面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法及系统

摘要

本发明涉及了一种面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法及系统，该数字化镜像工厂建设方法包括：根据核动力装置的实际环境，创建与所述实际环境一致的三维虚拟模型；建立静态信息数据库，并将所述静态信息库中的信息与所述三维虚拟模型进行关联映射；获取核动力装置实时运行的监测监控信息，并根据所述监测监控信息动态驱动所述三维虚拟模型的演变；接收不同权限的用户终端发送的需求信息，并根据所述需求信息，调用所述三维虚拟模型和/或调用所述静态信息库和/或对所述监测监控信息进行应用处理，以生成交互信息，并将其发送至所述用户终端进行输出。通过该技术方案，能更好地辅助核动力装置不同种类的用户开展相应专业领域的工作。

说明书

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法及系统。

背景技术

一个核动力装置(例如核电厂、核供热厂等)从最初的设计、建造，到各个设备及部件的制造、安装，再到核动力装置的运营、维护，直至最后的退役，整个过程产生了大量的信息资料，而对这些资料进行管理及维护需要花费大量的人力，也极其不方便，例如，当相关人员需要查看某些资料时，需要从众多的资料中进行查找。另外，对于核动力装置运行时的监测监控信息，运行人员只能在仪控系统上查看，而且，显示界面多是冰冷冷的数字和图形符号，并不直观，用户体验并不好。综上，现有方式无法很好地辅助核动力装置不同用户人员开展相应专业领域的工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述无法很好地辅助核动力装置不同用户人员开展相应专业领域的工作的缺陷，提供一种面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法，包括：

步骤S10.根据核动力装置的实际环境，创建与所述实际环境一致的三维虚拟模型；

步骤S20.根据核动力装置的设计信息、建造信息、制造信息、运营信息、维护信息和退役信息，建立静态信息数据库，并将所述静态信息库中的信息与所述三维虚拟模型进行关联映射；

步骤S30.获取核动力装置实时运行的监测监控信息，并根据所述监测监控信息动态驱动所述三维虚拟模型的演变；

步骤S40.接收不同权限的用户终端发送的需求信息，并根据所述需求信息，调用所述三维虚拟模型和/或调用所述静态信息库和/或对所述监测监控信息进行应用处理，以生成交互信息，并将其发送至所述用户终端进行输出。

优选地，还包括：

步骤S50.接收不同权限的用户终端发送的更新信息，并根据所述更新信息对所述静态信息数据库中所存储的信息进行更新。

优选地，所述步骤S40包括：

接收用户终端发送的查询请求；

判断所述查询请求中的用户信息是否具有查询权限；

在具有查询权限时，根据所述查询请求调用所述三维虚拟模型和/或调用所述静态信息库和/或对所述监测监控信息进行应用处理，以生成查询结果信息；

将所述查询结果信息发送至所述用户终端，以进行输出。

优选地，所述步骤S40包括：

根据所述三维虚拟模型和/或所述静态信息库中存储的信息和/或所述监测监控信息，判断是否满足预设的推送条件；

在满足所述推送条件时，生成推送信息；

将所述推送信息发送至所对应的用户终端，以进行输出。

优选地，所述步骤S10包括：

根据核动力装置的实际环境中的构筑物、系统、设备、部件及其关系，并结合核反应运行物理机理和核反应堆事故机理，在三维建模软件中创建所述核动力装置的三维虚拟模型；

在渲染引擎中对所创建的三维虚拟模型进行虚拟环境效果渲染，以使所述三维虚拟模型与所述核动力装置的实际环境一致。

优选地，在所述步骤S40之前，还包括：

步骤S60.创建通讯接口，所述通讯接口包括：与核动力装置的各系统进行通讯的第一接口；用于供专家输入数据的第二接口；用于与用户终端进行通讯的第三接口。

本发明还构造一种面向核动力装置的数字化镜像工厂建设系统，包括：

模型创建模块，用于根据核动力装置的实际环境，创建与所述实际环境一致的三维虚拟模型；

静态信息关联模块，用于根据核动力装置的设计信息、建造信息、制造信息、运营信息、维护信息和退役信息，建立静态信息数据库，并将所述静态信息库中的信息与所述三维虚拟模型进行关联映射；

