核工业生产线的三维可视化智能管控系统、生产系统

摘要

本发明提供一种生产线的三维可视化智能管控系统，包括数据存储服务模块、应用服务模块、图形服务模块、3D管理模块、操作模块。操作模块，用于实时采集物料数据、工艺数据和操作数据。应用服务模块，用于进行生产线的各项业务处理，得到业务应用数据。图形服务模块，用于生成三维画面和三维模型及其显示位置。3D管理模块，用于将物料数据、工艺数据、操作数据、业务应用数据、三维模型及其显示位置，以及三维画面进行组合，得到三维监控交互界面。还提供一种核工业生产系统。该智能管控系统能将现场的设备实际状况、操作过程、仓储过程等向监控人员全面展示，从而提高生产效率及管控安全性。

说明书

技术领域

本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种核工业生产线的三维可视化智能管控系统和包含所述管控系统的核工业生产系统。

背景技术

由于核工业生产线的物料具有特殊性，其物料放射水平高，毒性大，故其生产过程往往采用远程操作。同样，由于核工业产品的特殊性，核工业生产线对生产过程的安全要求和质量要求有着严格的控制要求，操作人员需要全面掌握设备实际状况、操作过程、仓储过程，从而满足生产安全和质量要求。

目前核工业生产线的生产管理系统主要基于数据的分散管理，交互操作界面多采用数据报表及二维组态画面，导致无法将现场的设备实际状况、操作过程、仓储过程等向监控指挥人员进行全面展示，存在操作界面不形象，交互性差的问题，导致管控的生产效率低、易发生因所获取的数据信息不全面导致管控失误，从而产生安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种核工业生产线的三维可视化智能管控系统和核工业生产系统，该智能管控系统可将现场的设备实际状况、操作过程、仓储过程等向监控指挥人员进行全面的三维可视化动态展示，从而提高生产效率及管控安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明核工业生产线的三维可视化智能管控系统包括数据存储服务模块、应用服务模块、图形服务模块、3D(3-dimension，三维)管理模块、操作模块、扫描装置、获取模块。

扫描装置，用于扫描生产线上各物料的标识，以得到物料数据。获取模块，用于获取生产设备的工艺数据。操作模块，与扫描装置、获取模块、数据存储服务模块、图形服务模块、3D管理模块分别连接，用于实时采集扫描装置的物料数据和获取模块的工艺数据，并实时获取操作人员的操作数据，以及，将物料数据、工艺数据和操作数据上传至数据存储服务模块、图形服务模块、3D管理模块。

数据存储服务模块，用于接收操作模块上传的实时的物料数据、工艺数据和操作数据，并将之进行压缩计算后按时间线进行存储。应用服务模块，与数据存储服务模块连接，用于从数据存储服务模块读取物料数据、工艺数据和操作数据，以进行生产线的各项业务应用处理，从而得到业务应用数据。

图形服务模块，分别与数据存储服务模块、应用服务模块和3D管理模块连接，用于根据操作模块上传的实时的物料数据、工艺数据和操作数据、从数据存储服务模块读取的历史的物料数据、工艺数据、操作数据以及从应用服务模块读取的业务应用数据，得到设备模型、产品模型显示的位置信息，并根据设备模型、产品模型、物料数据、工艺数据、操作数据和业务应用数据生成静态的三维画面，并将设备模型、产品模型及其显示的位置信息、静态的三维画面传输给3D管理模块。

3D管理模块，与数据存储服务模块和应用服务模块连接，用于读取应用服务模块的业务应用数据以得到应用管理界面，以及，用于将应用管理界面，从数据存储服务模块上读取的历史的物料数据、工艺数据和操作数据，从操作模块读取的实时的物料数据、工艺数据和操作数据，图形服务模块传输的设备模型、产品模型及其显示的位置信息、静态的三维画面进行组合得到三维监控交互界面，以用于与用户交互。

