核电站生产实时信息三维显示监控的方法、系统与流程

本发明属于核电站技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站生产实时信息三维显示监控的方法、系统。

背景技术：

现有对核电站(厂)进行信息监控的设备，主要采用数字化控制系统(Digital Instrument&Control System，DCS)技术或者核电站实时信息监控系统(KNS)技术。

DCS技术是目前核电站内由控制级和过程监控级组成的，以通信网络为纽带的多级计算机系统，其综合了计算机、通信、显示和控制等技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

KNS技术是核电厂实时信息监控系统。主要是采集核电厂的实时生产数据建立全厂生产过程实时和历史数据库平台，为运行、维修、技术支持等生产人员提供全厂的生产过程实时管理和监控服务。

现在核电站的DCS技术与KNS技术，存在如下缺陷：

现在核电站的DCS技术与KNS技术都是以系统为单位的二维的监控人机界面，通过平面图符的颜色变化与数值变化来表征核电站的运行状况。现有的监控技术省略了设备内部的结构以及设备运行时设备内部的运行情况，而且所有管道、容器都是静态图元，无法表征管道内部的介质运行情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种能对核电站生产运行进行实时三维虚拟可视化监控的核电站生产实时信息三维显示监控的方法、系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站生产实时信息三维显示监控的方法，包括：

核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据；

三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，并采用三维动态方式显示核电站生产实时数据。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一种改进，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

根据核电站实时生产数据通过三维动画效果表征核电站系统管道中的介质的运动状态。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一种改进，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与热工水力环路对应的三维虚拟环路，并生成用于表征环路内的介质运行状态的三维动画，所述热工水力环路包括热工水力容器、控制设备、介质处理单元，所述三维虚拟环路包括与热工水力容器对应的三维虚拟容器、与控制设备对应的三维虚拟控制设备、与介质处理单元对应的三维虚拟介质处理单元。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一种改进，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与核电站设备对应的三维虚拟设备，并生成用于表征核电站设备状态的三维动画效果。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一种改进，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与核电站反应堆堆芯对应的三维虚拟堆芯，并生成用于表征核电站反应堆堆芯状态的三维动画效果。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一种改进：

所述核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据，具体包括：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据，并存放在共享内存中；

所述三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，具体包括：三维虚拟可视化装置从共享内存中获取核电站生产实时数据。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一种改进：

所述核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据，具体包括：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据并保存于历史数据库中；

所述三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，具体包括：三维虚拟可视化装置从历史数据库中获取特定时间段内的核电站生产实时数据。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站生产实时信息三维显示监控的系统，包括：

实时生产数据采集模块，用于：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据；

三维虚拟化显示模块，用于：三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，并采用三维动态方式显示核电站生产实时数据。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种改进，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

根据核电站实时生产数据通过三维动画效果表征核电站系统管道中的介质的运动状态。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种改进，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与热工水力环路对应的三维虚拟环路，并生成用于表征环路内的介质运行状态的三维动画，所述热工水力环路包括热工水力容器、控制设备、介质处理单元，所述三维虚拟环路包括与热工水力容器对应的三维虚拟容器、与控制设备对应的三维虚拟控制设备、与介质处理单元对应的三维虚拟介质处理单元。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种改进，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与核电站设备对应的三维虚拟设备，并生成用于表征核电站设备状态的三维动画效果。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种改进，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与核电站反应堆堆芯对应的三维虚拟堆芯，并生成用于表征核电站反应堆堆芯状态的三维动画效果。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种改进：

所述实时生产数据采集模块，具体用于：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据，并存放在共享内存中；

所述三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，具体包括：三维虚拟可视化装置从共享内存中获取核电站生产实时数据。

作为本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种改进：

所述实时生产数据采集模块，具体用于：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据并保存于历史数据库中；

所述三维虚拟化显示模块，具体用于：三维虚拟可视化装置从历史数据库中获取特定时间段内的核电站生产实时数据。

与现有技术相比，本发明的核电站生产实时信息三维显示监控的方法、系统具有以下效果：

把核电站实时生产实时数据采集装置与三维虚拟可视化装置进行同步对接，根据核电站实时生产数据信息产生三维动画及动画特效，研发建立核电站全范围的工艺设备三维动态模型，通过三维可视化技术实现核电站主要设备的精细、透明表征，准确模拟设备运行与介质状态变化，实现对核电站生产运行的实时三维虚拟可视化监控。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法、系统及其有益效果进行详细说明。

