工業自控組態三維軟件技術的應用淺析

張鐵馬/天津乾乾科技有限公司

工業自控組態三維軟件技術的應用淺析

張鐵馬/天津乾乾科技有限公司

工業自控三維組態軟件基于三維技術以形象直觀和擬人化交互優勢，建立工業現場的三維場景式交互界面，使用戶產生身臨其境的交互臨場感。它解決了工廠人員不能根據本廠情況進行自我開發虛擬監控系統和操作復雜、人機交互性差、工藝流程畫面表現力弱、動畫呆板等問題。

工業自控、組態、三維

本文以天津乾乾科技有限公司的工業自控三維組態軟件為主要對象，通過分析介紹其主要功能使我們認知在組態自控工程項目中三維軟件技術的應用，通過這些功能可以實現對工業自控的全程直觀控制。乾乾科技組態基于網絡技術和三維仿真技術，開發一套能夠在三維視圖基礎上，實現對廠房信息進行搜索查看，并能夠通過三維虛擬實現身臨其境的三維漫游等功能。

前言：目前大多數組態軟件所能夠提供的監控界面基本都采用二維圖形界面，所有設備子圖以平面方式排布于監控窗口之上，畫面表現力弱，工藝流程仿真也只是對現場設備工藝流程的示意，特別是對于設備較多流程復雜的工藝仿真則需要把不同的設備分割到不同的監控窗口，這樣勢必會造成工藝流程的間斷，同時監控過程中監控人員需要在不同窗口之間進行切換，從而大大降低監控效率。而對于不熟悉現場的監控人員，由于畫面的抽象性，更是難以通過監控界面了解現場設備的布局以及工藝流程。

乾乾科技工業自控組態軟件基于網絡技術和三維仿真技術，開發一套能夠在三維視圖基礎上，實現對廠房信息進行搜索查看，并能夠通過三維虛擬實現身臨其境的三維漫游和眾多管理功能從而可以實現對工業自控的全程控制。

一、工業自控三維組態軟件整體方案設計

（一）項目技術方案

工業自控三維組態軟件是基于地理信息系統技術、虛擬現實技術、寬帶網絡技術、多媒體技術、計算機圖形學等高新技術，將廠房地理空間信息和其屬性信息相結合，構建一個逼真的、具有視覺、聽覺、觸覺的虛擬工廠景觀，先進的三維全景展示具備更好的交互性，工業自控環境，硬件條件等都是企業的基礎建設，全景技術更全面的展示工廠的建設環境、分布狀況、規劃建設和成果展示。為吸引人才，吸引投資，擴大知名度創建有利的條件基礎。立體感強烈，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

基于網絡技術和三維仿真技術，開發一套能夠在三維視圖基礎上，實現對廠房信息進行搜索查看，并能夠通過三維虛擬實現身臨其境的三維漫游等功能。

本平臺的主要功能包括：

1.三維動態展示工廠的布局情況，便于了解工廠內部結構，能提供身臨其境的感覺。2.安防監控，可以對工業生產流程進行實時監控。3.應急指揮與演練，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.自控組態能耗監測，對于用水、電進行實時分析。6.對資產管理，可以查詢和定位隸屬于該房間的設備，提高管理效率。7.環境監測，可以對溫度、一氧化碳等數據進行實時監測。8.移動平臺應用，通過手機客戶端可以便捷、直觀的進行管理。

二、總體結構

乾乾科技的工業自控三維組態軟件主要包含8大子功能，其中包括：工業自控三維組態軟件展示、工業自控三維組態軟件實時安防監控系統、工業自控三維組態軟件應急指揮與演練系統、工業自控三維組態軟件地下管線設施管理系統、工業自控三維組態軟件能耗監測管理系統、工業自控三維組態軟件資產管理系統、工業自控三維組態軟件環境監測系統、工業自控三維組態軟件移動平臺管理。通過這8個部分的功能可以實現對工業自控的全程控制。其系統結構圖如下所示。

