核电厂控制室运维虚拟仿真
核电厂三维场景模型教学资源库
核电厂三维场景模型库
作为一套功能完备的核电厂控制室运维虚拟现实与仿真实训系统，系统内置多个完整的核电厂三维场景模型教学资源库，用户可实时调取相关场景案例用于教学实验和仿真实训，同时，系统内置功能强大的三维场景模型编辑器模块，用户可以根据需要，实时导入由第三方CAD工具软件构建的核电厂三维场景模型。
核电厂要素模型库
系统内置一个内容丰富的“核电厂要素模型库”，该素材库中包含大量的核电厂通用3D模型，如：核岛厂房及控制间、常规岛厂房及控制间、反应堆、主控控制室、远距离停堆控制室、汽轮发电机组、给水泵、管道阀门、蒸汽发生器、冷凝器、冷却塔、安全防护设备、运维工具及配套设施等。教师和学生可以利用这些核电厂素材库模型快速搭建一个模拟核电厂，为教学实验和仿真实训提供3D场景环境。
同时，用户可以利用“三维场景模型编辑器”，快速搭建一个初步的核电厂三维环境，并对3D场景和核电厂3D要素模型的属性进行实时编辑、修改和保存，如：物理数据、逻辑关系、应用属性、坐标位置、功能用途等，每个要素模型的信息数据与模型本身一一对应，并被保存在一个内置的数据库中，以备用户实时调用、查询读取和程序驱动（代码控制）。
场景交互
系统基于虚拟现实交互技术开发，内置功能强大的多维交互模式，如：漫游、行走、驾驶、飞行（鸟瞰）等模式，用户可以根据需要选择不同的模式和三维虚拟场景进行实时交互。同时系统支持多个外置交互设备接口，如：数据手套、六自由度位置追踪系统、计算机力反馈系统、操纵杆、方向盘等，用户可以根据需要实时接入不同的交互设备与虚拟仿真场景进行实时互动。
核电装备可视化管理
系统内置“装备可视化管理模块，包括一个功能完备的多功能视景浏览器和一个小型数据库，构成核电厂三维场景的各种要素模型都被存储在这个数据库中，实现分层管理。用户可以根据需要实时打开显示、查看浏览各种3D要素模型，如：核岛厂房及控制间、常规岛厂房及控制间冷却塔、反应炉、离心泵、控制室、汽轮发电机组、给水泵、管道阀门、蒸汽发生器、凝汽器以及套设施、安全防护设备、运维工具设施等。
用户可不仅可实时浏览3D模型，也可以读取每个3D要素模型的各种数据，包括它们的逻辑关系、位置和各种属性数据，可以对“核电厂3D设备模型”进行定位查询、数据显示、分层管理，逐级展示装备零部件的组成和结构关系。同时，可以利用“3D编辑”功能实时修改、更新相关的数据信息，并保存。
核电厂工艺流程仿真
系统内置典型核电厂运行工艺流程教学资源库，可以逼真地模拟整个“核电厂系统的工艺流程”，再现不同的环节、部件和子系统之间的结构组成、、逻辑关系、机构联动和系统工作过程，多视角、多维度地呈现整个“核电厂系统”的运行原理和工艺流程。用户可以根据需要实时打开配套的核电运维场景案例用于教学实验和仿真实训。
整体工艺流程仿真
系统以三维仿真交互的方式模拟整个核电厂的生产运行全过程，并可以在虚拟场景中漫游，进入各个生产空间，查看每个生产环节，观察期运营状态，利用六自由度交互设备进行操作交互，同时实时打开相应的技术资料，如图片、文字或视频资料详细了解核电厂不同环节的运行原理。生产工艺过程包括：
核电站的生产流程
主泵的冷却剂输送到压力容器中;燃料在核反应堆中发生不断地核裂变，压力会随之变化，由稳压器对其压力进行调节，从而产生核变能，核变能产生的热能使冷却剂变成高温液体进入蒸汽发生器，通过蒸汽发生器把冷却剂的热能变成蒸汽，蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机，推动汽轮机转动，从而带动发电机发电，电能通过主变压器升压进入电网。
一回路系统(核岛)
核燃料在经过主泵冷却剂冷却及稳压器压力调节的核反应堆中进行核裂变，产生核变能，从而产生热量，热量进入蒸汽加热器把在其中的二回路水变成蒸汽，余下的冷却剂在经过主泵回到压力容器，形成一个循环系统。
二回路系统(常规岛)
