近幾年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)以窗口VR、分布式、混和現(xiàn)實等形式在生物醫(yī)學、軍事、航空航天工業(yè)等許多不同領域得到了廣泛的應用，取得了很大的成功。在制造業(yè)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)使得波音、通用等公司實現(xiàn)了產(chǎn)品無紙化生產(chǎn)。但是在制造業(yè)的生產(chǎn)監(jiān)控領域，傳統(tǒng)的二維表格或網(wǎng)格式的單一監(jiān)控界面或者攝像頭監(jiān)視仍然是大部分企業(yè)所采用的形式。這種監(jiān)控形式雖有成本低、適配環(huán)境要求小等優(yōu)點，但操作復雜難度大，界面單調(diào)缺乏人性化，監(jiān)控效率低。為解決上述問題，本文在Intemet/lntranet架構(gòu)下，建立破碎站生產(chǎn)線節(jié)點的MMD850篩分式雙輥破碎機的VR生產(chǎn)監(jiān)控模型，很大程度上解決了上述問題，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和競爭力。此模型可以動態(tài)取得數(shù)據(jù)，并實時分析，在一定程度上取代了煤礦工人井下危險作業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，具有普通攝像頭監(jiān)控無法比擬的優(yōu)勢。
1、整個監(jiān)控系統(tǒng)框架確立
整個監(jiān)控系統(tǒng)框架圖見圖1。系統(tǒng)主要由以下幾個模塊構(gòu)成：
a) MMD850虛擬模型數(shù)據(jù)庫及運行標準檢測數(shù)據(jù)庫
b) JSP服務平臺及網(wǎng)絡環(huán)境構(gòu)建
c)設備運動異常處理
在本系統(tǒng)中，生產(chǎn)現(xiàn)場（煤礦礦井下）設備上安裝的PLC數(shù)據(jù)采集裝置在采集到數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)存放到采集數(shù)據(jù)庫中，JSP讀到數(shù)據(jù)后將其轉(zhuǎn)化為VRML可識別的運動數(shù)據(jù)作為設備模型數(shù)據(jù)庫的一部分隨監(jiān)控端Browser啟動來驅(qū)動虛擬設備，同時JSP將采集到的數(shù)據(jù)與標準檢測數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)實時進行比較，如果產(chǎn)生異常，則JSP立刻啟動異常處理模塊，調(diào)整或中止現(xiàn)場設備的運行并將異常信息生成異常報告發(fā)送給監(jiān)控端（控制結(jié)果反饋）。
2、建立MMD850虛擬模型數(shù)據(jù)庫和標準檢測數(shù)據(jù)庫
2.1建立MMD850虛擬模型數(shù)據(jù)庫
設備虛擬模型數(shù)據(jù)庫包括三個方面：
a)零件幾何模型數(shù)據(jù)
在企業(yè)中零件模型通常是由三維工程建模軟件建立的，如Solidworks，UG，Catia，Pro _E等。為了統(tǒng)一標準，編寫一個轉(zhuǎn)換接口程序模塊將這些模型統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為wrl格式的模型文件，并組織到模型數(shù)據(jù)庫中，采用常規(guī)CAD軟件中目錄樹的分組管理方式，使用模型ID來索引標識。
b)零件空間位置數(shù)據(jù)
零件的空間位置數(shù)據(jù)主要存儲零件按目錄樹父子關系分組的相對空間位置坐標、旋轉(zhuǎn)角度、縮放比例等坐標變換數(shù)據(jù)。程序載入零件幾何模型數(shù)據(jù)和空間位置數(shù)據(jù)得到MMD850靜態(tài)虛擬樣機如圖2所刁弋。
c)動作零件運動路徑數(shù)據(jù)
動作零件運動路徑數(shù)據(jù)本質(zhì)來源是煤礦中設備上集成的PLC元件采集到的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換，實時的轉(zhuǎn)換成VRML可認知的動作數(shù)據(jù)類型，存放于數(shù)據(jù)庫中以用來模擬相關部件的動作。
2.2 建立MMD850標準檢測數(shù)據(jù)庫
標準檢測數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)來源于設備制造商。設備制造商提供了設備運轉(zhuǎn)時關鍵部件的運動范圍數(shù)據(jù)并提供了相應PLC等元件檢測到這些數(shù)據(jù)的方法，將這些標準數(shù)據(jù)按對比要求記錄到數(shù)據(jù)庫中。
3、JSP服務平臺及網(wǎng)絡環(huán)境構(gòu)建
JSP服務平臺的搭建需要安裝JDK(5.O)、HTTP服務器( Tomcat5. 59)、SQL Server 2000 Driver for JD-BC，服務器環(huán)境為Win2000SP4，本地SQL Server2000 +SP3，搭建過程中需對每個部分進行配置，寫一個.jsp文件試驗連接數(shù)據(jù)庫，結(jié)果正確說明配置連接成功。
創(chuàng)建好JSP平臺后，系統(tǒng)Brower端請求執(zhí)行流程如圖3所示：
本系統(tǒng)生產(chǎn)線節(jié)點模型數(shù)據(jù)庫中動作零件運動路徑數(shù)據(jù)要不斷從PLC中讀取，校對程序要不斷對讀入的數(shù)據(jù)跟標準檢測數(shù)據(jù)對比，從而使得在本
系統(tǒng)中不可避免的要用到JsP數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接池的實現(xiàn)方式如圖4所示。
4、設備運動異常處理模塊
該模塊作為監(jiān)控的最終意義實現(xiàn)端，具有重要意義。主要包括：
a)異常判斷
異常判斷主要通過比較PLC中讀取的現(xiàn)場運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和標準檢測數(shù)據(jù)來進行判斷，程序具有快速的響應能力從而及時得做出判斷。
b)異常處理
異常處理程序主要實現(xiàn)將檢測到的異常信號話，負責及時將信號發(fā)送至生產(chǎn)線現(xiàn)場從而調(diào)整設備或停止設備運行。
c)異常處理反饋
異常處理反饋是將異常處理的結(jié)果發(fā)回至監(jiān)控端。
d)意外處理
意外處理是在外部環(huán)境發(fā)生意外，如停電、爆炸、不可抗自然災害等發(fā)生時的對設備進行的緊急自我保護處理程序的啟動程序。
以上程序均在JavaBean里實現(xiàn)。
5、結(jié)束語
該監(jiān)控模型目前正在進行最后的檢測調(diào)試工作，調(diào)試成功后將投入煤礦的正式開采運作中。基于VR的監(jiān)控模式隨著軟硬件平臺的逐漸提升，將逐漸整合到整個監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，并隨著ERP和嵌入式平臺的提升越來越靈活機動而高效。
