基于虚拟现实技术组态软件监控界面研究与开发

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1、摘要伴随着DCS在工业过程控制系统的广泛应用，监控组态软件作为OCS软件系统的重要组成部分得到了飞速发展，已经成为现代计算机控制系统的核心。然而，当前组态软件构建的人机监控界面存在着诸多不足，如人机交互性差、工艺流程画面表现力弱、动画呆板等，监控人员长时间面对这种监控界面，很容易产生视觉疲劳，导致误操作。于是人们对组态软件提出了更高的要求，希望组态软件能够生成更加人性化、交互性强以及高效的人机监控界面。为此，论文分析了当前组态软件的体系结构以及造成上述问题的原因，结合人机交互技术、计算机图形学、虚拟现实技术等领域的研究成果，提出了开发基于虚拟现实技术新型组态软件的观点，并以此为基

2、础设计实现了一个虚拟现实组态软件原型系统。结合该系统的研发，本论文主要研究和解决了以下几个方面问题：。首先，针对虚拟监控界面的开发要求，研究设计了系统的软件结构框架，并对软件各部分的功能进行了划分。其次，针对虚拟监控场景构建过程，研究虚拟对象建模技术。针对不同对象的特点进行了分类，并给出了各类对象的构建方法。再次，提出采用面向对象的建模技术对虚拟设备进行工艺仿真行为建模。通过分析归纳不同设备的工艺属性和行为对虚拟设备进行系统分类，并抽象出相应的设备类，从而可以使用户无需编码即可快速实现工艺运行的仿真。最后，研究了新型人机交互方式在虚拟监控系统中的应用，设计并实现了三维鼠标接口、基

3、于键盘驱动的虚拟漫游和基于视线的漫游碰撞检测等适用于虚拟监控界面的高效人机交互方式，大大增强了监控人员的自主性和临场感。本文所开发的虚拟现实组态软件系统，虽然在功能上还不完善，但是已经能够实现虚拟监控场景的构建以及简单的工艺流程仿真组态功能，同时也验证了本文研究工作的有效性。上述研究工作既是虚拟现实技术在工业监控领域的一次应用，又是对监控组态软件未来发展的一种有益探索。关键词组态软件：虚拟现实；人机交互；虚拟监控Abstract．11圮industrialmomtoringconfigurafion∞flwaIeis衄却rtantpartofDCS∞ttwares、rstem．I

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