三維實(shí)景復(fù)制技術(shù)在數(shù)字化工廠建設(shè)中的典型應(yīng)用

鄭 忻，馬英奕

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

隨著工業(yè)4.0概念以及《中國(guó)制造2025》的出臺(tái)，以及互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新型技術(shù)的涌現(xiàn)，使得傳統(tǒng)工廠管理模式受到了巨大挑戰(zhàn)，數(shù)字化生產(chǎn)制造逐漸成為工廠生產(chǎn)的主要模式，傳統(tǒng)的工廠運(yùn)營(yíng)模式也在向數(shù)字化工廠轉(zhuǎn)型。數(shù)字化工廠將生產(chǎn)數(shù)據(jù)透明化，通過三維技術(shù)把生產(chǎn)資料及因素在特定空間做全方位的“呈現(xiàn)”， 形成nD（nDimension 多維）信息處理的核心。是構(gòu)建數(shù)字虛擬工廠的一個(gè)重要應(yīng)用方向。貴溪冶煉廠“智能工廠”一期建設(shè)中因此專門設(shè)置了“廠區(qū)實(shí)景虛擬化三維建模項(xiàng)目”。

近年來，得益于BIM（建筑信息模型）技術(shù)的廣泛應(yīng)用，三維廠房模型構(gòu)建的技術(shù)難度、構(gòu)建周期大為降低，但流行的BIM軟件大都需要將工程項(xiàng)目在全生命周期中各個(gè)不同階段的工程信息、過程和資源集成在一個(gè)模型中，也就是說，從設(shè)計(jì)階段就要執(zhí)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，存在一定的技術(shù)門檻，且操作、維護(hù)較專業(yè)，具體到貴溪冶煉廠的廠房建模，就存在以下困難：

（1）二維圖紙資料多按建設(shè)子項(xiàng)交圖，圖紙資料難以支持高精度的實(shí)景復(fù)制。

（2） 反復(fù)改擴(kuò)建，圖紙與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況脫節(jié)，即便建成也難以維護(hù)。

（3） 大部分商業(yè)軟件偏向設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，操作復(fù)雜，動(dòng)態(tài)展示效果不理想。

受上述條件制約，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種全新的構(gòu)建方法，旨在輔助以航拍、激光測(cè)繪等先進(jìn)手段，通過三維實(shí)景復(fù)制技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化工廠三維載體；將工廠內(nèi)部的物聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)資料等信息進(jìn)行融合，并結(jié)合人工智能以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，進(jìn)行工廠數(shù)據(jù)挖掘分析，實(shí)現(xiàn)工廠日常管理的輔助決策；最終將特定的業(yè)務(wù)場(chǎng)景以虛擬現(xiàn)實(shí)的數(shù)字化方式進(jìn)行展現(xiàn)和操作，建立起以實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三維可交互數(shù)字化工廠管理數(shù)據(jù)承載平臺(tái)和業(yè)務(wù)流程管理信息的窗口，可以實(shí)時(shí)、直觀地了解工廠的各類信息，形成實(shí)際生產(chǎn)過程的“數(shù)字雙胞胎”。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)整體采用Unity3d引擎開發(fā)，前期由專業(yè)虛擬仿真軟件Autodesk3ds Max-MultiGen-Paradigm Creator建模制作3D模型，現(xiàn)場(chǎng)采用專業(yè)3D勘測(cè)設(shè)備采集點(diǎn)云、采集真實(shí)設(shè)備照片視頻加施工圖制作整體車間模型，即保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性同時(shí)也保證數(shù)據(jù)的美觀度。最終基于Unity3dy引擎構(gòu)建三維實(shí)景數(shù)字化貴溪冶煉廠熔煉車間系統(tǒng)。

基于實(shí)景虛擬化三維建模的數(shù)字化工廠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)部分（圖1）。

（1）通過無人機(jī)傾斜攝影以及三維激光掃描等多維一體化工廠實(shí)景重建，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)外部地空大場(chǎng)景快速高精度三維模型建立［1］，同時(shí)也可以保證廠區(qū)內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)景的三維重建，利用上述三維實(shí)景重建技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化工廠的三維載體。