核燃料在经过主泵冷却剂冷却及稳压器压力调节的核反应堆中进行核裂变，产生核变能，从而产生热量，热量进入蒸汽加热器把在其中的二回路水变成蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道进入汽轮机，推动汽轮机转动，从而带动发电机发电，电能通过主变压器升压进入电网;汽轮机高压缸内的蒸汽一面送往高压加热器，一面送往热水分离加热器;热水分离再热器进行分离汽水分离，水通过管道排出，蒸汽继续送往汽轮机低压缸，低压缸中的一部分蒸汽直接送往凝气器冷却成水，另一部分蒸汽输送到低压加热器用来加热给水;凝气器通过循环水泵抽海水来做蒸汽的冷却系统，使其变成温水，通过给水泵输送到低压加热器中进行加热，加热之后的给水进入除氧器中除氧，除氧过后的给水在进过给水泵输送到高压加热气器再一次对给水进行加热，再次加热过的给水通过高温管道进入蒸汽发生器进行加热变成蒸汽或热水;形成一个系统。
装备工作原理和关键环节可视化仿真
除了基础的核电厂3D场景环境，为适应教学实验需要，系统为整个“核电厂3D场景和运维过程”提供分层管理、逐级展示功能，用户可以根据需要选择显示整个核电厂的一个装备、一个部分、一个环节或一个流程。对具体的环境进行教学实验，以互动教学的方式多角度、全方位的展现核电厂的装备工作原理和系统工作流程。如：设备的工作原理、工作过程中的运行状态、系统工艺流程、核电原理机的模拟运行过程等等。
每一个装备、系统原理仿真过程或工艺流程，均配套相应的“文字、图片和视频讲解”，用户可以根据需要实时调阅、参考不同的技术资料，为教学实训过程提供技术支撑。
运行数据与控制软件驱动接口
系统提供一个面向对象的灵活开放的模块化数据接口，用户可以根据需要实时接入各种生产数据或控制软件，驱动控制核电厂三维场景模型，接入数据驱动后的三维场景会按照数据的属性，真实模拟整个核电生产的仿真过程。
仿真系统按照核电厂工业装备和电气电路的逻辑关系模拟高度逼真的核电厂三维仿真场景，每一个装备部件和生产环节均为矢量化、可交互的三维模型节点，用户可以根据核电厂的生产和逻辑关系通过编程或电力控制软件，来驱动和控制三维系统装备的工作过程。
同时每个装备部件和控制节点均经过“功能和数据属性编辑”，并与管理数据对接，形成固定的数据库模型，用户可以根据这些装备部件和节点的功能属性和数据库特征接入相应的生产数据，以驱动和控制整个仿真场景和部分场景的动态生产过程，如：开关、电动机、转子、供水冷却系统、液压等自动阀门的控制，最终形成一个根据真实生产数据驱动的“核电厂生产过程三维仿真系统”。
核电厂运维管理与操作仿真实训
系统基于虚拟现实与实时交互技术开发，内置功能强大的多维交互模式，如：漫游、行走、驾驶、飞行（鸟瞰）等模式，用户可以根据需要实时选择不同的模式和三维虚拟场景进行实时交互。同时系统支持多个外置交互设备接口，如：数据手套、六自由度位置追踪系统、计算机力反馈系统、操纵杆、方向盘等，用户可以根据需要接入不同的交互设备与虚拟仿真场景进行实时互动。
基于系统功能完备的交互功能，用户可以进入核电厂三维仿真场景进行“运维管理和交互操作仿真实训”，包括：生产车间的运维管理和仿真实训、虚拟控制室的交互操作仿真实训。
生产车间的运维管理和仿真实训
用户可以佩戴头盔显示器或6自由度交互设备，进入虚拟厂区、车间和大型装备的内部，对设备装备、仪器仪表、电气电路、管线阀门等进行查看浏览和检修维护，过程中，用户可以实时调阅系统内置的“运维指南”，运维指南将以多窗口的形式将文字、图片或视频指定显示在用户的眼前，用户按照生产和技术要求进行阅读、参考和比对分析，从而完成正确的“运维过程”，达到教学实训的目的。
虚拟控制室交互操作仿真实训
每个核电厂仿真系统均配套了专业的“虚拟三维控制室”，包括“主控室控制室”和“远距离堆停控制室”三维场景模型。控制室的每个模型节点（如：仪器仪表、显示屏、控制开关、电气电路等）均为独立的、可编辑、可交互、可编程控制的模型节点，并与内置的“控制数据库”对接，用户可以通过“编程”控制每一个开关、按钮或控制手柄等。也可以通过手动交互功能，控制各类开关按钮。控制数据同时又与整个电厂的生产过程对接，可实时驱动整个电厂生产过程运行的每一个装备和每一个环节。
