核電三維仿真系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實解決方案

隨著中國經濟的飛速發(fā)展對能源需求的不斷擴大,，促使核電發(fā)電事業(yè)快速發(fā)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(huán)節(jié)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(tǒng)設計的核心理念是利用自主研發(fā)的三維工業(yè)仿真引擎系統(tǒng)針對于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(tǒng)開發(fā),在對核發(fā)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(yè)需要實現(xiàn)對關鍵操作設備和操作過程的三維仿真,，實現(xiàn)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(xiàn)對現(xiàn)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

核電三維虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)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(tǒng),。該實驗系統(tǒng)可實現(xiàn)對核電站的運行、控制,、管理,、維護、狀態(tài)監(jiān)測,、故障診斷等過程進行計算機模擬和仿真,。

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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,。

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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(lián)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制。

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系統(tǒng)組成

整個虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)通過Unity或Virtools等虛擬現(xiàn)實應用開發(fā)引擎定制開發(fā),，采用立體投影系統(tǒng),、頭戴式顯示器、立體顯示等顯示系統(tǒng)呈現(xiàn)核電站廠房反應堆,、蒸汽發(fā)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，采用3D鼠標或數據手套可對虛擬設備進行“拆解”和“安裝”,，實現(xiàn)操作人員對虛擬現(xiàn)實環(huán)境中設備的操作,。

輕點鼠標（或采用數據手套），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,，

核電三維虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)依托先進的計算機技術,、仿真建模技術和虛擬現(xiàn)實技術，構建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象,，讓學生可以在虛擬環(huán)境中開展實驗,，進行傳統(tǒng)實驗室難以涉及的高危或極端環(huán)境實驗,，并能節(jié)約大量資源,，避免實驗臺架規(guī)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(tǒng)和設備不宜參觀等問題。學生通過仿真模擬的系統(tǒng)來了解整個系統(tǒng)的原理,、組成,、相互間關系、運行參數變化,、設備間動態(tài)響應等,，加深對所學知識的理解。

應用領域

系統(tǒng)所面對的行業(yè)領域為核電領域,，替代傳統(tǒng)二維及視頻監(jiān)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(huán)境內實現(xiàn)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(xiàn)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(fā)生的狀態(tài)的發(fā)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(xiàn)低成本的模擬和演練,。