优选地，核工业生产线的三维可视化智能管控系统还包括采集模块和安全环境监测设备。安全环境监测设备，用于监测核工业生产线所在厂房的安全环境数据。采集模块，分别与安全环境监测设备、数据存储服务模块、图形服务模块，以及3D管理模块连接，用于采集安全环境监测设备监测到的安全环境监测数据，并将之实时上传至数据存储服务模块、图形服务模块和3D管理模块。

优选地，操作模块包括操作数据上传单元、操作协调单元、扫描设备采集单元、生产设备采集单元，以及数据计算单元。生产设备采集单元，分别与获取模块和操作协调单元连接，用于实时采集获取模块的工艺数据，并将之传输给操作协调单元。扫描设备采集单元，分别与扫描装置和操作协调单元连接，用于实时采集扫描装置的物料数据，并将之传输给操作协调单元。操作协调单元，分别与操作数据上传单元和获取模块连接，用于接收和显示工艺数据和物料数据，以供操作人员操作，并将操作人员实时的操作数据传输给操作数据上传单元。操作数据上传单元，与数据计算单元连接，用于将接收的物料数据、工艺数据和操作数据传输至数据计算单元进行计算，并将计算结果上传至数据存储服务模块、图形服务模块和3D管理模块。

优选地，数据存储服务模块包括计算单元、数据存储单元、数据接收处理单元，以及数据访问单元。数据接收处理单元，分别与操作模块、采集模块、数据存储单元和数据访问单元连接，用于接收操作模块实时上传的物料数据、工艺数据和操作数据，以及采集模块实时上传的安全环境监测数据，以供数据存储单元和数据访问单元读取。数据存储单元，分别与计算单元、数据访问单元连接，用于读取数据接收处理单元接收的数据，并通过计算单元对所述数据按参数类型进行压缩计算，并将压缩计算结果存储在外部存储器中，还用于从外部存储器中读取所存储的压缩计算结果以供数据访问单元读取。数据访问单元，用于根据时间线读取数据存储单元和数据接收处理单元中的数据，以供应用服务模块、图形服务模块和3D管理模块通过网络访问。

优选地，应用服务模块包括基础平台单元、计划排产单元、物料管理单元、过程监控单元、生产调度单元、仓库管理单元、绩效统计单元、生产操作单元、要素管理单元、质量管理单元，以及分析决策单元。基础平台单元，与数据访问单元连接，用于从数据访问单元获取实时的物料数据、工艺数据和操作数据、历史的物料数据、工艺数据和操作数据，以供应用服务模块中其余各单元读取以进行业务应用处理，并生成业务应用数据。

优选地，图形服务模块包括三维画面服务单元、三维模型服务单元、实时数据单元、历史数据单元、业务数据单元，以及运动计算单元。实时数据单元，分别与操作数据上传单元和采集模块连接，用于实时接收操作数据上传单元上传的物料数据、工艺数据和操作数据，以及，接收采集模块采集的安全环境监测数据。历史数据单元，与数据访问单元连接，用于从数据访问单元获取历史的物料数据、工艺数据和操作数据。业务数据单元，与应用服务模块连接，用于从应用服务模块获取业务应用数据。三维画面服务单元，分别与三维模型服务单元、实时数据单元、历史数据单元、业务数据单元，以及运动计算单元、应用服务管理模块和3D管理模块连接，用于从三维模型服务单元获取设备模型和产品模型，从实时数据单元获取实时的物料数据、工艺数据和操作数据、安全环境监测数据，从历史数据单元获取历史的物料数据、工艺数据和操作数据，从业务数据单元获取业务应用数据，通过运动计算单元计算设备模型和产品模型显示的位置信息，并将设备模型、产品模型、业务应用数据、物料数据、工艺数据和操作数据生成静态的三维画面，并向应用服务管理模块和3D管理模块提供静态的三维画面数据。三维模型服务单元，与应用服务管理模块和3D管理模块连接，用于向应用服务管理模块和3D管理模块提供设备模型、产品模型及其显示的位置信息的三维模型数据。

