一种核电站维修路径规划方法和装置与流程

本发明涉及路径规划技术领域，特别涉及一种核电站维修路径规划方法和装置。

背景技术：

目前核电站维修动工之前，必需让辐射防护人员事先对工作区域进行辐射水平测量，只有在允许辐射剂量范围内，维修人员才可进入工作区域进行现场环境勘查。目前核电维修的现场踩点只能依靠维修人员的实际经验，并不能事先分析辐射剂量场的分布特性，对作业过程中的辐照剂量也无法进行预评估，从而无法有效地提前规划维修路径，不能保证受照剂量保持在尽可能低的水平。

因此，现有的核电站维修路径的选择工作存在如下问题：

1，由于缺乏有效的路径规划，难以保证踩点过程中的受照剂量水平尽可能最低以及停留时间最短，增加人员受照剂量风险。

2，单纯依靠工作人员的实际经验进行路径踩点，缺乏有效的维修路径优化手段。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种核电站维修路径规划方法和装置。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种核电站维修路径规划方法，所述方法包括：

根据核电站中辐射分区、辐射热点分布情况，将三维数字化核电站制成路径寻找所需的导航网格；

根据预设的启发式搜索算法，在导航网格中选取适合的维修路径，使得通过维修路径的检修人员所受的辐射剂量最低。

在本发明实施例上述的核电站维修路径规划方法中，所述导航网格由多个任意的凸多边形连接组成，所述导航网格包括：可行区域和非可行区域。

在本发明实施例上述的核电站维修路径规划方法中，所述根据预设的启发式搜索算法，在导航网格中选取适合的维修路径，包括：

对导航网格中处于可行区域的每个凸多边形，采用如下估价函数进行辐射剂量评估：

估价函数f＝g+h，

其中，g为起点沿着产生路径移动到待评估的凸多边形中心所受的辐射剂量，h为待评估凸多边形中心直线移动到目标点的所受的辐射剂量。

在本发明实施例上述的核电站维修路径规划方法中，所述根据预设的启发式搜索算法，在导航网格中选取适合的维修路径，还包括：

将起点所在的凸多边形选择为当前凸多边形，并选择当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形；

将选择的相邻凸多边形中f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形，并选择新的当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形，直至所选的相邻凸多边形中存在目标点。

在本发明实施例上述的核电站维修路径规划方法中，所述将选择的相邻凸多边形中f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形，包括：

如果选择的相邻凸多边形中存在多个相同的最低f值，则选择g值最低的凸多边形作为新的凸多边形。

另一方面，本发明实施例提供了一种核电站维修路径规划装置，所述装置包括：

制成模块，用于根据核电站中辐射分区、辐射热点分布情况，将三维数字化核电站制成路径寻找所需的导航网格；

处理模块，用于根据预设的启发式搜索算法，在导航网格中选取适合的维修路径，使得通过维修路径的检修人员所受的辐射剂量最低。

在本发明实施例上述的核电站维修路径规划装置中，所述导航网格由多个任意的凸多边形连接组成，所述导航网格包括：可行区域和非可行区域。

在本发明实施例上述的核电站维修路径规划装置中，所述处理模块，还用于对导航网格中处于可行区域的每个凸多边形，采用如下估价函数进行辐射剂量评估：

估价函数f＝g+h，

其中，g为起点沿着产生路径移动到待评估的凸多边形中心所受的辐射剂量，h为待评估凸多边形中心直线移动到目标点的所受的辐射剂量。

在本发明实施例上述的核电站维修路径规划装置中，所述处理模块，还用于将起点所在的凸多边形选择为当前凸多边形，并选择当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形；

所述处理模块，还用于将选择的相邻凸多边形中f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形，并选择新的当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形，直至所选的相邻凸多边形中存在目标点。

在本发明实施例上述的核电站维修路径规划装置中，所述处理模块，还用于当选择的相邻凸多边形中存在多个相同的最低f值时，选择g值最低的凸多边形作为新的凸多边形。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过充分利用数字化核电站的优势，在核电站三维场景中引入辐射数据信息，将维修受照剂量水平作为路径搜索的估价标准，利用启发式搜索方法在核电站三维场景中进行路径自动搜寻，在保障维修人员受照剂量水平保持在合理且尽可能低的水平条件下，能够有效接近维修目标区域，为维修人员提供了优良的维修路径规划，同时，还大大提高了维修路径规划效率，使得核电站维修工作能够快速可靠的进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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。

图1是本发明实施例一提供的一种核电站维修路径规划方法流程图；

图2是本发明实施例一提供的一种导航网格的示例图；

图3是本发明实施例一提供的一种核电站维修路径规划过程示例图；

图4是本发明实施例二提供的一种核电站维修路径规划装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电站维修路径规划方法，适用于核电站维修工作前进行维修路径的合理规划，参见图1，该方法可以包括：

