基于 WEBGL和Three.js 的3D 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可視化應(yīng)用園區(qū)數(shù)字孿生

一、WEBGL和Three.js的發(fā)展

      國(guó)際信息技術(shù)和移動(dòng)端迅猛發(fā)展，Webgl Three.js技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，而3D工廠廠房在數(shù)字化的今天，Webgl Three.js已經(jīng)被越來(lái)越多的公司和企業(yè)應(yīng)用在虛擬工廠系統(tǒng)，三維數(shù)字工廠模型中，加快了工廠廠房，園區(qū)3D化中的設(shè)備，傳感器、管道罐體輸送、監(jiān)測(cè)控制等各個(gè)環(huán)節(jié)的效率。園區(qū)數(shù)字孿生

二、WEBGL與Three.js的背景園區(qū)數(shù)字孿生

      隨著瀏覽器的原生能力的興起，flash的沒落。WebGL在3D方面從功能與性能方面都在逐漸加強(qiáng)?？萍及l(fā)展對(duì)應(yīng)2D3D化應(yīng)用的需求也越發(fā)激烈。 win10的畫圖板支持3D查看器，2d工具photoshop也開始逐步集成了3D工具。

WEBGL和Three.js在3d物聯(lián)網(wǎng)和3d可視化中的應(yīng)用園區(qū)數(shù)字孿生

（一）在工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用園區(qū)數(shù)字孿生

    Webgl與Web3D對(duì)工廠智慧園區(qū)的、大樓、生產(chǎn)車間、生產(chǎn)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等進(jìn)行3D建模，實(shí)現(xiàn)物理工廠園區(qū)到3D虛擬工廠園區(qū)的數(shù)字化、可視化的轉(zhuǎn)化。在H5頁(yè)面中對(duì)實(shí)景進(jìn)行虛擬操控，一個(gè)系統(tǒng)指揮終端，使工廠生產(chǎn)更為流暢，減少不必要的錯(cuò)誤和開支，節(jié)約成本。避免失誤導(dǎo)致意外產(chǎn)生，并能提高操作者的熟練度，使工作效率大幅度提高。

（二）在單品3D展示中應(yīng)用園區(qū)數(shù)字孿生

     商迪3D單品3D展示通過(guò)WebGL、3D繪圖協(xié)議，這種繪圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許把Javascript和OpenGL ES 2.0結(jié)合在一起，通過(guò)增加OpenGL ES 2.0的一個(gè)Javascript綁定，WebGL可以為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，這樣Web開發(fā)人員就可以借助系統(tǒng)顯卡來(lái)在瀏覽器里更流暢地展示3D場(chǎng)景和模型了，還能創(chuàng)建復(fù)雜的導(dǎo)航和數(shù)據(jù)視覺化。WebGL技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)免去了開發(fā)網(wǎng)頁(yè)專用渲染插件的麻煩，可被用于創(chuàng)建具有復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站頁(yè)面。

（三）在糧倉(cāng)3D可視化應(yīng)用園區(qū)數(shù)字孿生

     商迪3D糧倉(cāng)可視化系統(tǒng)以3D可視化技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)3Dmax構(gòu)建糧庫(kù)的園區(qū)、倉(cāng)庫(kù)、設(shè)備的3D模型逐級(jí)可視；集成糧食入庫(kù)、存儲(chǔ)、出庫(kù)過(guò)程中的信息并整合到三維模型中，通過(guò)webgl、Three.js與構(gòu)建糧情數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、智慧化、一體化的3D可視化平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、糧情監(jiān)控、智能保糧、出入庫(kù)作業(yè)、告警信息等可視化功能，系統(tǒng)的構(gòu)建使糧倉(cāng)的信息管理互享、糧情的檢測(cè)等變得方便快捷，為安全儲(chǔ)糧提供強(qiáng)有力的科技支撐，同時(shí)也為管理部門提供精準(zhǔn)的決策支持平臺(tái)。