优选地，3D管理模块包括三维监控单元、应用服务单元、图形服务单元、历史数据组件、实时数据组件。应用服务单元，与应用服务模块连接，用于从应用服务模块获取业务应用数据，生成应用管理界面。图形服务单元，分别与三维画面服务单元和三维模型服务单元连接，用于从三维画面服务单元获取三维画面数据，从三维模型服务单元获取三维模型数据。历史数据组件，与数据访问单元连接，用于从数据访问单元获取历史的物料数据、工艺数据和操作数据。实时数据组件，分别与操作数据上传单元和采集模块连接，用于实时接收操作数据上传单元上传的物料数据、工艺数据和操作数据，接收采集模块采集的安全环境监测数据。三维监控单元，分别与应用服务单元、图形服务单元、历史数据组件和实时数据组件连接，用于从应用服务单元获取应用管理界面，从图形服务单元获取三维画面数据和三维模型数据，从历史数据组件获取历史的物料数据、工艺数据和操作数据，从实时数据组件获取实时的物料数据、工艺数据和操作数据、安全环境监测数据，并将上述获取的数据进行组合得到三维监控交互界面，以用于与用户交互。

优选地，数据存储服务模块、应用服务模块和图形服务模块构成服务器端，3D管理模块构成客户端，客户端的数量为多个。数据存储服务模块、应用服务模块、图形服务模块和3D管理模块均采用统一的以太网接口。

进一步地，本发明还提供一种核工业生产系统，包括生产设备和如上所述的核工业生产线的三维可视化智能管控系统。核工业生产线的三维可视化智能管控系统中的获取模块采用生产设备中的传感器。

本发明的核工业生产线的三维可视化智能管控系统和核工业生产系统，具备生产流程、生产操作、物料跟踪、过程监控的三维可视化功能，可有效提高生产效率、跟踪效率、操作安全性、数据质量和管控安全性。

附图说明

图1为本发明实施例1的核工业生产线的三维可视化智能管控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1的操作模块的功能构架示意图；

图3为本发明实施例1的数据存储服务模块的功能构架示意图；

图4为本发明实施例1的应用服务模块的功能构架示意图；

图5为本发明实施例1的图形服务模块的功能构架示意图；

图6为本发明实施例1的3D管理模块的功能构架示意图。

其中，1-数据存储服务模块；2-应用服务模块；3-图形服务模块；4-3D管理模块；5-操作模块；6-扫描装置；7-获取模块；8-采集模块；9-安全环境监测设备。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种核工业生产线的三维可视化智能管控系统，包括数据存储服务模块1、应用服务模块2、图形服务模块3、3D管理模块4、操作模块5、扫描装置6、获取模块7。

扫描装置6，用于扫描生产线上各物料的标识，以得到物料数据。本实施例中，扫描装置6的数量为多个。物料管理，根据“件”、“批”对物料进行唯一身份标识，使用过程中严格按照放行规则进行物料使用控制。同时对各物料的“身份标识”采用条码、二维码、RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)标签管理，扫描装置6用于扫描物料的条码、或二维码、或RFID标签，得到物料数据，获取数据的方式简便、准确、可靠。通过批次化的物料管理，使得所有物料身份唯一且不重复，覆盖物料从产生到使用完成的全生命周期；根据产品建模、放行规则进行使用和控制物料的使用量，以保证产品质量；所有批次物料上都可生成相应条码、二维码、RFID标签，后继通过扫描流转和识别；扫描方式方便数据采集，减少了手工输入工作量；减少出错几率，保证输入准确性。

获取模块7，用于获取生产设备的工艺数据。工艺数据包括生产设备的工艺和状态信息。获取模块7指与生产设备为一体或独立设置于生产设备外的各种传感器。

操作模块5，与扫描装置6、获取模块7、数据存储服务模块1、图形服务模块3、3D管理模块4分别连接，用于实时采集扫描装置6的物料数据和获取模块7的工艺数据，并实时获取操作人员的操作数据，以及，将物料数据、工艺数据和操作数据上传至数据存储服务模块1、图形服务模块3、3D管理模块4。

