(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111490409.2 (22)申请日 2021.12.08 (71)申请人 天津大学 地址 300000 天津市南 开区卫津路9 2号 申请人 中广核工程有限公司 (72)发明人 张加万　张怡　陈奇毅　陈豪　 姜玉雪　肖瑾　王理　 (74)专利代理 机构 北京沁优知识产权代理有限 公司 11684 代理人 周庆路 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 19/00(2011.01) (54)发明名称 一种核安全应急的虚拟仿真系统 (57)摘要 本发明涉及核电厂三维仿真技术领域， 公开 了一种核安全应急的虚拟仿真系统， 包括三维虚 拟静态场景， 所述虚拟静态场景内设置有核电厂 几何模型、 管道流体模型、 辐射剂量显示模型和 虚拟漫游用户模 型， 所述辐射剂量显示模型包括 剖面剂量计算模块和维修剂量评估模块， 所述剖 面剂量计算模块用于对剖切后的管道流体模型 进行剂量率计算， 所述维修剂量评估模块用于计 算虚拟漫游用户模型在三维虚拟静态场景进行 模拟维修位移过程中所受剂量值； 该系统估算实 际情况下维修人员的伤害程度， 从而估算实际情 况下维修人员的伤害程度， 避开辐射强度高的区 域， 选择在退役过程中积累较小剂量辐射的路 径， 减小维修人员的伤害， 确保人员的安全。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114169170 A 2022.03.11 CN 114169170 A 1.一种核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 包括三维虚拟静态场景， 所述虚拟静 态场景内设置有核电厂几何模型、 管道流体模型、 辐射剂量显示模型和虚拟漫游用户模型， 所述虚拟漫游用户模型通过虚拟设备与用户连接， 实现用户实际控制三 维虚拟静态场景中 的虚拟漫游用户模型位移， 所述辐射剂量显示模型包括剖面剂量计算模块和维修剂量评估 模块， 所述剖面剂量计算模块用于对剖切后的管道流体模型进行剂量率计算， 所述维修剂 量评估模块用于计算虚拟漫游用户模型在三维虚拟静态场景进行模拟维修位移过程中所 受剂量值。 2.根据权利要求1所述的一种 核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 所述三维虚拟 静态场景整体还设置有均匀网格结构化的三 维核辐射剂量数据场， 三维核辐射剂量数据场 依据对实际核电厂的核辐射剂量采样、 过 滤和插值后重构得到 。 3.根据权利要求1所述的一种 核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 所述剖面剂量 计算模块包括剖切动作模块， 所述剖切动作模块包括沿坐标轴剖分组和沿对角剖切组， 所 述剖切动作模块与所述管道流体模型连接， 所述剖切动作模块对所述管道流体模型进 行切 割操作。 4.根据权利要求2所述的一种 核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 剖面剂量计算 模块包括剂量计算 公式， 剂量计算 公式依据剖切 动作模块确定， 当沿x＝ρ 进 行剖切时， 对应 的剂量计算公式为： 式中， Dx,y,z为三维网格剂量 率， S为单位 二维网格面积， D为剖面平均剂量。 5.根据权利要求3所述的一种 核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 所述辐射剂量 显示模型还包括设备剂量计算模块， 所述设备剂量计算模块用于计算三 维虚拟静态场景中 核电厂几何模 型的核辐射剂量率， 包括步骤： S01， 指定计算设备模型； S02， 获取设备的空间 坐标信息V(Xi‑j,Yp‑q,Zm‑n)； S03， 按照公式计算对应设备模型的剂量 率： 6.根据权利要求5所述的一种 核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 所述维修剂量 评估模块与所述虚拟漫游用户模型连接， 模拟仿真人员 在反应堆的检修工作， 计算所受和 辐射量包括如下步骤： S11， 获取人体重心坐标； S12， 与三维核辐射剂量数据场的坐标信息 进行匹配， 获取人体所 受到核辐射剂量值； S13， 将人体所受到核辐射剂量值与时间相乘， 得 到人员在核设备维修过程中受到的辐照剂量总量。 7.根据权利要求6所述的一种 核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 当人员在反应 堆进行的检修作业是对多个设备时， 人员收到的总辐照剂量等于每次维修过程和在辐射剂 量场内移动所受剂量的总和。 8.根据权利要求1所述的一种 核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 虚拟设备包括 HTC VIVE设备和HoloLens设备， 用户佩戴设备后通过行走来控制虚拟漫游用户模型在三维 虚拟静态场景位移， 通过转动头 部切换视角。 9.根据权利要求1所述的一种 核安全应急的虚拟仿真系统， 其特征在于， 所述虚拟静态 场景还包括路径规划模块， 所述路径规划模块基于所述虚拟静态场景 的网格地面， 已经起权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114169170 A 2点、 操作点和终点， 采用增强拓扑的进化神经网络算法进行路径规划。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114169170 A 3