基于X3D和多Agent技术的工控界面技术研究

摘要

现有的二维工控界面技术在表现自动化工厂和大型复杂设备时表现力不足，有必要增加信息表现的维度，用X3D等三维虚拟现实技术来增强工控界面的表现力和交互能力。本文紧密围绕X3D技术应用到工控界面系统中存在的主要问题开展研究，全文的主要理论贡献如下：
　　 第一，针对二维工控界面技术表现力不足的问题，提出一种基于X3D技术的工控界面系统实现方法。特点是以现有测控软硬件环境为前端基础，将控制端扩展为三维虚拟现实交互界面。
　　 第二，针对X3D技术建模能力差的问题，提出一种X3D架构下的工控界面系统多Agent实现模型。充分发挥X3D技术和Agent技术的各自优势，用Agent技术进行系统功能建模，用X3D技术实现交互信息表现。
　　 第三，针对X3D界面系统与前端测控软硬件环境间数据、命令交换的问题，提出一种基于OPC技术的通用X3D远程监控应用架构，可有效解决界面系统与数据库、I/O硬件等数据源系统的标准互连问题。
　　 另外，在促进X3D技术的工控应用方面，本文也做了许多技术创新工作。包括，提出一类基于直接出事件机制和标准化协议数据的通信节点，以扩展X3D数据交互接口，实现虚拟场景与外部监控环境的智能交互；以原型节点和脚本扩展形式，实现造型和行为的集成封装，建立界面构件库；针对X3D编辑器对规范扩展的适应性问题，实现了一种基于可扩展规则库和开放体系结构的X3D场景编辑器，可实现对内节点、原型节点等X3D规则扩展的完整支持。
　　 在上述工作基础上，本文以某过程控制综合实验台为对象，实现了一个基于X3D的过程控制远程监控原型系统。系统以组态软件构建现场数据采集服务器，以X3D虚拟场景构建远程监控客户端，基于本文研究的网络通信节点和标准OPC接口实现远程数据交互。初步验证本文研究理论、技术的可行性。