近年来,为更好地满足油气生产需求,各种新技术被陆续引入到水下生产系统中。水下生产系统的工程建设和应急维护需要综合考虑环境、经济、安全等相关因素,很多操作都不被允许实施。因此,本文结合虚拟现实仿真技术、半实物仿真技术与监控技术,对水下生产虚拟现实仿真操作监控系统进行设计与实现,该系统可为无经验的操作人员和管理人员提供丰富的水下施工经验,降低作业风险。本文首先对操作监控系统进行了详细的分析,结合工程建设案例确定了系统需求、架构和功能,对比并选用合适的开发工具,阐述了详细的开发流程。其次对仿真操作模块的操作方式、碰撞检测、关节模拟等功能进行开发,实现多视角监控功能、场景漫游功能和海洋环境模拟,同时实现了对工况环境、设备状态和设备位姿的监控功能。然后设计并实现了操作监控系统与仿真操作台的数据交互功能,进而实现操作台与操作监控系统的运动同步,设计数据库并实现对用户数据、操作数据、案例数据和仿真环境参数的管理功能。最后对系统的功能和性能进行了测试,测试结果表明,本系统无监控盲区,可集成半实物仿真,并且操作性强。同时,能够实时监控仿真数据,克服了以往二维可视化监控系统的缺点,有利于决策者全方位了解水下生产工程建设,具有很强的实际应用价值。