数据存储服务模块1，用于接收操作模块5上传的实时的物料数据、工艺数据和操作数据，并将之进行压缩计算后按时间线进行存储。

应用服务模块2，与数据存储服务模块1连接，用于从数据存储服务模块1读取物料数据、工艺数据和操作数据，以进行生产线的各项业务应用处理，从而得到业务应用数据。

图形服务模块3，分别与数据存储服务模块1、应用服务模块2和3D管理模块4连接，用于根据操作模块5上传的实时的物料数据、工艺数据和操作数据、从数据存储服务模块1读取的历史的物料数据、工艺数据、操作数据以及从应用服务模块2读取的业务应用数据，得到设备模型、产品模型显示的位置信息，并根据设备模型、产品模型、物料数据、工艺数据、操作数据和业务应用数据生成静态的三维画面，并将设备模型、产品模型及其显示的位置信息、静态的三维画面传输给3D管理模块4。

3D管理模块4，与数据存储服务模块1和应用服务模块2连接，用于读取应用服务模块2的业务应用数据以得到应用管理界面，以及，用于将应用管理界面，从数据存储服务模块1上读取的历史的物料数据、工艺数据和操作数据，从操作模块5读取的实时的物料数据、工艺数据和操作数据，图形服务模块3传输的设备模型、产品模型及其显示的位置信息、静态的三维画面进行组合得到三维监控交互界面，以用于与用户交互。

可选地，核工业生产线的三维可视化智能管控系统还包括采集模块8和安全环境监测设备9。

安全环境监测设备9，用于监测核工业生产线所在厂房的安全环境数据。安全环境数据包括放射性数据、气溶胶、厂房放射性沉积等信息。采集模块8，分别与安全环境监测设备、数据存储服务模块1、图形服务模块3，以及3D管理模块4连接，用于采集安全环境监测设备9监测到的安全环境监测数据，并将之实时上传至数据存储服务模块1、图形服务模块3和3D管理模块4。

可选地，如图2所示，操作模块5包括操作数据上传单元501、操作协调单元502、扫描设备采集单元503、生产设备采集单元504，以及数据计算单元505。生产设备采集单元504，分别与获取模块7和操作协调单元502连接，用于实时采集获取模块7的工艺数据，并将之传输给操作协调单元502。扫描设备采集单元503，分别与扫描装置6和操作协调单元502连接，用于实时采集扫描装置6的物料数据，并将之传输给操作协调单元502。操作协调单元502，分别与操作数据上传单元501和获取模块7连接，用于接收和显示工艺数据和物料数据，以供操作人员操作，并将操作人员实时的操作数据传输给操作数据上传单元501。操作数据上传单元501，与数据计算单元505连接，用于将接收的物料数据、工艺数据和操作数据传输至数据计算单元505进行计算，并将计算结果上传至数据存储服务模块1、图形服务模块3和3D管理模块4。

可选地，如图3所示，数据存储服务模块1包括计算单元101、数据存储单元102、数据接收处理单元103，以及数据访问单元104。数据接收处理单元103，分别与操作模块5、采集模块8、数据存储单元102和数据访问单元104连接，用于接收操作模块5实时上传的物料数据、工艺数据和操作数据，以及采集模块8实时上传的安全环境监测数据，以供数据存储单元102和数据访问单元104读取。数据存储单元102，分别与计算单元101、数据访问单元104连接，用于读取数据接收处理单元103接收的数据，并通过计算单元101对数据按参数类型进行压缩计算，并将压缩计算结果存储在外部存储器中，还用于从外部存储器中读取所存储的压缩计算结果以供数据访问单元104读取。数据访问单元104，用于根据时间线读取数据存储单元102和数据接收处理单元103中的数据，以供应用服务模块2、图形服务模块3和3D管理模块4通过网络访问。本实施例中将压缩计算结果存储在外部存储器中便于节省智能管控系统的存储资源。

