一种核电主控制室虚拟设计系统及方法与流程

本发明属于计算机虚拟现实技术领域，具体涉及到基于vr技术的核电主控制室虚拟培训技术，尤其涉及一种核电主控制室虚拟设计系统及方法。

背景技术：

vr(virtualreality)技术已逐步应用到核电工程建设中，通过模拟再现三维场景以及嵌入仿真操作，为工程设计、施工、检修以及操作人员培训提供有利的帮助和服务。

主控制室是核电厂的核心，对核电厂进行监督、控制和操纵。主控制室的任务是：在所有运行工况下能使核电厂安全地运行；在发生事故工况和控制室设计中采用的设计基准事件后能采取措施将核电厂保持在安全状态或使其返回安全状态。在主控制室内要执行核电厂的起动、发电运行、停闭等操作，并且在出现系统或设备故障时进行事故处理操作，这都与核电厂的安全密切相关。

目前在现有的主控制室的设计验证中，通过实体模型进行验证。该方法在验证时，相关设计基本已固化。能够改进的部分已经不多。同时模型只建造一次，无法进行多次验证。

在核电站的操作员的现有培训体系中，操作员一般在培训教室在模拟机上进行操作培训。该培训方式脱离现场，无法直观的提供操作员的工作环境。且无法直接与现场设备进行互动。

目前现有的主控制室设计验证和人员培训中主要存在以下问题：成本高。在现有的设计体系中需要搭建实体的主控制室模型，需要联系外部单位施工。改进效率低。由于考虑成本因素，实体模型只搭建一次，且模型搭建时，相关设计基本已固化。能够做优化的设计部分较少。直观性差。根据模型提出的改进意见，无法直接给出改进后的效果，且无法验证。使用率低。该模型只搭建一次，只能使用一次，无法重复使用。教学无环境体验。培训在专门的培训教室进行模拟培训教室，无法再现真实的主控制室环境。

所以需寻求一种成本低、改进效率高、直观性好、使用率高的核电主控制室虚拟设计系统。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，提供了一种核电主控制室虚拟设计系统，解决了现有技术中核电厂主控制室设计验证成本高、改进效率低、直观性差、使用率低的技术问题。

本发明用于解决以上技术问题的技术方案为，一种核电主控制室虚拟设计系统包括：

模型建立优化模块，用于依据实际主控制室设计规范要求建立虚拟主控制室模型，并对虚拟主控制室模型进行优化处理，形成可交互的核电站主控制室虚拟场景；

控制验证模块，连接所述模型建立优化模块，用于创建一虚拟角色，将所述虚拟角色植入至核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色根据设计规范以验证主控制室设计是否合理。

其中，所述模型建立优化模块包括：

基础模型建立模块，用于根据实际主控制室设计的厂房设备设计图纸，现场照片和各部件的组合，建立虚拟主控制室模型；

模型优化处理模块，连接所述基础模型建立模块，用于对虚拟主控制室模型进行轻量化的优化处理，并进行模型重建和模型表面处理，形成可交互的所述核电站主控制室虚拟场景。

其中，所述基础模型建立模块包括：第一类模型建立模块、第二类模型建立模块以及第三类模型建立模块，

第一类模型建立模块，用于根据实际主控制室设计规范的厂房、设备设计图纸建立模型，模型文件包含厂房的布置结构、坐标信息、相对位置关系和层级关系，利用pdms建模平台建立厂房仪控设备模型；

第二类模型建立模块，用于依据设备设计图纸、现场照片或根据现场采集的实体设备图片，通过3dsmax建模平台建立特殊设备模型；

第三类模型建立模块，用于通过3dsmax软件将所述厂房仪控设备模型和特殊设备模型进行集成形成虚拟主控制室模型；

所述模型优化处理模块还用于利用3dsmax软件对所述虚拟主控制室模型进行处理，包括缩减多边形数量，减少构成的多边形段数，对模型进行分类，对同类型模型进行批量化处理，整体缩减多边形数量；重新建立模型，替换原有复杂模型；获取贴图外观对模型表面进行处理。

其中，所述控制验证模块包括：角色控制模块，物体控制模块以及设计验证模块，

所述角色控制模块，连接所述模型优化处理模块，用于创建所述虚拟角色，将所述虚拟角色植入至所述核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色沿设定的行走路径移动或者自由移动；

