淺談工業4.0背景下的空中數據端口，無人機3D 可視化系統的應用

前言

近年來，無人機的發展愈加迅速，既可民用於航拍，又可軍用於偵察，涉及行業普遍，把無人機想象成一個「會飛的傳感器」，無人機就成了工業4.0的一個空中數據端口，大至地球物理、氣象、農業數據、小至我的位置信息，無人機將引爆一場空中的大數據革命！本系統則是經過 Hightopo 的  HT for Web  產品來搭建的一款 無人機 3D 可視化系統，經過對無人機及其信息的全景展現來模擬無人機狀態的監控。

系統中包含 4 種展現模式：實體模式 、熱力模式、線框模式和內部模式，經過飛機下方操做按鈕便可進行模式切換。

實現過程及效果預覽

• 加載界面採用 2D 拓撲組件進行繪製，全矢量化圖標，與傳統的 png、jpg 等格式的圖片相比，完美適配移動端、PC 端、大屏等各類尺寸及分辨率屏幕，不會出現失真狀況。
• 無人機及周邊信息面板採用 3D 引擎進行場景搭建，用戶可從場景任意位置對無人機進行查看。
• 動畫過程採用產品提供的動畫函數 ht.Default.startAnim 來驅動圖形屬性值的改變，應用其 Time-Based 的方式，只須要指定動畫週期 duration 的毫秒數，由系統去計算幀數或 action 函數被調用的次數，以保證更加高效、平滑的進行動畫過程。

系統分析

無人機是無人駕駛飛機的簡稱（Unmanned Aerial Vehicle），是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置的不載人飛機，包括無人直升機、固定翼機、多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機。廣義地看也包括臨近空間飛行器（20-100千米空域），如平流層飛艇、高空氣球、太陽能無人機等。從某種角度來看，無人機能夠在無人駕駛的條件下完成複雜空中飛行任務和各類負載任務，能夠被看作是「空中機器人」。

按照不一樣平臺構型來分類，無人機可主要有固定翼無人機、無人直升機和多旋翼無人機三大平臺，其它小種類無人機平臺還包括傘翼無人機、撲翼無人機和無人飛船等。固定翼無人機是軍用和多數民用無人機的主流平臺，最大特色是飛行速度較快；無人直升機是靈活性最強的無人機平臺，能夠原地垂直起飛和懸停；多旋翼（多軸）無人機是消費級和部分民用用途的首選平臺，靈活性介於固定翼和直升機中間（起降須要推力），但操縱簡單、成本較低。

按不一樣使用領域來劃分，無人機可分爲軍用、民用和消費級三大類，對於無人機的性能要求各有偏重：

（1）軍用無人機對於靈敏度、飛行高度速度、智能化等有着更高的要求，是技術水平最高的無人機，包括偵察、誘餌、電子對抗、通訊中繼、靶機和無人戰鬥機等機型；

（2）民用無人機通常對於速度、升限和航程等要求都較低，但對於人員操做培訓、綜合成本有較高的要求，所以須要造成成熟的產業鏈提供儘量低廉的零部件和支持服務，目前來看民用無人機最大的市場在於政府公共服務的提供，如警用、消防、氣象等，佔到總需求的約70%，而咱們認爲將來無人機潛力最大的市場可能就在民用，新增市場需求可能出如今農業植保、貨物速度、空中無線網絡、數據獲取等領域；

（3）消費級無人機通常採用成本較低的多旋翼平臺，用於航拍、遊戲等休閒用途。

無人機的應用前景仍是很普遍的，對於新興的技術產業來看，其存在的意義價值仍是很大的。

效果實現及實際意義

1、應用場景

民用無人機下游需求很是普遍，包括農業、電力石油、檢災、林業、氣象、國土資源、警用、海洋水利、測繪、城市規劃等多個行業。近年來無人機在民用市場的應用受到愈來愈多的關注，如農林植保和電力巡線兩個領域，無人機需求較爲迫切，且具有較大的市場規模。咱們認爲其它行業的潛在需求也將逐步顯現，我國民用無人機市場空間巨大，將進入快速發展期。

2、無人機形態切換及內部結構

一、形態切換

無人機主體形態分爲三種：實體模式、線框模式和熱力模式。經過點擊下方按鈕，可切換至按鈕所對應的形態。切換的過程當中，將目標形態進行顯示，並分別上下移動目標形態和原形態，使用戶能夠短暫的進行同時查看，以後再回歸原位並將原形態進行隱藏。隱藏的方式則有所不用，線框模式是改變線框顏色，其他兩種模式則是調整模型的透明度。這裏的線框是根據模型的輪廓生成的，經過 3D 引擎自動計算描繪，很是便捷。

經過 3D 引擎，咱們能夠生成立體圖形，也能夠添加導入的模型，圖形的位置由 x、y、z 三個方向的座標來確認，而座標軸匯聚的原點則是圖形的錨點，無人機前方旋轉的圓環則是將錨點調整到圓環中心後，操縱 rotation 屬性進行轉動 。在系統中線框狀態的無人機則是像圖中左側的球體這樣生成的，若是咱們將圖形的透明度調爲 0，則只顯示線框的樣式。

二、內部結構

在線框模式下，你們會發現按鈕的上方出現了一個小按鈕，點擊它就能夠進入到無人機的另外一個狀態，在這裏咱們除了能夠看到線框，還可以接觸到無人機的內部結構，查看它的每個部件。進入的過程會將場景內的其它圖形隱藏，將內部結構顯示出來。

3、界面和麪板搭建

界面的搭載上，承載着無人機的各類指標數據，能夠在無人機航行的時候，準確且即時地反饋運行中的飛行狀況，經過數據的傳遞，可使無人機的操做人員預測到一些突發情況或者瞭解機身的狀態。

總結

現現在，信息化快速發展，智能化工具成爲了新生產力出如今咱們的生活中。與此同時，工業互聯網的概念也隨之誕生，將人、數據、設備聯繫到了一塊兒，而可視化界面則能夠很好的將數據和設備進行展現，方便管理的同時也更加安全、高效。

結合衆多行業上積累的經驗，HT實現了許多的行業可視化解決方案，例如在民航飛機的案例實現上，有想要了解更多有趣的實現方法，能夠經過《三維組態的仿真運用案例：民航飛機的數據監控》來了解實際的應用場景。

2019 咱們也更新了數百個工業互聯網 2D/3D 可視化案例集，在這裏你能發現許多新奇的實例，也能發掘出不同的工業互聯網：https://mp.weixin.qq.com/s/ZbhB6LO2kBRPrRIfHlKGQA

同時，你也能夠查看更多案例及效果：https://www.hightopo.com/demos/index.html