CN110442913B - 一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统及方法，包括：建模模块，用于构建核电厂热工水力三维模型，且所述核电厂热工水力三维模型可通过不同节点参数对应控制不同的特性变化；数据处理模块，连接核电厂模拟机，用于实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送至数据驱动模块；数据驱动模块，连接所述建模模块和数据处理模块，用于接收所述实时数据并将接收到的实时数据与所述核电厂热工水力三维模型通过所述节点参数进行关联，实时动态模拟核电厂热工水力三维模型。本发明实现更直观生动地再现电厂各种工况下系统的运行情况，为用户提供一种直观生动的三维可视化核电热工水力模型。

Description

一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法及系统

技术领域

本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法及系统。

背景技术

目前核电站通常使用主控制室模拟机仿真平台构建核电站的真实运行工况场景，用以对操纵员进行培训。传统模拟机仿真平台在表现核电站真实运行工况时实时数据是以离散数值显示，主要以二维画面为主。随着三维数字化核电站的深入应用，数字核电站已开始从设计领域逐步延伸至核电其他领域。

目前关于核电厂运行工况的热工水力模拟主要依托于传统的模拟机仿真平台，依托模拟机仿真平台进行核电站热工水力运行工况模拟主要存在如下问题：1)缺乏行之有效的三维可视化模拟手段。传统模拟机主要通过离散数值实时显示，并辅之相应的二维画面，无法直观形象地表现热工水力现象变化过程。2)人力投入大，培训成本高。核电站热工水力涉及的原理复杂，单纯依靠模拟机离散数字及二维画面，尤其对新学员培训起来困难，需要耗费大量时间及人力。

综上分析，国内外尚无公开的、先进的、成熟的热工水力三维可视化实时动态模拟案例。因此，急需寻求一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法及系统解决现有技术中存在的没有行之有效的三维可视化模拟手段的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的没有行之有效的三维可视化模拟手段、人力投入大、培训成本高等技术问题，提供了一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法及系统。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：本发明提供了一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统，包括：建模模块，用于构建核电厂热工水力三维模型，且所述核电厂热工水力三维模型可通过不同节点参数对应控制不同的特性变化；数据处理模块，连接核电厂模拟机，用于实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送至数据驱动模块；数据驱动模块，连接所述建模模块和数据处理模块，用于接收所述实时数据并将接收到的实时数据与所述核电厂热工水力三维模型通过所述节点参数进行关联，实时动态模拟核电厂热工水力三维模型。

本发明上述的实时动态模拟系统中，所述建模模块包括：核电厂热工水力基础模型建立模块，用于建立核电厂热工水力三维基础模型；并用第一节点参数控制其基础纹理；核电厂热工水力三维模型建立模块，连接所述核电厂热工水力基础模型建立模块，用于向所述核电厂热工水力三维基础模型内添加若干节点参数，并对若干节点参数进行调试，构建核电厂热工水力三维模型；接口开放模块，连接所述核电厂热工水力三维模型建立模块，用于对外开放若干所述节点参数，实现与所述数据驱动模块的实时数据对接。

本发明上述的实时动态模拟系统中，所述核电厂热工水力基础模型建立模块包括：基础纹理模块，用于选取符合水材质的基础纹理，并制作出水材质的基础流动轨迹模型；着色器模块，连接所述基础纹理模块，用于生成着色器基础程序，用所述着色器基础程序采集所述基础纹理，并修改所述着色器基础程序中的第一节点参数；使所述基础流动轨迹模型结合核电厂设备，形成核电厂热工水力三维基础模型。

本发明上述的实时动态模拟系统中，所述核电厂热工水力三维模型建立模块包括：纹理增加模块，连接所述着色器模块，用于向所述核电厂热工水力三维基础模型添加第二节点参数和第三节点参数来控制法线纹理及气泡纹理；纹理叠加模块，连接所述纹理增加模块，用于将基础纹理、法线纹理及气泡纹理进行汇总打包，并列出第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；通过第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数对所述核电厂热工水力三维基础模型进行控制；渲染模块，连接所述纹理叠加模块，用于完成所述着色器基础程序中的渲染配置及设置文件，并数据化第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；调试模块，连接所述渲染模块，用于对所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数进行范围数值调节，调试总体纹理效果，构建核电厂热工水力三维模型。