所述物体控制模块，连接所述模型优化处理模块，用于对核电站主控制室虚拟场景中的设备进行调整，利用外部交互，在场景中选中该设备，根据轴向进行拖动改变设备的大小、位置和角度，以满足主控制室设计规范要求；

设计验证模块，连接所述角色控制模块和物体控制模块，用于通过控制所述虚拟角色根据设计规范以检查验证主控制室设计合理性；根据需求，在核电站主控制室虚拟场景中添加新的设备，再检查其布置的合理性；修改后的信息，反馈到设计图纸中，优化布置设计。

其中，所述角色控制模块还包括：自由移动模块以及设定路径模块，所述自由移动模块，用于通过交互设备控制所述虚拟角色自由漫游；所述设定路径模块，用于通过给所述虚拟角色设定移动路径，让角色自动在核电站主控制室虚拟场景内移动。

其中，所述物体控制模块还包括：设备模型生成模块，动作模块以及显示/隐藏模块；

所述设备生成模块，用于利用外部交互，加载所需要的模型，将其拖动到核电站主控制室虚拟场景中，在场景中生成该模型；

所述动作模块，用于根据移动、旋转、缩放命令根据轴向进行拖动改变设备的大小、位置和角度；

所述显示/隐藏模块，用于显示或隐藏所生成的模型。

其中，所述系统还包括操作员培训模块和沙盘推演模块，

操作员培训模块，连接所述设计验证模块，用于利用建立的主控制室虚拟场景，控制所述虚拟角色进入触发区域，触发培训模块功能，将视角切换为第一人称视角，按照操作员培训手册对主控制室的操作界面进行操作；

所述沙盘推演模块，连接所述设计验证模块，用于建立核电站整体环境的虚拟沙盘，并将其植入至核电站主控制室虚拟场景，控制所述虚拟角色进入虚拟沙盘的预留区域、并激活所述虚拟沙盘，选取推演的执行功能，对虚拟沙盘进行推演演示，以观察厂房模型的变化。

另外，本发明还提供了一种核电主控制室虚拟设计方法，所述方法包括如下步骤：

依据实际主控制室设计规范要求建立虚拟主控制室模型，并对虚拟主控制室模型进行优化处理，形成可交互的核电站主控制室虚拟场景；

创建一虚拟角色，将所述虚拟角色植入至核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色根据设计规范以验证主控制室设计是否合理。

其中，所述依据实际主控制室设计规范要求建立虚拟主控制室模型，并对虚拟主控制室模型进行优化处理，形成可交互的核电站主控制室虚拟场景包括：根据实际主控制室设计的厂房设备设计图纸，现场照片和各部件的组合，建立虚拟主控制室模型；对虚拟主控制室模型进行轻量化的优化处理，并进行模型重建和模型表面处理，形成可交互的所述核电站主控制室虚拟场景。

其中，所述根据实际主控制室设计的厂房设备设计图纸，现场照片和各部件的组合，建立虚拟主控制室模型包括：根据实际主控制室设计规范的厂房、设备设计图纸建立模型，模型文件包含厂房的布置结构、坐标信息、相对位置关系和层级关系，利用pdms建模平台建立厂房模型和仪控设备模型；依据设备设计图纸、现场照片或根据现场采集的实体设备图片，通过3dsmax建模平台建立特殊设备模型；通过3dsmax软件将所述厂房模型和仪控设备模型和特殊设备模型进行集成形成虚拟主控制室模型。

其中，所述创建一虚拟角色，将所述虚拟角色植入至核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色根据设计规范以验证主控制室设计是否合理包括：创建所述虚拟角色，将所述虚拟角色植入至所述核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色沿设定的行走路径移动或者自由移动；对核电站主控制室虚拟场景中的设备进行调整，利用外部交互，在场景中选中该设备，根据轴向进行拖动改变设备的大小、位置和角度；检查设备布置的合理性，根据需求，在核电站主控制室虚拟场景中添加新的设备，再检查其布置的合理性，修改后的信息，反馈到设计图纸中，优化布置设计。

其中，所述创建所述虚拟角色，将所述虚拟角色植入至所述核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色沿设定的行走路径移动或者自由移动进一步包括：使用者通过交互设备控制角色自由移动；使用者通过给角色设定一条路径，让角色自动在场景内移动。

