工業(yè)環(huán)境中高危險場合的狀態(tài)監(jiān)控通常采用遠程自動化或無人值守方式實現(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)和掌握時具有一定的難度，如果監(jiān)控點數(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過度密集、復(fù)雜，存在檢測點很難準(zhǔn)確并迅速進行空間定位的問題。利用虛擬現(xiàn)實3D技術(shù)，設(shè)計使用直觀、方便，便于空間定位的工廠高危場合監(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
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)實現(xiàn)整個系統(tǒng)外框架容器的構(gòu)造，虛擬儀表系統(tǒng)的實現(xiàn)，系統(tǒng)內(nèi)部各個數(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)上進行擴展開放的，包括模型管理、場景切換、3D漫游、動畫管理、碰撞檢測和粒子特效6個功能模塊。
b.主框架界面子系統(tǒng)。采用VC/MFC實現(xiàn)，將3D視景渲染引擎子系統(tǒng)嵌入此外容器框架，整個系統(tǒng)既支持第一人視角三維虛擬現(xiàn)實操作方式，也支持傳統(tǒng)的Windows GUI(菜單、對話框)交互操作方式。
C.虛擬儀表監(jiān)控子系統(tǒng)。它通過系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)采集總線遠程獲取廠區(qū)機器和儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，操作員在三維廠區(qū)視景內(nèi)直接對儀表或機器進行交互操作，實時觀測儀表的數(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)部署在遠程機器上，通過制定的網(wǎng)絡(luò)對工廠廠房內(nèi)的機器運行狀態(tài)和儀表采集數(shù)據(jù)進行實時模擬。
e.系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。通過虛擬儀表監(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)庫系統(tǒng)，為進一步的數(shù)據(jù)查詢和系統(tǒng)分析提供支持。
f.系統(tǒng)狀態(tài)統(tǒng)計分析子系統(tǒng)。提供曲線繪制、報表生成及打印等必備的后置處理手段，便于用戶對系統(tǒng)做全面、及時的分析與決策。（工廠監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計）
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