可选地，如图4所示，应用服务模块2包括基础平台单元201、计划排产单元202、物料管理单元203、过程监控单元204、生产调度单元205、仓库管理单元206、绩效统计单元207、生产操作单元208、要素管理单元209、质量管理单元210，以及分析决策单元211。基础平台单元201，与数据访问单元104连接，用于从数据访问单元104获取实时的物料数据、工艺数据和操作数据、历史的物料数据、工艺数据和操作数据，以供应用服务模块2中其余各单元读取以进行业务应用处理，并生成业务应用数据。

本实施例中，计划排产单元202用于根据核工业生产特点，计划管理按照批次进行，根据批次严格进行计划和采购，在生产时根据入库放行的客户需求使用库存。计划排产单元202具备以下功能：生产日历的建立和维护；引用合同产生或直接输入生产计划；虚拟类计划如维修计划和运输计划等；对未完成计划的变更和维护；生产计划的正排、倒排和平均分配功能；调整、拆分生产计划；生产能力的平衡分析；结合三维模型的生产计划执行情况查询；按甘特图的方式查看编排生产计划；通过按年、月、周和项目的生产计划视图输出和查看计划。

生产调度单元205为生产运行的信息中枢，用于对设备的生产运行进行最直接的监督和管理，同时也对所有相关部门和物流进行协调。生产调度单元205具备以下功能：根据生产计划下达作业计划；汇总生产、库存等情况，自动形成生产调度日报；将数据实时监控、分析生产状况并动态指挥生产；动态监控生产装置的开停工状态；监控人工录入数据状况；监控生产数据自动采集状况等。

生产操作单元208包括操作人现场操作功能，用于在工序执行过程中根据生产质量规范，对各工序按要求进行工序报工、取样、操作记录等一系列岗位执行的过程管理。根据产品的不同生产特点，不同的生产工序/工位提供该工序/工位操作特点的三维化界面进行操作。能对生产过程中现场的人、机、料、法、环进行管理和监控，确保生产过程符合质量、安全等管理规范，生产的产品符合质量控制要求。生产操作单元208具备以下功能：实现车间设备运行情况及生产情况的记录；实现在制品和车间暂存库的管理；实现重要生产物料的平衡检查；实现放行数据的收集和验证；实现工艺操作文件的精确发放和在线显示；实现工艺过程的检查记录维护查看。

物料管理单元203适用于物料和信息传递，用于实现出入库及库存信息的实时更新和推送，转移的库存信息及时推送给接收库，接收扫码入库并与立体库和智能仓储系统进行交互，支持自定义字段的查询，如按照时间段、用户批等。物料管理单元203具备以下功能：物料在仓库和工序之间物料的跟踪；生产在线物料跟踪；样品送样和返回跟踪；报废物料信息跟踪；试验物料跟踪；所有跟踪功能具备三维显示查看。

仓库管理单元206适用于与库存相关的业务及流程，用于在物料流转涉及仓储存放的节点，通过对仓储全过程进行有效控制和跟踪，实现完善的企业仓储信息管理。仓库管理单元206具备以下功能：对材料库、核材料库、车间暂存库、成品库和在制品库因物资的不同需要的精细化管理；仓库操作同质量、检测和生产的无缝衔接，对不符合使用规则的操作(如未放行领用)进行控制；对各类生产库存物资和在制品状态跟踪和即时数据统计；对仓库库存量信息的自动预警，如根据仓库可用量、最高库存、最低库存等自动计算缺料量，对超存和短缺物资进行待办提醒；指定物资按批号进行跟踪管理，能按批号查询物资的进出存过程；特殊物资的平衡计算管理；将仓库数据信息同三维模型结合，直观显示三维化的仓库库存情况。