其中，所述方法还包括：利用建立的主控制室虚拟场景，控制所述虚拟角色进入触发区域，触发培训模块功能，将视角切换为第一人称视角，按照操作员培训手册对主控制室的操作界面进行操作；建立核电站整体环境的虚拟沙盘，并将其植入至核电站主控制室虚拟场景，控制所述虚拟角色进入虚拟沙盘的预留区域、并激活所述虚拟沙盘，选取推演的执行功能，对虚拟沙盘进行推演演示，以观察厂房模型的变化。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过建立一种核电主控制室虚拟设计系统，解决了现有技术中核电厂主控制室设计验证成本高、改进效率低、直观性差、使用率低的技术问题，建立了1:1的虚拟仿真三维模型场景和虚拟的操作员模型，可用于核电厂主控室设计合理性的重复验证。针对核电厂主控制室操作员培训无环境体验的问题。设计了特定工况，可以让操作员模拟在主控制室进行操作，控制机组情况。本发明提出的一种核电主控制室虚拟设计系统，在该虚拟主控制室中的设计验证模块中，可以改变虚拟主控制室内相关物件的尺寸和位置，放置虚拟人物在主控制室中移动，检查人员行动和操作的便捷性和舒适度，为主控制室的布置设计提供验证和修改指导意见。改变了以往只构件一次实体模型的验证模式。解决了布置设计中无法进行大量修改验证的难题。在操作员的培训环节中，提供给操作员身临其境的真实感。改变了以往操作员在培训教室面对模拟机无法仿真真实环境的困境。构建了一套立体的沙盘推演系统，比起以往的平面ui设计，使用户视觉直观上上更生动，操作上更有趣。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的基础技术框架示意图；

图3是unity3d技术框架接口示意图；

图4是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的另一结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的模型建立模块具体结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的控制验证模块结构示意图；

图7是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的控制验证模块具体结构示意图；

图8是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的模型优化前后的对比示意图；

图9是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计方法的控制验证模块工作示意图；

图10是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的带有培训模块和沙盘推演模块的结构示意图；

图11是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的系统架构图；

图12是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的工作流程示意图；

图13是步骤s100的子步骤；

图14是步骤s110的子步骤；

图15是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的pdms布置模型示意图；

图16是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的pdms模型数据层次结构示意图；

图17是步骤s200的子步骤；

图18是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的控制验证模块工作流程图；

图19是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的带有培训模块和沙盘推演模块的流程图；

图20是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的培训模块流程图；

图21是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的沙盘推演模块流程图；

图22是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的虚拟沙盘ui技术示意图；

图23是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的沙盘推演模块飞机撞击测试示意图；

图24是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的沙盘推演模块无人机漫游示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种核电主控制室虚拟设计系统，解决了现有技术中核电厂主控制室设计验证成本高、改进效率低、直观性差、使用率低的技术问题，本发明提出跨平台的核电三维模型设计、优化处理方法，建立了符合核电实际现场需求的主控制室三维模型，并在此基础上优化处理，完善贴图信息，最大程度利用虚拟模型还原关键设备的内部构造。通过将虚拟现实技术与核电虚拟仿真技术相结合，搭建了一套与真实核电主控制室1:1的虚拟主控制室。对核电站的布置设计进行验证。通过改变主控制室各部件的形状、大小、位置、颜色等参数。可以任意的对核电站的布置设计进行优化，集合虚拟人员的漫游和屏幕交互操作等，验证设计的合理性。本发明构建了核电站主控制室操作员的工作平台培训模块(ops),模拟了操作员在ops上进行核电站启动主泵、开关阀门、控制控制棒等核电站运行操作。模拟操作员的日常工作。在操作员的培训中，可提供给操作员如同在真实主控制室进行机组控制的真实感。本发明在主控制室构建了一套核电站主厂房及周边环境的虚拟沙盘，用户可在虚拟沙盘上进行核电站核岛厂房的防撞击测试，厂房的颜色换装、厂房的无人机漫游等工功能。通过立体的ui技术和动画技术。改变了以往二维平面ui的单调和不直观性。用户在操作时，可直观地明晰操作的对象和将要进行的操作。操作更简易也更有趣。

