基于Unity3D的CAP1400虛擬電廠的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用已逐漸滲透各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。當(dāng)前，我國(guó)正處于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。以新型的清潔能源逐步替代傳統(tǒng)能源，進(jìn)一步緩解能源供應(yīng)需求，已成為未來(lái)的發(fā)展方向。核電作為經(jīng)濟(jì)性的清潔能源，其技術(shù)已從二代向三代發(fā)展。對(duì)于核動(dòng)力廠的設(shè)計(jì)模式，也完成了從傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)到三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。本文在電廠設(shè)計(jì)、分析中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，針對(duì) CAP1400這一新型的非能動(dòng)壓水堆，以現(xiàn)有的三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Unity3D的虛

2、擬電廠。本文的目標(biāo)是利用虛擬化的電廠來(lái)指導(dǎo)、驗(yàn)證核電設(shè)計(jì)，為推動(dòng)全壽期數(shù)字化核電的發(fā)展打下基礎(chǔ)。
　　作為虛擬化電廠的初級(jí)階段，本文研究了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的技術(shù)特征及其在各行各業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀。針對(duì)各種主流的虛擬現(xiàn)實(shí)引擎，進(jìn)行了技術(shù)對(duì)比，以 CAP1400的總體特征與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為前提，完成了技術(shù)選型。本文的主要工作包括三個(gè)方面：
　?。?）電廠虛擬化環(huán)境的構(gòu)建。本文對(duì)虛擬電廠的模型資源進(jìn)行了分類(lèi)，分析了示范堆項(xiàng)目三維數(shù)據(jù)模型的現(xiàn)狀。針

3、對(duì) Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)引擎本身的設(shè)計(jì)輸入約束和CAP14000工廠設(shè)計(jì)平臺(tái)的技術(shù)特征，自主設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方案，實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)文件到一種可用格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并在執(zhí)行了測(cè)試驗(yàn)證的基礎(chǔ)上提出了優(yōu)化方法。
　　（2）基于人因工程的主控區(qū)設(shè)計(jì)及布置優(yōu)化。本文以主控制區(qū)的設(shè)計(jì)、布置作為研究和應(yīng)用的實(shí)例，基于Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景構(gòu)建技術(shù)，自主設(shè)計(jì)了虛擬主控制區(qū)場(chǎng)景資源的處理流程，規(guī)范了特定場(chǎng)景虛擬化的方式和方法，為拓展至全范圍的虛擬化場(chǎng)

4、景構(gòu)建提供了統(tǒng)一的方案。本文還以人因工程指導(dǎo)原則為基礎(chǔ)，利用虛擬化主控區(qū)分析現(xiàn)有的設(shè)計(jì)和布置。
　?。?）以輻射分區(qū)為基礎(chǔ)的人員路徑規(guī)劃。本文利用Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)引擎，有機(jī)的將三維模型數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、路徑規(guī)劃算法與輻射分區(qū)的劑量值相結(jié)合。針對(duì)CAP1400廠房中系統(tǒng)復(fù)雜、空間縝密的特色，本文利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合最短路徑算法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了虛擬電廠內(nèi)的路徑規(guī)劃。本文采用節(jié)點(diǎn)信息存儲(chǔ)、過(guò)濾的方式，實(shí)現(xiàn)了可以覆蓋全廠范圍的物項(xiàng)定

5、位，還以專(zhuān)用逃生通道和廠房出口為路徑依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了人員逃生的路徑規(guī)劃。
　　本文的主要成果是將核動(dòng)力廠的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一種虛擬現(xiàn)實(shí)引擎可用的三維模型數(shù)據(jù)，基于Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)引擎實(shí)現(xiàn)了電廠環(huán)境的虛擬化。以此為基礎(chǔ)，在關(guān)鍵人員駐留區(qū)域的布置設(shè)計(jì)和基于輻射分區(qū)的路徑規(guī)劃兩個(gè)方面，進(jìn)行了工程應(yīng)用。前者利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建了主控區(qū)的虛擬環(huán)境，以保證操縱員工效和舒適度為目標(biāo)，確定了設(shè)計(jì)變更的方案，并應(yīng)用于項(xiàng)目施工中。后者基于輻射分區(qū)