要素管理单元209适用于对生产中人、机、料和法的管理。要素管理单元209具备以下功能：人员上岗资质管理；设备鉴定管理；工艺鉴定管理；产品鉴定管理。

质量管理单元210适用于基于产品质量控制计划要求，用于对所有产品和零部件的生产制造过程中所需要的条件逐一核对，满足条件后允许通过质量检测的物料(原材料、半成品、产成品)向下游加工步骤流转的一系列动作和指令。质量管理单元210具备以下功能：放行控制过程管理；质量监查、处理和改进管理；产品鉴定监控管理；产品质量追溯管理；产品放行管理；出厂证明文件管理；质量数据统计分析。

过程监控单元204用于将DCS(Distributed Control System，分散控制系统)、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、SCADA(Supervisory ControlAnd Data Acquisition，数据采集与监视控制系统)、自动生产线、AGV(Automated GuidedVehicle)、自动立库、自动检测设备、智能仪表等系统设备的数据采集到实时数据库。结合三维模型数据，生产过程数据将实时数据和过程数据标识到三维模型中，实现三维过程监控。

绩效统计单元207基于数据统计和挖掘工具，用于为生产管理人员提供各种统计分析数据，包括多级KPI(Key Performance Indicator，关键绩效指标)指标分析、对比分析、对标分析、关联分析、成本分析和指标综合查询等丰富的统计分析信息，相关结果能以三维画面的形式展现。

分析决策单元211包括各类分析报表和统计过程控制图。用于支持对生产、质量、设备、工艺等数据的实时统计分析，通过异常报警、控制图和报表方式支持统计分析展示和结果的管理，相关分析结果能以三维画面的形式展现。

可选地，如图5所示，图形服务模块3包括三维画面服务单元301、三维模型服务单元302、实时数据单元303、历史数据单元304、业务数据单元305，以及运动计算单元306。

实时数据单元303，分别与操作数据上传单元501和采集模块8连接，用于实时接收操作数据上传单元501上传的物料数据、工艺数据和操作数据，以及，接收采集模块8采集的安全环境监测数据。历史数据单元304，与数据访问单元104连接，用于从数据访问单元104获取历史的物料数据、工艺数据和操作数据。业务数据单元305，与应用服务模块2连接，用于从应用服务模块2获取业务应用数据。三维画面服务单元301，分别与三维模型服务单元302、实时数据单元303、历史数据单元304、业务数据单元305，以及运动计算单元306、应用服务管理模块2和3D管理模块4连接，用于从三维模型服务单元302获取设备模型和产品模型，从实时数据单元303获取实时的物料数据、工艺数据和操作数据、安全环境监测数据，从历史数据单元304获取历史的物料数据、工艺数据和操作数据，从业务数据单元305获取业务应用数据，通过运动计算单元306计算设备模型和产品模型显示的位置信息，并将设备模型、产品模型、业务应用数据、物料数据、工艺数据和操作数据生成静态的三维画面，并向应用服务管理模块2和3D管理模块4提供静态的三维画面数据。三维模型服务单元302，与应用服务管理模块2和3D管理模块4连接，用于向应用服务管理模块2和3D管理模块4提供设备模型、产品模型及其显示的位置信息的三维模型数据。