本发明上述的实时动态模拟系统中，所述数据处理模块包括：初始化模块，用于通过程序初始化入口初始化并获取配置文件信息，创建线程管理对象；对象创建模块，用于创建socket udp对象，实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送给数据处理中心存储；数据传输模块，连接所述对象创建模块，用于通过线程管理创建子线程将所述数据处理中心存储的实时数据实时传输至所述数据驱动模块。

本发明上述的实时动态模拟系统中，所述子线程包括：数据采集线程，用于一直等待接收所述模拟机内的实时数据，当所述模拟机内的实时数据发生变化时，所述数据采集线程接收所述实时数据并将最新实时数据更新至数据内存字典中；数据打包线程，用于按固定频率把所述数据内存字典中的更新实时数据封装处理后打包放入数据内存队列；数据发送线程，用于按固定频率从所述数据内存队列中取出实时数据并通过socket udp对象发送至所述数据驱动模块；守护线程，用于防止所述数据采集线程、数据打包线程和数据发送线程因程序异常而停止线程。

本发明上述的实时动态模拟系统中，所述数据驱动模块包括：数据接收转换模块，连接所述数据传输模块，用于通过服务接口接收实时数据，并通过序列化接口将实时数据转换为轻量级的字节序列；数据解析还原模块，连接所述数据接收转换模块，用于通过反序列化接口按照指定的格式解析还原所述实时数据；数据绑定驱动模块，连接所述数据解析还原模块和所述接口开放模块，用于将解析还原后的实时数据按照属性与所述核电厂热工水力三维模型的第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数一一对应绑定，绑定后驱动所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数实时变化，从而实现所述核电厂热工水力三维模型三维实时动态变化。

另一方面，本发明还提供了一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法，包括：步骤S1、构建核电厂热工水力三维模型，且所述核电厂热工水力三维模型可通过不同节点参数对应控制不同的特性变化；步骤S2、实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送至数据驱动模块；步骤S3、接收所述实时数据并将接收到的实时数据与所述核电厂热工水力三维模型通过所述节点参数进行关联，实时动态模拟核电厂热工水力三维模型。

在本发明上述的实时动态模拟方法中，所述步骤S1包括：步骤S11、建立核电厂热工水力三维基础模型；并用第一节点参数控制其基础纹理；步骤S12、向所述核电厂热工水力三维基础模型内添加若干节点参数，并对若干节点参数进行调试，构建核电厂热工水力三维模型；步骤S13、对外开放若干所述节点参数，实现与所述数据驱动模块的实时数据对接。

在本发明上述的实时动态模拟方法中，所述步骤S11包括：步骤S111、选取符合水材质的基础纹理，并制作出水材质的基础流动轨迹模型；步骤S112、生成着色器基础程序，用所述着色器基础程序采集所述基础纹理，并修改所述着色器基础程序中的第一节点参数；使所述基础流动轨迹模型结合核电厂设备，形成核电厂热工水力三维基础模型。

在本发明上述的实时动态模拟方法中，所述步骤S12包括：步骤S121、向所述核电厂热工水力三维基础模型添加第二节点参数和第三节点参数来控制法线纹理及气泡纹理；步骤S122、将基础纹理、法线纹理及气泡纹理进行汇总打包，并列出第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；通过第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数对所述核电厂热工水力三维基础模型进行控制；步骤S123、完成所述着色器基础程序中的渲染配置及设置文件，并数据化第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；步骤S124、对所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数进行范围数值调节，调试总体纹理效果，构建核电厂热工水力三维模型。

在本发明上述的实时动态模拟方法中，所述步骤S2包括：步骤S21、通过程序初始化入口初始化并获取配置文件信息，创建线程管理对象；步骤S22、创建socket udp对象，实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送给数据处理中心存储；步骤S23、通过线程管理创建子线程将所述数据处理中心存储的实时数据实时传输至数据驱动模块。

