[发明专利]一种基于Unity3D的圆形煤场三维智能可视化展示平台

说明书

技术领域

本发明涉及数字化煤场技术领域，尤其是涉及一种基于Unity3D的圆形煤场三维智能可视化展示平台。

背景技术

煤耗是火力发电厂的一项重要生产指标，燃料成本约占发电成本的70％～80％。为了准确核算发电成本，发电厂一股在月末对煤场库存量进行盘点。尤其在电厂用煤紧张的情况下，须根据电厂的计划负荷准确预测现有煤场存煤量的可用时间。因此，快速、准确地煤场库存量盘点对于电厂进行成本核算、经济效益评估和科学管理具有重要意义。

目前火力发电厂普遍使用激光盘煤仪在月末对整个煤场进行扫描，得到三维坐标信息，但是拟合生成的三维存煤状态图不形象，并且对点云数据的处理不够科学，导致得到的图形准确度不高，在实际使用中意义不大。而且由于电厂在每天的配煤决策中，需要根据现场的存煤图设计当日的配煤方案，所以有必要获取每日的存煤立体图。如果单纯使用激光盘煤仪，会花费很多时间和物力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结合三维点云数据插值和计算机视觉修正方法的设计方案，这种方法首先对三维点云数据进行插值，根据插值运算结果进行三维网格点绘图，再根据电厂DCS系统的数据进行修正，以提高所绘的网格图与实际煤场形状的拟合精度，同时它可以立即给出煤场存煤量的体积结果，动态修改网格图形状的基于Unity3D的圆形煤场三维智能可视化展示平台。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于Unity3D的圆形煤场三维智能可视化展示平台的特点在于：3D煤场实现流程是通过综合盘煤仪扫描的点云数据和日进销煤数据，生成符合煤场实际的三维网格数据，利用Unity3D三维渲染技术生成煤场三维立体图，再根据电厂DCS系统实时存取煤数据进行修正，以提高所绘的网格图与实际煤场形状的拟合精度，同时给出煤场存煤量的体积结果，动态修改网格图形状，并利用web技术实现网络在线3D煤场实时更新。

作为优选，本发明对于电厂已有的激光盘煤仪系统，须分析其工作原理，将盘煤仪所得数据转换为常规三维坐标系；这是因为煤堆表面不规则，即使扫描步距一定，最后得到的仍是无规则的随机分布的三维散乱数据点集。

作为优选，本发明3D煤场可视化就是对无规则的随机分布的点云数据进行径向基函数法插值运算，形成曲线或曲面，并用图形表示出来。

作为优选，本发明采用Delaunay三角剖分算法对采样数据进行网格化处理，Delaunay算法能将采样数据进行合理地剖分，并连接成三角形网格，该算法能使剖分得到的所有三角形的最小内角之和最大，使任一三角形外接圆中均不包含点集中的其他点，各三角形尽可能接近于等边三角形，避免了狭长三角形的存在，从而得到三维网格；网格化是将点云的空间三维坐标点集按照相应的算法拟合成互不交叉的三角形网；采样数据网格化后，生成网格化的三维立体图，为下一步生成煤堆三维立体图做准备。

作为优选，本发明煤场三维立体虚拟展示平台采用了Flash和Unity 3D的综合技术基于B/S架构跨操作系统平台设计，展示平台系统分为元数据模型、数据库、Unity3D服务、应用层和表现层5层结构；数据库通过文件集合来对系统关键数据进行存储，在平台中分为场景数据库和业务数据库；场景数据库的元数据包括建模、材质和动作，业务数据库的元数据包括坐标和煤场参数信息；Unity 3D服务主要指系统的运行逻辑，包括模型的放大缩小、旋转平移、视角转换和动作触发；应用层主要指系统的业务逻辑，在Unity3D服务提供接口的基础上，进行场景展示等业务数据操作，为表现层提供实时展示信息，在应用层通过对三维图形的剖分以及拟合，从而得到圆形煤场展开之后二维存煤轮廓图；表现层包括用户界面和特效处理，特效处理包括动画效果和模型特效。

作为优选，本发明B/S结构主要利用了成熟的浏览器技术，结合浏览器的多种Script语言和ActiveX技术，用通用浏览器实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，节约了开发成本；Web可视化使在浏览器中实现在线实时查看煤场三维立体图，并提供友好的可视化交互界面，辅助煤计划生产，设计的技术主要包括网络实施架构，服务器后端数据处理技术，以及客户端交互技术。

作为优选，本发明为尽可能提高圆形煤场三维可视化精度，需要充分利用电厂当前可以采集的煤场存取煤数据，煤场存取煤数据包括盘煤仪数据、日存取煤量数据、人工丈量数据、皮带秤数据和视频数据。