[发明专利]控制室布置设计的虚拟人验证方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电站技术领域，更具体地说，涉及一种控制室布置设计的 虚拟人验证方法及系统。

背景技术

控制室是核电站的监控中心，其主要功能是核电站在各种运行工况下对 全厂正常和异常状态进行监测和控制，保障核电站有效、安全运行。广义的 控制室系统包括人机接口工作站、控制室工作人员、操作规程、培训大纲和 相关的设施或设备的总体，它们共同维持控制室功能的正确执行。

控制室的布置一般遵照一致、互补、冗余性和功能分组原则，以提高控 制室的安全性、可靠性和空间利用率。例如，控制盘台、操纵员工作站、后 备盘及大屏幕的形状尺寸的设计，须做到以下几点：第一，建立人体尺寸的 基本数据，且所有基本数据必须在各种具体情况均具有适用性；第二，人体 尺寸的基本数据必须以控制设备的尺寸和操作形式的具体要求为基础；第三， 要考虑到操纵员工作主要以坐姿操作，必须为操纵员提供舒适的座位，同时 也允许站立操作；第四，操纵员在操纵员工作站上进行操作时，经常需要书 写或接触文件，必须要有适当的书写空间。总之，以上控制盘台、操纵员工 作站、后备盘及显示大屏幕的形状尺寸的设计参数的大小以及最终的伸展半 径、观察距离、观察范围和观察角度的大小，必须在90%的使用人员可接受 的范围内。

后备盘主要采用硬接线方式，在核电站以计算机为主的监控方式不可用 时可控制核电站在一定时间内安全运行并能够将电站带入安全停堆状态，其 具有与现场硬线缆连接及盘后接线的特点，由于考虑到后备盘在电站正常运 行时并不使用，因此将后备盘置于大屏幕旁边和操纵员工作站侧面，且在墙 和后备盘后留出适当的安装维护通道，这样的布置有效利用了大屏幕旁边以 及墙体旁边的空间，同时能够在后备盘前构成后备操作区。

另外，控制室还需设计人员通道区域和维修区域，以满足人员通过和维 修的需要。

对于上述设计要求，需要验证操纵员在操作这些设备时是否舒适，若使 用验证平台进行验证，投资将很大，且不容易实现多种方案的组合验证。同 时使用验证平台容易受到空间的影响，需要有较大占地面积来模拟控制室。 并且，验证平台不能满足多人同时进行验证的要求，较费时间，将影响验证 项目的实施进展。

虚拟人技术是人在计算机生成空间(虚拟环境)中的几何特性与行为特性 的表示，涉及计算机图形学、虚拟现实、人工智能、运动学与动力学、多功 能感知、认知心理学等多个学科。目前，国内外还没有建立结合核电操纵员 人体数据的虚拟人模型，也尚没有使用虚拟人对核电控制室布置进行模拟验 证，于是，迫切需要通过建立与操纵员人体数据相适应的虚拟人，从而建立 虚拟人验证系统以对核电站控制室的布置设计进行验证。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种控 制室布置设计的虚拟人验证方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：构造一种控制室布置 设计的虚拟人验证方法，包括下列步骤：

建立虚拟人的人体模型；

建立核电站控制室的布置模型；

进行虚拟人的手型检测；

所述进行虚拟人的手型检测的步骤包括：

S31：在核电站控制室的布置模型中设定虚拟人的操作手的手指位置；

S32：根据当前操作手的手指位置得出当前的操作手类型；

S33：判断当前的操作手类型是否满足控制设备操作需求，是则进入步 骤S34；否则进入步骤S35；

S34：使用该操作手类型进行控制设备操作并在评估报告中记录相关数；

S35：重新调整操作手的手指位置，然后返回步骤S32，直到当前的操作 手类型满足控制设备操作需求；

进行虚拟人与核电站控制室的碰撞检测；

所述进行虚拟人与核电站控制室的碰撞检测的步骤包括：

S41：设定虚拟人的位置；

S42：分别判断当前位置处虚拟人的人体模型的外边框与控制室的空间 分布子模型和控制室内控制设备的形状分布子模型的外部边框的距离是否均 大于碰撞阈值，是则虚拟人与核电站控制室布置模型没有发生碰撞，进入步 骤S43；否则发生碰撞，进入步骤S44；

S43：在评估报告中记录相关数据；

S44：重新调整虚拟人的位置，返回步骤S42，直到不发生碰撞；