为了使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的结构示意图，如图1所示：本发明提供了一种核电主控制室虚拟设计系统包括：

模型建立优化模块100，用于依据实际主控制室设计规范要求建立虚拟主控制室模型，并对虚拟主控制室模型进行优化处理，形成可交互的核电站主控制室虚拟场景；控制验证模块200，连接所述模型建立优化模块100，用于创建一虚拟角色，将所述虚拟角色植入至核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色根据设计规范以验证主控制室设计是否合理。

图2是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的基础技术框架示意图，如图2所示：在三维建模方面，采用pdms及proe平台建模技术，精细准确地构造设备零部件三维模型，按照unity3d引擎模型输入要求，设计导出相关数据文件。经3dviacomposer、3dmax等模型处理软件，根据显示需求将模型做优化处理，赋予模型与现实场景相一致的贴图外观。功能开发方面，通过unity3d的仿真开发接口，接入middlevr立体发布技术，增强系统的沉浸感，提供用户身临其境的感受，应用集成发布在windows7以上等平台。

图3是unity3d技术框架接口示意图，如图3所示：unity3d是较为成熟的核电虚拟现实开发引擎，拥有着一套完整的核电虚拟仿真应用开发技术框架。在核电仿真应用设计过程中，unity3d提供了统一的模型文件输入格式，模型材质贴图、场景烘焙，仿真功能api等接口，也集成了跨平台的发布方式。

本发明构建一套建立了1:1的虚拟仿真三维模型场景，利用虚拟仿真与交互技术，提供相关交互操作，通过虚拟仿真人员，与主控制室布置设计等各操作台的关系，验证主控制室布置设计的合理性。主控制室内的布置模型，可以进行位置、尺寸、旋转等修改，实现主控制室布置设计的优化。通过虚拟的操作员的虚拟仿真操作，帮助操作员学员直观、正确地理解核电站主控制室和相关操作，提高工作效率和安全操作的保障性。

图4是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的另一结构示意图，参见图4所示，所述模型建立优化模块100包括：基础模型建立模块110，用于根据实际主控制室设计的厂房设备设计图纸，现场照片和各部件的组合，建立虚拟主控制室模型；模型优化处理模块120，连接所述基础模型建立模块110，用于对虚拟主控制室模型进行轻量化的优化处理，并进行模型重建和模型表面处理，实现多模型在移动端的实时显示与交互，形成可交互的所述核电站主控制室虚拟场景。所述模型优化处理模块200还用于利用3dsmax软件对所述虚拟主控制室模型进行处理，包括缩减多边形数量，减少构成的多边形段数，对模型进行分类，对同类型模型进行批量化处理，整体缩减多边形数量；重新建立模型，替换原有复杂模型；获取贴图外观对模型表面进行处理。

图5是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的模型建立模块具体结构示意图，参见图5所示，所述基础模型建立模块110包括：第一类模型建立模块111、第二类模型建立模块112以及第三类模型建立模块113，第一类模型建立模块111，用于根据实际主控制室设计规范的厂房、设备设计图纸建立模型，模型文件包含厂房的布置结构、坐标信息、相对位置关系和层级关系，利用pdms建模平台建立厂房模型和仪控设备模型；第二类模型建立模块112，用于依据设备设计图纸、现场照片或根据现场采集的实体设备图片，通过3dsmax建模平台建立特殊设备模型；第三类模型建立模块113，用于通过3dsmax软件将所述厂房模型和仪控设备模型和特殊设备模型进行集成形成虚拟主控制室模型。

图6是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的控制验证模块结构示意图，参见图6所示，所述控制验证模块200包括：角色控制模210块，物体控制模块220以及设计验证模块230，所述角色控制模块210，连接所述模型优化处理模块120，用于创建所述虚拟角色，将所述虚拟角色植入至所述核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色沿设定的行走路径移动或者自由移动；所述物体控制模块220，连接所述模型优化处理模块120，用于对核电站主控制室虚拟场景中的设备进行调整，利用外部交互，在场景中选中该设备，根据轴向进行拖动改变设备的大小、位置和角度，以满足主控制室设计规范要求；设计验证模块230，连接所述角色控制模块210和物体控制模块220，用于通过控制所述虚拟角色根据设计规范以检查验证主控制室设计合理性；根据需求，在核电站主控制室虚拟场景中添加新的设备，再检查其布置的合理性；修改后的信息，反馈到设计图纸中，优化布置设计。