步骤s11，根据核电站中辐射分区、辐射热点分布情况，将三维数字化核电站制成路径寻找所需的导航网格。

在本实施例中，充分利用数字化核电站的优势，借鉴当前三维游戏场景中自动寻径思想，并结合核电站辐射分区、辐射热点分布等特点，利用三维仿真工具根据三维模型自动生成寻路使用的导航网格，为后续的维修路径自动合理规划提供良好的基础。

具体地，导航网格可以由多个任意的凸多边形连接组成，导航网格包括：可行区域和非可行区域。其中，维修路径可以从可行区域通过，而无法从非可行区域通过。

步骤s12，根据预设的启发式搜索算法，在导航网格中选取适合的维修路径，使得通过维修路径的检修人员所受的辐射剂量最低。

在本实施例中，将受照剂量水平作为搜索算法评估依据，利用启发式搜索算法在生成的导航网格中进行路径搜寻与优化，对三维可视化核电站场景进行维修路径的搜索优化，能够快速有效地生成合适的维修路径，并满足辐射剂量的需求。较之现有技术，维修路径的选择更加合理可靠，为核电站维修工作提供了良好的基础。

具体地，上述步骤s12可以通过如下方式实现：

1，对导航网格中处于可行区域的每个凸多边形，采用如下估价函数进行辐射剂量评估：

估价函数f＝g+h，

其中，g为起点沿着产生路径移动到待评估的凸多边形中心所受的辐射剂量，h为待评估凸多边形中心直线移动到目标点的所受的辐射剂量。

进一步地，上述步骤s12还可以通过如下方式实现：

2，将起点所在的凸多边形选择为当前凸多边形，并选择当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形。

3，将选择的相邻凸多边形中f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形，并选择新的当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形，直至所选的相邻凸多边形中存在目标点。

在本实施例中，维修路径的选择是由一个个相邻的凸多边形的选择完成的，首先从起点所在的凸多边形开始，将其选为当前凸多边形，然后选择前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形中，f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形(即选其成为维修路径的一环)，然后选择新的当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形中，f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形(即选其成为维修路径的一环)，依次循环，直至所选的相邻凸多边形中存在目标点，这样就完成了维修路径所有经过的凸多边形，将这些选好的凸多边形连起来就形成了所需的维修路径。

优选地，如果选择的相邻凸多边形中存在多个相同的最低f值，则将选择的相邻凸多边形中f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形，可以通过如下方式实现：

选择g值最低的凸多边形作为新的凸多边形。

在本实时中，如果f值难以选择出最优的凸多边形，可以增加g值来作为判断标准，以进一步优化维修路径的选择。

在实际应用中，参见图3，上述核电站维修路径规划方法的具体过程举例如下：

1，图2的导航网格其由多个任意凸多边形连接组成，空心代表可行区域，实心代表禁行区域；在导航网格中设定起始点与目标点，将起始点标为p_start，目标点标为p_end，找出p_start及p_end所在凸多边形区域。

2，建立初始为空的集合openlist和closelist，openlist与closelist用于存储导航网格中的凸多边形；对openlist里的每个凸多边形设定一个估价函数f＝g+h，g为起点p_start沿着产生路径移动到凸多边形中心所受的辐射剂量，h为该凸多边形中心直线移动到目标点p_end的所受的辐射剂量。

3，将p_start所在凸多边形加入openlist，计算并保存其f、g、h值。

4，循环执行以下操作(即a-c)：

a，遍历openlist，找出f最低的凸多边形，称之为当前凸多边形，将当前凸多边形从openlist中删除，将其加入closelist；

b，遍历当前凸多边形所有相邻的凸多边形，对每一个相邻的凸多边形作如下操作；

c，如果该凸多边形为不通过或已在closelist中，跳过该凸多边形，反之如下：

c1，如果该凸多边形不在openlist中，将其加入openlist中，计算并存储其对应的f、g、h值，并将当前凸多边形作为其父对象；

c2，如果该凸多边形已经在openlist中，用g值为参考检查新的路径是否更优；如果更优则将该凸多边形的父对象改为当前凸多边形，并更新该凸多边形的f、g值。

5，停止搜索。当目标点所在凸多边形被添加到closelist中，路径被找到；或者目标点所在凸多边形未加入closelist时openlist已为空，路径未找到。

6，保存路径。创建初始为空的有序集合pathnode。将p_end加入pathnode；然后根据搜索的目标点所在凸多边形开始，沿着其父对象开始移动直到回到起始点所在凸多边形；将经过的凸多边形中心点依次加入pathnode；最后将p_start加入pathnode，逆序遍历pathnode得到最终路径。

