三维可视化技术在实时监视系统中的应用

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1、西安工程大学学报JournalofXi'anPolytechnicUniversity第22卷第1期(总89期)2008年2月V01.22,No.1(Sum.No.89)文章编号:167l-850X(2008)0l-0064-03三维可视化技术在实时监视系统中的应用李勤l，佟巍2(1.青岛科技大学信息科学技术学院，山东青岛266042;2.大庆石油学院计算机与信息技术学院，黑龙江大庆163318)摘要:研究了为油田联合站中的加热炉设计的基于三维可视化技术的实时监控系统的实验室模型，并叙述了其实现过程.该系统从创建虚拟环境入手，通过将数据采集系统得到的实

2、时生产数据通过数据库系统以及VirtoolsServer传送到虚拟场景来实现虚拟场景与实际生产过程的同步.经实验室模拟，该系统运行结果形象逼真，实时性好，可达到良好地监视目的.关键词:虚拟场景;数据采集;实时监视;二维可视化中图分类号:TP391.9文献标识码:A0号

3、口三维可视化技术是计算机仿真技术的重要分支[1]是虚拟现实技术最重要的表现形式.它采用计算机图形图像技术、信息综合技术和显示技术，根据仿真的目的，构造仿真对象的三维模型以达到逼真的仿真效果.实时监控技术至从60年代美国开展故障诊断技术的研究以来，这一技术在世界各国受到越来越多的重视，经过

4、几十年的发展已经成为一种成熟的技术，在我国实时监控技术已经广泛的应用到电力系统、楼宇自动化、通信、油田和工业控制等领域.正是由于三维可视化的形象性和实时监控技术的必要性，二者的结合越来越广泛.例如在某些复杂控制系统中，由于各种指标的离散性、工艺或对象的模糊性，往往很难使系统实现完全的自动化生产.对一些不可达的地方如:高温锅炉内部材料加工过程中的加工材料内部、恶劣生产环境内部，视频监控往往无法到达现场或无法形象表示.因此生产环节中的各种参数的可视化技术与智能化控制便体现出其重要性和广泛的应用前景.基于油田联合站中的加热炉所开发的实时监控系统，通过对现场数

5、据的采集，建立虚拟的加热炉及其控制柜的场景，真实地再现加热炉的当前工作状态，并利用三维可视化技术更加直观形象地表现出来.用户可以观测该场景并对当前的运行状况进行分析，以达到实时监控的目的.1系统框架模型本监视系统包括数据采集系统，后台数据库，虚拟场景等3个主要部分.图1是系统的总体框架图.数据采集程序通过传感器得到外部获取的温度、压力、液位等数值信息，将其存入后台数据库，用来保存锅炉在运行中的生产数据.场景数据库使用3DSMax建立模型(静态模型)，并通过VirtoolsServer的DatabaseModule载入运行数据使用动态建模的方法将数据实时

6、的、直观的、动态的展现出来.2外部数据采集模块数据采集就是将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转化成数字量后再由计算机进行存储处理的过收稿日期:2007-1G-05通讯作者李勤(1973寸，女，黑龙江省大庆市人，青岛科技大学讲师.E-mail:qdlqin@163.com第1期三维可视化技术在实时监视系统中的应用65程[2]数据采集模块包括软件和硬件两部分组成.硬件部分由传感器、程控放大器、A/D转换器压力斗数据采模块后台数据库以及PC机组成.软件主要使用液位VC++6.0结合VÎrtoolsServer开发.该模块主要具有发送命令、接受和显示数据、存

7、储以及VirtoolsServer在得到超出系统正常运行情况的数值时做出及时判断.图2为图1系统总体框架数据采集系统框图.数据采集模块的设计应遵循以下几点原则.(1)硬件方面所选设备要经济合理，在能够满足性能指标的要求下，11t~~I叫程控放大器尽可能降低价格，以提高性价比;所选设备应安全可靠;系统所处的工作环境恶劣，因此应有超量程和过载保护，保证输入、输出通道正常工作;最后设备应该有足够的抗干扰能力，以防止出现不必要的错误.图2数据采集系统框图(2)软件方面程序结构应合理，操作性能良好，有一定的保护措施，程序的执行速度要好.总之，一个良好的外部数据采

8、集模块，能够得到更加真实的输入数据，以便监测人员更好地观察系统运行情况，对异常数据做出及时的判断.3虚拟场景库的创建系统模型利用3DSMax构建.由于虚拟现实系统既强调沉浸感、逼真性，即要求有高的真实感;又强调自然的交互方式，即满足实时性基础上的交互性要求[3]因此在模型的构建上需考虑两方面的因素.虚拟场景主要包括加热缓冲装置模块、自动点火控制柜模块、烧火间流程模块、天空及远景模块.具体建模流程为:①数据采集:从__Inr，..._现场采集包括电子文档、打印文档、录像，用数码相机拍摄的数字化照片、工作原理图等大量资料.~激据预处理:对采集的资料进行初步

9、分类.饼构优化:按场景分块，按层次建模.④创建模型:利用3DSMax采用纹理映射、实例化等技术