图7是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的控制验证模块具体结构示意图，参见图7所示，所述角色控制模块210还包括：自由移动模块211以及设定路径模块212，所述自由移动模块211，用于使用者通过交互设备控制角色自由漫游；所述设定路径模块212，用于使用者通过给角色设定一条路径，让角色自动在核电站主控制室虚拟场景内移动。其中，所述物体控制模块220还包括：设备模型生成模块221，动作模块222以及显示/隐藏模块223；所述设备生成模块221，用于利用外部交互，加载所需要的模型，将其拖动到核电站主控制室虚拟场景中，在场景中生成该模型；所述动作模块222，用于根据移动、旋转、缩放命令根据轴向进行拖动改变设备的大小、位置和角度；所述显示/隐藏模块223，用于显示或隐藏所生成的模型。

图8是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的模型优化前后的对比示意图，参见图8所示，优化前的多边形数量为15344，优化后多边形数量为3536，由上述可知：采用三维模型轻量化技术，在保证交互模型外观、尺寸、功能不变的情况下，减少其多边形数量，将高精度模型轻量化，降低了单个模型对计算机的负荷压力。

图9是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计方法的控制验证模块工作示意图，参见图9所示，控制所述虚拟角色，对主控制室虚拟场景中的物体进行调整，利用外部交互，在场景中选中该设备，出现设备移动、缩放、旋转坐标，根据轴向进行拖动改变设备的大小、位置和角度等，通过与主控制室设计布置的规范进行比对，检查设备布置的合理性。根据需求，也可以在场景中添加新的设备，再检查其布置的合理性。修改后的信息，可以反馈到设计图纸中，优化布置设计。

图10是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的带有培训模块和沙盘推演模块的结构示意图，参见图10所述：所述系统还包括操作员培训模块300和沙盘推演模块400，操作员培训模块300，连接所述设计验证模块230，用于利用建立的主控制室虚拟场景，控制所述虚拟角色进入触发区域，触发培训模块功能，将视角切换为第一人称视角，按照操作员培训手册对主控制室的操作界面进行操作；所述沙盘推演模块400，连接所述设计验证模块230，用于建立核电站整体环境的虚拟沙盘，并将其植入至核电站主控制室虚拟场景，控制所述虚拟角色进入虚拟沙盘的预留区域、并激活所述虚拟沙盘，选取推演的执行功能，对虚拟沙盘进行推演演示，以观察厂房模型的变化。

图11是本发明实施例一提供的核电主控制室虚拟设计系统的系统架构图，：本发明核电主控制室虚拟设计验证和培训模块主要功能方面包括：在unity3d仿真开发运行环境中，引入middlevr开发组件包及相关应用编程接口集，在三维仿真的技术上，提供沉浸式的虚拟现实体验。实现虚拟操作员在核电站主控室的巡检、操作、测试环境等功能。该系统的主要功能模块如图11所示：运行环境，虚拟角色和执行功能，运行环境通过unity3d仿真开发建立虚拟主控制室，操作员分别对虚拟角色、虚拟主控制室和执行功能进行操作，执行功能分别包括有设计验证功能模块，操作员培训模块和沙盘推演模块。首先依据设计院的相关图纸和模型库构件一套与真实主控制室1:1的虚拟主控制室模型。放置一个虚拟角色在主控制室，由系统操作员控制该虚拟操作员在场景自由移动，并由操作员控制虚拟角色完成执行功能；在该系统中，设计验证功能模块：操作员可以对主控制室内的设备的大小、位置、和旋转角度进行任意设置，从而提高主控制室布置的美观性和合理性。操作员培训模块：学员在一个培训教室进行模拟培训，该系统能够给操作人员提供如同在真实环境中进行操作的真实感。沙盘推演模块：在虚拟的核电站主控制室中，放置一个核电站整体环境的虚拟沙盘，在沙盘上模拟演示飞机撞击、厂房换装等功能，并结合虚拟的核电站场景，实现二者联动。

