冯丽娜¹ 罗 健²

（1.大庆油田采气分公司，黑龙江大庆  1630002.大庆油田试油试采分公司，黑龙江大庆  163000）

 

摘 要 随着计算机技术的飞速发展，虚拟交互技术已成为众多专业领域中的研究热点。在气田开发领域，虚拟交互技术通过创建虚拟场景和模拟真实操作，有效提升了气田开发的效率与安全性。基于此，本文介绍了虚拟交互技术的概念、特点，分析了虚拟交互技术在气田开发中的应用现状和存在问题，并提出了相应的对策和建议，以期为气田开发领域的虚拟交互技术应用提供理论支持和实践指导。

关键词 虚拟交互技术气田开发业务模型设计

中图分类号TE37N945.16 文献标识码A 文章编号16712064（2025）05000503

 

0引言

随着科技的不断发展，虚拟交互技术已经成为当今社会的重要技术之一^[1]。虚拟交互技术作为一种先进的人机交互方式，通过计算机输入设备和输出设备，实现了人与计算机之间的有效对话。在气田开发领域，虚拟交互技术可以创建出逼真的虚拟场景。模拟真实环境中的设备操作和工艺流程，能为操作人员提供一个安全、高效的训练平台。同时，虚拟交互技术还能够实时接入真实生产数据，对生产过程进行实时监测和模拟，为生产决策提供有力支持。在气田开发中，虚拟交互技术可以应用于勘探、设计、施工、运营等各个环节，提高工作效率和安全性。因此，研究虚拟交互技术在气田开发中的应用具有重要的现实意义和理论价值。

1虚拟交互技术的概念、特点

虚拟交互技术是指通过计算机技术、网络技术和传感器技术等手段，实现人机交互的一种技术。该技术可以在计算机上模拟现实世界中的各种场景和物体，并允许用户与之进行交互操作。

虚拟交互技术具有以下特点（1）交互性。用户可以通过鼠标、键盘、触摸屏等设备与计算机进行交互操作，实现各种功能。（2）真实性。虚拟交互技术可以模拟现实世界中的各种场景和物体，使用户获得更加真实的体验。（3）可重复性。虚拟交互技术可以重复模拟实验或测试过程，节省时间和成本。（4）安全性。虚拟交互技术可以在计算机中模拟实验或测试过程，避免对现实世界造成损害。

2交互技术在气田开发中的应用

2.1外交互系统

外交互系统主要分为三类。第一类是基于客户端软件，用户使用本地客户端提供的视频语音等功能进行交流。这种交互方式功能丰富，但成本高、开发周期长，需要为各类操作系统开发对应的软件系统，后期运维成本高。第二类是基于二进制的插件。用户在本地安装二进制插件，可以由客户端或浏览器调用，其劣势与第一类技术相同。第三类是基于flash插件的Web通信技术。用户安装浏览器对应版本的Hash Player插件，使用其提供的功能进行交流，开发成本较低，具有一定的跨平台性^[2]，但是用户体验差，功能比较单一。

通过综合对比分析，拟采用Google的开源Web RTC技术设计和实现基于Web RTC的交互系统。该系统允许用户在支持Web RTC的浏览器上建立实时通信，与传统的交互系统相比，用户无需安装任何客户端软件或插件，不受操作系统平台的限制。

2.2基于Web RTC的架构

（1）架构组件。架构组件主要包括WebApp开发者开发的程序。Web开发者可以基于集成Web RTC浏览器提供的Web API开发基于视频、音频的实时通信应用。

Web API面向第三方开发者的WebRTC标准API（Javascript），使开发者易开发出类似网络视频聊天的Web应用。需要注意的是，不同浏览器中API接口名可能不一样，推荐使用JS适配器协调各个浏览器的不同接口^[3]。这些API接口可以分成Media API、 RTCPeer Connection、Peer-to-peer Data API三类。

Media API，MediaStream表示一个媒体数据流，MediaStreamTrack在浏览器中表示一个媒体源。

一个RTCPeerConnection对象允许用户在两个浏览器之间直接通信。SDP描述当前连接者想要传输的内容、支持的协议类型、支持的编解码类型等。RTCIce Candidate表示一个ICE协议的候选者，简单来说，就是目标节点的IP以及端口。RTCIceServer表示一个ICE Server，其主要用于当前主机的IP发现^[4]。通过和ICE Server通信，得到一组可供连接使用的IP:Port候选值，双方通过交换ICE候选值建立连接。

Peer-to-peer Data API，Data Channel数据通道（Data Channel）接口表示一个在两个节点之间的双向数据通道，该通道可以设置成可靠传输或非可靠传输。

