工业自控组态三维软件技术的应用浅析

张铁马/天津乾乾科技有限公司

工业自控组态三维软件技术的应用浅析

张铁马/天津乾乾科技有限公司

工业自控三维组态软件基于三维技术以形象直观和拟人化交互优势，建立工业现场的三维场景式交互界面，使用户产生身临其境的交互临场感。它解决了工厂人员不能根据本厂情况进行自我开发虚拟监控系统和操作复杂、人机交互性差、工艺流程画面表现力弱、动画呆板等问题。

工业自控、组态、三维

本文以天津乾乾科技有限公司的工业自控三维组态软件为主要对象，通过分析介绍其主要功能使我们认知在组态自控工程项目中三维软件技术的应用，通过这些功能可以实现对工业自控的全程直观控制。乾乾科技组态基于网络技术和三维仿真技术，开发一套能够在三维视图基础上，实现对厂房信息进行搜索查看，并能够通过三维虚拟实现身临其境的三维漫游等功能。

前言：目前大多数组态软件所能够提供的监控界面基本都采用二维图形界面，所有设备子图以平面方式排布于监控窗口之上，画面表现力弱，工艺流程仿真也只是对现场设备工艺流程的示意，特别是对于设备较多流程复杂的工艺仿真则需要把不同的设备分割到不同的监控窗口，这样势必会造成工艺流程的间断，同时监控过程中监控人员需要在不同窗口之间进行切换，从而大大降低监控效率。而对于不熟悉现场的监控人员，由于画面的抽象性，更是难以通过监控界面了解现场设备的布局以及工艺流程。

乾乾科技工业自控组态软件基于网络技术和三维仿真技术，开发一套能够在三维视图基础上，实现对厂房信息进行搜索查看，并能够通过三维虚拟实现身临其境的三维漫游和众多管理功能从而可以实现对工业自控的全程控制。

一、工业自控三维组态软件整体方案设计

（一）项目技术方案

工业自控三维组态软件是基于地理信息系统技术、虚拟现实技术、宽带网络技术、多媒体技术、计算机图形学等高新技术，将厂房地理空间信息和其属性信息相结合，构建一个逼真的、具有视觉、听觉、触觉的虚拟工厂景观，先进的三维全景展示具备更好的交互性，工业自控环境，硬件条件等都是企业的基础建设，全景技术更全面的展示工厂的建设环境、分布状况、规划建设和成果展示。为吸引人才，吸引投资，扩大知名度创建有利的条件基础。立体感强烈，极富交互性的三维全景，给人更直观和深刻的印象。

（二）总体功能介绍

基于网络技术和三维仿真技术，开发一套能够在三维视图基础上，实现对厂房信息进行搜索查看，并能够通过三维虚拟实现身临其境的三维漫游等功能。

本平台的主要功能包括：

1.三维动态展示工厂的布局情况，便于了解工厂内部结构，能提供身临其境的感觉。2.安防监控，可以对工业生产流程进行实时监控。3.应急指挥与演练，可以确保安全隐患。4.地下管线管理，掌握管线的信息和维修记录。5.自控组态能耗监测，对于用水、电进行实时分析。6.对资产管理，可以查询和定位隶属于该房间的设备，提高管理效率。7.环境监测，可以对温度、一氧化碳等数据进行实时监测。8.移动平台应用，通过手机客户端可以便捷、直观的进行管理。

二、总体结构

乾乾科技的工业自控三维组态软件主要包含8大子功能，其中包括：工业自控三维组态软件展示、工业自控三维组态软件实时安防监控系统、工业自控三维组态软件应急指挥与演练系统、工业自控三维组态软件地下管线设施管理系统、工业自控三维组态软件能耗监测管理系统、工业自控三维组态软件资产管理系统、工业自控三维组态软件环境监测系统、工业自控三维组态软件移动平台管理。通过这8个部分的功能可以实现对工业自控的全程控制。其系统结构图如下所示。

