張鐵馬/天津乾乾科技有限公司

工業(yè)自控組態(tài)三維軟件技術(shù)的應(yīng)用淺析

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工業(yè)自控三維組態(tài)軟件基于三維技術(shù)以形象直觀和擬人化交互優(yōu)勢(shì)，建立工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的三維場(chǎng)景式交互界面，使用戶產(chǎn)生身臨其境的交互臨場(chǎng)感。它解決了工廠人員不能根據(jù)本廠情況進(jìn)行自我開(kāi)發(fā)虛擬監(jiān)控系統(tǒng)和操作復(fù)雜、人機(jī)交互性差、工藝流程畫面表現(xiàn)力弱、動(dòng)畫呆板等問(wèn)題。

工業(yè)自控、組態(tài)、三維

本文以天津乾乾科技有限公司的工業(yè)自控三維組態(tài)軟件為主要對(duì)象，通過(guò)分析介紹其主要功能使我們認(rèn)知在組態(tài)自控工程項(xiàng)目中三維軟件技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)這些功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)自控的全程直觀控制。乾乾科技組態(tài)基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和三維仿真技術(shù)，開(kāi)發(fā)一套能夠在三維視圖基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)廠房信息進(jìn)行搜索查看，并能夠通過(guò)三維虛擬實(shí)現(xiàn)身臨其境的三維漫游等功能。

前言：目前大多數(shù)組態(tài)軟件所能夠提供的監(jiān)控界面基本都采用二維圖形界面，所有設(shè)備子圖以平面方式排布于監(jiān)控窗口之上，畫面表現(xiàn)力弱，工藝流程仿真也只是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工藝流程的示意，特別是對(duì)于設(shè)備較多流程復(fù)雜的工藝仿真則需要把不同的設(shè)備分割到不同的監(jiān)控窗口，這樣勢(shì)必會(huì)造成工藝流程的間斷，同時(shí)監(jiān)控過(guò)程中監(jiān)控人員需要在不同窗口之間進(jìn)行切換，從而大大降低監(jiān)控效率。而對(duì)于不熟悉現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控人員，由于畫面的抽象性，更是難以通過(guò)監(jiān)控界面了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的布局以及工藝流程。

乾乾科技工業(yè)自控組態(tài)軟件基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和三維仿真技術(shù)，開(kāi)發(fā)一套能夠在三維視圖基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)廠房信息進(jìn)行搜索查看，并能夠通過(guò)三維虛擬實(shí)現(xiàn)身臨其境的三維漫游和眾多管理功能從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)自控的全程控制。

一、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件整體方案設(shè)計(jì)

（一）項(xiàng)目技術(shù)方案

工業(yè)自控三維組態(tài)軟件是基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等高新技術(shù)，將廠房地理空間信息和其屬性信息相結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)逼真的、具有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的虛擬工廠景觀，先進(jìn)的三維全景展示具備更好的交互性，工業(yè)自控環(huán)境，硬件條件等都是企業(yè)的基礎(chǔ)建設(shè)，全景技術(shù)更全面的展示工廠的建設(shè)環(huán)境、分布狀況、規(guī)劃建設(shè)和成果展示。為吸引人才，吸引投資，擴(kuò)大知名度創(chuàng)建有利的條件基礎(chǔ)。立體感強(qiáng)烈，極富交互性的三維全景，給人更直觀和深刻的印象。

（二）總體功能介紹

基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和三維仿真技術(shù)，開(kāi)發(fā)一套能夠在三維視圖基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)廠房信息進(jìn)行搜索查看，并能夠通過(guò)三維虛擬實(shí)現(xiàn)身臨其境的三維漫游等功能。

本平臺(tái)的主要功能包括：

1.三維動(dòng)態(tài)展示工廠的布局情況，便于了解工廠內(nèi)部結(jié)構(gòu)，能提供身臨其境的感覺(jué)。2.安防監(jiān)控，可以對(duì)工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。3.應(yīng)急指揮與演練，可以確保安全隱患。4.地下管線管理，掌握管線的信息和維修記錄。5.自控組態(tài)能耗監(jiān)測(cè)，對(duì)于用水、電進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。6.對(duì)資產(chǎn)管理，可以查詢和定位隸屬于該房間的設(shè)備，提高管理效率。7.環(huán)境監(jiān)測(cè)，可以對(duì)溫度、一氧化碳等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。8.移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)用，通過(guò)手機(jī)客戶端可以便捷、直觀的進(jìn)行管理。