动态信息驱动模块，用于获取核动力装置实时运行的监测监控信息，并根据所述监测监控信息动态驱动所述三维虚拟模型的演变；

应用交互模块，用于接收不同权限的用户终端发送的需求信息，并根据所述需求信息，调用所述三维虚拟模型和/或调用所述静态信息库和/或对所述监测监控信息进行应用处理，以生成交互信息，并将其发送至所述用户终端进行输出。

优选地，还包括：

接口创建模块，用于创建通讯接口，所述通讯接口包括：与核动力装置的各系统进行通讯的第一接口；用于供专家输入数据的第二接口；用于与用户终端进行通讯的第三接口。

优选地，还包括：

更新模块，用于接收不同权限的用户终端发送的更新信息，并根据所述更新信息对所述静态信息数据库中所存储的信息进行更新。

优选地，所述模型创建模块包括：

创建单元，用于根据核动力装置的实际环境中的构筑物、系统、设备、部件及其关系，并结合核反应运行物理机理和核反应堆事故机理，在三维建模软件中创建所述核动力装置的三维虚拟模型；

渲染单元，用于在渲染引擎中对所创建的三维虚拟模型进行虚拟环境效果渲染，以使所述三维虚拟模型与所述核动力装置的实际环境一致。

本发明所提供的技术方案，首先建立与核动力装置实际环境一致的三维虚拟模型，并将核动力装置的设计、建造、制造、运营、维护、退役等静态信息与该三维虚拟模型进行关联映射，而且，使用核动力装置运行时的监测监控信息动态驱动该三维虚拟模型的演变。另外，还可根据不同种类的用户的需求，通过调用三维虚拟模型和/或调用静态信息库和/或对监测监控信息进行应用处理来生成交互信息，并发送至用户的用户终端进行输出。这样，不管是核动力装置的设计、建造、制造、安装、运营、维护等人员，还是运行人员，均可通过其用户终端直观地获取到其想要的信息，能更好地辅助核动力装置不同种类的用户开展相应专业领域的工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本发明面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法实施例一的流程图；

图2是使用本发明数字化镜像工厂建设方法建设出的数字化镜像工厂的示意图；

图3是本发明面向核动力装置的数字化镜像工厂建设系统实施例一的逻辑结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法实施例一的流程图，该实施例的面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法包括以下步骤：

步骤S10.根据核动力装置的实际环境，创建与所述实际环境一致的三维虚拟模型；

在该步骤中，需说明的是，可通过三维建模软件创建核动力装置的三维虚拟模型，而且使三维虚拟模型的虚拟环境与核动力装置的实际环境一致，例如包括：尺寸一致、外观一致、渲染效果一致。

步骤S20.根据核动力装置的设计信息、建造信息、制造信息、运营信息、维护信息和退役信息，建立静态信息数据库，并将所述静态信息库中的信息与所述三维虚拟模型进行关联映射；

在该步骤中，通过建立静态信息数据库来存储核动力装置的设计信息、建造信息、制造信息、运营信息、维护信息和退役信息，例如，包括：设计、建造、制造、运营、退役和核事故等的参数信息、历史记录信息、日志信息、设备信息、厂房信息、安全信息等信息。另外，该静态信息数据库还可存储：系统设备管理信息、运行维修履历、运行维修手册、操作规程、安全信息、培训文件。因此，这种方式可完整保留上述资料信息。

而且，将这些信息与三维虚拟模型进行关联映射，例如，通过厂房、楼层、房间的编码信息来将构筑物的设计、建造等信息关联映射到三维虚拟模型中的相应构筑物上；通过系统、设备、部件的编号来将制造、运营、维护、退役等信息关联映射到三维虚拟模型中的相应系统、设备、部件上，从而实现实现核动力装置全要素信息的集成。

这样，除了可进行常规的上述资料信息的查询外，还可以通过三维虚拟模型关联方式，直接调取三维虚拟模型的基本信息及历史档案资料，即，在该三维虚拟模型上对该三维虚拟模型所涉及到的各种静态要素信息进行显示。