系统结构图

三、工业自控三维组态软件

（一）工业自控三维组态软件展示

虚拟漫游是工业自控三维组态软件建设的基础，它的研究和创建对以后该平台的建设有重要的现实意义。它是一个三维可视化的、有声有色的仿真工业景观，既可以为工厂树立良好的形象，提高工厂的知名度，宣传工厂文化，还可以作为工厂规划的辅助工具，在对工厂内部的建筑物、道路、辅助设施进行修建规划时，可以在这个虚拟三维环境中动态交互的对未来工厂环境进行全面的审查，为工厂规划和设计提供更明确的目标。同时也提高了工业自控管理的效率和科学化水平，加快建设。

（二）工业自控三维组态软件安防监控系统

在工业生产领域中，工厂在安全生产中暴露出的问题层出不穷。因此在企业发展中如何运用安防设施，已经成为工业生产领域中的一项重大课题。预计在未来，我国工业安防将占据整个安防市场10%的市场份额，工业安防必将成为未来安防市场的领军人物。

（三）工业自控三维组态软件应急指挥与演练系统

工业自控三维组态软件应急指挥与演练系统主要应用于建筑物的安防设施管理以及遇到紧急情况进行应急指挥管理，通过本系统可以对建筑物中的所有安防设施进行管理和监督，并随时查看安防设施的使用情况，将与安防有关的相关资料整合入系统中，并对建筑物以及建筑物中的安防设施以三维虚拟技术进行展示，更加直观，便于用户操作以及了解建筑物内部情况和安防设施的分布情况，在遇到紧急情况时可协助应急指挥。为建筑物的安全防范和应急指挥提供非常必要的辅助作用，为保证建筑物安全提供技术保障。并且，通过本系统还可以对紧急情况的处理进行模拟演练，并对可能遇到的进行模拟以应对将来出现的突发问题，帮助指挥者更好地掌握应对信息。

（四）工业自控三维组态软件地下管线设施管理系统

管线一般处于地下，无法直观看到，这给管线改扩建、施工维护等方面都带来了不利的影响。管线的历次改造，造成了管线铺设纵横交错，原始图纸丢失等不良后果，一旦出现故障，不利于及时处理，而三维可视化的管线管理系统恰巧能够克服这些问题。

（五）工业自控三维组态软件能耗监测管理系统

多年以来，我国对于企业能耗的收集，大多采用企业定期上报耗能报表的采集方式，企业自行上报的能耗报表，往往因为企业自身经营的需要，带有或多或少有利于企业的倾向性特征，并非完全客观反映实际能耗。能耗管理部门也没有其他直接有效的手段，获取重点企业的实际能耗信息，因此更无法做到对不同类别耗能指标的有效分析，据此制定针对性的能耗管理政策。也无法进一步提出节能方案，有效降低能耗。

（六）工业自控三维组态软件资产管理系统

工业厂房组织规模巨大，结构层次繁多，业务活动复杂。随着我国近年来工业技术的迅猛发展，厂房设备资产规模急剧膨胀，构成日趋复杂，管理难度越来越大。尤其是扩建、企业合作、企业内部推行的后勤、财务、人事、分配等各项制度的改革，对工厂企业的资产管理工作不断提出新要求。工业自控三维组态软件资产管理能够反映设备的应用部门和场景，在固定资产管理过程中，利用三维设备管理模式可以查询和定位隶属于该房间的设备，提高管理效率。

（七）工业自控三维组态软件环境监测系统

系统具有通过遥信、遥测、遥控和遥调，所谓“四遥”功能，对整个系统进行集中监控管理，实现少人值守和无人值守的目标。

（八）工业自控三维组态软件移动平台管理

系统采用模块化及易于进行二次开发的中间件等技术，确保数据结构和数据接口的一致性，使系统可根据工商业务的具体需要快速地自由组合与重新定制业务模块。

四、结论

工业自控三维组态软件是新一代工业自控三维组态平台的发展方向。乾乾科技的工业自控三维组态软件使我们认知在组态自控工程项目中三维软件技术的应用，通过这些功能可以实现对工业自控的全程直观控制，是促进项目更高质量、更快速度完成的助推器，共同推动工业自控工程项目的技术进步。

用好三维组态软件需要不断探寻三维图形与数据和过程控制相互结合的规律，不断弥补三维软件存在的不足。只有在使用中不断完善，才能充分发挥三维组态软件的优势。

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