在本发明上述的实时动态模拟方法中，所述步骤S3包括：步骤S31、实时驱动模块通过服务接口接收实时数据，并通过序列化接口将实时数据转换为轻量级的字节序列；步骤S32、通过反序列化接口按照指定的格式解析还原所述实时数据；步骤S33、将解析还原后的实时数据按照属性与所述核电厂热工水力三维模型的第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数一一对应绑定，绑定后驱动所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数实时变化，从而实现所述核电厂热工水力三维模型三维实时动态变化。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明针对现有技术中存在的没有行之有效的三维可视化模拟手段、人力投入大、培训成本高等技术问题，提供了一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统及方法，将模拟机的实时数据与核电厂热工水力模型结合，实现模拟机实时数据与数字化三维模型关联，为核电厂热工水力模拟提供一种三维实时动态的可视化手段，从而更直观生动地再现电厂各种工况下系统的运行情况；为相关人员培训提供一种新的培训手段，提高了培训效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统建模模块示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统建模模块细节示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统数据处理模块示意图；

图5是本发明实施例一提供的一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统子线程示意图；

图6是本发明实施例一提供的一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统数据驱动模块示意图；

图7是本发明实施例一提供的一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统数据驱动模块实例示意图；

图8是本发明实施例二提供的一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法流程图；

图9是本发明实施例二中步骤S1的流程图；

图10是本发明实施例二中步骤S11的流程图；

图11是本发明实施例二中步骤S12的流程图；

图12为本发明实施例二中步骤S2的流程图；

图13为本发明实施例二中步骤S3的流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的没有行之有效的三维可视化模拟手段、人力投入大、培训成本高等问题，本发明旨在提供一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统及方法，将模拟机的实时数据与核电厂热工水力模型结合，实现模拟机实时数据与数字化三维模型关联，为核电厂热工水力模拟提供一种三维实时动态的可视化手段，从而更直观生动地再现电厂各种工况下系统的运行情况；为相关人员培训提供一种新的培训手段，提高了培训效果。

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

如图1所示，一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统，包括：建模模块100，用于构建核电厂热工水力三维模型，且核电厂热工水力三维模型可通过不同节点参数对应控制不同的特性变化；数据处理模块200，连接核电厂模拟机10，用于实时采集核电厂模拟机10内的实时数据，并将实时数据发送至数据驱动模块300；数据驱动模块300，连接建模模块100和数据处理模块200，用于接收实时数据并将接收到的实时数据与核电厂热工水力三维模型通过节点参数进行关联，实时动态模拟核电厂热工水力三维模型。实现更直观生动地再现电厂各种工况下系统的热工水力运行情况；且本申请可实现为相关人员培训提供一种新的培训手段，降低时间和人力，提高培训效果。

进一步地，结合附图2，可以看出：建模模块100包括：核电厂热工水力基础模型建立模块110，用于建立核电厂热工水力三维基础模型；并用第一节点参数控制其基础纹理；核电厂热工水力三维模型建立模块120，连接核电厂热工水力基础模型建立模块110，用于向核电厂热工水力三维基础模型内添加若干节点参数，并对若干节点参数进行调试，构建核电厂热工水力三维模型；接口开放模块130，连接核电厂热工水力三维模型建立模块120，用于对外开放若干所述节点参数，实现与数据驱动模块的实时数据对接。

进一步地，结合附图3可以看出：核电厂热工水力基础模型建立模块110包括：基础纹理模块111，用于选取符合水材质的基础纹理，并制作出水材质的基础流动轨迹模型；着色器模块112，连接基础纹理模块111，用于生成着色器基础程序，用着色器基础程序采集基础纹理，并修改着色器基础程序中的第一节点参数；使基础流动轨迹模型结合核电厂设备，形成核电厂热工水力三维基础模型。核电厂热工水力三维模型建立模块120包括：纹理增加模块121，连接着色器模块112，用于向核电厂热工水力三维基础模型添加第二节点参数和第三节点参数来控制法线纹理及气泡纹理；纹理叠加模块122，连接纹理增加模块121，用于将基础纹理、法线纹理及气泡纹理进行汇总打包，并列出第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；通过第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数对核电厂热工水力三维基础模型进行控制；渲染模块123，连接纹理叠加模块122，用于完成着色器基础程序中的渲染配置及设置文件，并数据化第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；调试模块124，连接渲染模块123，用于对第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数进行范围数值调节，调试总体纹理效果，构建核电厂热工水力三维模型。通过建模模块100构建具有核电厂热工水力特性的材质着色器，并通过不同的节点参数控制不同的特性变化，如：通过温度节点参数控制模型颜色变化、通过气泡纹理控制气泡产生、流动和破灭等相关特性效果变化。从而构建一系列适用于表现各种热工水力现象的三维模型，为整个系统提供模型支持，并对外开放多个节点参数，为模拟机10实时数据提供了模型接口，便于核电厂热工水力三维模型与模拟机10内的实时数据进行结合，从而实现核电厂热工水力三维实时动态模拟。