（2）通過獲取車間實(shí)時(shí)機(jī)器狀態(tài)以及物聯(lián)網(wǎng)、業(yè)務(wù)信息等多源數(shù)據(jù)，與三維虛擬場(chǎng)景深度融合，實(shí)現(xiàn)管理運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的整合、生產(chǎn)進(jìn)度和質(zhì)量情況的查看，使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)基于三維實(shí)景復(fù)制的數(shù)字化工廠載體［2］，為數(shù)字化工廠系統(tǒng)提供血液。

（3）基于深度學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)挖掘智能決策方法［3］，將工廠制造領(lǐng)域內(nèi)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)有機(jī)融合，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)為工廠管理者從海量管理和操作數(shù)據(jù)中，模擬抽取最關(guān)鍵信息作為決策依據(jù)，提供系統(tǒng)的輔助決策打造數(shù)字化工廠大腦。

圖1 廠區(qū)實(shí)景虛擬化三維建設(shè)框架

基于以上三點(diǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)置數(shù)字化工廠的系統(tǒng)框架如圖2所示。

該系統(tǒng)框架從下至上依次為感知層、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層、計(jì)算平臺(tái)層、應(yīng)用層以及門戶層［4］。

感知層位于數(shù)字化工廠系統(tǒng)的底層，它包括多種傳感設(shè)備（攝像機(jī)、編碼器、車間設(shè)備、機(jī)械臂、工業(yè)相機(jī)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、身份識(shí)別、UWB定位以及RFID）,主要功能是直接采集廠區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)和信息傳輸給該區(qū)域內(nèi)嵌入式控制器或直接控制廠區(qū)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行。在基于Unity3d引擎搭建的工廠三維實(shí)景環(huán)境中要將該感知層的硬件也做相應(yīng)的位置部署。

網(wǎng)絡(luò)層包含視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)數(shù)字化工廠系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，直接將感知層感知到的多元數(shù)據(jù)經(jīng)過TCP/IP協(xié)議經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層傳輸給數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。

平臺(tái)層實(shí)現(xiàn)三維虛擬場(chǎng)景掛載多源數(shù)據(jù)，通過將感知層感知數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)接入、計(jì)算以及管理，將感知層感知到的、可以用于模型驅(qū)動(dòng)的信息用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，實(shí)現(xiàn)針對(duì)三維實(shí)景模型現(xiàn)場(chǎng)信息的集成，并將該信息傳輸至應(yīng)用層，作為Unity3D各場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)信息，同時(shí)把應(yīng)用層返回的決策信息解析成控制指令隊(duì)列，向下分發(fā)。

應(yīng)用層通過接受從平臺(tái)層傳輸?shù)亩嘣磾?shù)據(jù)集成信息利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行三維數(shù)據(jù)的可視化、通過打破信息孤島實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程全周期管理、對(duì)集成數(shù)據(jù)進(jìn)行分析為生產(chǎn)過程做輔助決策。

門戶層包含展廳、監(jiān)控中心和運(yùn)維中心，展廳主要是基于虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)數(shù)字化工廠模型的展示，使用戶體驗(yàn)到與數(shù)字化工廠的交互式界面交流。監(jiān)控中心負(fù)責(zé)呈現(xiàn)該系統(tǒng)下每個(gè)模塊的運(yùn)作狀態(tài)，對(duì)于錯(cuò)誤情況及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，運(yùn)維中心即對(duì)整個(gè)數(shù)字化工廠模塊產(chǎn)生的錯(cuò)誤情況及時(shí)進(jìn)行維修保證系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

該系統(tǒng)框架通過以上五個(gè)層級(jí)的功能結(jié)合實(shí)現(xiàn)了三維實(shí)景復(fù)制模型作為數(shù)字化工廠載體，掛載多源集成數(shù)據(jù)作為數(shù)字化工廠的血液，并實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)運(yùn)作的輔助決策，打造數(shù)字化工廠的大腦，最終以虛擬現(xiàn)實(shí)的方式為用戶提供了數(shù)字化工廠運(yùn)用的交互式界面，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)實(shí)景虛擬三維系統(tǒng)建設(shè)。