图1为本发明一种核电站生产实时信息三维显示监控的方法的工作流程。

图2为核电站站内热工水力系统示意图。

图3为本发明一实施例中核电站实时生产数据采集装置与三维虚拟可视化装置数据交换示意图。

图4为本发明一实施例中核电站实时生产数据采集装置与三维虚拟可视化装置对接示意图。

图5为本发明一种核电站生产实时信息三维显示监控的系统的系统模块图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1，本发明一种核电站生产实时信息三维显示监控的方法的工作流程图，包括：

步骤S101，核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据；

步骤S102，三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，并采用三维动态方式显示核电站生产实时数据。

具体来说，由核电站DCS系统执行步骤S101，采集核电站生产实时数据，由三维虚拟可视化装置执行步骤S102将核电站生产实时数据采用三维动态方式显示。通过将核电站实时生产实时数据采集装置与三维虚拟可视化装置进行同步对接，根据核电站实时生产数据信息产生三维动画及动画特效，通过三维可视化技术实现核电站主要设备的精细、透明表征，准确模拟设备运行与介质状态变化，实现对核电站生产运行的实时三维虚拟可视化监控。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一个实施例中，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

根据核电站实时生产数据通过三维动画效果表征核电站系统管道中的介质的运动状态。

具体来说，建立核电站反应堆厂房、安全壳、电气厂房、常规岛厂房等相关的三维可视化模型。通过获取实际厂房的三维坏境数据建立实际模拟场景环境，构造虚构的三维场景。建立一个核电站厂房的虚拟环境，通过该系统使得工作人员可以通过人机交互深入核电站任意厂房内部。

以核电站DCS系统为三维虚拟可视化的建模范围。建立包括核电站反应堆堆型、一回路运行系统，二回路运行系统，电气系统、安全壳系统等所有核电站运行相关系统的虚拟模型，同时，所有系统管道也采用三维虚拟可视化技术建模，管道内部介质的运动状态根据核电站实时生产数据通过三维动画效果表征。

本实施例，通过三维动画效果表征核电站系统管道中的介质的运动状态，实现对核电站中介质的运动状态的实时三维虚拟可视化监控。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一个实施例中，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与热工水力环路对应的三维虚拟环路，并生成用于表征环路内的介质运行状态的三维动画，所述热工水力环路包括热工水力容器、控制设备、介质处理单元，所述三维虚拟环路包括与热工水力容器对应的三维虚拟容器、与控制设备对应的三维虚拟控制设备、与介质处理单元对应的三维虚拟介质处理单元。

请参阅图2，构造核电站内以热工水力容器21为核心的闭环监视三维可视化人机界面。核电站站内热工水力系统包含了液体与气体两大介质，并由控制设备22控制介质在介质处理单元23和热工水力容器21之间流动。

本实施例通过闭环环路的人机界面可以指导核电站生产人员快速的监控所有介质的运动流向。核电站生产人员能通过该系统直观生动的了解核电站内热工水力介质的流向，辅助核电站操纵人员对核电站的控制。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一个实施例中，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与核电站设备对应的三维虚拟设备，并生成用于表征核电站设备状态的三维动画效果。

具体来说，把与核电站运行相关的重点设备进行精细化三维虚拟可视化建模，通过人机交互实现对设备的拆分，使得工作人员掌握内部结构。用于建模的设备包含核电站运行相关压力容器、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、稳压器、泵、阀门、电气开关、容器、热交换器等。

同时，根据设备的相应特性，建立与设备状态对应的三维动画效果，以实时地表征设备的运行、停运、故障、实验等状态。

本实施例，通过三维动画效果表征核电站设备状态，实现对核电站设备状态的实时三维虚拟可视化监控。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一个实施例中，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与核电站反应堆堆芯对应的三维虚拟堆芯，并生成用于表征核电站反应堆堆芯状态的三维动画效果。

