劉文倩 韓利峰 黃 麗 楊崢翰

1（中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049）

在新時代“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，以互聯(lián)網(wǎng)為中心的數(shù)字化監(jiān)測管理已成為核工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，其中可進(jìn)行交互訪問的數(shù)字孿生系統(tǒng)也將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的挑戰(zhàn)。數(shù)字孿生是根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界中的模型與數(shù)據(jù)，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)實(shí)體裝備全生命周期過程的數(shù)字化技術(shù)［1］。隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)的成熟，諸多產(chǎn)業(yè)都嘗試將數(shù)字孿生技術(shù)引入其領(lǐng)域，通過傳感器采集設(shè)備的工作狀態(tài)，結(jié)合建模分析、大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相對應(yīng)實(shí)體裝備的狀態(tài)評估、故障診斷及未來趨勢預(yù)測，模擬各種可能性，提供更全面的決策支持。數(shù)據(jù)作為運(yùn)行管理的重要指標(biāo)，對數(shù)據(jù)的合理采集及分析加工過程是實(shí)現(xiàn)智能決策和控制的重要步驟，在此基礎(chǔ)上開發(fā)數(shù)據(jù)通信接口，進(jìn)一步建設(shè)數(shù)字化、高效化的實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)成為了各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動力。

基于以上背景，本文以數(shù)字孿生技術(shù)為支撐，研究了基于三維圖形技術(shù)的熔鹽堆反應(yīng)裝置三維可視化建模，并實(shí)現(xiàn)在Unity三維引擎的模型對接與虛擬場景渲染；其次，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)物理與工業(yè)控制系統(tǒng)（Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS）后端服務(wù)器與Node.js中轉(zhuǎn)服務(wù)器，基于Node-EPICS事件驅(qū)動結(jié)合Socket.io套接字完成實(shí)時數(shù)據(jù)接口開發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生系統(tǒng)對現(xiàn)場反應(yīng)堆數(shù)據(jù)更新事件的監(jiān)聽；最后，基于XCharts可視化框架提出集中顯示實(shí)時數(shù)據(jù)的可視化方法，保證數(shù)據(jù)的可解釋性，便于對數(shù)據(jù)的實(shí)時分析。

1 數(shù)字孿生技術(shù)在核能領(lǐng)域的應(yīng)用

目前國外方面，美國能源部先進(jìn)能源研究計劃署（Advanced Research Projects Agency-Energy，ARPA-E）于2021年5月宣布，將于“核能發(fā)電智能管理（Generating Electricity Managed by Intelligent Nuclear Assets，GEMINA）”主題框架下出資2 700萬美元支持9個數(shù)字孿生項目的研發(fā)［2］，9個項目涉及4種 堆 型：BWRX-300、HTGR（High Temperature Gas-cooled Reactor）、FHR（Fluoride-salt-cooled Hightemperature Reactor）和 MSR（Molten Salt Reactor）［3］。這些項目的目標(biāo)在于使下一代核電站的運(yùn)行和維護(hù)成本降低為原來的10%，通過開發(fā)核電站或反應(yīng)堆關(guān)鍵部件的數(shù)字孿生，將其與故障檢測技術(shù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)堆系統(tǒng)的連續(xù)監(jiān)控、預(yù)警、診斷和預(yù)測，進(jìn)一步開發(fā)人工智能框架，用于在算法無法識別某事件的情況下，保證核電站在默認(rèn)安全作業(yè)模式繼續(xù)運(yùn)行。

2020年9月，法國啟動數(shù)字反應(yīng)堆建設(shè)項目，目的在于對法國所有核電機(jī)組進(jìn)行數(shù)字化方式克隆，這些數(shù)字孿生堆將作為新一代操作人員的培訓(xùn)模擬器和工程研究的模擬環(huán)境。該項目將數(shù)字孿生技術(shù)與核能相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，利用創(chuàng)新工藝方便了操作人員對核能裝置的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)與運(yùn)維技術(shù)掌握。

國內(nèi)方面，劉明明等［4］利用數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)堆的初期效果展示及人因分析；胡夢巖等［5］探究了數(shù)字孿生在先進(jìn)核能領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前瞻；王愷等［6］將數(shù)字孿生技術(shù)與核儀控DCS（Distributed Control System）領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用需求相結(jié)合，闡述了基于數(shù)字孿生的核儀控產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)制造階段的關(guān)鍵技術(shù)；潘保林等［7］研究了數(shù)字孿生核電站的應(yīng)用模式和架構(gòu)，并闡述了實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生核電站需要突破的一些關(guān)鍵技術(shù)。由此可見，將數(shù)字孿生技術(shù)等新興信息技術(shù)應(yīng)用于核電領(lǐng)域已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，但國內(nèi)外技術(shù)仍處于初級階段，如何在實(shí)時監(jiān)聽數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立多尺度融合的高效物理仿真系統(tǒng)，成為了亟待解決的關(guān)鍵問題。

