[发明专利]一种核电厂三维数字地图的实现系统及方法

权利要求书

1.一种核电厂三维数字地图的实现系统，其特征在于，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；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，从而优化设计。

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。

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；

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。

2.一种核电厂三维数字地图的实现方法，其特征在于，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)。

3.如权利要求2所述的核电厂三维数字地图的实现方法，其特征在于，所述步骤f还包括：通过路径规划算法实施模块对节点进行初始化，需要将相关信息存储于节点属性中；节点ID为每个节点区别于其他节点的唯一标识；房间名称和控制类型从路径节点设置模块中对节点的命名中获得；节点位置为节点在三维虚拟环境中的坐标；辐射属性包括核电厂正常运行时节点所在处运行剂量率、运行剂量分级，以及核电厂停堆时，节点所在处停堆剂量率、停堆剂量分级。

4.如权利要求2所述的核电厂三维数字地图的实现方法，其特征在于，采用贪心法实现Dijkstra算法，需要构造每个节点的后继节点列表；以键值对的形式存储当前节点的后继节点以及当前节点至后继节点之间的权值；在最短距离规划模式下，以节点之间的距离作为节点权值；在最小辐射值模式下，以通过两节点所受到的剂量值作为权值；其计算方式如下：

从节点i至节点i+1的距离为S_i(m)：

Si=(node[i+1].x-node[i].x)2+(node[i+1].y-node[i].y)2+(node[i+1].z-node[i].z)2]]>

所需用时T_i(s)：

T_i＝S_i/V_i

其中V_i为由节点i至节点i+1的行进速度，在平地、楼梯、扶梯等处速度不同。辐射剂量值R(Sv)：

R=(Ri+Ri+1)×Ti2×3600]]>

R_i(Sv/h)为节点i所在分区剂量率，该值根据核电厂是出于正常运行还是停堆取不同的值；取通过两个相邻节点剂量率的均值作为通过这两个节点时的剂量率。