[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于Unity3D的圓形煤場(chǎng)三維智能可視化展示平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410531253.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104392387B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝功濤;王群英;姜佳旭;岳益鋒;張琨;蘇攀;鄧慶德
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華電電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q50/06
• 分類(lèi)號(hào): G06Q50/06;G06T17/30
• 代理公司: 杭州天欣專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)33209
• 代理人: 張狄峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字化煤場(chǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于Unity3D的圓形煤場(chǎng)三維智能可視化展示平臺(tái)。

背景技術(shù)

煤耗是火力發(fā)電廠的一項(xiàng)重要生產(chǎn)指標(biāo)，燃料成本約占發(fā)電成本的70％～80％。為了準(zhǔn)確核算發(fā)電成本，發(fā)電廠一股在月末對(duì)煤場(chǎng)庫(kù)存量進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)。尤其在電廠用煤緊張的情況下，須根據(jù)電廠的計(jì)劃負(fù)荷準(zhǔn)確預(yù)測(cè)現(xiàn)有煤場(chǎng)存煤量的可用時(shí)間。因此，快速、準(zhǔn)確地煤場(chǎng)庫(kù)存量盤(pán)點(diǎn)對(duì)于電廠進(jìn)行成本核算、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估和科學(xué)管理具有重要意義。

目前火力發(fā)電廠普遍使用激光盤(pán)煤儀在月末對(duì)整個(gè)煤場(chǎng)進(jìn)行掃描，得到三維坐標(biāo)信息，但是擬合生成的三維存煤狀態(tài)圖不形象，并且對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理不夠科學(xué)，導(dǎo)致得到的圖形準(zhǔn)確度不高，在實(shí)際使用中意義不大。而且由于電廠在每天的配煤決策中，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的存煤圖設(shè)計(jì)當(dāng)日的配煤方案，所以有必要獲取每日的存煤立體圖。如果單純使用激光盤(pán)煤儀，會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間和物力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)合三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)插值和計(jì)算機(jī)視覺(jué)修正方法的設(shè)計(jì)方案，這種方法首先對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，根據(jù)插值運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行三維網(wǎng)格點(diǎn)繪圖，再根據(jù)電廠DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以提高所繪的網(wǎng)格圖與實(shí)際煤場(chǎng)形狀的擬合精度，同時(shí)它可以立即給出煤場(chǎng)存煤量的體積結(jié)果，動(dòng)態(tài)修改網(wǎng)格圖形狀的基于Unity3D的圓形煤場(chǎng)三維智能可視化展示平臺(tái)。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該基于Unity3D的圓形煤場(chǎng)三維智能可視化展示平臺(tái)的特點(diǎn)在于：3D煤場(chǎng)實(shí)現(xiàn)流程是通過(guò)綜合盤(pán)煤儀掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和日進(jìn)銷(xiāo)煤數(shù)據(jù)，生成符合煤場(chǎng)實(shí)際的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)，利用Unity3D三維渲染技術(shù)生成煤場(chǎng)三維立體圖，再根據(jù)電廠DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)存取煤數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以提高所繪的網(wǎng)格圖與實(shí)際煤場(chǎng)形狀的擬合精度，同時(shí)給出煤場(chǎng)存煤量的體積結(jié)果，動(dòng)態(tài)修改網(wǎng)格圖形狀，并利用web技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線3D煤場(chǎng)實(shí)時(shí)更新。

作為優(yōu)選，本發(fā)明對(duì)于電廠已有的激光盤(pán)煤儀系統(tǒng)，須分析其工作原理，將盤(pán)煤儀所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為常規(guī)三維坐標(biāo)系；這是因?yàn)槊憾驯砻娌灰?guī)則，即使掃描步距一定，最后得到的仍是無(wú)規(guī)則的隨機(jī)分布的三維散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)集。

作為優(yōu)選，本發(fā)明3D煤場(chǎng)可視化就是對(duì)無(wú)規(guī)則的隨機(jī)分布的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行徑向基函數(shù)法插值運(yùn)算，形成曲線或曲面，并用圖形表示出來(lái)。

作為優(yōu)選，本發(fā)明采用Delaunay三角剖分算法對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化處理，Delaunay算法能將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行合理地剖分，并連接成三角形網(wǎng)格，該算法能使剖分得到的所有三角形的最小內(nèi)角之和最大，使任一三角形外接圓中均不包含點(diǎn)集中的其他點(diǎn)，各三角形盡可能接近于等邊三角形，避免了狹長(zhǎng)三角形的存在，從而得到三維網(wǎng)格；網(wǎng)格化是將點(diǎn)云的空間三維坐標(biāo)點(diǎn)集按照相應(yīng)的算法擬合成互不交叉的三角形網(wǎng)；采樣數(shù)據(jù)網(wǎng)格化后，生成網(wǎng)格化的三維立體圖，為下一步生成煤堆三維立體圖做準(zhǔn)備。

作為優(yōu)選，本發(fā)明煤場(chǎng)三維立體虛擬展示平臺(tái)采用了Flash和Unity 3D的綜合技術(shù)基于B/S架構(gòu)跨操作系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，展示平臺(tái)系統(tǒng)分為元數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、Unity3D服務(wù)、應(yīng)用層和表現(xiàn)層5層結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)文件集合來(lái)對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，在平臺(tái)中分為場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)；場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)的元數(shù)據(jù)包括建模、材質(zhì)和動(dòng)作，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的元數(shù)據(jù)包括坐標(biāo)和煤場(chǎng)參數(shù)信息；Unity 3D服務(wù)主要指系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯，包括模型的放大縮小、旋轉(zhuǎn)平移、視角轉(zhuǎn)換和動(dòng)作觸發(fā)；應(yīng)用層主要指系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，在Unity3D服務(wù)提供接口的基礎(chǔ)上，進(jìn)行場(chǎng)景展示等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)操作，為表現(xiàn)層提供實(shí)時(shí)展示信息，在應(yīng)用層通過(guò)對(duì)三維圖形的剖分以及擬合，從而得到圓形煤場(chǎng)展開(kāi)之后二維存煤輪廓圖；表現(xiàn)層包括用戶(hù)界面和特效處理，特效處理包括動(dòng)畫(huà)效果和模型特效。

作為優(yōu)選，本發(fā)明B/S結(jié)構(gòu)主要利用了成熟的瀏覽器技術(shù)，結(jié)合瀏覽器的多種Script語(yǔ)言和ActiveX技術(shù)，用通用瀏覽器實(shí)現(xiàn)了原來(lái)需要復(fù)雜專(zhuān)用軟件才能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大功能，節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本；Web可視化使在瀏覽器中實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)查看煤場(chǎng)三維立體圖，并提供友好的可視化交互界面，輔助煤計(jì)劃生產(chǎn)，設(shè)計(jì)的技術(shù)主要包括網(wǎng)絡(luò)實(shí)施架構(gòu)，服務(wù)器后端數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以及客戶(hù)端交互技術(shù)。

作為優(yōu)選，本發(fā)明為盡可能提高圓形煤場(chǎng)三維可視化精度，需要充分利用電廠當(dāng)前可以采集的煤場(chǎng)存取煤數(shù)據(jù)，煤場(chǎng)存取煤數(shù)據(jù)包括盤(pán)煤儀數(shù)據(jù)、日存取煤量數(shù)據(jù)、人工丈量數(shù)據(jù)、皮帶秤數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)。