本項目基于的釷基熔鹽堆核能項目（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）是中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項之一，致力于研發(fā)第四代先進(jìn)裂變反應(yīng)堆核能系統(tǒng)［8?9］，解決熔鹽堆關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)核燃料長期穩(wěn)定供應(yīng)、防核擴(kuò)散和核廢料最小化等戰(zhàn)略目標(biāo)。其包括的釷基熔鹽固態(tài)仿真堆TMSRSF0［10］項目的監(jiān)控系統(tǒng)計劃在物理與數(shù)字電廠之間實(shí)現(xiàn)協(xié)同實(shí)時交互，以BIM（Building Information Modeling）模型為數(shù)據(jù)載體，以設(shè)備、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)為手段，創(chuàng)建更加精確、全面的數(shù)字孿生模型，并聚焦數(shù)字化設(shè)計，構(gòu)建TMSR“智慧核腦”，形成對核反應(yīng)堆的全方位集成化、精細(xì)化管理，提高項目監(jiān)管能力，保證和提高核電經(jīng)濟(jì)性和安全性。

數(shù)字孿生系統(tǒng)構(gòu)建架構(gòu)如圖1所示，其中數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)主要包含三個部分：現(xiàn)實(shí)物理域、數(shù)字孿生體和用戶域。其中現(xiàn)實(shí)物理域的設(shè)備信息由各傳感器、PLC等采集，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)交互層傳輸?shù)竭壿嬁刂栖浖羞M(jìn)行仿真計算進(jìn)一步構(gòu)建數(shù)字孿生體，最后發(fā)布到前端展示界面供用戶域操作。本文側(cè)重于數(shù)據(jù)交互層與邏輯控制層的技術(shù)開發(fā)。邏輯控制層基于Unity開發(fā)，Unity是一個整合了圖像、音頻、物理引擎、人機(jī)交互及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的跨平臺三維引擎，支持三維建模軟件如3D Studio Max、SolidWorks的fbx、obj格式的模型文件導(dǎo)入，它借助Mono跨平臺的原理，通過C#語言來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部邏輯。數(shù)據(jù)交互層選用軟件為EPICS［11］，可通過輸入輸出控制器（Input/Output Controller，IOC）實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)源設(shè)備和Node.js服務(wù)器的實(shí)時通訊，它支持主流通訊協(xié)議與多種編程語言，其中C#編程語言為打通EPICSUnity的數(shù)據(jù)交互通道提供了支持。

圖1 數(shù)字孿生系統(tǒng)與數(shù)據(jù)驅(qū)動架構(gòu)Fig.1 Architectureof digital twin systemsand datadriven

2 實(shí)時通信接口

2.1 實(shí)時PV變量通信接口

圖2 為系統(tǒng)軟件開發(fā)框架，其中EPICS由客戶端OPI、輸入輸出服務(wù)器IOC和設(shè)備控制層組成，它基于的CA（Channel Access）通信協(xié)議是一個工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，其通信機(jī)制是依賴以太網(wǎng)獲取現(xiàn)場設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)，然后對全體IOC進(jìn)行廣播，當(dāng)確定目標(biāo)IOC后便與其建立點(diǎn)對點(diǎn)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。EPICS將PV（Process Variable）變量上傳至中轉(zhuǎn)WebSocket服務(wù)器依賴Node-EPICS軟件包，Node-EPICS是EPICS為Node.js開發(fā)平臺提供的一個通道訪問模塊，該模塊通過調(diào)用Node-FFI（Foreign Function Interface）實(shí)現(xiàn)C代碼和JavaScript代碼之間的類型轉(zhuǎn)換和內(nèi)存共享，進(jìn)一步調(diào)用EPICS的libCA動態(tài)鏈接庫函數(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)對EPICS過程變量的get、put、monitor等操作。

圖2 系統(tǒng)軟件開發(fā)框架Fig.2 Development framework of system software

CA協(xié)議的事件回調(diào)機(jī)制要求當(dāng)IOC中數(shù)據(jù)發(fā)生更新時，IOC調(diào)用db_post_event函數(shù)將新的數(shù)值上傳，Node.js服務(wù)器通過ca_create_subcription函數(shù)對變量更新事件進(jìn)行訂閱［12］，并通過Socket.emit函數(shù)向客戶端傳遞數(shù)據(jù)，觸發(fā)前端數(shù)據(jù)顯示面板的數(shù)據(jù)信息變換。