进一步地，结合附图4可以看出：数据处理模块200包括：初始化模块210，用于通过程序初始化入口初始化并获取配置文件信息，创建线程管理对象；对象创建模块220，用于创建socket udp对象，实时采集核电厂模拟机10内的实时数据，并将实时数据发送给数据处理中心存储；数据传输模块230，连接对象创建模块220，用于通过线程管理对象创建子线程将数据处理中心存储的实时数据实时传输至数据驱动模块300。其中，Socket(套接字)是网络应用程序的编程接口。每个套接字是通过一个半相关描述的形式进行表示，例如：协议、本地地址或者本地端口；而一个完整的套接字则使用一个相关描述，补充进远程地址和远程端口。每一个套接字都有唯一的套接字号，是通过本地的操作系统进行分配获取的。udp协议是面向无连接的传输层协议，udp协议的主要工作是负责将应用程序传递过来的数据分块交给网络层，确保能够接收到分组的信息。本申请采用socket udp对象传输数据，是一种无连接的服务，传输的数据相互独立，传输效率高，提高核电厂热工水力三维实时动态模拟的效率。

进一步地，结合附图5可以看出：子线程包括：数据采集线程，用于一直等待接收模拟机10内的实时数据，当模拟机10内的实时数据发生变化时，数据采集线程接收实时数据并将最新实时数据更新至数据内存字典中；数据打包线程，用于按固定频率把数据内存字典中的更新实时数据封装处理后打包放入数据内存队列；数据发送线程，用于按固定频率从数据内存队列中取出实时数据并通过socket udp发送至数据驱动模块300；守护线程，用于防止数据采集线程、数据打包线程和数据发送线程因程序异常而停止线程。具体的，如果数据采集线程因异常停止，守护线程将会使其重新运行，确保数据处理模块200的正常运行。需要说明的是：本申请中在数据采集线程接收实时数据时还包括对模拟机10内的实时数据进行筛选，筛选出与热工水力相关的实时数据并存储于数据内存字典，这是由于接收到的模拟机10数据类型种类繁多、实时数据庞大，通过筛选出与热工水力相关实时数据并存储于数据内存字典，并定时将数据内存字典中存储数据读取至数据内存队列里，减少频繁访问模拟机10，避免数据阻塞，提高数据有效性和检索效率。

进一步地，结合附图6可以看出：数据驱动模块300包括：数据接收转换模块310，连接数据传输模块230，用于通过服务接口接收实时数据，并通过序列化接口将实时数据转换为轻量级的字节序列；数据解析还原模块320，连接数据接收转换模块310，用于通过反序列化接口按照指定的格式解析还原实时数据；数据绑定驱动模块330，连接数据解析还原模块320和接口开放模块130，用于将解析还原后的实时数据按照属性与核电厂热工水力三维模型的第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数一一对应绑定，绑定后驱动第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数实时变化，从而实现核电厂热工水力三维模型三维实时动态变化。本发明通过一种轻量级的数据驱动接口来实现模拟机10实时数据与核电厂热工水力三维模型的关联，可以有效提高实时数据的传输效率，从而保证实时数据驱动模型动态模拟流畅不卡顿。

具体地，结合附图7，以单个设备(EquiId表示)详细阐述其数据绑定驱动的具体步骤：首先，获取所有设备的数据对象合集(DataSet表示)；其次，循环遍历DataSet，匹配查找EquiId的对应数据对象(Data表示)，若找到Data则停止遍历；判断Data是否为空，若Data不为空，获取Data相应的属性数据(Property表示)；然后获取EquiId热工水力模型的材质着色器模块112，最后将Property数值按固定频率实时与开放的多个节点参数一一关联，从而实现其热工水力效果画面实时驱动模拟。通过属性数据与多个节点参数进行绑定，可实现模拟机10实时数据与数字化三维模型关联，为核电厂热工水力模拟提供一种三维实时动态的可视化手段，从而更直观生动地再现电厂各种工况下系统的运行情况。且本发明建立的热工水力三维模型是可随参数的变化而变化的可变颜色的模型，通过数据驱动模块300将接收到的实时数据与热工水力三维模型进行关联，就是将接收的实时数据对应显示在所建立的热工水力三维模型的不同的着色区域，这样可以更加直观、清楚地显示。