步骤S30.获取核动力装置实时运行的监测监控信息，并根据所述监测监控信息动态驱动所述三维虚拟模型的演变；

在该步骤中，通过核动力装置运行的监测监控信息来动态驱动三维虚拟模型，使三维虚拟模型具备动态演变的功能，再对动态演变的三维虚拟模型进行显示，便可真实再现核动力装置的系统设备及部件等的状态，例如，工艺系统的管线状态；电气仪控系统的仪表读数及阀门的状态；等等。

步骤S40.接收不同权限的用户终端发送的需求信息，并根据所述需求信息，调用所述三维虚拟模型和/或调用所述静态信息库和/或对所述监测监控信息进行应用处理，以生成交互信息，并将其发送至所述用户终端进行输出。

在该步骤中，可针对不同的用户(设计人员、建造人员、维修人员、运行人员、培训人员、消防人员、管理人员等)开发不同的交互功能，具体地，以三维虚拟模型为中心，根据不同用户的需求，通过算法实现不同用户的应用交互功能，包括：三维虚拟模型的调用；静态信息数据库中设计、建造、运营、退役和核事故等信息的调用；根据不同用户的需求，对所需信息进行加工处理。另外，用户终端可为PC终端、移动终端等。

通过该实施例的技术方案，结合图2，首先建立与核动力装置实际环境一致的三维虚拟模型，并将核动力装置的设计、建造、制造、运营、维护、退役等静态信息与该三维虚拟模型进行关联映射，而且，使用核动力装置运行时的监测监控信息动态驱动该三维虚拟模型的演变。另外，还可根据不同种类的用户的需求，通过调用三维虚拟模型和/或调用静态信息库和/或对监测监控信息进行应用处理来生成交互信息，并发送至用户的用户终端进行输出。这样，不管是核动力装置的设计、建造、制造、安装、运营、维护等人员，还是运行人员，均可通过其用户终端直观地获取到其想要的信息，用户体验更好。

进一步地，在一个可选实施例中，面向核动力装置的数字化镜像工厂建设方法还包括：步骤S50.接收不同权限的用户终端发送的更新信息，并根据所述更新信息对所述静态信息数据库中所存储的信息进行更新。在该实施例中，不同的用户还可以根据其权限对静态信息数据库中的各类信息进行更新和维护，实现数据管理闭环。

进一步地，在一个可选实施例中，步骤S10包括：

步骤S11.根据核动力装置的实际环境中的构筑物、系统、设备、部件及其关系，并结合核反应运行物理机理和核反应堆事故机理，在三维建模软件中创建所述核动力装置的三维虚拟模型；

步骤S12.在渲染引擎中对所创建的三维虚拟模型进行虚拟环境效果渲染，以使所述三维虚拟模型与所述核动力装置的实际环境一致。

而且，在步骤S40之前，还包括：

步骤S60.创建通讯接口，所述通讯接口包括：与核动力装置的各系统进行通讯的第一接口；用于供专家输入数据的第二接口；用于与用户终端进行通讯的第三接口。

在该实施例中，在实现核动力装置的数字化镜像时，首先是三维虚拟系统的建设，包括：使用三维虚拟平台软件创建三维虚拟模型；虚拟环境效果渲染(保持与核动力装置实际环境高度一致)；创建接口；开发交互功能(实现用户的应用需求)。

在三维建模时，建模内容包括：构筑物；工艺管线系统；电气仪控系统；机柜；设备；部件/零件等及其关系，该关系可包括位置关系、连接关系，连接关系例如为：拆解对象部件、部件之间关系；系统设备和零部件的工作原理)。另外，建模内容还包括：核反应运行物理机理(包括典型核反应堆热工水力机理、核反应堆中子物理机理、核反应堆严重事故机理和放射性核素迁移扩散等)和核反应堆事故机理，根据以上内容在三维建模软件中进行三维虚拟模型的开发。