Unity基于Mono運(yùn)行時提出了將腳本語言編譯為原生代碼的方式，從而實(shí)現(xiàn)了對多種硬件架構(gòu)和操作平臺的支持，并同時提供了很多方便調(diào)用原生代碼的接口，以此來實(shí)現(xiàn)其腳本模塊基礎(chǔ)。

本系統(tǒng)利用Socket事件編程完成數(shù)據(jù)的安全傳輸。WebSocket是建立在TCP（Transmission Control Protocol）上的全雙工通信協(xié)議，僅需一次握手便可實(shí)現(xiàn)永久性連接，且數(shù)據(jù)傳輸時的頭部長度較短，可在節(jié)省服務(wù)器資源和帶寬的情況下保證數(shù)據(jù)的實(shí)時交互。Socket套接字實(shí)現(xiàn)了對通信協(xié)議的封裝，提供了一組接口便于用戶調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在應(yīng)用層和傳輸控制層的實(shí)時交互。本文在Unity中利用C#的SocketIOClientDotNet庫實(shí)現(xiàn)客戶端與Node.js服務(wù)器的Socket響應(yīng)，這個庫支持js客戶端所做的所有特性，包括事件、選項和傳輸升級，所封裝的IO.Socket（）函數(shù)可支持服務(wù)器URL（Uniform Resource Locator）地址鏈接，程序開發(fā)時為此函數(shù)建立回調(diào)機(jī)制用于顯示連接狀態(tài)。對于EPICS過程變量的更新采集采用socket.On（）變量讀取函數(shù)，將PVname作為函數(shù)參數(shù)輸入后系統(tǒng)自動監(jiān)聽變量更新，但需數(shù)據(jù)類型及精度轉(zhuǎn)換后才可將Data值用于UI（User Interface）組件。

2.2 實(shí)時視頻流接口

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在整個系統(tǒng)的設(shè)計中承擔(dān)監(jiān)視、記錄的功能。通過多個攝像機(jī)的實(shí)時畫面?zhèn)鬏?，能有效?shí)現(xiàn)對監(jiān)視現(xiàn)場全天候、多方位的監(jiān)視，方便管理人員全局把握生產(chǎn)、工作的進(jìn)度和狀況，從而更方便快捷地實(shí)現(xiàn)人員、物資的調(diào)度，提高工作效率。本文基于VLCMedia Player的視頻流庫完成對現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)通信接口的開發(fā)，只需一個流地址便可實(shí)現(xiàn)本地視頻或網(wǎng)絡(luò)視頻的播放及控制。圖3為實(shí)時視頻流調(diào)取開發(fā)流程，讀取現(xiàn)場?？低晹z像頭RTMP（Real Time Messaging Protocol）、RTSP（Real Time Streaming Protocol）視頻流后，將其投影到Material或Texture中間介質(zhì)上，將此中間介質(zhì)賦予成放映對象的貼圖屬性，從而完成實(shí)時視頻播放功能。

圖3 實(shí)時視頻流調(diào)取開發(fā)流程Fig.3 Development process for the retrieval of real-time video stream

3 實(shí)時數(shù)據(jù)可視化表達(dá)

數(shù)據(jù)可視化是將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以圖形及圖表形式集中展示，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析等技術(shù)從而發(fā)現(xiàn)其中未知信息的過程。如圖4所示，本系統(tǒng)將監(jiān)測到的反應(yīng)堆實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，結(jié)合多種數(shù)據(jù)圖形化表示手段設(shè)計熔鹽堆可視化系統(tǒng)界面［13］，對熔鹽堆運(yùn)行狀態(tài)和工作情況進(jìn)行可視化展示，以獲得對數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測與分析。

圖4 數(shù)據(jù)更新響應(yīng)與圖表設(shè)計流程Fig.4 Dataupdateresponseand chart design process

TMSR-SF0運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)體系主要包含5個關(guān)鍵模塊：運(yùn)行回路側(cè)數(shù)據(jù)、堆本體數(shù)據(jù)、空冷數(shù)據(jù)、高溫熔鹽泵數(shù)據(jù)、非能動余熱排出數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)維要求，對于一些重要變量，使用通用圖元進(jìn)行展示，將數(shù)值以曲線與圖形方式相結(jié)合，采用XCharts可視化框架將監(jiān)測數(shù)據(jù)整合到人機(jī)交互界面。XCharts是一個基于UGUI的可定制數(shù)據(jù)圖表庫，整體框架通過JavaScript構(gòu)建，圖元底層由純代碼構(gòu)建，融合HTML、CSS技術(shù)實(shí)現(xiàn)樣式設(shè)計，并設(shè)置參數(shù)于Scene視圖的可視化配置。

