基于虛擬現(xiàn)實技術的樓宇自控組態(tài)軟件研究_secret

1、基于虛擬現(xiàn)實技術的樓宇自控組態(tài)軟件研究摘 要：文章介紹了一種新型的樓宇自控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實技術在自動化領域的一種應用。關鍵字：虛擬現(xiàn)實 vRMI BAS目前樓宇自控系統(tǒng)監(jiān)控界面主要是二維界面，雖然二維平面系統(tǒng)已經(jīng)達到較好的效果，但用二維界面描述三維現(xiàn)實世界畢竟有些欠缺，隨著虛擬現(xiàn)實技術(VR)的發(fā)展，制作三維樓宇自控系統(tǒng)成為可能，本文介紹虛擬現(xiàn)實建模語言(VRML)在樓宇自控組態(tài)軟件中的應用。l VRML概述11 VRML語言 VRML(virtual Reality Modeling Language)即虛擬現(xiàn)實建模語言，是一種用于建立真實世界的場景模型或人們虛構(gòu)三維世界的場景建模語言

2、。它是用來描述三維物體及其行為的，可以構(gòu)建 虛擬境界(Virtual World)。VRML的基本目標是建立因特網(wǎng)上的交互式三維多媒體，基本特征包括分布式、三維、交互性、多媒體集成、境界逼真性等，是目前 Intemet上基于“WWW“的三維互動網(wǎng)站制作的主流語言。12 VRML引擎樓字自控系統(tǒng)的一個顯著特點是需要 采集底層各種控制器節(jié)點的數(shù)據(jù)以及與實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換。而VRML是一種在web上進行傳輸?shù)娜S虛擬規(guī)范，為了保證客戶端計算機的安全，在訪問計 算機底層I0方面沒有做更多的考慮。盡管VRML可以使用JAVA程序和三維虛擬場景進行交互，但出于對計算機安全方面的考慮，JAVA在訪問底層

3、 IO方面遠遠不及VC等開發(fā)工具簡單，且由于JAVA采用平臺無關設計，JAVA虛擬機在解析JAVA程序并運行時犧牲了效率，所以JAVA不是理想的 三維樓字自控軟件開發(fā)語言。綜合各種編程語言的優(yōu)缺點，筆者認為Visual C+比較合適的開發(fā)語言，但是MFC并沒有提供現(xiàn)成的恃VRML的類庫，所以必須選擇一種符合VRML規(guī)的C+類庫，我們稱之為VRML引擎。2新型樓宇自控系統(tǒng)軟件部分總體結(jié)構(gòu)目前，國內(nèi)較流行的組態(tài)軟件如三維力控、組態(tài)王、昆侖通態(tài)等，其結(jié)構(gòu)體系都是建立在二維組態(tài)和二維監(jiān)控的基礎上，樓宇自控組態(tài)軟件采用二維組態(tài)、三維監(jiān)控的模式，分為場景配置與場景瀏覽兩個部分。主體結(jié)構(gòu)如圖l所示：21場景

4、配置 目前有關虛擬現(xiàn)實與生產(chǎn)自動化相結(jié)合的應用大多數(shù)采用的辦法是先使用一些三維場景制作軟件，如3DMax、AutoCAD、Maya等將工業(yè)現(xiàn)場的三維 場景制作出來，然后再利用三維開發(fā)工具包如WTK、VTree等開發(fā)工具的文件導人功能將制作的三維場景導入。本系統(tǒng)采用的方法是制作一個二維的場景配置 軟件，運行時利用二維場景下所作的組態(tài)信息生成三維的場景，該軟件界面如圖2所示。圖2為利用配置軟件制作的樓宇單層二維俯視圖，里面包含了對墻、門、窗、地板、傳感器等的配置信息，文件配置完成后以dat文件形式保存。22場景瀏覽場景瀏覽軟件利用配置軟件生成的dat文件新建一個工程文件，該工程文件包含所需要的全部

5、三維配置信息，然后再通過VRML引擎將配置場景重現(xiàn)。圖3為根據(jù)圖2配置生成的三維場景畫面，可以三維瀏覽，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的各項功能。23監(jiān)控功能的實現(xiàn) 與其它虛擬現(xiàn)實應用有所不同的是樓自控系統(tǒng)需要與現(xiàn)場設備隨時交換數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)場的返回數(shù)據(jù)實時改變當前的虛擬場景。圖3中的綠色小點代表了樓宇自控 系統(tǒng)的煙霧傳感器；當傳感器處于報警狀態(tài)時，傳感器狀態(tài)變量通過現(xiàn)場總線傳遞到實時數(shù)據(jù)庫，場景瀏覽器根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)刷新當前場景。圖4顯示了傳感 器報警時對虛擬場景的刷新界面。圖4虛擬場景的刷新界面可以看出，第三層的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)生變化，系統(tǒng)采取的動作是將整個第三層樓層顯示為透明，同時標出該傳感器的位置，為用戶提供更為直觀的顯示界面。3系統(tǒng)后續(xù)工作由于VRML本身的特點與限制，當系統(tǒng)需要動態(tài)改變場景時，如傳感器顏色變化，開關狀態(tài)變化等，不得不將場景中的每一個組件更新一遍，這必然浪費系統(tǒng)大量的資源，需要進一步優(yōu)化。采用俯視圖形式完成組態(tài)配置雖然較為方便，但用俯視圖形式表達復雜形狀物體時顯得有點力不從心，需要更多的參數(shù)，因此有必要考慮其它方法彌補不足。4結(jié)束語本系統(tǒng)只是將虛擬現(xiàn)實技術應用于樓宇自控系統(tǒng)的一個小小嘗試，筆者堅信，隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，必將在工業(yè)控制領域有更廣