实施例二

本发明实施提供了一种核电主控制室虚拟设计方法，适用于实施例一所示的一种核电主控制室虚拟设计系统，为了实现上述核电主控制室虚拟设计系统，图12是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的工作流程示意图，具体包括以下步骤：

s100、依据实际主控制室设计规范要求建立虚拟主控制室模型，并对虚拟主控制室模型进行优化处理，形成可交互的核电站主控制室虚拟场景；

参见图13，步骤s100进一步包括如下步骤：

s110、根据实际主控制室设计的厂房设备设计图纸，现场照片和各部件的组合，建立虚拟主控制室模型；

s120、对虚拟主控制室模型进行轻量化的优化处理，并进行模型重建和模型表面处理，形成可交互的所述核电站主控制室虚拟场景；

参见图14，步骤s110进一步包括如下步骤：

s111、根据实际主控制室设计规范的厂房、设备设计图纸建立模型，模型文件包含厂房的布置结构、坐标信息、相对位置关系和层级关系，利用pdms建模平台建立厂房模型和仪控设备模型；

s112、依据设备设计图纸、现场照片或根据现场采集的实体设备图片，通过3dsmax建模平台建立特殊设备模型；

s113、通过3dsmax软件将所述厂房模型和仪控设备模型和特殊设备模型进行集成形成虚拟主控制室模型。

图15是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的pdms布置模型示意图，根据实际主控制室设计规范的厂房、设备设计图纸建立模型，模型文件包含厂房的布置结构、坐标信息、相对位置关系和层级关系，在pdms建模平台中建立厂房模型和仪控设备模型；图16是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的pdms模型数据层次结构示意图。

s200、创建一虚拟角色，将所述虚拟角色植入至核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色根据设计规范以验证主控制室设计是否合理。

参见图17，步骤s200进一步包括如下步骤：

s210、创建所述虚拟角色，将所述虚拟角色植入至所述核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色沿设定的行走路径移动或者自由移动；

s220、对核电站主控制室虚拟场景中的设备进行调整，利用外部交互，在场景中选中该设备，根据轴向进行拖动改变设备的大小、位置和角度；

s230、检查设备布置的合理性，根据需求，在核电站主控制室虚拟场景中添加新的设备，再检查其布置的合理性，修改后的信息，反馈到设计图纸中，优化布置设计。

图18是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的控制验证模块工作流程图,如图18所示具体步骤包括如下：开始，利用角色控制模块创建虚拟人物，将所述虚拟角色植入至所述核电站主控制室虚拟场景中，控制所述虚拟角色移动至设备附近；并且物体控制模块可通过模型库添加设备；接着通过控制虚拟角色在场景中移动，根据设计规范的要求测量角色与设备之间的距离，设备与设备之间的距离，检查设备布置的合理性，若布置合理，则将布置反馈到设计图纸中，若不合理，通过物体控制模块根据轴向进行拖动改变设备的大小、位置和角度对设备进行旋转、缩放、移动的动作，再次根据设计规范的要求进行测量与主控制室设计布置的规范进行比对，若判断不合理，返回至上一步骤、通过物体控制模块重复进行旋转、缩放、移动的动作，直至设备布置合理，若布置合理，则将布置反馈到设计图纸中。本发明根据设计规范的要求对控制室进行反复验证的过程，为主控制室的布置设计提供更合理的设计方案。

图19是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的带有培训模块和沙盘推演模块的流程图，参见图19所示，所述方法还包括：

s300、利用建立的主控制室虚拟场景，控制所述虚拟角色进入触发区域，触发培训模块功能，将视角切换为第一人称视角，按照操作员培训手册对主控制室的操作界面进行操作；

s400、建立核电站整体环境的虚拟沙盘，并将其植入至核电站主控制室虚拟场景，控制所述虚拟角色进入虚拟沙盘的预留区域、并激活所述虚拟沙盘，选取推演的执行功能，对虚拟沙盘进行推演演示，以观察厂房模型的变化。

图20是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的培训模块流程图，参见图20所示，培训模块具体流程为：开始步骤，操纵虚拟操作员移动至操作盘台，并判断角色位置是否合适，如果合适，转入下一级步骤“激活操作员培训功能，进入操作界面”，否则返回至“操纵虚拟操作员移动至操作盘台”的步骤；进入操作界面后，选取操作规程后选取设备操作，并判断设备是否动作，如果是进入到“判断规程是否执行完成”，否则返回至“选取设备操作”步骤重新判定；若“判断规程执行完成”结束培训，否则转回至“选取设备操作”再次重新判定。

