[发明专利]基于虚拟现实的养猪场交互控制系统设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及养猪场虚拟现实交互控制技术领域，具体地，涉及基于虚拟现实的养猪场交互控制系统设计方法。

背景技术

随着计算机科学技术的日益发展，全世界工业领域都发生巨大的改变，曾经的大规模人海战术在如今的工业领域已经被淘汰，拥有先进科学就拥有改变世界的前提，其中比较明显的就是虚拟现实技术带给工业领域的改变是前所未有的。当今世界上一些大型企业将虚拟现实技术应用到实际工程的各个环节，因为虚拟现实的物理系统可以逼真的模拟各种物理学运动，并且在算法过程中严格符合牛顿定律、动量守恒、动能守恒等物理原理。使用虚拟现实技术可以加强对数据的分析和处理的能力，这为企业降低风险、提高开发效率有着极其重要的作用，并且其对工程开发的潜在应用价值同样适用于教育，如对高危操作环境的内容教学，可以模拟因为操作不规范或者误操作引起的爆炸等伤害现象，这有着无可比拟的安全性。

养猪场的环境因素对牲畜的生长有着很重要的影响，比如温湿度、光照强度、二氧化氮含量、氧气含量、通风量等，因此对相应自动化控制系统的要求也越来越高，随之而生的环境监控系统也逐渐面向智能化方向发展。然而，实践表明，养猪场的工人大多操作能力较低，需要大量的时间来适应新的自动化控制柜的操作及应用。

本发明设计的虚拟仿真系统，主要针对养猪场的自动化控制柜和被控对象进行建模，通过Unity3D进行设计，画面直观、逼真、立体感很强，可以起到操作功能说明的作用，给工人展示自动化控制柜的功能，使工人更快熟悉新的控制系统。目前，该技术在养殖业应用还不普遍。

该发明适用于对已经实现自动化控制的养猪场以及各类养殖场的自动控制场景的展示和呈现，也可实现对工人的操作培训。

现有技术(专利号20130612460.5)一种变电站视频监控系统实现3D场景显示的方法，公开了一种变电站视频监控系统实现3D场景显示的方法，包括战端系统和上级平台，通过建立三维模型、使用Unity3D软件实现3D场景显示。

现有技术的缺点一是，只能被动的通过视频监控系统实现3D场景的播放，画面是当前状况的客观反映，不能实现操作者和3D场景中的控制对象实现交互功能，即该技术无法呈现动态行为。

现有技术的缺点二是，无法起到操作功能说明的作用，也不能给操作人员展示系统的大体功能，为操作人员熟练操作实际控制系统提供方便。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出基于虚拟现实的养猪场交互控制系统设计方法，以克服上述缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于虚拟现实的养猪场交互控制系统设计方法，主要包括：

模型搭建，即根据养猪场静态的三维场景进行模型搭建，并进行模型贴图，最终导入到Unity3D中，设置碰撞体；

交互设计，即首先建立空物体作为场景中的控制器，然后将各个对象的控制脚本挂载在控制器上，并编写脚本相应功能，同时关联相关的被控对象，最后进行测试与调试，实现养猪场控制系统的虚拟交互控制；

系统环境设计，即进行硬件调试后发布为平台文件，给提供操作者使用。

进一步地，交互设计的对象包括被控对象，即猪舍内的风扇开关、喷淋器开关、清洁器开关和大门开关，通过交互设计后，实现对相应电器的控制；

包括自动化控制柜，即用于对猪舍内的设施进行自动化控制的操作面板，具体包括自动化控制柜的风扇手动启停开关、喷淋器的手动启停开关、清洁器的手动启停开关、手动与自动切换开关和急停开关；通过自动化控制柜上的开关，实现自动模式和手动模式的切换，若选择自动模式，则打开所有被控对象，如果选择手动模式，则分别对被控对象进行操作。

还包括UI界面，对UI界面的交互设计包括，设计显示在当前可视界面中的可立即返回控制室，且在程序运行的整个过程中，提示当前系统的输入操作模式的按钮。

进一步地，所述模型搭建具体为，使用3DS MAX进行模型搭建，规划模型运动的路径与骨骼，进行模型贴图，将三维模型导出为.FBX格式的文件，在Unity3D中导入用户自定义资源包找到.FBX文件导入，最后给将会发生碰撞和交互的地方添加上碰撞器。

进一步地，系统环境设置包括角色漫游模块设计，即通过方向键的前后左右来控制当前场景中的主摄像头，以控制当前视线。

进一步地，所述脚本包括用于控制使用者视角及位置的脚本RoleVisualControlScr；

用于控制UI画面的脚本UIController；

用于控制手动与自动切换的脚本HandAutoScr；