在本实施例中，创新性地在核电站三维场景中引入辐射数据信息，将受照剂量水平作为路径搜索算法的估价函数。利用启发式搜索方法在核电站三维场景中进行路径自动搜寻，满足了利用数字化电站模型进行路径规划的要求，为核电站维修路径优化提供了三维依据。此外，上述方法采用启发式搜索方法，在导航网格中根据估价函数对每一个位置进行受照剂量水平预估，得到水平最低的位置，再从此位置继续搜索直到找到目标，此方法可以省略大量无谓的搜索，从而提高搜索效率。

本发明实施例通过充分利用数字化核电站的优势，在核电站三维场景中引入辐射数据信息，将维修受照剂量水平作为路径搜索的估价标准，利用启发式搜索方法在核电站三维场景中进行路径自动搜寻，在保障维修人员受照剂量水平保持在合理且尽可能低的水平条件下，能够有效接近维修目标区域，为维修人员提供了优良的维修路径规划，同时，还大大提高了维修路径规划效率，使得核电站维修工作能够快速可靠的进行。

实施例二

本发明实施例提供了一种核电站维修路径规划装置，执行了实施例一所述的方法，参见图4，该装置可以包括：制成模块100、处理模块200。

制成模块100，用于根据核电站中辐射分区、辐射热点分布情况，将三维数字化核电站制成路径寻找所需的导航网格。

在本实施例中，充分利用数字化核电站的优势，借鉴当前三维游戏场景中自动寻径思想，并结合核电站辐射分区、辐射热点分布等特点，利用三维仿真工具根据三维模型自动生成寻路使用的导航网格，为后续的维修路径自动合理规划提供良好的基础。

处理模块200，用于根据预设的启发式搜索算法，在导航网格中选取适合的维修路径，使得通过维修路径的检修人员所受的辐射剂量最低。

在本实施例中，将受照剂量水平作为搜索算法评估依据，利用启发式搜索算法在生成的导航网格中进行路径搜寻与优化，对三维可视化核电站场景进行维修路径的搜索优化，能够快速有效地生成合适的维修路径，并满足辐射剂量的需求。较之现有技术，维修路径的选择更加合理可靠，为核电站维修工作提供了良好的基础。

具体地，导航网格可以由多个任意的凸多边形连接组成，导航网格包括：可行区域和非可行区域。其中，维修路径可以从可行区域通过，而无法从非可行区域通过。

进一步地，处理模块200，还用于对导航网格中处于可行区域的每个凸多边形，采用如下估价函数进行辐射剂量评估：

估价函数f＝g+h，

其中，g为起点沿着产生路径移动到待评估的凸多边形中心所受的辐射剂量，h为待评估凸多边形中心直线移动到目标点的所受的辐射剂量。

进一步地，处理模块200，还用于将起点所在的凸多边形选择为当前凸多边形，并选择当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形。

处理模块200，还用于将选择的相邻凸多边形中f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形，并选择新的当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形，直至所选的相邻凸多边形中存在目标点。

在本实施例中，维修路径的选择是由一个个相邻的凸多边形的选择完成的，首先从起点所在的凸多边形开始，将其选为当前凸多边形，然后选择前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形中，f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形(即选其成为维修路径的一环)，然后选择新的当前凸多边形所有处于可行区域的相邻凸多边形中，f值最低的凸多边形作为新的当前凸多边形(即选其成为维修路径的一环)，依次循环，直至所选的相邻凸多边形中存在目标点，这样就完成了维修路径所有经过的凸多边形，将这些选好的凸多边形连起来就形成了所需的维修路径。

优选地，处理模块200，还用于当选择的相邻凸多边形中存在多个相同的最低f值时，选择g值最低的凸多边形作为新的凸多边形。

在本实时中，如果f值难以选择出最优的凸多边形，可以增加g值来作为判断标准，以进一步优化维修路径的选择。

在本实施例中，创新性地在核电站三维场景中引入辐射数据信息，将受照剂量水平作为路径搜索算法的估价函数。利用启发式搜索方法在核电站三维场景中进行路径自动搜寻，满足了利用数字化电站模型进行路径规划的要求，为核电站维修路径优化提供了三维依据。此外，上述方法采用启发式搜索方法，在导航网格中根据估价函数对每一个位置进行受照剂量水平预估，得到水平最低的位置，再从此位置继续搜索直到找到目标，此方法可以省略大量无谓的搜索，从而提高搜索效率。

本发明实施例通过充分利用数字化核电站的优势，在核电站三维场景中引入辐射数据信息，将维修受照剂量水平作为路径搜索的估价标准，利用启发式搜索方法在核电站三维场景中进行路径自动搜寻，在保障维修人员受照剂量水平保持在合理且尽可能低的水平条件下，能够有效接近维修目标区域，为维修人员提供了优良的维修路径规划，同时，还大大提高了维修路径规划效率，使得核电站维修工作能够快速可靠的进行。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是：上述实施例提供的核电站维修路径规划装置在实现核电站维修路径规划方法时，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完成，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，上述实施例提供的核电站维修路径规划装置与核电站维修路径规划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，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，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

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。