工業(yè)環(huán)境中高危險(xiǎn)場(chǎng)合的狀態(tài)監(jiān)控通常采用遠(yuǎn)程自動(dòng)化或無(wú)人值守方式實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)監(jiān)控軟件由組態(tài)軟件及虛擬儀表等平面式監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，非但不直觀而且學(xué)習(xí)和掌握時(shí)具有一定的難度，如果監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量大且在空間分布上存在嵌套或交疊，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)界面上的交互信息會(huì)過(guò)度密集、復(fù)雜，存在檢測(cè)點(diǎn)很難準(zhǔn)確并迅速進(jìn)行空間定位的問(wèn)題。利用虛擬現(xiàn)實(shí)3D技術(shù)，設(shè)計(jì)使用直觀、方便，便于空間定位的工廠高危場(chǎng)合監(jiān)控系統(tǒng)是一種嶄新的思路。
3D數(shù)字工廠監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
3D數(shù)字工廠系統(tǒng)采用VC/MFC+OGRE的混合體系框架。其中三維視景渲染由OGRE;VC/MFC負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)外框架容器的構(gòu)造，虛擬儀表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)數(shù)據(jù)模塊的通信和狀態(tài)協(xié)調(diào)。監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 3D數(shù)字工廠監(jiān)控系統(tǒng)
3D數(shù)字工廠監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能子系統(tǒng)分別為：
a.3D視景渲染引擎子系統(tǒng)。是在OGRE的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展開(kāi)放的，包括模型管理、場(chǎng)景切換、3D漫游、動(dòng)畫(huà)管理、碰撞檢測(cè)和粒子特效6個(gè)功能模塊。
b.主框架界面子系統(tǒng)。采用VC/MFC實(shí)現(xiàn)，將3D視景渲染引擎子系統(tǒng)嵌入此外容器框架，整個(gè)系統(tǒng)既支持第一人視角三維虛擬現(xiàn)實(shí)操作方式，也支持傳統(tǒng)的Windows GUI(菜單、對(duì)話框)交互操作方式。
C.虛擬儀表監(jiān)控子系統(tǒng)。它通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集總線遠(yuǎn)程獲取廠區(qū)機(jī)器和儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，操作員在三維廠區(qū)視景內(nèi)直接對(duì)儀表或機(jī)器進(jìn)行交互操作，實(shí)時(shí)觀測(cè)儀表的數(shù)據(jù)及其故障狀況。
d.設(shè)備故障狀態(tài)模擬/儀表數(shù)據(jù)生成模擬子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)部署在遠(yuǎn)程機(jī)器上，通過(guò)制定的網(wǎng)絡(luò)對(duì)工廠廠房?jī)?nèi)的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)和儀表采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬。
e.系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。通過(guò)虛擬儀表監(jiān)控子系統(tǒng)認(rèn)定的重要狀態(tài)數(shù)據(jù)和信息，按照用戶期望的方式保存至本地SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，為進(jìn)一步的數(shù)據(jù)查詢和系統(tǒng)分析提供支持。
f.系統(tǒng)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)。提供曲線繪制、報(bào)表生成及打印等必備的后置處理手段，便于用戶對(duì)系統(tǒng)做全面、及時(shí)的分析與決策。（工廠監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)）
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