核電三維仿真系統虛擬實境解決方案

隨著中國經濟的飛速發展對能源需求的不斷擴大，促使核電發電事業快速發展，中國的核電機組在未來五年的裝機量將翻一番。而核電生產最重要的一個環節就是安全，安全培訓、安全生產已經成為核電生產的前提要素。

本系統設計的核心理念是利用自主研發的三維工業仿真引擎系統針對於核電生產過程對安全生產、安全教育的需要而進行有針對性的系統開發,在對核發電廠內部需要進行管理和維護的設備進行三維建模的基礎上，根據行業需要實現對關鍵操作設備和操作過程的三維仿真，實現在計算機上完成更加直觀、逼真且具有互動性的操作及維護培訓，從而實現對現有視頻教材及模擬器培訓方式進行補充，在降低成本的同時也將大幅提高培訓和管理的效率。

方案核心

核電三維虛擬實境仿真系統是以微型計算機作為工作平臺，通過仿真數學模型模擬核電站物理、工藝和控制過程，以計算機圖形界面作為人機界面的仿真系統。該實驗系統可實現對核電站的運行、控制、管理、維護、狀態監測、故障診斷等過程進行計算機模擬和仿真。

核電三維虛擬實境仿真系統藉助虛擬實境技術，可實現對核電站機組、壓力容器設備、蒸汽發生器設備、主泵設備、燃料組件等核電站關鍵設備構建一定設計比例的計算機三維虛擬模型。實驗系統組成如下：

百萬千瓦典型壓水堆核電站虛擬漫遊模型
（1) 廠房外漫遊，包括建築、核電站門等；（2) 核電站概貌，包括反應堆、常規島、輔助廠房等周圍環境建築物，可環繞廠房進行漫遊；（3) 核反應堆廠房漫遊，主要巡視一迴路主設備。包括反應堆大廳環吊、反應堆水池、反應堆(RCP00BA)、穩壓器(RCP01BA)、卸壓箱(RCP02BA)、三臺主泵(RCP01-03PO)、三臺蒸汽發生器(RCP01-03GV)、主管道及其他周邊主要環境；（4) 其它廠房漫遊，包括常規島廠房和主控制室，常規島廠房可以瀏覽汽輪機的外觀結構和布局。主控制室進行主控制臺的外觀瀏覽。

電站設備檢修系統

百萬千瓦典型壓水堆反應堆組件虛擬模型
（1）反應堆組件結構瀏覽：含壓力容器及進出水口、燃料組件、控制棒驅動機構外形、堆內構件、堆內支撐板、下部測量儀表套管等；（2）設備屬性信息查詢；（3）物體操作，含選擇、移動、隱藏。

百萬千瓦典型壓水堆核電站關鍵設備虛擬模型
（1）虛擬蒸汽發生器模擬設備內部結構範圍包括：蒸汽發生器筒體、下水室、管板、傳熱管及支撐板、汽水分離器、乾燥器等。用戶可以通過該軟體了解設備結構和零部件布局；（2）虛擬反應堆冷卻劑泵（主泵）以核電站的設備數據為基礎，包括兩個部分：主泵虛擬設備瀏覽和三級密封的原理性拆裝。本模型還可以查詢設備零部件的屬性信息，操作流程窗口顯示當前進行的操作步驟。

百萬千瓦典型壓水堆核電站換料過程虛擬模型
（1）廠房結構及部分設備布局瀏覽，含核島廠房和燃料廠房；（2）設備操作過程模擬，含環吊、換料機、傾翻機、燃料廠房行吊；（3）壓力容器頂蓋開蓋過程模擬，含文字圖片說明及過程操作模擬；（4）換料過程仿真，含文字圖片說明及過程操作模擬。

百萬千瓦典型壓水堆核電站主泵裝配虛擬模型
（1) 主泵拆卸過程；（2) 主泵裝配過程；（3) 主泵零件信息查詢；（4) 主泵結構瀏覽。

重要設備操作培訓

壓水堆驅動機構虛擬模型
真實反映模擬設備內部結構及各部分組成，用戶可任意角度瀏覽設備結構，還可對零部件屬性信息進行查詢、零部件的單獨演示、工程圖關聯調用等操作。同時模擬控制棒驅動機構的提棒和插棒的詳細機構運動，支持屏幕截屏和視頻錄製。

重水堆蒸汽發生器虛擬模型
（1) 重水堆蒸汽發生器三維結構瀏覽；（2) 零部件信息查詢功能：可查詢零件的名稱、圖紙編號、材料等信息；（3) 反向查詢功能：可按零件名稱、圖紙編號、材料等屬性信息，查詢符合條件的零件，並可定位該零件；（4) 路徑編輯功能：可設置若干關鍵點，定義並運行路徑，可定義5 個路徑；（5) 動畫錄製功能：可將動畫錄製成.avi 格式文件。

系統組成

整個虛擬實境軟體系統通過Unity或Virtools等虛擬實境應用開發引擎定製開發，採用立體投影系統、頭戴式顯示器、立體顯示等顯示系統呈現核電站廠房反應堆、蒸汽發生器、主泵等核設備及演示操作過程，使操作人員有身臨其境的感覺，採用3D滑鼠或數據手套可對虛擬設備進行「拆解」和「安裝」，實現操作人員對虛擬實境環境中設備的操作。

輕點滑鼠（或採用數據手套），可以對感興趣的設備進行「拆解」，了解其內部結構，還可將其重新裝配，了解設備的裝配過程。

作為核科學與虛擬仿真領域的「排頭兵」，核電三維虛擬實境仿真系統依託先進的計算機技術、仿真建模技術和虛擬實境技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象，讓學生可以在虛擬環境中開展實驗，進行傳統實驗室難以涉及的高危或極端環境實驗，並能節約大量資源，避免實驗臺架規模有限、設備運行維護費用高、不能同時兼顧教學和科研，涉核系統和設備不宜參觀等問題。學生通過仿真模擬的系統來了解整個系統的原理、組成、相互間關係、運行參數變化、設備間動態響應等，加深對所學知識的理解。

應用領域

系統所面對的行業領域為核電領域，替代傳統二維及視頻監控和培訓技術，利用計算機三維VR技術結合傳感器數據通訊技術在三維可視化環境內實現設備的仿真操作與維護。從而對那些高溫、高壓、放射、有毒、深埋、內置不可見的關鍵設備實現直觀的模擬操作。利用三維VR仿真技術可以模擬各種事故和異常情況發生的狀態的發生及對此種事故處理的操作方案、人員逃生方案等，從而實現低成本的模擬和演練。

詳情：15011062927