实施例二

本发明提供了一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法，如附图8所示，该方法包括：

步骤S1、构建核电厂热工水力三维模型，且核电厂热工水力三维模型可通过不同节点参数对应控制不同的特性变化；

步骤S2、实时采集核电厂模拟机内的实时数据，并将实时数据发送至数据驱动模块；

步骤S3、接收实时数据并将接收到的实时数据与所述核电厂热工水力三维模型通过节点参数进行关联，实时动态模拟核电厂热工水力三维模型。实现更直观生动地再现电厂各种工况下系统的热工水力运行情况；且本申请可实现为相关人员培训提供一种新的培训手段，降低时间和人力，提高培训效果。

进一步地，结合附图9，步骤S1包括：

步骤S11、建立核电厂热工水力三维基础模型；并用第一节点参数控制其基础纹理；

步骤S12、向所述核电厂热工水力三维基础模型内添加若干节点参数，并对若干节点参数进行调试，构建核电厂热工水力三维模型；

步骤S13、对外开放若干所述节点参数，实现与所述数据驱动模块的实时数据对接。通过构建一系列适用于表现各种热工水力现象的三维模型，为整个系统提供模型支持，设置并对外开放多个节点参数，为实时数据提供了模型接口，便于核电厂热工水力三维模型与实时数据进行结合，从而实现核电厂热工水力三维实时动态模拟。

进一步地，结合附图10，步骤S11包括：

步骤S111、选取符合水材质的基础纹理，并制作出水材质的基础流动轨迹模型；

步骤S112、生成着色器基础程序，用所述着色器基础程序采集所述基础纹理，并修改所述着色器基础程序中的第一节点参数；使所述基础流动轨迹模型结合核电厂设备，形成核电厂热工水力三维基础模型。

进一步地，结合附图11，步骤S12包括：

步骤S121、向所述核电厂热工水力三维基础模型添加第二节点参数和第三节点参数来控制法线纹理及气泡纹理；

步骤S122、将基础纹理、法线纹理及气泡纹理进行汇总打包，并列出第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；通过第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数对所述核电厂热工水力三维基础模型进行控制；

步骤S123、完成所述着色器基础程序中的渲染配置及设置文件，并数据化第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；

步骤S124、对所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数进行范围数值调节，调试总体纹理效果，构建核电厂热工水力三维模型。

进一步地，结合附图12，步骤S2包括：

步骤S21、通过程序初始化入口初始化并获取配置文件信息，创建线程管理对象；

步骤S22、创建socket udp对象，实时采集核电厂模拟机内的实时数据，并将实时数据发送给数据处理中心存储；

步骤S23、通过线程管理创建子线程将数据处理中心存储的实时数据实时传输至数据驱动模块300。

其中子线程包括：数据采集线程，用于一直等待接收所述模拟机内的实时数据，当所述模拟机内的实时数据发生变化时，所述数据采集线程接收所述实时数据并将最新实时数据更新至数据内存字典中；数据打包线程，用于按固定频率把所述数据内存字典中的更新实时数据封装处理后打包放入数据内存队列；数据发送线程，用于按固定频率从所述数据内存队列中取出实时数据并通过socket udp对象发送至所述数据驱动模块；守护线程，用于防止所述数据采集线程、数据打包线程和数据发送线程因程序异常而停止线程。具体的，如果数据采集线程因异常停止，守护线程将会使其重新运行，确保数据处理模块200的正常运行。需要说明的是：本申请中在数据采集线程接收实时数据时还包括对模拟机10内的实时数据进行筛选，筛选出与热工水力相关的实时数据并存储于数据内存字典，这是由于接收到的模拟机10数据类型种类繁多、实时数据庞大，通过筛选出与热工水力相关实时数据并存储于数据内存字典，并定时将数据内存字典中存储数据读取至数据内存队列里，减少频繁访问模拟机10，避免数据阻塞，提高数据有效性和检索效率。