具体来说，构造能够完整的展示堆芯的外观、内部构造的核电站反应堆堆芯三维可视化模型。通过三维动画效果体现水体温度变化、堆芯温度随控制棒下插后的变化、水体在堆芯内部的流动方向等现象。

本实施例，通过三维动画效果表征核电站反应堆堆芯状态，实现对核电站反应堆堆芯状态的实时三维虚拟可视化监控。

请参阅图3，本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一个实施例中：

所述核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据，具体包括：核电站实时生产数据采集装置31采集核电站生产实时数据，并存放在共享内存32中；

所述三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，具体包括：三维虚拟可视化装置33从共享内存32中获取核电站生产实时数据。

本实施例将作为三维虚拟可视化装置33与核电站实时生产数据采集装置31，通过共享内存的方法，使得三维虚拟可视化平台动态实时的表征核电站生产实时状态。

请参阅图4，本发明核电站生产实时信息三维显示监控的方法的一个实施例中：

所述核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据，具体包括：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据并保存于历史数据库中；

所述三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，具体包括：三维虚拟可视化装置从历史数据库中获取特定时间段内的核电站生产实时数据。

具体来说，KNS系统41通过生产实时数据接口机44从DCS系统42中获取核电站生产实时数据，然后保存在KNS历史数据平台43中，三维虚拟可视化装置45通过网关工作站46，经KNS系统41从KNS历史数据平台43中提取任意时间段内的核电站生产实时数据，以进行生产过程的重演。

请参阅图5，本发明一种核电站生产实时信息三维显示监控的系统的系统模块图，包括：

实时生产数据采集模块501，用于：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据；

三维虚拟化显示模块502，用于：三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，并采用三维动态方式显示核电站生产实时数据。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种实施例中，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

根据核电站实时生产数据通过三维动画效果表征核电站系统管道中的介质的运动状态。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种实施例中，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与热工水力环路对应的三维虚拟环路，并生成用于表征环路内的介质运行状态的三维动画，所述热工水力环路包括热工水力容器、控制设备、介质处理单元，所述三维虚拟环路包括与热工水力容器对应的三维虚拟容器、与控制设备对应的三维虚拟控制设备、与介质处理单元对应的三维虚拟介质处理单元。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种实施例中，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与核电站设备对应的三维虚拟设备，并生成用于表征核电站设备状态的三维动画效果。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种实施例中，所述采用三维动态方式显示核电站生产实时数据，包括：

构造与核电站反应堆堆芯对应的三维虚拟堆芯，并生成用于表征核电站反应堆堆芯状态的三维动画效果。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种实施例中：

所述实时生产数据采集模块，具体用于：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据，并存放在共享内存中；

所述三维虚拟可视化装置获取核电站生产实时数据，具体包括：三维虚拟可视化装置从共享内存中获取核电站生产实时数据。

本发明核电站生产实时信息三维显示监控的系统的一种实施例中：

所述实时生产数据采集模块，具体用于：核电站实时生产数据采集装置采集核电站生产实时数据并保存于历史数据库中；

所述三维虚拟化显示模块，具体用于：三维虚拟可视化装置从历史数据库中获取特定时间段内的核电站生产实时数据。

采用本发明的技术方案后，具有如下优点：

1.通过采用三维虚拟可视化显示核电站厂房，实现三维人机交互，从而提升核电站生产运行人员对核电站运行直观状态的掌握能力，辅助生产运行人员快速地提升决策能力。

2.实现核电站实时生产数据与三维虚拟可视化模型的数据同步，采用三维可视化场景界面代替现在的二维人机界面。

3.能够实时采集核电站生产运行数据，把数据集成在三维虚拟可视化装置中，从而实现核电站设备、管道介质的动态活化，并根据实际生产数据以动态特效表征核电站的运行。

4.能够在三维虚拟可视化装置中对核电站历史生产数据进行回放重演，有利于核电站生产运行人员分析机组历史运行状况。

5.三维虚拟可视化装置可以用于核电站生产人员的培训，通过三维虚拟可视化装置快速掌握核电站的组成结构，掌握核电站系统与设备生产运行方式与原理。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。