具体地，引入了相关核电站操作人员的操作手册等。在该系统中，根据核电站的运行手册和事故响应等文件。模拟某一个运行工况或者是模拟一个运行事故。在虚拟的主控制室操作界面上设定一定的初始条件。开始，操纵虚拟操作员移动至操作盘台，进行位置信息判定，如果进入触发区域，则触发培训模块功能，如果没进入触发区域，则继续操控虚拟操作员移动至操作盘台，将视角切换为第一人称视角，来模拟学员的操作视野，选取操作规程，选取设备操作，如启停主泵、开关阀门、控制控制棒等，并判定设备是否动作，若不是，则接着选取设备操作，若是，则判定规程是否执行完成，若不是，则返回选取设备操作，若是，则结束。相比于过去的模拟机，学员在一个培训教室进行模拟培训，该系统能够给操作人员提供如同在真实环境中进行操作的真实感。

图21是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的沙盘推演模块流程图，参见图21所示，开始步骤，操作角色移动至沙盘区域，并判断角色位置是否合适，如果合适，转入下一级步骤“激活沙盘推演功能”，否则返回至“操作角色移动至沙盘区域”的步骤；进入沙盘推演功能界面后，选取需要执行功能，若选取飞机撞击，则转入执行飞机撞击核岛厂房，若选取厂房换装，则转入执行飞厂房外观进行配色调整，若选取无人机漫游，则转入执行无人机在厂区上空漫游，直行完后，根据需要再次回到“选取需要执行功能”或结束。

具体地，在虚拟的核电站主控制室中，放置一个核电站整体环境的虚拟沙盘。沙盘的激活，由虚拟角色进入到沙盘预留区域，进行激活，离开该区域则不激活沙盘。沙盘的建立依据核电厂的厂区设计图纸，主要包括厂房的相对位置信息、尺寸信息、形状信息等，做一个缩放的核电站厂区沙盘。开始，首先操作角色移动至沙盘区域，判定角色位置，若角色不在沙盘区域，则返回继续操作角色移动至沙盘区域，若角色在沙盘区域，则激活沙盘推演功能，接着选取需要执行功能，若选取的是飞机撞击，则执行飞机撞击核岛厂房，执行完后结束；若选取的是厂房换装，则执行厂房外观进行配色调整，执行完后结束；若选取的是无人机漫游，则执行无人机在厂区上空漫游，执行完后根据需要再选取需要执行功能或结束。在沙盘上模拟演示飞机撞击、厂房换装等功能，并结合虚拟的核电站场景，实现二者联动。对于核电站主控制室人员快速地理解核电站的场景有着积极的意义，在ui方面。采用了立体ui技术。以往的ui系统，往往采用扁平的二维图标。在交互时，用户只能够生硬的进行点击。新的ui系统，结合了三维模型，。再配合相关的动画过渡，使用户直观明了的理解点击后将要响应的相关对象的主题和将要执行的故事线。

图22是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的虚拟沙盘ui技术示意图，图23是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的沙盘推演模块飞机撞击测试示意图，图24是本发明实施例二提供的核电主控制室虚拟设计方法的沙盘推演模块无人机漫游示意图。在沙盘上模拟演示飞机撞击、厂房换装等功能，并结合虚拟的核电站场景，实现二者联动。对于核电站主控制室人员快速地理解核电站的场景有着积极的意义，在ui方面。采用了立体ui技术。以往的ui系统，往往采用扁平的二维图标。在交互时，用户只能够生硬的进行点击。新的ui系统，结合了三维模型，。再配合相关的动画过渡，使用户直观明了的理解点击后将要响应的相关对象的主题和将要执行的故事线。

需要说明的是：上述实施例提供系统在试验方法实现时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例的描述，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中。上面所提到的控制或者实现的切换功能都是通过控制器实现，控制器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。上面所提到的存储器可以是终端内置的存储设备，例如硬盘或内存。本发明系统还包括了存储器，存储器也可以是系统的外部存储设备，插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。存储器还可以既包括系统的内部存储单元，也包括外部存储设备，用于存储计算机程序以及所需的其他程序和信息。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。