进一步地，结合附图13可知：步骤S3包括：

步骤S31、实时驱动模块300通过服务接口接收实时数据，并通过序列化接口将实时数据转换为轻量级的字节序列；

步骤S32、通过反序列化接口按照指定的格式解析还原实时数据；

步骤S33、将解析还原后的实时数据按照属性与核电厂热工水力三维模型的第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数一一对应绑定，绑定后驱动第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数实时变化，从而实现核电厂热工水力三维模型三维实时动态变化。本发明通过一种轻量级的数据驱动接口来实现模拟机10实时数据与核电厂热工水力三维模型的关联，可以有效提高实时数据的传输效率，从而保证实时数据驱动模型动态模拟流畅不卡顿。

需要说明的是：上述实施例提供模拟方法在模拟系统实现时，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。

综上所述，本发明提供了一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统及方法，将模拟机的实时数据与核电厂热工水力模型结合，实现模拟机实时数据与数字化三维模型关联，为核电厂热工水力模拟提供一种三维实时动态的可视化手段，从而更直观生动地再现电厂各种工况下系统的运行情况；为相关人员培训提供一种新的培训手段，提高了培训效果。技术关键点主要包括：本发明采用着色器基础程序设计了一种节点参数控制的热工水力三维模型，该模型可通过控制节点参数来控制对不同属性现象变化，如通过温度数据节点控制模型颜色变化，为模拟机数据驱动提供了模型接口；并且基于数据字典和数据队列的实时模拟数据处理方法，由于接收到的模拟机数据类型种类繁多、实时数据庞大。本发明筛选出与热工水力相关实时数据并存储于数据内存字典，并定时将实施数据内存字典中存储数据读取至数据内存队列里，减少频繁访问模拟机数据库，避免数据阻塞，提高数据有效性和检索效率。进一步地，本发明提出通过一种轻量级的数据驱动接口来实现模拟机数据与三维模型的关联，可以有效提高实时数据的传输效率，从而保证实时数据驱动模型动态模拟流畅不卡顿。

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。

Claims (7)

1.一种核电厂热工水力三维实时动态模拟系统，其特征在于，包括：

建模模块，用于构建核电厂热工水力三维模型，且所述核电厂热工水力三维模型可通过不同节点参数对应控制不同的特性变化；

数据处理模块，连接核电厂模拟机，用于实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送至数据驱动模块；

数据驱动模块，连接所述建模模块和数据处理模块，用于接收所述实时数据并将接收到的实时数据与所述核电厂热工水力三维模型通过所述节点参数进行关联，实时动态模拟核电厂热工水力三维模型；

其中，所述建模模块包括：

核电厂热工水力基础模型建立模块，用于建立核电厂热工水力三维基础模型；并用第一节点参数控制其基础纹理；

核电厂热工水力三维模型建立模块，连接所述核电厂热工水力基础模型建立模块，用于向所述核电厂热工水力三维基础模型内添加若干节点参数，并对若干节点参数进行调试，构建核电厂热工水力三维模型；

接口开放模块，连接所述核电厂热工水力三维模型建立模块，用于对外开放若干所述节点参数，实现与所述数据驱动模块的实时数据对接；

其中，所述核电厂热工水力基础模型建立模块包括：

基础纹理模块，用于选取符合水材质的基础纹理，并制作出水材质的基础流动轨迹模型；

着色器模块，连接所述基础纹理模块，用于生成着色器基础程序，用所述着色器基础程序采集所述基础纹理，并修改所述着色器基础程序中的第一节点参数；使所述基础流动轨迹模型结合核电厂设备，形成核电厂热工水力三维基础模型；

其中，所述核电厂热工水力三维模型建立模块包括：

纹理增加模块，连接所述着色器模块，用于向所述核电厂热工水力三维基础模型添加第二节点参数和第三节点参数来控制法线纹理及气泡纹理；

纹理叠加模块，连接所述纹理增加模块，用于将基础纹理、法线纹理及气泡纹理进行汇总打包，并列出第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；通过第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数对所述核电厂热工水力三维基础模型进行控制；

渲染模块，连接所述纹理叠加模块，用于完成所述着色器基础程序中的渲染配置及设置文件，并数据化第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；

调试模块，连接所述渲染模块，用于对所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数进行范围数值调节，调试总体纹理效果，构建核电厂热工水力三维模型。

2.根据权利要求1所述的实时动态模拟系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：

初始化模块，用于通过程序初始化入口初始化并获取配置文件信息，创建线程管理对象；

对象创建模块，用于创建socket udp对象，实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送给数据处理中心存储；