系統結構圖

三、工業自控三維組態軟件

（一）工業自控三維組態軟件展示

虛擬漫游是工業自控三維組態軟件建設的基礎，它的研究和創建對以后該平臺的建設有重要的現實意義。它是一個三維可視化的、有聲有色的仿真工業景觀，既可以為工廠樹立良好的形象，提高工廠的知名度，宣傳工廠文化，還可以作為工廠規劃的輔助工具，在對工廠內部的建筑物、道路、輔助設施進行修建規劃時，可以在這個虛擬三維環境中動態交互的對未來工廠環境進行全面的審查，為工廠規劃和設計提供更明確的目標。同時也提高了工業自控管理的效率和科學化水平，加快建設。

（二）工業自控三維組態軟件安防監控系統

在工業生產領域中，工廠在安全生產中暴露出的問題層出不窮。因此在企業發展中如何運用安防設施，已經成為工業生產領域中的一項重大課題。預計在未來，我國工業安防將占據整個安防市場10%的市場份額，工業安防必將成為未來安防市場的領軍人物。

（三）工業自控三維組態軟件應急指揮與演練系統

工業自控三維組態軟件應急指揮與演練系統主要應用于建筑物的安防設施管理以及遇到緊急情況進行應急指揮管理，通過本系統可以對建筑物中的所有安防設施進行管理和監督，并隨時查看安防設施的使用情況，將與安防有關的相關資料整合入系統中，并對建筑物以及建筑物中的安防設施以三維虛擬技術進行展示，更加直觀，便于用戶操作以及了解建筑物內部情況和安防設施的分布情況，在遇到緊急情況時可協助應急指揮。為建筑物的安全防范和應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保障。并且，通過本系統還可以對緊急情況的處理進行模擬演練，并對可能遇到的進行模擬以應對將來出現的突發問題，幫助指揮者更好地掌握應對信息。

（四）工業自控三維組態軟件地下管線設施管理系統

管線一般處于地下，無法直觀看到，這給管線改擴建、施工維護等方面都帶來了不利的影響。管線的歷次改造，造成了管線鋪設縱橫交錯，原始圖紙丟失等不良后果，一旦出現故障，不利于及時處理，而三維可視化的管線管理系統恰巧能夠克服這些問題。

（五）工業自控三維組態軟件能耗監測管理系統

多年以來，我國對于企業能耗的收集，大多采用企業定期上報耗能報表的采集方式，企業自行上報的能耗報表，往往因為企業自身經營的需要，帶有或多或少有利于企業的傾向性特征，并非完全客觀反映實際能耗。能耗管理部門也沒有其他直接有效的手段，獲取重點企業的實際能耗信息，因此更無法做到對不同類別耗能指標的有效分析，據此制定針對性的能耗管理政策。也無法進一步提出節能方案，有效降低能耗。

（六）工業自控三維組態軟件資產管理系統

工業廠房組織規模巨大，結構層次繁多，業務活動復雜。隨著我國近年來工業技術的迅猛發展，廠房設備資產規模急劇膨脹，構成日趨復雜，管理難度越來越大。尤其是擴建、企業合作、企業內部推行的后勤、財務、人事、分配等各項制度的改革，對工廠企業的資產管理工作不斷提出新要求。工業自控三維組態軟件資產管理能夠反映設備的應用部門和場景，在固定資產管理過程中，利用三維設備管理模式可以查詢和定位隸屬于該房間的設備，提高管理效率。

（七）工業自控三維組態軟件環境監測系統

系統具有通過遙信、遙測、遙控和遙調，所謂“四遙”功能，對整個系統進行集中監控管理，實現少人值守和無人值守的目標。

（八）工業自控三維組態軟件移動平臺管理

系統采用模塊化及易于進行二次開發的中間件等技術，確保數據結構和數據接口的一致性，使系統可根據工商業務的具體需要快速地自由組合與重新定制業務模塊。

四、結論

工業自控三維組態軟件是新一代工業自控三維組態平臺的發展方向。乾乾科技的工業自控三維組態軟件使我們認知在組態自控工程項目中三維軟件技術的應用，通過這些功能可以實現對工業自控的全程直觀控制，是促進項目更高質量、更快速度完成的助推器，共同推動工業自控工程項目的技術進步。

用好三維組態軟件需要不斷探尋三維圖形與數據和過程控制相互結合的規律，不斷彌補三維軟件存在的不足。只有在使用中不斷完善，才能充分發揮三維組態軟件的優勢。

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