CN111681312A - 核安保三维虚拟攻防推演系统 - Google Patents

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China Nuclear Power Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种核安保三维虚拟攻防推演系统，其包括：多台用户终端、操控设备和大屏显示设备；其中，每个演练人员对应于一台用户终端，在每台用户终端上运行有攻防推演软件，并加载形成核电厂三维场景；核电厂三维场景具有一个由演练人员控制的虚拟人物以及核电厂的基础设施模型；每个虚拟人物具有预定的行为模型；操作设备，用于获取演练人员对显示于所述用户终端内的虚拟人物的操作；用户终端，用于根据所述操作，所述虚拟人物与所述基础设施模型、天气环境之间的交互模型，控制所述虚拟人物的动作，以实现虚拟的攻防推演；所述大屏显示设备，用于显示各个用户终端的显示画面或者过程数据，以供现场观摩。

Description

核安保三维虚拟攻防推演系统
技术领域
本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核安保三维虚拟攻防推演系统。
背景技术
核电厂是通过适当的装置将核能转变成电能的设施，由于核能的特殊性，为了保证核电厂的安全，验证核设施安保系统是否有效，在核电厂内进行攻防演练是非常有必要的。
现有的攻防演练一般是实兵攻防演练，其存在如下缺陷：
1)需要投入昂贵的仿真器开销以及大量的专门训练的人员。
2)受演习次数的制约，无法产生高置信水平的结果，例如只完成一次对抗演习，而系统防御失败，并不意味着核安保系统完全没有作用。
3)难以涉及人身危险系数高的演习场景(如模拟人员实施爆破)，演习内容受限。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中存在的问题和不足，提供一种核安保三维虚拟攻防推演系统，通过计算机模拟核安保事件，从而消除现有依靠人员在现场实际模拟攻防活动所带来的弊端。
本发明实施例提供了一种核安保三维虚拟攻防推演系统，包括：
多台用户终端、操控设备以及大屏显示设备；其中：每个演练人员对应于一台用户终端，在每台用户终端上运行有攻防推演软件，并加载形成核电厂三维场景；所述核电厂三维场景具有一个由所述演练人员控制的虚拟人物以及核电厂的基础设施模型；每个虚拟人物具有预定的行为模型；且每个虚拟人物与基础设施模型、场景环境之间具有交互模型；
所述操作设备，用于获取演练人员对显示于所述用户终端内的所述虚拟人物的操作；
所述用户终端，用于根据所述操作，所述虚拟人物与所述基础设施模型、天气环境之间的交互模型，控制所述虚拟人物的动作，以实现虚拟的攻防推演；
所述大屏显示设备，用于显示各个用户终端的显示画面或者过程数据，以供现场观摩。
优选地，每个虚拟人员具有预定的角色属性，所述角色属性包括武警、保安、恐怖分子。
优选地，所述行为模型通过行为树定义；所述行为树包括至少一个行为集，所述行为集包括发生条件以及与所述发生条件对应的执行事件。
优选地，当与所述发生条件对应的执行事件数量为多个时，则提供相应的选项供用户选择。
优选地，场景环境包括晴、阴、雨、风、雪天气、白天、夜晚时间段；其中，在不同的场景环境下，所述虚拟人物与所述基础设施模型具有不同的交互模型参数。
优选地，所述用户终端还包括核安保数据库；所述核安保数据库包含影响攻防演练结果的关键数据，包括：攀爬围栏所需时间；撬开门体所需时间；切割钢筋所需时间；各种入侵探测器的探测概率；炸弹破坏数据；车辆冲击力量；车辆速度；武器的伤亡概率。
优选地，所述操控设备包括VR眼镜、控制手柄、键盘。
优选地，所述基础设施包括：核设施、所有厂房、围栏、实物保护设施、车辆、工具、枪支、弹药、照明、道路、监控设备。
优选地，所述过程数据包括恐怖分子击毙或负伤数量及存活数量、恐怖分子实时位置及移动信息、武警负伤/牺牲信息、恐怖分子突破围栏采用的工具及耗费的时间。
优选地，所述大屏显示设备由若干个综合显示器或者大型电视拼接而成。
本实施例提供的核安保三维虚拟攻防推演系统，通过采用虚拟的方式来实现核安保攻防演练，与实兵对抗演练相比，具有如下效果：
1)极大地降低核安保攻防演练成本；
2)不对核设施的日常运行造成干扰；
3)避免实兵攻防演练中的人员意外伤害风险；
4)可以大量重复推演，产生更加准确的结果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的核安保三维虚拟攻防推演系统的系统架构图。