虚拟控制室仿真实训内容包括：主控室控制室虚拟仿真教学实训、原距离堆停控制模拟教学实验和仿真实训。教学实验和仿真实训过程中，用户可以打开核电厂三维场景和虚拟控制室三维场景，启动教学实验和仿真实训情景模式，通多键盘鼠标完成“控制室运维管理”过程的学习和仿真实训，也可以配套用户佩戴头盔显示器或6自由度交互设备，走进虚拟的三维场景，根据已有的理论知识，进行核电厂“运维管理和操作仿真实训”。包括：检查各类仪器仪或动态虚拟显示屏，按照操作流程指南，模拟操作各类控制开关等，完成仿真实训过程，达到模拟演练的目的。
突发事故仿真与应急处置演练
应急教学管理
系统内置典型的核电厂事故情景模拟仿真内容，当用户启动“核电厂事故应急管理”情景模式后，系统会呈现一个完整的三维事故场景和情景模式，如爆炸、停车等突发事故。教师利用该情景模式，结合理论大纲和行业要求，多视角、多维度地教授学生的核电厂突发事故应急管理知识。如：事故类型、成因、可能导致的后果，应急处置的流程、步骤和方法等。过程中，教师可实时调阅相关的应急管理指南和教学资源库，如图片、文字或视频等进行辅助教学。
应急处置演练
系统内置“核电厂虚拟控制室”系统，该系统完全按照1:1的真实物理数据构建，并与整个虚拟核电厂的三维场景和生产环节相连，真实模拟“核电厂控制室”的逻辑过程和控制功能。
用户开启“控制室应急处置”情景模式后，可以根据已掌握的理论知识和实际经验，通过配键盘鼠标，迅速模拟操作“虚拟控制室”中的各种仪器设备和控制开关，并可以实时调阅系统内置的“应急处置指南”，浏览、查看和分析，确保操作的正确性，直到“警报”解除，从而正确完成突发事故的应急处置过程。
用户也可以配套用户佩戴头盔显示器或6自由度交互设备，走进虚拟的三维控制室，根据已有的理论知识和应急处置要求，进行应急处置模拟训练，包括：检查各类仪器仪表，按照应急处置操作指南，模拟操作各类控制开关等，完成应急处置和仿真实训过程，达到模拟演练的目的。应急处置和模拟演练过程可以是单人操作，也可以是多人协同操作。应急模拟操作的过程中，用户可以实时调阅系统内置的“应急处置指南”，浏览、查看和分析，确保操作的正确性，直到“警报”解除。
装备原理模拟机仿真
系统内置一个核电厂典型设备的“原理模拟机”三维仿真模型库，主要有反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机以及有关系统设备。系统按照1:1的比例，在三维高精度建模的基础上（基于CATIA、Solidwork、Pro/E、UG或其三维CAD软件平台构建的三维模型），根据机械原理、机构联动方程、物理属性仿真算法和仿真交互要求，真实模拟“核电装备”的动态工作过程。
原理机模拟仿真系统可为虚拟教学实验和仿真实训提供一个高度逼真的三维可视化支撑环境。基于这种三维可视化仿真过程，教师可以更容易地表达和讲解，学生也能更轻松快捷地接受所学的知识内容。
教师可以利用该系统，模拟核电装备的动态工作过程。虚拟场景中，教师或学生可使用鼠标或六自由度交互装置开启按钮、启动汽轮机或发电机；同时也能通过快进和慢放按钮，详细观察设备的动态运转过程或流程，详细呈现工业装备的“动态”工作原理。
除了模拟“装备内在工作过程”，系统还可以模拟整个“装备系统的工艺流程”，可逼真地模拟整个“装备系统”的工艺流程和工作过程，再现不同的零部件及子系统之间的结构组成、机构联动和系统工作过程，多视角、多维度地详细呈现整个“装备系统”的运行原理。
系统提供外部数据驱动数据接口，这些数据可以是逻辑电路方程、机械运动方程、或机构联动方程，已经机械运动驱动参数，如：转速、步长、旋转角速度、位置等，用以驱动静态三维模型，实现机构联动和动态运转。