可选地，如图6所示，3D管理模块4包括三维监控单元401、应用服务单元402、图形服务单元403、历史数据组件404、实时数据组件405。

应用服务单元402，与应用服务模块2连接，用于从应用服务模块2获取业务应用数据，生成应用管理界面。图形服务单元403，分别与三维画面服务单元301和三维模型服务单元302连接，用于从三维画面服务单元301获取三维画面数据，从三维模型服务单元302获取三维模型数据。历史数据组件404，与数据访问单元104连接，用于从数据访问单元104获取历史的物料数据、工艺数据和操作数据。实时数据组件405，分别与操作数据上传单元501和采集模块8连接，用于实时接收操作数据上传单元501上传的物料数据、工艺数据和操作数据，接收采集模块8采集的安全环境监测数据。三维监控单元401，分别与应用服务单元402、图形服务单元403、历史数据组件404和实时数据组件405连接，用于从应用服务单元402获取应用管理界面，从图形服务单元403获取三维画面数据和三维模型数据，从历史数据组件404获取历史的物料数据、工艺数据和操作数据，从实时数据组件405获取实时的物料数据、工艺数据和操作数据、安全环境监测数据，并将上述获取的数据进行组合得到三维监控交互界面，以用于与用户交互。

可选地，数据存储服务模块1、应用服务模块2和图形服务模块3构成服务器端，3D管理模块4构成客户端，客户端的数量为多个。数据存储服务模块1、应用服务模块2、图形服务模块3和3D管理模块4均采用统一的以太网接口。本实施例中采用服务器端和客户端两级架构，对于产品、设备的模型数量众多的情况，具有更高的系统灵活性、更高的数据处理速度，可实现集群管理、共享服务。

本实施例的三维可视化智能管控系统专门应用于核工业生产线，系统采用C++和java混合实现，各服务器端、客户端、采集模块和操作模块之间的通信通过以太网实现。系统采用感知控制技术采集物料、人员、安环和设备信息，对各要素进行实时识别，同设备控制系统(如DCS、PLC)、管理子系统(如绩效管理)在过程调度层进行过程集成，采用三维可视化技术实现界面集成，最终面向用户实现从感知、过程到界面的一体化的集成。

三维可视化智能管控系统的硬件配置：管控系统的网络采用标准的星型以太网或以太环网。数据存储服务模块部署采用大内存PC服务器，支持安装Windows Server或Linux操作系统，并安装配套的SQLServer或Oracle数据库。应用服务模块部署采用大内存PC服务器，支持安装Windows Server或Linux操作系统，部署系统服务器端管理软件。图形服务模块采用高性能图形PC服务器，支持安装Windows Server操作系统，部署图形服务软件。3D管理模块部署采用带高性能图形卡的PC机，通过浏览器使用管理软件。扫描装置选择同管理终端一致的条码、二维码或RFID标签的识别设备，支持USB或RS232接口。操作模块部署采用PC机，支持USB、RS232接口和双网卡，方便同扫描装置和获取模块连接集成。采集模块部署采用PC机，支持USB、RS232接口和双网卡，方便同安全环境监测控制设备连接集成。

扫描装置用于扫描条码、二维码或RFID标签，进行物料或产品信息收集。获取模块还用于接收操作模块发送的调度验证指令，向操作模块反馈生产设备的状态和生产工艺信息。操作模块协同扫描装置、获取模块和安全环境监测信息进行生产调度。采集模块实时采集安全环境监测数据。应用服务器运行生产管理软件服务器端程序。图形服务器负责提供三维模型数据。数据库服务器存放生产数据。3D管理模块运行生产管理软件客户端程序提供计划排产、生产调度、过程监控、物料管理、质量管理、仓库管理、要素管理(人员、设备、物料、安环、检测)、绩效统计和分析决策等管理。三维可视化智能管控系统以物料、质量和安全为核心。可实现核工业生产中在三维可视化环境的生产操作、理化检验、物料跟踪、作业安全、仓库管理和设备监控的一体化管理。三维可视化，通过计算机图形软件对核工业现场的各工艺流程及相关系统的工艺设备、物流仓储设备、自动化装置、通风等辅助系统等进行三维数字建模，实现生产现场的三维虚拟场景建立。利用数据存储服务器上采集到物料或产品信息、设备信息、操作信息、质量信息、安全信息与三维虚拟场景进行交互，形成实时的三维可视化监控场景，从而实现对核工业生产线中各类元素和过程进行三维可视化操作、三维生产监视，实现基于三维可视化的生产管理。满足核工业生产线对数据的采集跟踪、物料纠错防错、生产操作纠错防错和临界安全限制管理要求；支持在三维画面中显示故障报警、误操作报警(例如当前操作与操作规程不一致时报警)；核安全控制要求实现岗位操作连锁的实现。