Video Engine（视频引擎）是包含一系列视频处理的整体框架，从摄像头采集视频到视频信息网络传输再到视频显示，形成整个完整过程的解决方案。

（2）通信内容的确立。首先，两个客户端（Alice & Bob）想要创建连接，一般来说需要有一个双方都能访问的服务器帮助交换连接需要的信息^[5]。有了交换数据中间人后，首先要交换的数据是Session Description（SD）。这里面描述了连接双方想要建立怎样的连接。

（3）系统开发框架。通过前期调研、用户需求分析和相关技术文献检索拟定系统网络部署。其中，媒体服务部署在一台高带宽主机上，保证多路接入后的大网络流量。其他媒体网关和转录点播服务分别部署在CPU性能较高的机器上，满足编解码的需要。这三台服务对外公布三个域名或IP提供接入。

系统服务端架构如图1所示。系统服务端分为媒体和信令的中转，媒体使用RTP协议，信令使用SCTP协议^[6]。媒体中转通过不同传输层实现不同生产者和消费者的中转传输，PlainTransport使用不加密的RTPStream。

2.3可执行的业务模型设计

系统之间的集成会遇到一个普遍问题，即服务调用者与服务提供者使用不同的传输协议。例如，服务的调用者使用JMS交互。服务的提供者是一个遗留系统，仅仅能够提供批量输入和输出文件的接口。系统集成时固然能够实现自身的协议转换逻辑，但是“黑盒子”方式的协议转换会更好。ESB 能够实现调用双方的协议转换。在 ESB 集成平台中，这些组件称为协议适配器。Client A使用JMS与外部接口通信，而CRM Application通过Web Service与外部接口通信^[7]。只需要在ESB的连接协议部分分别使用JMS Adapter和Web Service Adapter，就可以实现“黑盒子”方式的透明协议转换。

         系统服务端架构图

2.4系统间数据格式转换和路由

源系统与目的系统具有不同数据格式时，应用集成平台负责做消息格式转换。消息的目的地存在多种选择时，应用集成平台负责消息的路由。比如，Full Name被分为Last Name 和First Name数据格式转换，消息按照业务逻辑需求，发到A系统或 B系统消息路由。

本项目进行测试时，使用Easy Darwin模拟RTSP流进行项目流程单模拟。Easy Darwin是由国内开源流媒体团队开发和维护的一款开源流媒体平台框架，从2012年12月创建并发展至今，从原有的单服务的流媒体服务器形式扩展成现在的云平台架构的开源项目，可以更好地帮助广大流媒体开发者和创业型企业快速构建流媒体服务平台，更快、更简单地实现最新的移动互联网（安卓、IOS）流媒体直播与点播需求，尤其是安防行业与互联网行业的衔接。从GitHub上下载好Easy Darwin后，即可启动该应用。

交互实施完成后，充分利用现有的企业网络环境和相应硬件资源，实现系统的私有化部署。借助该成果可实现视频会议召开、远程监控摄像头接入、远程协助会诊等功能，有效提升工作效率，为分公司办公和生产提供助力。

3存在的问题

虽然虚拟交互技术在气田开发中的应用已经取得了一定的成果，但也存在一些问题

（1）技术成熟度不够。目前，虚拟交互技术的成熟度还不够高，需要进一步完善和优化。

（2）成本较高。虚拟交互技术的成本较高，需要投入大量资金和技术支持。

（3）应用范围有限。目前，虚拟交互技术的应用范围有限，需要进一步拓展应用领域。

4结语

通过交互研究，构建基于企业网的信息交互平台，能有效规避安全风险，适应未来应用扩展及数字化工作的发展需求，提高了系统的可扩展性、可维护性、灵活性，使后期维护更加简单、快捷，有效满足了信息实时交互需要，完成了私有化部署。

 

参考文献

[1] 孙红江.构建基于虚拟仿真技术的油气田应急培训[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(8):105106,108.

[2] 陈宏才.虚拟数字人技术在在线教育平台信息交互中的应用[J].无线互联科技,2024(12):6871.

[3] 周刚,赖春红.移动代理在气田分布式计算机环境中的应用与研究[J].计算机工程与设计,2008(12):32613265.

[4] 颜羽鹏,姜可,程健鹏,等.作战筹划系统多模态人机交互技术应用进展[J].机械设计,2024(7):175181.

[5] 严兵兵.浅谈人机交互技术在数字媒体移动端界面设计中的应用[J].信息与电脑(理论版),2024(6):13.

[6] 李由,吴兹古力.基于信息可视化的人机交互技术在视觉传达设计中的应用[J].自动化与仪器仪表,2024(2):182186.

[7] 蔡磊晓,张杰.语音交互技术在智能电网中的应用研究[J].电声技术,2023(12):4042,66.

 

作者简介冯丽娜（1986—），女，黑龙江大庆人，工程师，研究方向数字化、信息工程、网络安全。

 

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