基于組件技術的工程機械虛擬現實管理系統研究

摘要：闡述了VR技術的組成和未來發展趨勢，分析了VR技術在工程機械管理領域中的應用；提出了基于組件技術的工程機械虛擬現實管理系統的解決方案，構建了系統的組件化模型，為今后基于組件技術的工程機械虛擬現實管理系統的開發提供了新的思路和方法。

關鍵詞：VR技術；組件技術；工程機械虛擬現實管理系統

1 .VR技術的組成、發展趨勢及其在工程機械管理中的應用

1.1.VR技術概述與發展趨勢

虛擬現實（Visual Reality，VR）作為一種在計算機圖形技術、多媒體技術、傳感器技術、人機交互技術、網絡技術、立體顯示技術以及仿真技術等多學科技術基礎上發展起來的計算機領域的新技術，被公認為是21世紀重要的發展學科以及影響人們生活的重要技術之一。 縱觀多年來的發展歷程，VR技術的未來研究仍將遵循“低成本、高性能”原則，從軟件、硬件上展開，并將在動態環境建模技術、實時三維圖形生成和顯示技術、新型交互設備的研制、智能化語音虛擬現實建模及大型網絡分布式虛擬現實（Distributed Virtual Reality，DVR）得到不斷的開發與應用。

1.2.VR技術在工程機械管理中的應用

在現實機械管理系統建模中，因影響因子多，導致系統不穩定，難以實現準確建模。隨著工程機械性能及種類日趨豐富，建模對象已經成為一個動態過程，虛擬工程機械管理中的決策因素不但均直接從實際的環境中獲得，而且融入了現代管理技術并經過眾多管理方面的專家精心篩選和決策，提高了系統建模的準確性，從而大大地提高了工程機械管理的靈活性、可操作性與可行性。在實現機械人才資源共享方面，也發揮著越來越重要的作用，VR技術不需要進行大規模的機械人員互借互調，就可實現機械與技術的有機結合，從而實現機械人才資源共享。

2.VR技術與COM組件技術結合的系統解決方案

構建通用工程機械虛擬管理系統有效解決方法是開發該系統的通用組件和插件。目前，組件技術領域比較成熟并獲得廣泛應用的技術規范主要有微軟的COM/DCOM、對象管理組（OMG）制定的CORBA和SUN發布的Java Beans等。該系統在進行開發時，采用了基于COM/DCOM的組件/架構開發技術。

2.1.COM組件/COM插件

2.1.1.COM組件的特點

組件可以方便地集成于系統中， 即插即用不用修改代碼或者重新編譯；組件的接口和實現是分離的，組件通過接口實現與其他組件或系統的交互，組件具體實現被封裝在內部，通過接口有效保證了復用性。

2.1.2.COM插件的特點

為實現系統的可擴充性和靈活性，避免算法的重復編程，可采取用插件的形式。插件具有擴展父應用程序功能的能力，將診斷使用的每個算子寫成插件，不用對管理程序作任何變動就可以獲得最大程度的可伸縮性。插件是通過特定接口與父應用程序交互，任何模塊件可加載或通訊的工具都可以做插件，其中COM組件形式的最為廣泛。在管理系統中，插件調用的方式是：由插件公布1個標準接口，在主程序中聲明使用該接口，然后由管理主程序通過調用插件接口來執行具體功能。

2.2.COM插件開發步驟

用COM建立1個用不同的編程語言編寫、包含有主程序和插件的框架，由于建立在COM之上，它們之間能夠無縫地結合在一起。（1）定義插件的接口，在程序聲明中使用該接口；考慮應用程序如何獲得插件列表，對于同一類接口的COM插件，使用一個數據表存儲該接口所有插件的GUID、名字等信息，以便管理程序能識別和調用該接口類型插件。（2）設計應用程序的插件管理界面，主要是操作插件列表，用來管理每個插件接口，配置插件的加載、卸載等，并將相關信息存儲入數據表。（3）設計診斷主體程序的插件處理機制，在訪問插件時能夠載入所需的插件（如根據COM組件對象的GUID）。

3.基于VR與COM組件技術的管理系統

3.1.VR系統的作用

隨著計算機技術和現代管理技術的飛速發展，1個發展成熟的VR系統與合適的管理模式相結合會提供工程機械管理的形象化、實戰化、精確化和管理結果優化等功能，因此在這個意義上創建的工程機械虛擬管理系統具有很大的應用價值。具體地講，VR系統在工程機械管理系統開發中的作用包括：（1）虛擬原型：給用戶提供1個與物理原型無異的計算機模型。（2）虛擬關系：定義人員與人員、人員與機械、機械與機械之間的關系。（3）虛擬管理：管理人員利用VR系統可進行實時管理和改進。（4）虛擬設計環境與虛擬合作：管理和操作成員之間通過共享的虛擬環境進行充分的交流和信息反饋。

3.2. 系統尋優模型及原理

工程機械虛擬管理系統是現實管理系統在虛擬環境下的映射，它具有現實管理系統所具有的一切特征、功能及運行機制?，F實管理系統從一般的概念上來說可分為信息流、物質流及能量流。這3種流在控制信息系統的控制與調度下從初始狀態向目標狀態轉變。這個轉變過程P及管理過程可用下列4元組模型來描述：P={s， c， o， Z}其中， s是初始狀態， c是約束條件， o是操作， Z是目標狀態。它表明完成虛擬機械管理的過程是尋求一條從初始狀態到目標狀態的路徑，尋優的過程（操作）就是評價、計算、判斷、決策等方法的一系列應用。

3.3.系統COM組件模型

根據系統總體設計及需求，設計1個統一的管理系統框架及一系列相關的組件與插件，整個系統由許多通用的組件與插件集成于框架中，每個組件與插件負責完成某一特定的功能。通過各個組件的相互關系來定義每個組件的接口。組件的數量和類型可以根據需要調整，而不需要改變整個框架。在保持各個組件之間接口不變的條件下，可以對組件加以修改、升級或更換。整個系統在各組件的協調工作下運行。本系統劃分為數據采集模塊、綜合管理模塊、顯示模塊與系統維護模塊4部分。

4.結束語

工程機械虛擬管理系統采用數字模型進行設計，人員以網絡方式相互協調工作，具有數字方式和全局分布性等諸多優點，虛擬管理系統能始終把速度與效益作為開發的基本準則，實現了信息技術與管理過程的完美統一。本文還試圖將組件技術應用到工程機械虛擬現實系統的開發中，提出了系統的組件化模型，力求從技術上創建一種能夠包含不同需求的管理系統體系結構。相信這種開發必將引起工程機械管理思維的變革，極大提高工程機械的管理水平和效益。

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