[发明专利]一种核电厂三维数字地图的实现系统及方法

说明书

技术领域

在核电领域，使用虚拟现实技术和路径规划算法，实现物项定位、应急逃生路径规划，并结合辐射分区剂量率，对所规划路径进行评估和三维仿真。

背景技术

在核电厂正常运行及事故工况下，合理规划核电厂内部的人员通行方案，找出最优的通行路径，对于满足放射性防护原则，特别是ALARA原则的要求，确保运行人员安全显得尤为重要。目前核电厂在设计时会考虑核电厂内预期剂量率，划分辐射分区并结合厂房平面图纸初步设计人员进出各房间的路径以及应急逃生人员路径。而核电厂作为一个庞大的系统，内部结构复杂，设备、管道、阀门、风管、桥架等数量众多，分布在上百个房间中，同时厂房内部存在大量的狭小空间，造成通行障碍，因此路径设计的最优性和可达性有待验证。此外，核岛厂房内辐射剂量评估工作除了辐射区域内剂量率的计算外，还需要对工作人员停留时间进行估计，后者是开展剂量评估工作的一个难点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种核电厂三维数字地图的实现系统。

核电厂三维数字地图的实现系统，包括：

虚拟现实仿真模块，所述虚拟现实仿真模块为三维数字地图的载体；

模型渲染优化模块，所述模型渲染优化模块用于将核电三维设计模型导出为虚拟现实仿真模块所支持的模型格式并进行形体合并(从而降低计算机资源消耗，优化仿真性能)；模型渲染优化模块所处理的模型通过所述模型渲染优化模块搭建三维虚拟场景；

路径规划算法实施模块，所述路径规划算法实施模块用于根据用户所选择的核电厂工作状态(运行/停堆)以及路径规划模式(最短距离/最小辐射值)进行物项定位和应急逃生路径规划；

路径规划分析模块，所述路径规划分析模块用于对路径规划算法实施模块所规划的路径进行预评估，包括对行走距离、所需用时、预计发生的辐射剂量的预统计分析；还包括对路径中所包含的控制信息(加锁、路障等)进行汇总，用户据此信息可在作业前申请相应的通行权限；

仿真人物行走控制模块，所述仿真人物行走控制模块用于控制虚拟现实仿真模块中的三维虚拟人物，依据路径规划算法实施模块所规划路径进行三维仿真，并与路径分析模块所预评估的信息进行对比；在核电站的设计阶段，通过所述仿真人物行走控制模块所进行的仿真发现设计中存在的问题(如狭小空间等)，从而优化设计。

外部数据存储数据库，所述外部数据存储数据库用于存储路径规划算法实施模块以及路径分析模块所需要的外部数据，包括模型所对应房间信息，辐射分区剂量率等；

路径节点设置模块，路径节点设置模块用于在虚拟现实仿真模块中快速放置路径规划算法实施模块所需要的路径节点。

在模型渲染优化模块搭建的三维虚拟场景基础上，使用路径节点设置模块放置路径节点，并在取得规划路径之后，使用仿真人物行走控制模块控制虚拟人物对路径进行虚拟仿真。

本发明的另一个目的是提供一种核电厂三维数字地图的实现方法。

核电厂三维数字地图的实现方法包括以下步骤：

a、通过虚拟现实仿真模块虚拟现实引擎Unity3D搭建三维虚拟仿真环境；

b、通过模型渲染优化模块将核电三维设计模型转换为虚拟现实仿真模块所支持的模型格式，并针对虚拟现实仿真模块的资源消耗机制，将所导出的模型进行形体合并，以降低资源消耗；经形体合并后的模型，导入虚拟现实仿真模块；

c、经模型渲染优化模块处理后的模型，依次按照核电厂、厂房、专业、模型的层级结构在虚拟现实仿真模块中组织管理；由于三维模型在建模时，每个模型内部包含许多具有不同标识的子模型，经过模型渲染优化模块合并形体之后，作为一个整体(CombinedMesh)渲染现实；

d、通过外部数据存储数据库存储三维数字地图所需要的外部数据，包括模型与核电厂房间的对应信息，辐射分区剂量率；在核电厂设计阶段，辐射分区剂量率为静态数据；在核电厂运维阶段，可通过现场数据采集对该数据进行更新；此外，在核电厂突发事件情况下，还需要采集火灾、水淹等所导致的房间是否可通过信息存储于数据库中，以进行应急逃生地图的规划；

e、采用Unity3D扩展编辑器的方式设计路径节点设置模块；以一定间隔快速放至路径规划算法所需节点；默认情况下，节点以其所在房间名称命名；若节点处有控制信息，则节点命名方式为：节点所在房间名称-控制信息；

f、通过路径规划算法实施模块5使用Dijkstra路径规划算法，进行路径规划；路径节点设置模块所设置的路径节点，首先初始化为Dijkstra算法所对应的算法节点(Node)。