基于虚拟现实的设备网络化远程监控系统设计

　　引言

　　在设备远程监控系统中，一方面用户要求尽可能多地了解现场设备的信息，另一方面通讯系统的带宽有限，这将导致通讯系统中信息滞后不畅等现象。文章采用Java技术和Java3D虚拟现实技术实现了基于传感器驱动的设备远程监控系统RMMC。RMMC系统一方面通过传感器驱动的设备虚拟现实模型，增强了用户对远程设备的运行状态的掌握;另一方面，由于监控系统的虚拟模型在运行时是先下载到客户端，监控过程中网络传递的只是各种传感器信息，因而大大降低了系统运行时网络中的信息传递量。

　　设备的远程监控是制造系统远程监控中的重要组成部分，包括对设备的运行进行监视和控制，对设备可能出现的故障进行预测，对设备已经出现的故障进行诊断等内容。

　　图形图像信息是人类认识世界、掌握知识的重要方法。资料表明人类从外界所获得知识，其中80%以上来自图形图像以及声音信息。因而在远程监控系统设计中，特别是面向设备监控中，较多地包含图形图像信息以及声音信息，包括现场的视频信息以及将各种传感器信息转换成比较容易识别的图形信息。

　　然而，由于图形图像等视频信息和音频信息的数据量非常大，严重阻碍了具有海量数据的信息在远程监控系统中的使用，特别是在基于Intranet/Internet的远程监控系统中的应用。因此，如何在只有较少信息量传输的情况下实现以视频和音频等多媒体信息为主要呈现方式的远程监控系统成为远程监控系统实现的主要原因之一。

　　JAVA 3D是Java语言在三维图形领域的扩展，是一组API(Application Programming Interface)，可以创建基于Web的、与互联网结合的三维交互环境的场景。用户通过使用带有插件的普通浏览器，便可以观赏到由Java 3D创建的三维虚拟现实。由于Java 3D易于实现、适合网络传输，交互性好等特点，因此，对建立基于Web的三维可视化交互式应用提供了一种很好的解决方案。

　　1 基于虚拟现实的设备远程监控系统

　　如图1所示，虚拟现实辅助实现的设备远程监控系统可采用服务器/浏览器的模式。系统采用Java技术和Java 3D API虚拟现实技术实现。这主要是考虑到Java程序运行与操作系统无关的特性。远程监控系统主要分为客户端、服务器以及现场设备等3个层次。

图1 基于虚拟现时的设备远程监控系统

　　1.1 客户端设计

　　客户端采用增加插件的通用网页浏览器，它是监控系统用户的工作界面。页面主要包括设备的三维模型、设备运行参数显示、设备控制、共享讨论区等模块。

　　当用户经过身份验证进入监控系统后，用户选择所要监控的设备。这时，页面将显示用户所选设备的三维虚拟图像以及设备运行的相关信息。本文中，我们实现了抓取机器人的浏览器监控画面。