已經成為當今社會的重要技術之一^[1]。虛擬交互技術作為一種先進的人機交互方式，通過計算機輸入設備和輸出設備，實現了人與計算機之間的有效對話。在氣田開發領域，虛擬交互技術可以創建出逼真的虛擬場景。模擬真實環境中的設備操作和工藝流程，能為操作人員提供一個安全、高效的訓練平臺。同時，虛擬交互技術還能夠實時接入真實生產數據，對生產過程進行實時監測和模擬，為生產決策提供有力支持。在氣田開發中，虛擬交互技術可以應用于勘探、設計、施工、運營等各個環節，提高工作效率和安全性。因此，研究虛擬交互技術在氣田開發中的應用具有重要的現實意義和理論價值。

1虛擬交互技術的概念、特點

虛擬交互技術是指通過計算機技術、網絡技術和傳感器技術等手段，實現人機交互的一種技術。該技術可以在計算機上模擬現實世界中的各種場景和物體，并允許用戶與之進行交互操作。

虛擬交互技術具有以下特點（1）交互性。用戶可以通過鼠標、鍵盤、觸摸屏等設備與計算機進行交互操作，實現各種功能。（2）真實性。虛擬交互技術可以模擬現實世界中的各種場景和物體，使用戶獲得更加真實的體驗。（3）可重復性。虛擬交互技術可以重復模擬實驗或測試過程，節省時間和成本。（4）安全性。虛擬交互技術可以在計算機中模擬實驗或測試過程，避免對現實世界造成損害。

2交互技術在氣田開發中的應用

2.1外交互系統

外交互系統主要分為三類。第一類是基于客戶端軟件，用戶使用本地客戶端提供的視頻語音等功能進行交流。這種交互方式功能豐富，但成本高、開發周期長，需要為各類操作系統開發對應的軟件系統，后期運維成本高。第二類是基于二進制的插件。用戶在本地安裝二進制插件，可以由客戶端或瀏覽器調用，其劣勢與第一類技術相同。第三類是基于flash插件的Web通信技術。用戶安裝瀏覽器對應版本的Hash Player插件，使用其提供的功能進行交流，開發成本較低，具有一定的跨平臺性^[2]，但是用戶體驗差，功能比較單一。

通過綜合對比分析，擬采用Google的開源Web RTC技術設計和實現基于Web RTC的交互系統。該系統允許用戶在支持Web RTC的瀏覽器上建立實時通信，與傳統的交互系統相比，用戶無需安裝任何客戶端軟件或插件，不受操作系統平臺的限制。

2.2基于Web RTC的架構

（1）架構組件。架構組件主要包括WebApp開發者開發的程序。Web開發者可以基于集成Web RTC瀏覽器提供的Web API開發基于視頻、音頻的實時通信應用。

Web API面向第三方開發者的WebRTC標準API（Javascript），使開發者易開發出類似網絡視頻聊天的Web應用。需要注意的是，不同瀏覽器中API接口名可能不一樣，推薦使用JS適配器協調各個瀏覽器的不同接口^[3]。這些API接口可以分成Media API、 RTCPeer Connection、Peer-to-peer Data API三類。

Media API，MediaStream表示一個媒體數據流，MediaStreamTrack在瀏覽器中表示一個媒體源。

一個RTCPeerConnection對象允許用戶在兩個瀏覽器之間直接通信。SDP描述當前連接者想要傳輸的內容、支持的協議類型、支持的編解碼類型等。RTCIce Candidate表示一個ICE協議的候選者，簡單來說，就是目標節點的IP以及端口。RTCIceServer表示一個ICE Server，其主要用于當前主機的IP發現^[4]。通過和ICE Server通信，得到一組可供連接使用的IP:Port候選值，雙方通過交換ICE候選值建立連接。

Peer-to-peer Data API，Data Channel數據通道（Data Channel）接口表示一個在兩個節點之間的雙向數據通道，該通道可以設置成可靠傳輸或非可靠傳輸。

Video Engine（視頻引擎）是包含一系列視頻處理的整體框架，從攝像頭采集視頻到視頻信息網絡傳輸再到視頻顯示，形成整個完整過程的解決方案。

（2）通信內容的確立。首先，兩個客戶端（Alice & Bob）想要創建連接，一般來說需要有一個雙方都能訪問的服務器幫助交換連接需要的信息^[5]。有了交換數據中間人后，首先要交換的數據是Session Description（SD）。這里面描述了連接雙方想要建立怎樣的連接。

（3）系統開發框架。通過前期調研、用戶需求分析和相關技術文獻檢索擬定系統網絡部署。其中，媒體服務部署在一臺高帶寬主機上，保證多路接入后的大網絡流量。其他媒體網關和轉錄點播服務分別部署在CPU性能較高的機器上，滿足編解碼的需要。這三臺服務對外公布三個域名或IP提供接入。

系統服務端架構如圖1所示。系統服務端分為媒體和信令的中轉，媒體使用RTP協議，信令使用SCTP協議^[6]。媒體中轉通過不同傳輸層實現不同生產者和消費者的中轉傳輸，PlainTransport使用不加密的RTPStream。