二、總體結(jié)構(gòu)

乾乾科技的工業(yè)自控三維組態(tài)軟件主要包含8大子功能，其中包括：工業(yè)自控三維組態(tài)軟件展示、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件實(shí)時(shí)安防監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件應(yīng)急指揮與演練系統(tǒng)、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件地下管線設(shè)施管理系統(tǒng)、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件資產(chǎn)管理系統(tǒng)、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件移動(dòng)平臺(tái)管理。通過(guò)這8個(gè)部分的功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)自控的全程控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

三、工業(yè)自控三維組態(tài)軟件

（一）工業(yè)自控三維組態(tài)軟件展示

虛擬漫游是工業(yè)自控三維組態(tài)軟件建設(shè)的基礎(chǔ)，它的研究和創(chuàng)建對(duì)以后該平臺(tái)的建設(shè)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。它是一個(gè)三維可視化的、有聲有色的仿真工業(yè)景觀，既可以為工廠樹(shù)立良好的形象，提高工廠的知名度，宣傳工廠文化，還可以作為工廠規(guī)劃的輔助工具，在對(duì)工廠內(nèi)部的建筑物、道路、輔助設(shè)施進(jìn)行修建規(guī)劃時(shí)，可以在這個(gè)虛擬三維環(huán)境中動(dòng)態(tài)交互的對(duì)未來(lái)工廠環(huán)境進(jìn)行全面的審查，為工廠規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供更明確的目標(biāo)。同時(shí)也提高了工業(yè)自控管理的效率和科學(xué)化水平，加快建設(shè)。

（二）工業(yè)自控三維組態(tài)軟件安防監(jiān)控系統(tǒng)

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，工廠在安全生產(chǎn)中暴露出的問(wèn)題層出不窮。因此在企業(yè)發(fā)展中如何運(yùn)用安防設(shè)施，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的一項(xiàng)重大課題。預(yù)計(jì)在未來(lái)，我國(guó)工業(yè)安防將占據(jù)整個(gè)安防市場(chǎng)10%的市場(chǎng)份額，工業(yè)安防必將成為未來(lái)安防市場(chǎng)的領(lǐng)軍人物。

（三）工業(yè)自控三維組態(tài)軟件應(yīng)急指揮與演練系統(tǒng)

工業(yè)自控三維組態(tài)軟件應(yīng)急指揮與演練系統(tǒng)主要應(yīng)用于建筑物的安防設(shè)施管理以及遇到緊急情況進(jìn)行應(yīng)急指揮管理，通過(guò)本系統(tǒng)可以對(duì)建筑物中的所有安防設(shè)施進(jìn)行管理和監(jiān)督，并隨時(shí)查看安防設(shè)施的使用情況，將與安防有關(guān)的相關(guān)資料整合入系統(tǒng)中，并對(duì)建筑物以及建筑物中的安防設(shè)施以三維虛擬技術(shù)進(jìn)行展示，更加直觀，便于用戶操作以及了解建筑物內(nèi)部情況和安防設(shè)施的分布情況，在遇到緊急情況時(shí)可協(xié)助應(yīng)急指揮。為建筑物的安全防范和應(yīng)急指揮提供非常必要的輔助作用，為保證建筑物安全提供技術(shù)保障。并且，通過(guò)本系統(tǒng)還可以對(duì)緊急情況的處理進(jìn)行模擬演練，并對(duì)可能遇到的進(jìn)行模擬以應(yīng)對(duì)將來(lái)出現(xiàn)的突發(fā)問(wèn)題，幫助指揮者更好地掌握應(yīng)對(duì)信息。

（四）工業(yè)自控三維組態(tài)軟件地下管線設(shè)施管理系統(tǒng)