当搭建好三维虚拟模型后，再对所搭建的三维虚拟模型进行渲染，例如，在渲染引擎中通过材质、贴图、光影和特效等方式完成核动力装置虚拟环境的效果渲染，一比一还原核动力装置的实际现场环境。

另外，还有通讯接口的创建，该通讯接口包括：与核动力装置的各系统(包括管理系统、仪控系统等)进行通讯的第一接口；专家人工数据输入接口；用于与用户终端进行通讯的第三接口。因此，可实现与外部网络(包括工业网络、移动网络等)连接。

进一步地，在一个可选实施例中，所述步骤S40包括：接收用户终端发送的查询请求；判断所述查询请求中的用户信息是否具有查询权限；在具有查询权限时，根据所述查询请求调用所述三维虚拟模型和/或调用所述静态信息库和/或对所述监测监控信息进行应用处理，以生成查询结果信息；将所述查询结果信息发送至所述用户终端，以进行输出。在一个具体应用中，例如，安全工程师人员想要查询某设备的制造信息，可在主页面上所显示的动态演变的三维虚拟模型上，触发查询请求，例如，将鼠标移动至三维虚拟模型的相应设备处，再通过点击右键来触发。系统根据该查询请求，首先判断该用户是否有查询权限，如果有便调取静态信息库中该设备的制造信息，并在用户终端进行显示输出，因此，用户不需要了解该设备的编号也能查询，简单方便，而且，显示结果更直观。

进一步地，在另一可选实施例中，步骤S40包括：根据所述三维虚拟模型和/或所述静态信息库中存储的信息和/或所述监测监控信息，判断是否满足预设的推送条件；在满足所述推送条件时，生成推送信息；将所述推送信息发送至所对应的用户终端，以进行输出。在一个具体应用中，例如，根据当前运行的监测监控信息判断某部件存在故障，需要进行报警，此时，便可结合三维虚拟模型对故障部件进行定位，并生成报警信息，然后自动推送至相应的运行人员的用户终端，这样，用户便可通过其用户终端直观地查看到故障位置及故障内容。

图3是本发明面向核动力装置的数字化镜像工厂建设系统实施例一的逻辑结构图，该实施例的面向核动力装置的数字化镜像工厂建设系统包括：模型创建模块10、静态信息关联模块20、动态信息驱动模块30、应用交互模块40。其中，模型创建模块10用于根据核动力装置的实际环境，创建与所述实际环境一致的三维虚拟模型；静态信息关联模块20用于根据核动力装置的设计信息、建造信息、制造信息、运营信息、维护信息和退役信息，建立静态信息数据库，并将所述静态信息库中的信息与所述三维虚拟模型进行关联映射；动态信息驱动模块30用于获取核动力装置实时运行的监测监控信息，并根据所述监测监控信息动态驱动所述三维虚拟模型的演变；应用交互模块40用于接收不同权限的用户终端发送的需求信息，并根据所述需求信息，调用所述三维虚拟模型和/或调用所述静态信息库和/或对所述监测监控信息进行应用处理，以生成交互信息，并将其发送至所述用户终端进行输出。

进一步地，本发明的面向核动力装置的数字化镜像工厂建设系统还包括接口创建模块，该接口创建模块用于创建通讯接口，所述通讯接口包括：与核动力装置的各系统进行通讯的第一接口；用于供专家输入数据的第二接口；用于与用户终端进行通讯的第三接口。

进一步地，本发明的面向核动力装置的数字化镜像工厂建设系统还包括更新模块，该更新模块用于接收不同权限的用户终端发送的更新信息，并根据所述更新信息对所述静态信息数据库中所存储的信息进行更新。

进一步地，模型创建模块包括创建单元和渲染单元，其中，创建单元用于根据核动力装置的实际环境中的构筑物、系统、设备、部件及其关系，并结合核反应运行物理机理和核反应堆事故机理，在三维建模软件中创建所述核动力装置的三维虚拟模型；渲染单元用于在渲染引擎中对所创建的三维虚拟模型进行虚拟环境效果渲染，以使所述三维虚拟模型与所述核动力装置的实际环境一致。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。