2.3可執行的業務模型設計

系統之間的集成會遇到一個普遍問題，即服務調用者與服務提供者使用不同的傳輸協議。例如，服務的調用者使用JMS交互。服務的提供者是一個遺留系統，僅僅能夠提供批量輸入和輸出文件的接口。系統集成時固然能夠實現自身的協議轉換邏輯，但是“黑盒子”方式的協議轉換會更好。ESB 能夠實現調用雙方的協議轉換。在 ESB 集成平臺中，這些組件稱為協議適配器。Client A使用JMS與外部接口通信，而CRM Application通過Web Service與外部接口通信^[7]。只需要在ESB的連接協議部分分別使用JMS Adapter和Web Service Adapter，就可以實現“黑盒子”方式的透明協議轉換。

         系統服務端架構圖

2.4系統間數據格式轉換和路由

源系統與目的系統具有不同數據格式時，應用集成平臺負責做消息格式轉換。消息的目的地存在多種選擇時，應用集成平臺負責消息的路由。比如，Full Name被分為Last Name 和First Name數據格式轉換，消息按照業務邏輯需求，發到A系統或 B系統消息路由。

本項目進行測試時，使用Easy Darwin模擬RTSP流進行項目流程單模擬。Easy Darwin是由國內開源流媒體團隊開發和維護的一款開源流媒體平臺框架，從2012年12月創建并發展至今，從原有的單服務的流媒體服務器形式擴展成現在的云平臺架構的開源項目，可以更好地幫助廣大流媒體開發者和創業型企業快速構建流媒體服務平臺，更快、更簡單地實現最新的移動互聯網（安卓、IOS）流媒體直播與點播需求，尤其是安防行業與互聯網行業的銜接。從GitHub上下載好Easy Darwin后，即可啟動該應用。

交互實施完成后，充分利用現有的企業網絡環境和相應硬件資源，實現系統的私有化部署。借助該成果可實現視頻會議召開、遠程監控攝像頭接入、遠程協助會診等功能，有效提升工作效率，為分公司辦公和生產提供助力。

3存在的問題

雖然虛擬交互技術在氣田開發中的應用已經取得了一定的成果，但也存在一些問題

（1）技術成熟度不夠。目前，虛擬交互技術的成熟度還不夠高，需要進一步完善和優化。

（2）成本較高。虛擬交互技術的成本較高，需要投入大量資金和技術支持。

（3）應用范圍有限。目前，虛擬交互技術的應用范圍有限，需要進一步拓展應用領域。

4結語

通過交互研究，構建基于企業網的信息交互平臺，能有效規避安全風險，適應未來應用擴展及數字化工作的發展需求，提高了系統的可擴展性、可維護性、靈活性，使后期維護更加簡單、快捷，有效滿足了信息實時交互需要，完成了私有化部署。

 

參考文獻

[1] 孫紅江.構建基于虛擬仿真技術的油氣田應急培訓[J].中國石油和化工標準與質量,2020,40(8):105106,108.

[2] 陳宏才.虛擬數字人技術在在線教育平臺信息交互中的應用[J].無線互聯科技,2024(12):6871.

[3] 周剛,賴春紅.移動代理在氣田分布式計算機環境中的應用與研究[J].計算機工程與設計,2008(12):32613265.

[4] 顏羽鵬,姜可,程健鵬,等.作戰籌劃系統多模態人機交互技術應用進展[J].機械設計,2024(7):175181.

[5] 嚴兵兵.淺談人機交互技術在數字媒體移動端界面設計中的應用[J].信息與電腦(理論版),2024(6):13.

[6] 李由,吳茲古力.基于信息可視化的人機交互技術在視覺傳達設計中的應用[J].自動化與儀器儀表,2024(2):182186.

[7] 蔡磊曉,張杰.語音交互技術在智能電網中的應用研究[J].電聲技術,2023(12):4042,66.

 

作者簡介馮麗娜（1986—），女，黑龍江大慶人，工程師，研究方向數字化、信息工程、網絡安全。

 

Application of Virtual Interaction Technology in Gas Field Development

FENG Lina¹,LUO Jian²

(1.Daqing Oilfield Company Gas Production Sub-company, Daqing  Heilongjiang  163000;

2.Daqing Oilfield Testing&Perforating Services Sub-company, Daqing  Heilongjiang  163000)

Abstract:With the rapid development of computer technology, virtual interaction technology has become a research hotspot in many professional fields. In the field of gas field development, virtual interaction technology effectively improves the efficiency and safety of gas field development by creating virtual scenes and simulating real operations. Based on this, this article introduces the concept and characteristics of virtual interaction technology, analyzes the current application status and existing problems of virtual interaction technology in gas field development, and proposes corresponding countermeasures and suggestions, in order to provide theoretical support and practical guidance for the application of virtual interaction technology in gas field development.

 Key words:virtual interaction technology;gas field development;business model design