管線一般處于地下，無(wú)法直觀看到，這給管線改擴(kuò)建、施工維護(hù)等方面都帶來(lái)了不利的影響。管線的歷次改造，造成了管線鋪設(shè)縱橫交錯(cuò)，原始圖紙丟失等不良后果，一旦出現(xiàn)故障，不利于及時(shí)處理，而三維可視化的管線管理系統(tǒng)恰巧能夠克服這些問(wèn)題。

（五）工業(yè)自控三維組態(tài)軟件能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)

多年以來(lái)，我國(guó)對(duì)于企業(yè)能耗的收集，大多采用企業(yè)定期上報(bào)耗能報(bào)表的采集方式，企業(yè)自行上報(bào)的能耗報(bào)表，往往因?yàn)槠髽I(yè)自身經(jīng)營(yíng)的需要，帶有或多或少有利于企業(yè)的傾向性特征，并非完全客觀反映實(shí)際能耗。能耗管理部門也沒(méi)有其他直接有效的手段，獲取重點(diǎn)企業(yè)的實(shí)際能耗信息，因此更無(wú)法做到對(duì)不同類別耗能指標(biāo)的有效分析，據(jù)此制定針對(duì)性的能耗管理政策。也無(wú)法進(jìn)一步提出節(jié)能方案，有效降低能耗。

（六）工業(yè)自控三維組態(tài)軟件資產(chǎn)管理系統(tǒng)

工業(yè)廠房組織規(guī)模巨大，結(jié)構(gòu)層次繁多，業(yè)務(wù)活動(dòng)復(fù)雜。隨著我國(guó)近年來(lái)工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，廠房設(shè)備資產(chǎn)規(guī)模急劇膨脹，構(gòu)成日趨復(fù)雜，管理難度越來(lái)越大。尤其是擴(kuò)建、企業(yè)合作、企業(yè)內(nèi)部推行的后勤、財(cái)務(wù)、人事、分配等各項(xiàng)制度的改革，對(duì)工廠企業(yè)的資產(chǎn)管理工作不斷提出新要求。工業(yè)自控三維組態(tài)軟件資產(chǎn)管理能夠反映設(shè)備的應(yīng)用部門和場(chǎng)景，在固定資產(chǎn)管理過(guò)程中，利用三維設(shè)備管理模式可以查詢和定位隸屬于該房間的設(shè)備，提高管理效率。

（七）工業(yè)自控三維組態(tài)軟件環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)具有通過(guò)遙信、遙測(cè)、遙控和遙調(diào)，所謂“四遙”功能，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)少人值守和無(wú)人值守的目標(biāo)。

（八）工業(yè)自控三維組態(tài)軟件移動(dòng)平臺(tái)管理

系統(tǒng)采用模塊化及易于進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的中間件等技術(shù)，確保數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)接口的一致性，使系統(tǒng)可根據(jù)工商業(yè)務(wù)的具體需要快速地自由組合與重新定制業(yè)務(wù)模塊。

四、結(jié)論

工業(yè)自控三維組態(tài)軟件是新一代工業(yè)自控三維組態(tài)平臺(tái)的發(fā)展方向。乾乾科技的工業(yè)自控三維組態(tài)軟件使我們認(rèn)知在組態(tài)自控工程項(xiàng)目中三維軟件技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)這些功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)自控的全程直觀控制，是促進(jìn)項(xiàng)目更高質(zhì)量、更快速度完成的助推器，共同推動(dòng)工業(yè)自控工程項(xiàng)目的技術(shù)進(jìn)步。

用好三維組態(tài)軟件需要不斷探尋三維圖形與數(shù)據(jù)和過(guò)程控制相互結(jié)合的規(guī)律，不斷彌補(bǔ)三維軟件存在的不足。只有在使用中不斷完善，才能充分發(fā)揮三維組態(tài)軟件的優(yōu)勢(shì)。

[1]童春杰，陳德人?；贘2EE德分布式體系及應(yīng)用。計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2002（10）：20-50.

[2]趙亮，齊歡?；贛VC模式的三峽通航數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)＜javascript:Enter-Detail（755235,0,′～-～KeyWord_C=webwork～-～Title_C=webwork′,′TP′,′97969A′,‘基于MVC模式的三峽通航數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)′,′22257683’）；＞.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展。2006（7）。