图2是本发明实施例提供的核安保数据库的关键数据示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种核安保三维虚拟攻防推演系统，包括：
多台用户终端10、操控设备20以及大屏显示设备30；其中：每个演练人员对应于一台用户终端10，在每台用户终端10上运行有攻防推演软件，以加载形成核电厂三维场景；所述核电厂三维场景具有一个由所述演练人员控制的虚拟人物以及核电厂的基础设施模型；每个虚拟人物具有预定的行为模型；且每个虚拟人物与基础设施模型、场景环境之间具有交互模型。
在本实施例中，用户终端10之间可通过网络连接以实现联网互动，该网络可以是广域网、局域网等，本发明不做具体限定。
在本实施例中，所述用户终端10内均按照有攻防推演软件，用户可通过运行攻防推演软件来实现虚拟的攻防推演。其中，在用户运行所述攻防推演软件后，可加载形成核电厂三维场景。
其中，所述核电厂三维场景可根据实际的核电厂建模形成，建模过程包括：
a)针对核电厂的安保相关元素进行仿真建模，包含：
a1：建立场景环境模型
其中，包括创建不同天气下的模拟场景，主要包含晴、阴、雨、风、雪天气以及白天、夜晚等时间段。
上述场景环境可以自由切换以模拟不同天气、不同时间的攻防推演。
a2：建立实体模型
实体模型包括基础设施模型以及虚拟人物的模型，基础设施模型包含核设施、所有厂房、围栏、安保设施、车辆、工具、枪支、弹药、照明、道路等。虚拟人物包括保安、武警、电厂运行人员、恐怖分子。
a3：建立虚拟人物的行为模型
其中，所述行为模型可通过行为树定义，所述行为树包括至少一个行为集，所述行为集包括发生条件以及与所述发生条件对应的执行事件。例如，可通过“如果，…，那么…”逻辑实现虚拟人物的行为模型，如恐怖分子的行为模型如下：
Figure BDA0002460013630000041
Figure BDA0002460013630000051
需要说明的是，行为集可根据实际需要进行增加或者修改，本发明不做具体限定。
此外，由上表可以看出，一个发生条件可能对应多个执行事件，此时，用户可以根据实际需要选择执行事件。
a4：建立虚拟人物与基础设施模型之间的交互模型
具体地，实体模型之间具有针对动态环境可以通过复杂的交互，例如：
雨雪天气会降低车辆行使速度、入侵探测器效果；
恐怖分子匍匐前进可以降低被入侵探测报警系统发现的概率。
其中，如图2所示，所述交互模型的具体交互参数可以通过核安保数据库来定义。所述核安保数据库包含影响攻防演练结果的所有关键数据，例如：使用不同工具通过3米高的围栏所使用的时间，使用不同工具通过钢筋混凝土墙壁所需的时间等。
所述操作设备20，用于获取演练人员对显示于所述用户终端10内的所述虚拟人物的操作。
所述用户终端，用于根据所述操作，所述虚拟人物与所述基础设施模型、天气环境之间的交互模型，控制所述虚拟人物的动作，以实现虚拟的攻防推演。
在本实施例中，在完成建模后，演练人员即可以实现虚拟的攻防推演。具体地，例如需要模拟规模为x人的恐怖分子团伙对核电厂的破坏活动，核电厂配置有y名武装警卫、z名安保人员。则配置x+y+z台用户终端10，每个参与的演练人员分配1台用户终端10，并控制与其对应的虚拟人物在整个核电厂三维场景中的运动，虚拟人物在运动过程中，基于上述的行为模型以及交互模型执行相应的动作，即可实现对核设施安保事件的虚拟攻防演练。
需要说明的是，在本实施例中，所述演练人员可以通过操控设备20来实现对虚拟人物的控制，所述操控设备20可包括VR眼镜、控制手柄、键盘等，本发明不做具体限定。
所述大屏显示设备30，用于显示各个用户终端的显示画面或者过程数据(例如恐怖分子击毙或负伤数量及存活数量、恐怖分子实时位置及移动信息、武警负伤/牺牲信息、恐怖分子突破围栏采用的工具及耗费的时间、等关键信息)，以供现场观摩。
在本实施例中，所述大屏显示设备30可由若干个综合显示器或者大型电视拼接而成，其数量可根据攻防推演活动展示需求确定，本发明不做具体限定。
综上所述，本实施例提供的核安保三维虚拟攻防推演系统，通过采用虚拟的方式来实现核安保攻防演练，与实兵对抗演练相比，本实施例具有如下效果：
1)极大地降低核安保攻防演练成本；
2)不对核设施的日常运行造成干扰；
3)避免实兵攻防演练中的人员意外伤害风险；
4)可以大量重复推演，产生更加准确的结果。