数据传输模块，连接所述对象创建模块，用于通过线程管理对象创建子线程将所述数据处理中心存储的实时数据实时传输至所述数据驱动模块。

3.根据权利要求2所述的实时动态模拟系统，其特征在于，所述子线程包括：

数据采集线程，用于一直等待接收所述模拟机内的实时数据，当所述模拟机内的实时数据发生变化时，所述数据采集线程接收所述实时数据并将最新实时数据更新至数据内存字典中；

数据打包线程，用于按固定频率把所述数据内存字典中的更新实时数据封装处理后打包放入数据内存队列；

数据发送线程，用于按固定频率从所述数据内存队列中取出实时数据并通过socketudp对象发送至所述数据驱动模块；

守护线程，用于防止所述数据采集线程、数据打包线程和数据发送线程因程序异常而停止线程。

4.根据权利要求2所述的实时动态模拟系统，其特征在于，所述数据驱动模块包括：

数据接收转换模块，连接所述数据传输模块，用于通过服务接口接收实时数据，并通过序列化接口将实时数据转换为轻量级的字节序列；

数据解析还原模块，连接所述数据接收转换模块，用于通过反序列化接口按照指定的格式解析还原所述实时数据；

数据绑定驱动模块，连接所述数据解析还原模块和所述接口开放模块，用于将解析还原后的实时数据按照属性与所述核电厂热工水力三维模型的第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数一一对应绑定，绑定后驱动所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数实时变化，从而实现所述核电厂热工水力三维模型三维实时动态变化。

5.一种核电厂热工水力三维实时动态模拟方法，其特征在于，包括：

步骤S1、构建核电厂热工水力三维模型，且所述核电厂热工水力三维模型可通过不同节点参数对应控制不同的特性变化；

步骤S2、实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送至数据驱动模块；

步骤S3、接收所述实时数据并将接收到的实时数据与所述核电厂热工水力三维模型通过所述节点参数进行关联，实时动态模拟核电厂热工水力三维模型；

其中，所述步骤S1包括：

步骤S11、建立核电厂热工水力三维基础模型；并用第一节点参数控制其基础纹理；

步骤S12、向所述核电厂热工水力三维基础模型内添加若干节点参数，并对若干节点参数进行调试，构建核电厂热工水力三维模型；

步骤S13、对外开放若干所述节点参数，实现与所述数据驱动模块的实时数据对接；

其中，所述步骤S11包括：

步骤S111、选取符合水材质的基础纹理，并制作出水材质的基础流动轨迹模型；

步骤S112、生成着色器基础程序，用所述着色器基础程序采集所述基础纹理，并修改所述着色器基础程序中的第一节点参数；使所述基础流动轨迹模型结合核电厂设备，形成核电厂热工水力三维基础模型；

所述步骤S12包括：

步骤S121、向所述核电厂热工水力三维基础模型添加第二节点参数和第三节点参数来控制法线纹理及气泡纹理；

步骤S122、将基础纹理、法线纹理及气泡纹理进行汇总打包，并列出第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；通过第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数对所述核电厂热工水力三维基础模型进行控制；

步骤S123、完成所述着色器基础程序中的渲染配置及设置文件，并数据化第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数；

步骤S124、对所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数进行范围数值调节，调试总体纹理效果，构建核电厂热工水力三维模型。

6.根据权利要求5所述的实时动态模拟方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S21、通过程序初始化入口初始化并获取配置文件信息，创建线程管理对象；

步骤S22、创建socket udp对象，实时采集所述核电厂模拟机内的实时数据，并将所述实时数据发送给数据处理中心存储；

步骤S23、通过线程管理对象创建子线程将所述数据处理中心存储的实时数据实时传输至数据驱动模块。

7.根据权利要求5所述的实时动态模拟方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S31、数据驱动模块通过服务接口接收实时数据，并通过序列化接口将实时数据转换为轻量级的字节序列；

步骤S32、通过反序列化接口按照指定的格式解析还原所述实时数据；

步骤S33、将解析还原后的实时数据按照属性与所述核电厂热工水力三维模型的第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数一一对应绑定，绑定后驱动所述第一节点参数、第二节点参数和第三节点参数实时变化，从而实现所述核电厂热工水力三维模型三维实时动态变化。

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