随着科技的发展和工业化进程的加快，监控组态软件已经成为现代计算机控制系统的核心。针对传统组态软件人机交互性差、工艺流程画面表现力弱、动画呆板等诸多不足，课题组在研究如何把虚拟现实技术更加有效地应用到工业监控组态界面方面做了大量的工作，研究开发了虚拟监控场景组态运行原型系统，力图建立更加高效、人性化、交互性强的组态监控界面。本文在分析虚拟场景快速构建技术及其研究现状的基础上，以虚拟监控场景组态运行原型系统为研究平台，根据其运行机制，结合场景建模技术、三维拾取技术、人机交互技术、计算机图形学、虚拟现实技术等领域的研究成果，从组态功能的完善和新交互技术的应用两方面着手，以提高原型系统组态平台中虚拟监控场景构建的快速性为目标，着重就工业现场构建中耗时突出的三维管道连接组态问题，以及新交互方式和技术的探索应用方面进行研究和探讨。主要内容如下： ⑴重点解决了在三维管道连接组态过程中，待连接设备模型的优化和导入、管道起止端口的拾取与定位、管道路径生成方式和生成策略的设计、管道三维实体的显示生成、管道类型的选取确定、及管道路径的生成与切换显示等问题，有效降低了监控场景构建的难度，实现了三维管道的快速连接组态。 ⑵根据双手三维交互的认知特性和行为学特点，通过选取适当的交互设备组合，设计并分配了符合原型系统特点的交互任务。最终通过评估实验，分析验证了该交互方式可以减轻用户的操作记忆负荷，从而使交互过程更加自然，有效提高了虚拟监控场景构建的快速性。 ⑶所进行的研究工作既是虚拟现实技术在工业监控领域的应用扩展和功能完善，同时也为未来组态软件及相关三维设计、造型软件在场景快速构建方面的研究和发展作出了有益的探索。