示例性地，本发明实施例的各个过程可通过处理器执行可执行代码来实现，所述的可执行代码可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述实现本平台中的执行过程。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，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，所述处理器是所述平台的各个服务器的控制中心。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现平台的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统；存储数据区可存储根据使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(Secure Digital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述实现的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，包括：
多台用户终端、操控设备以及大屏显示设备；其中，每个演练人员对应于一台用户终端，在每台用户终端上运行有攻防推演软件，并加载形成核电厂三维场景；所述核电厂三维场景具有一个由所述演练人员控制的虚拟人物以及核电厂的基础设施模型；每个虚拟人物具有预定的行为模型；且每个虚拟人物与基础设施模型、场景环境之间具有交互模型；
所述操作设备，用于获取演练人员对显示于所述用户终端内的所述虚拟人物的操作；
所述用户终端，用于根据所述操作，所述虚拟人物与所述基础设施模型、天气环境之间的交互模型，控制所述虚拟人物的动作，以实现虚拟的攻防推演；
所述大屏显示设备，用于显示各个用户终端的显示画面或者过程数据，以供现场观摩。
2.根据权利要求1所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，每个虚拟人员具有预定的角色属性，所述角色属性包括武警、保安、恐怖分子、电厂工作人员。
3.根据权利要求1所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，所述行为模型通过行为树定义；所述行为树包括至少一个行为集，所述行为集包括发生条件以及与所述发生条件对应的执行事件。
4.根据权利要求3所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，当与所述发生条件对应的执行事件数量为多个时，则提供相应的选项供用户选择。
5.根据权利要求1所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，场景环境包括晴、阴、雨、风、雪天气、白天、夜晚时间段；其中，在不同的场景环境下，所述虚拟人物与所述基础设施模型具有不同的交互参数。
6.根据权利要求1所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，所述用户终端还包括核安保数据库；所述核安保数据库包含影响攻防演练结果的关键数据，至少包括：攀爬围栏所需时间；撬开门体所需时间；切割钢筋所需时间；各种入侵探测器的探测概率；炸弹破坏数据；车辆冲击力量；车辆速度；武器的伤亡概率。
7.根据权利要求1所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，所述操控设备包括VR眼镜、控制手柄、键盘。
8.根据权利要求1所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，所述基础设施模型包括：核设施、所有厂房、围栏、安保设施、车辆、工具、枪支、弹药、照明、道路、监控设备。
9.根据权利要求1所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，所述过程数据包括恐怖分子击毙或负伤数量及存活数量、恐怖分子实时位置及移动信息、武警负伤/牺牲信息、恐怖分子突破围栏采用的工具及耗费的时间。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的核安保三维虚拟攻防推演系统，其特征在于，所述大屏显示设备由若干个综合显示器或者大型电视拼接而成。
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