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基于Unity3D的石化三维可视化设备管理系统开发

发布时间:2023-06-09

编辑人:灵图互动

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通过将计算机三维仿真互动技术应用到石化设备管理中,在工厂三维仿真模型的基础上对设备进行管理,将设备的外观、布局、运行等融入传统管理方法中,实现三维模型与台账数据的有机融合。此外,基于石化厂区的三维仿真模型还可以进行三维互动推演,仿真各类设备故障和应急方案。

1. 石化三维可视化设备管理系统的基本功能

石化三维可视化设备管理系统总体上分为三维建模系统和可视化管理系统两大部分。三维建模系统主要解决大型设备的建模和展示。可视化管理系统主要包括了厂区现场模拟、三维设备互动、设备运行、设备台帐、各类报表、设备预警以及演习预案等子系统。各类子系统的功能实现都基于整个厂区的设备三维仿真模型之上。

石化三维可视化设备管理系统的基本功能

1.1 现场模拟系统

石化三维可视化设备管理系统通过三维仿真建立厂区设备模拟环境,将各类设备的实际位置、大小、主要阀门、接口、 控制系统等进行仿真建模。采用建模软件严格按照实际尺寸比例进行数字建模和效果渲染,保证现场得到真实再现。

1.2 三维互动系统

石化三维可视化设备管理系统可以综合查询厂区中各类设备信息,也可以将台账数据库中的部分信息提取出来,在三维互动系统中进行查询。

1.3 设备运行管理

石化三维可视化设备管理系统将各类设备的运行状态、使用周期、维修保养等信息反映在二维模拟场景中,实现对设备实时状态的查询和控制 。

1.4 设备定位系统

在石化厂区实景建模的基础之上,在1:1仿真环境中查询各类设备的具体位置,

1.5 设备台账管理

保留原有的台账数据,作为三维数据基础,实现台账数据和三维数据集成。

1.6 报表管理

提供设备管理中所需要的各类报表查询、 生产、打印等功能。

1.7 设备预警系统

对各类三维设备模型,按照生产要求,设置相应的预警参数,设备运行达到预警条件时,在三维场景中提供实时预警警报。

1.8 演习预案系统

以安全生产规则为基础,针对消防安全、 生产安全等问题设计一套演习预案,通过预案系统可以查看各类人员在预案场景中如何参与演练,完成各自的角色任务。

2.石化三维可视化设备管理系统主要功能设计

2.1 现场模拟

石化三维可视化设备管理系统的现场模拟功能为决策者提供更加真实、丰富的信息,使其不必亲临现场,却可以观览整个厂区全局,感受设备所处的现场及周边状况。对于设备维护、施工人员,现场模拟系统提供实景迅速查明设备安装位置及与设备有关的信息,从而加快项目的策划、考察和施工速度。现场模拟主要任务包括:

(1) 3D模拟按照实际尺寸比例建模,场景模型位置与实际地理位置保持一致。

(2)3D模拟尽可能真实反映油罐、管线、泵机组、电动阀门等设备设施的结构、颜色、特征及实际地理位置。

(3)对道路有特色的构筑物能准确描述。

(4)对设备设施的关键部分、隐蔽部分制作三维动画。

(5)制作区域导航图,便于快捷地找到所需设备设施的信息。

石化三维可视化设备管理系统主要功能设计

2.2 演习预案

石化三维可视化设备管理系统基于Unity 3D开发了虚拟石化厂区安全应急演习预案功能,以低成本、跨地域的方式进行各种救援演练,人物以化身登陆虚拟厂区行使救援演练规则规定的行为,如同亲临救援现场一般。在演戏预案模块中还可以设置一些考核题目,实现在线考核与评估。演戏预案包含了消防、污染、爆炸等多个不同类别的科目。以消防演戏为例,整个应急过程分为警报拉响、人员归位、人员召集、分类救援、现场救护现场维修、撤离现场、逃生集结等步骤。在每个演戏步骤中系统都基于厂区三维模型实现了各类不同人员的互动仿真。

基于Unity3D的石化三维可视化设备管理系统的开发

3. 基于Unity 3D的开发程序

在石化三维可视化设备管理系统开发过程中采用了Unity 3D引擎,具体在功能实现方面应用到的开发技术主要有:

3.1 场景切换

在石化三维可视化设备管理系统三维虚拟场景中提供了多种视角切换,如第一人称、第三人称、俯视飞行、自动游等不同视角。以从第一人称切换为第三人称为例,在Unity 3D程序中要实现视角切换需建立两个相场景,分别放置第一人称视角相机和第三人称相机。

3.2 鹰眼地图

提供了小地图窗口,用于提示用户当前大窗口所示场景在整个厂区中的所处位置,俗称鹰眼地图,鹰眼地图的正确运用能够给用户操作带来很大的方便。

3.3 路径设置 

石化三维可视化设备管理系统在场景漫游、角色互动、演习预案等功能实现中多次使用到了路径设置。在Unity3D中路径设置首先要在场景创建player和寻路目标target,给player添加导航组件,并把脚本挂在player上;将目标target拖动到导航组件中。这一过程所需编写代码较少,基本上都可以在Unity 3D开发环境中进行设置。


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