什么是大數(shù)據(jù)3d可視化？園區(qū)數(shù)字孿生

1.1 大數(shù)據(jù)3d可視化定義園區(qū)數(shù)字孿生

l數(shù)據(jù)：聚焦于解決數(shù)據(jù)的采集、清理、預(yù)處理、分析、挖掘。

l圖形：聚焦于解決對(duì)光學(xué)圖像進(jìn)行接收、提取信息、加工變換、模式識(shí)別及存儲(chǔ)顯示。

l可視化：聚焦于解決將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，并進(jìn)行交互處理。

1.2可視化包含以下幾個(gè)概念園區(qū)數(shù)字孿生

l數(shù)據(jù)空間：是由N維屬性和M個(gè)元素組成的數(shù)據(jù)集所構(gòu)成的多維信息空間；

l數(shù)據(jù)開發(fā)：是指利用一定的算法和工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量的推演和計(jì)算；

l數(shù)據(jù)分析：指對(duì)多維數(shù)據(jù)進(jìn)行切片、塊、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作剖析數(shù)據(jù)，從而能多角度多側(cè)面觀察數(shù)據(jù)；

l數(shù)據(jù)可視化：是指將大型數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)以圖形圖像形式表示，并利用數(shù)據(jù)分析和開發(fā)工具發(fā)現(xiàn)其中未知   信息的處理過(guò)程。

1.3可視化的作用與意義園區(qū)數(shù)字孿生

l數(shù)據(jù)記錄和表達(dá)

l數(shù)據(jù)操作

l數(shù)據(jù)分析

l可視化能幫助人們提高理解與處理數(shù)據(jù)的效率

l數(shù)字可視化能夠再小空間中展示大規(guī)模數(shù)據(jù)

數(shù)字可視化已經(jīng)提出了許多方法，這些方法根據(jù)其可視化的原理不同可以劃分為基于幾何的技術(shù)、面向像素技術(shù)、基于圖標(biāo)的技術(shù)、基于層次的技術(shù)、基于圖像的技術(shù)和分布式技術(shù)等等。

　 Vr虛擬現(xiàn)實(shí)丨 3D工業(yè)系統(tǒng)與工業(yè)發(fā)展關(guān)系園區(qū)數(shù)字孿生

　一、3D工業(yè)介紹園區(qū)數(shù)字孿生

　　說(shuō)起3D工業(yè)，人們就會(huì)想到3d虛擬現(xiàn)實(shí)，vr虛擬現(xiàn)實(shí)其實(shí)是指3D工學(xué)的另一個(gè)界面，商迪3D虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用上涉及很廣，3D工業(yè)是一個(gè)相對(duì)概念，任何逼真的都只能是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)某些屬性的逼近。是有層次的，既要針對(duì)所欲處理的客觀系統(tǒng)的問題，又要針對(duì)提出處理者的需求層次，否則很難評(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)劣。

　　對(duì)于3D工業(yè)來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是非常不錯(cuò)的，特別是在一些工業(yè)上，需要多次重建的工業(yè)設(shè)施，啟動(dòng)和建造成本大大增加企業(yè)負(fù)擔(dān)，加上環(huán)境惡劣的工序上，vr虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)更是重要了。

　　二、工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用園區(qū)數(shù)字孿生

　?。?）智能汽車是工業(yè)的典型的一個(gè)例子，從汽車的生產(chǎn)，配件設(shè)計(jì)，整體性能，到汽車銷售，都是借助目前大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。汽車行業(yè)可以算得上是整個(gè)工業(yè)行業(yè)的佼佼者，很多企業(yè)都隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，慢慢的走上了工業(yè)系統(tǒng)的道路了。

　?。?）設(shè)備結(jié)構(gòu)拆解類的3D工業(yè)技術(shù)在整個(gè)行業(yè)內(nèi)也算是很受客戶親青睞的，由于生產(chǎn)設(shè)備機(jī)器整天處于運(yùn)行狀態(tài),操作講解根本沒有辦法直觀去講解設(shè)備內(nèi)部的詳細(xì)構(gòu)造和基本原理，另一方面可以給工人培訓(xùn)相關(guān)零部件出現(xiàn)故障應(yīng)如何處理的問題，工業(yè)系統(tǒng)在這設(shè)備結(jié)構(gòu)拆解這方面起到很大的作用。

　　（3）3d虛擬現(xiàn)實(shí)中還有一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)，機(jī)器人作用是研究和開發(fā)，在整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)發(fā)揮著莫大的作用。商迪3D在vr虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境下，工程師可以通過(guò)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行編程，協(xié)調(diào)各個(gè)軌跡的運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)操作。