圖2 廠區(qū)實(shí)景虛擬化三維系統(tǒng)框架

3 廠區(qū)實(shí)景虛擬化三維系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施

3.1 快速高精度三維模型構(gòu)建

為探究針對(duì)貴溪冶煉廠的外部地空大規(guī)模場(chǎng)景的高精度快速三維建模方式和工廠內(nèi)部局部精細(xì)建模方法，本項(xiàng)目研究了三維激光掃描技術(shù)和無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)貴溪冶煉廠的外部大規(guī)模場(chǎng)景和內(nèi)部局部精細(xì)場(chǎng)景的三維重建。利用激光掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠實(shí)景三維建模是一種新型的建模方式，該方式為結(jié)合LiDAR技術(shù)的多站式三維實(shí)景建模方案，能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)直觀地、高精度地三維場(chǎng)景重建。傾斜攝影技術(shù)是國(guó)際攝影測(cè)量領(lǐng)域近十幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，該技術(shù)通過從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜、五個(gè)不同視角同步采集影像獲取到豐富的建筑物頂面及側(cè)視的高分辨率紋理，實(shí)現(xiàn)工廠外部大規(guī)模場(chǎng)景重建。本項(xiàng)目中結(jié)合了兩種建模方式的原理并克服各自優(yōu)缺點(diǎn)，將兩種方式進(jìn)行融合，有效解決了貴溪冶煉廠的三維場(chǎng)景重建工作的難點(diǎn)。

3.1.1 基于三維激光掃描技術(shù)數(shù)據(jù)采集

（1）掃描站點(diǎn)布設(shè)研究［5］。

本項(xiàng)目采用三維激光掃描技術(shù)對(duì)貴溪冶煉廠內(nèi)部場(chǎng)景和設(shè)備進(jìn)行掃描，激光掃描設(shè)備采用先進(jìn)的徠卡P20激光掃描儀，其掃描精度足以支撐獲取與建筑實(shí)景高度一致的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

考慮到廠區(qū)的占地面積，采用多站式三維激光掃描儀進(jìn)行冶煉廠區(qū)內(nèi)部場(chǎng)景的掃描和三維數(shù)據(jù)匹配重建。掃描站點(diǎn)的布設(shè)要考慮覆蓋整個(gè)廠區(qū)，同時(shí)保證每個(gè)站點(diǎn)之間的互補(bǔ)性、通視性保證掃描過后零部件的近似完整性。同時(shí)由于多站位數(shù)據(jù)間的高精度快速拼接是整體數(shù)據(jù)的重要保證，因此需要對(duì)參考站點(diǎn)進(jìn)行靶標(biāo)布設(shè)，從而獲得良好的數(shù)據(jù)匹配精度（圖3）。

圖3 激光掃描儀站點(diǎn)分布

（2）掃描所得點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理。

利用多站式激光掃描儀對(duì)冶煉廠區(qū)內(nèi)部進(jìn)行掃描獲得大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)需要處理，因此要合理控制點(diǎn)云數(shù)據(jù)的密度進(jìn)而提高軟件對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度，實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量。同時(shí)為了更好的進(jìn)行冶煉廠區(qū)內(nèi)部三維精細(xì)化模型的建模，在獲取了廠區(qū)內(nèi)部三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)后需要對(duì)海量的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行包括點(diǎn)云拼接、點(diǎn)云去噪、點(diǎn)云簡(jiǎn)化的預(yù)處理操作，實(shí)現(xiàn)成像結(jié)果的清晰化，采用分布式站位激光掃描儀掃描廠區(qū)內(nèi)部并最終實(shí)現(xiàn)高精度高速度的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取的結(jié)果如圖4所示。

圖4 三維激光掃描廠區(qū)內(nèi)部點(diǎn)云模型

3.1.2 基于無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)數(shù)據(jù)采集

地面激光掃描數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)廠區(qū)底部表面模型以及廠區(qū)內(nèi)部模型高精度地重建，而針對(duì)貴溪冶煉廠區(qū)外部的大規(guī)模場(chǎng)景，需要對(duì)廠區(qū)高處特別是建筑頂部保證掃描的完備性，只通過地面三維激光掃描儀無法達(dá)到要求，同時(shí)考慮到激光掃描數(shù)據(jù)得到的紋理失真較為嚴(yán)重，因此本項(xiàng)目中采用無人機(jī)傾斜攝影方式進(jìn)行冶煉廠的外部場(chǎng)景重建。無人機(jī)從空中多角度地進(jìn)行俯拍得到圖像，對(duì)圖像進(jìn)行特征提取、紋理映射，以及數(shù)據(jù)的處理最終得到具有高真實(shí)感、高分辨率的廠區(qū)外部景觀三維重建模型。見圖5。