三维模型与业务应用的融合调用通过调用控件技术实现，同时支持B/S或C/S的集成使用。融合的功能包括：

(1)在智能管控系统中显示3D模型(如产品模型、设备模型等)，在3D模型上支持增加智能管控系统支持操作、显示和控制功能。

(2)通过3D模型的鼠标操作，打开智能管控系统对应的监控对象(如：流程图、报警、趋势图)。

(3)通过3D模型的鼠标操作，实现对生产设备的控制。

(4)将管控系统的实时数据位号直接绑定在3D模型中，并在模型中显示实时数据(含描述，小数点，单位)。

融合过程如下：

(1)设计3D模型，在3D模型中设计需要显示的标签和需要操作的按钮。

(2)在智能管控系统中，增加实时数据的标签和操作对应的过程。

(3)在智能管控系统嵌入3D引擎，显示3D模型实现三维显示和操作。

本实施例的智能管控系统具备物料批次管理、三维可视化的操作与跟踪功能、生产过程自动跟踪功能、多维度的统计分析功能、三维可视化操作功能。各功能描述如下：

采集模块、操作模块与通信网络采用一体化集成技术。智能管控系统采用感知控制技术采集物料、人员、安环和设备信息，对各要素进行实时识别，用基于TCP/IP的技术通过WebService、OPC及EtherNet/IP、ModusTCP、EtherCAT、ProfiNet等主流工业以太网通讯协议对设备控制系统(如DCS、PLC)、管理子系统在过程调度层进行过程集成，采用三维可视化技术实现界面集成，最终面向用户实现从感知、过程到界面的一体化的集成。

所述三维可视化的跟踪功能，图形服务器/模块完成三维模型处理，3D管理服务器/模块调用图形服务器/模块三维模型和数据、存储服务器/模块中的数据，在统一的管理界面中提供三维可视化的操作交互界面、三维操作规程、三维操作反馈和数据显示，物流仓储过程全程可视化。

所述生产过程自动跟踪功能，生产过程数据可根据规则自动跟踪控制，实现生产防错纠错，减少人工操作和记录数据的出错概率，提高效率、降低成本，并通过三维可视化手段展现跟踪过程，实现过程可视化。

所述多维度的统计分析功能，在已有的生产质量数据基础上，提供多种维度的统计分析报表，从各个层次查看生产质量的统计分析数据，为经营和决策提供数据支持。

通过所述三维可视化操作功能，实现三维操作界面下的生产中的原料、产品生产过程数据、工艺参数、设备状态、物料数据、检验数据的采集跟踪，实现物料纠错防错，生产操作纠错防错，生产人员设备工艺状态纠错防错，生产安全连锁控制。

本实施例的三维可视化智能管控系统具有如下效果：

(1)作为适用于核工业生产特点的智能管控系统，提供同核工业生产线相关的计划排产、生产调度、过程监控、物料管理、质量管理、仓库管理、要素管理(人员、设备、物料、安环、检测)、绩效统计和分析决策管理；

(2)系统基于三维可视化技术对生产中各类元素和过程进行三维可视化显示，实现基于三维可视化的生产管理；

(3)实现三维操作界面下的生产中的原料、产品生产过程数据、工艺参数、设备状态、物料数据、检验数据的采集跟踪，实现物料纠错防错，生产操作纠错防错，生产人员设备工艺状态纠错防错，生产安全连锁控制；

(4)提供三维可视化生产流程和操作规程。

实施例2：

本实施例提供一种核工业生产系统，包括生产设备和实施例1所述的核工业生产线的三维可视化智能管控系统。核工业生产线的三维可视化智能管控系统中的获取模块7采用生产设备中的传感器。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。