圖5 傾斜攝影成果展示

3.2 三維車間設(shè)備模型的動(dòng)態(tài)映射

與工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)管控系統(tǒng)等對(duì)接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)配套、生產(chǎn)進(jìn)度和質(zhì)量情況等相關(guān)數(shù)據(jù)的集成，將虛擬與現(xiàn)實(shí)深度融合，確定信息數(shù)據(jù)與三維車間設(shè)備的映射關(guān)系，以現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)虛擬三維設(shè)備，實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)行為監(jiān)控。

3.2.1 建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

在數(shù)字化廠房運(yùn)行過程中，有大量數(shù)據(jù)需要處理，因此本項(xiàng)目中采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和信息實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)與三維模型之間的掛接。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)具有以下幾點(diǎn)特性區(qū)別：其支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的隨時(shí)改變、支持事務(wù)的定時(shí)限制、支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的邏輯一致性以及支持實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)先級(jí)事務(wù)調(diào)度。對(duì)于采集到的智能設(shè)備和工件信息，均通過接收并存儲(chǔ)在該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.2.2 數(shù)據(jù)的性能優(yōu)化

在進(jìn)行三維場(chǎng)景與多源數(shù)據(jù)融合掛接時(shí)，海量的數(shù)據(jù)處理需要占用CPU的大部分存儲(chǔ)和計(jì)算，場(chǎng)景的渲染需要占用GPU的存儲(chǔ)和計(jì)=算。因而本項(xiàng)目對(duì)存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行了全局性能優(yōu)化，加快數(shù)據(jù)處理速度減小CPU/GPU運(yùn)行壓力。以適應(yīng)不同性能檔次終端設(shè)備的瀏覽順暢性的要求。

3.2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)［6］

目前，廣泛采用的數(shù)據(jù)映射方式是將廠區(qū)內(nèi)定時(shí)采集的數(shù)據(jù)和信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，如果想要查看廠區(qū)內(nèi)某個(gè)設(shè)備的狀態(tài)信息，需從數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)調(diào)用采集時(shí)間最晚的信息，不難發(fā)現(xiàn)以上方式的信息顯示實(shí)時(shí)性很難滿足。本項(xiàng)目基于介入式技術(shù)開發(fā)了一種新的3D即時(shí)信息呈現(xiàn)框架，以滿足高實(shí)時(shí)性訪問的需求。該框架的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)映射結(jié)構(gòu)如下：由基層到頂層依次為感知層、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支持層和系統(tǒng)功能層。感知層包含各種冶煉設(shè)備、各種傳感器、質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)等，主要功能就是直接采集廠區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)和信息傳輸給該區(qū)域內(nèi)的嵌入式控制器或直接控制廠區(qū)內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)的信息傳輸，是不同系統(tǒng)和不同網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)高可靠性、高安全性和無障礙的通信是數(shù)據(jù)和信息共享的基礎(chǔ)支撐。系統(tǒng)功能層負(fù)責(zé)廠區(qū)內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分類、整理和分析，通過圖表顯示關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息，存儲(chǔ)備份數(shù)據(jù)和信息，最終實(shí)現(xiàn)用集成數(shù)據(jù)和信息來驅(qū)動(dòng)廠區(qū)內(nèi)設(shè)備映射的三維模型的運(yùn)作。

3.3 數(shù)據(jù)智能分析決策

在建立了冶煉廠的三維模型并與多源數(shù)據(jù)掛載后，需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)用從而實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)運(yùn)作過程中的輔助決策。基于深度學(xué)習(xí)及數(shù)據(jù)挖掘智能決策方法，將工廠內(nèi)部專業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)有機(jī)融合，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能為工廠管理者從海量數(shù)據(jù)中模擬推演并抽取最關(guān)鍵的信息作為決策依據(jù)，從而構(gòu)架基于信息系統(tǒng)的高效反應(yīng)和決策體系，為工廠的管理提供輔助決策支持。

3.3.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能

將冶煉廠區(qū)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)與三維場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)，在三維傳感器模型上進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示，實(shí)現(xiàn)全天數(shù)據(jù)的三維可視化展示，為系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理功能提供支撐。將傳感器實(shí)時(shí)回傳的檢測(cè)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取，進(jìn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，遇到超出預(yù)設(shè)值時(shí)進(jìn)行警告和提醒。見圖6。

圖6 廠區(qū)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示

3.3.2 設(shè)備管理功能

通過對(duì)設(shè)備歷史故障幾率、維修成本、業(yè)務(wù)影響程度分析，結(jié)合設(shè)備屬性，對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類排序；根據(jù)設(shè)備歷史故障大數(shù)據(jù)的分析，建立設(shè)備預(yù)知性模型，對(duì)設(shè)備健康性實(shí)時(shí)分析，提前知曉設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的微小變動(dòng)，避免帶來不易察覺的質(zhì)量隱患。

3.3.3 監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)智能分析功能

基于視頻智能識(shí)別、室內(nèi)高精度定位、獲取人員與重要設(shè)備的歷史軌跡數(shù)據(jù)，對(duì)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到異常狀態(tài)識(shí)別結(jié)果，確保人員安全、產(chǎn)品安全和財(cái)產(chǎn)安全等。實(shí)現(xiàn)更加直觀的管理數(shù)據(jù)可視化過程，輔助完成設(shè)備的日常管理及監(jiān)測(cè)，確保重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和制造過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。見圖7。

圖7 工廠實(shí)時(shí)監(jiān)控功能顯示

通過以上多種基于深度學(xué)習(xí)的模擬冶煉工藝流程分析，對(duì)貴溪冶煉廠熔煉車間進(jìn)行三維輔助決策平臺(tái)開發(fā)建設(shè)，將車間三維高精度模型、工藝流程、傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備屬性以及運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)等進(jìn)行融合，可以直觀地展示冶煉車間的生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)的遠(yuǎn)程化管理控制，提高車間的運(yùn)營(yíng)管理效率。

3.4 基于XR的虛擬可視化

為實(shí)現(xiàn)突破傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)瀏覽方式，本項(xiàng)目中對(duì)于數(shù)字化工廠的最終呈現(xiàn)方式采用VR、AR、MR等多種虛擬技術(shù)。

首先確定使用VMware虛擬現(xiàn)實(shí)軟件應(yīng)用平臺(tái)，掌握VMware產(chǎn)品的工作站，并在物理機(jī)上創(chuàng)建新虛擬機(jī)，及其模板部署、克隆、上傳、遷移、鏡像以及虛擬機(jī)的配置管理功能搭建基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的DCS仿真系統(tǒng)平臺(tái)，同時(shí)要掌握了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)框架結(jié)構(gòu)，目前可以實(shí)現(xiàn)的控制軟件有艾默生、ABB控制軟件。最終開展智能虛擬化桌面和云桌面系統(tǒng)的平臺(tái)搭建，通過實(shí)驗(yàn)比較、驗(yàn)證和確定虛擬化桌面系統(tǒng)傳輸協(xié)議，來確定采用虛擬桌面系統(tǒng)的終端設(shè)備來接管現(xiàn)有的操作站、并投入到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，并最終驗(yàn)證測(cè)試基于多種虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)字化工廠可視化效果。

采用虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化效果給用戶提供一種具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性的多維信息空間，實(shí)現(xiàn)高效人機(jī)交互，使用戶能身臨其境地感受三維數(shù)字化帶來的可視化效果。能夠在遠(yuǎn)程指揮控制室真實(shí)感受到熔煉車間的真實(shí)生產(chǎn)運(yùn)行狀況，真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程輔助決策。

4 結(jié)束語

本文概要介紹了貴冶智能工廠建設(shè)中三維智能化管控平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法和構(gòu)建過程，通過項(xiàng)目建設(shè)，探索了一種結(jié)合激光掃描儀和無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)采集廠房?jī)?nèi)外部實(shí)景數(shù)據(jù)的新穎技術(shù)，用以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的廠區(qū)三維實(shí)景復(fù)制，該技術(shù)同時(shí)為未來模型空間的擴(kuò)建、維護(hù)提供了代價(jià)較低的解決方案；以三維實(shí)景模型為基礎(chǔ)開發(fā)的智能化管控平臺(tái)采用介入式技術(shù)融合多源實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)了二、三維數(shù)據(jù)信息的一體化和各虛擬場(chǎng)景的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。作為基礎(chǔ)平臺(tái)，進(jìn)一步導(dǎo)入其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)后，結(jié)合多場(chǎng)景融合、大數(shù)據(jù)融合、云端應(yīng)用融合等技術(shù)手段，能夠同時(shí)支撐地理信息、業(yè)務(wù)辦公、地上/地下建筑規(guī)劃管理和輔助決策，以多元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)三維載體，為數(shù)字化工廠提供血液，打造數(shù)字化工廠的大腦。