本文實(shí)現(xiàn)的核電系統(tǒng)監(jiān)控可視化主要關(guān)注了以下類型圖元：

1）數(shù)字-文本形式

本文系統(tǒng)對于海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的展示，由于canvas容器可用信息空間有限，利用Text與InputField組件結(jié)合數(shù)字文本形式實(shí)現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)更新，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)控和過程能力的評估以供操作員參考。

2）二維平面圖形

仿真堆堆芯加熱棒狀態(tài)數(shù)據(jù)是監(jiān)測加熱棒運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)，堆芯加熱棒共19根分布于3層區(qū)域，采用RawImage組件根據(jù)其實(shí)際位置信息構(gòu)建二維平面圖紙，設(shè)置其Color屬性依據(jù)數(shù)據(jù)更新實(shí)時渲染，堆芯加熱棒狀態(tài)指數(shù)劃分4個等級用于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示，其中FFFF00表示通信故障、00FF00表示正常運(yùn)行、FF0000表示狀態(tài)異常、B5B5B5表示設(shè)備連接異常。通過顏色變化可幫助操作人員及時掌握反應(yīng)堆運(yùn)行情況，確保裝置平穩(wěn)運(yùn)行。

3）折線圖

在非能動余熱排出系統(tǒng)界面，依賴東西側(cè)余排功率數(shù)據(jù)更新動態(tài)生成折線圖，可反映同一類型數(shù)據(jù)于一定時間周期內(nèi)的變化趨勢。XCharts將折線圖封裝為LineChart組件，通過GetComponent方法獲取圖表，并對其進(jìn)行相關(guān)參數(shù)配置。在引入監(jiān)聽數(shù)據(jù)前，需清空圖表原有數(shù)據(jù)，添加Line系列圖表類型用于接收數(shù)據(jù)，通過Type指定不同圖表類型。

4）環(huán)形圖

在堆本體數(shù)據(jù)模塊，堆芯總功率、加熱棒電流數(shù)據(jù)、進(jìn)出口溫度及堆芯氣壓等數(shù)據(jù)通過環(huán)形圖形式展示。Ring圖的實(shí)現(xiàn)需先計算出當(dāng)前值與標(biāo)準(zhǔn)中最小值閾值計算差值，然后計算與極差的占比，將此占比轉(zhuǎn)化為角度值賦予RadialSlider組件，有利于直觀顯示每組數(shù)據(jù)相對于總數(shù)的大小，并將數(shù)據(jù)賦予text組件加以直觀顯示。

5）柱狀圖

堆芯孔道溫度、堆容器溫度等以柱狀圖的形式來顯示，此時引入BarChart組件，利用AddData添加圖表數(shù)據(jù)時采用不同標(biāo)簽區(qū)分變量，能更直觀地反映均勻性差異，并且通過對比分析有利于判斷異常原因。

4 前端系統(tǒng)展示

基于TMSR-SF0熔鹽堆縮比仿真裝置設(shè)計的數(shù)據(jù)監(jiān)測與可視化系統(tǒng)主要包含4個虛擬場景界面，包括仿真堆本體、高溫循環(huán)泵、非能動余熱排出系統(tǒng)、熔鹽回路系統(tǒng)等，各場景之間通過界面上的提示控件Button進(jìn)行跳轉(zhuǎn)切換。

圖5 展示出了仿真堆本體結(jié)構(gòu)組成及重要監(jiān)測數(shù)據(jù)。其中堆芯結(jié)構(gòu)主要分為堆容器、石墨堆芯、流量分配裝置、控制棒系統(tǒng)、相關(guān)功能通道；重要監(jiān)測數(shù)據(jù)包括堆芯總功率、堆芯加熱棒電流數(shù)據(jù)及狀態(tài)預(yù)警、堆芯進(jìn)出口溫度、堆芯氣壓、熔鹽液位。仿真堆本體的數(shù)字孿生模型采用動畫形式高度模擬了其組裝過程，結(jié)合數(shù)據(jù)面板實(shí)時監(jiān)測進(jìn)出口溫度，掌握熔鹽液位高度及堆芯氣壓，監(jiān)測堆芯加熱棒電流的強(qiáng)弱和異常波動，實(shí)現(xiàn)全面直觀的監(jiān)測效果。

圖5 實(shí)驗(yàn)堆堆芯監(jiān)測界面Fig.5 Coremonitoring interfaceof experimental reactor

如圖6所示，高溫循環(huán)泵分為燃料鹽循環(huán)泵和冷卻鹽循環(huán)泵，系統(tǒng)根據(jù)軸承溫度、泵罐溫度數(shù)據(jù)繪制折線圖顯示變化趨勢，根據(jù)現(xiàn)場返回的X、Y坐標(biāo)繪制軸心運(yùn)動軌跡，并對電機(jī)頻率與轉(zhuǎn)速、覆蓋氣壓、密封氣泄露、冷油流速、屏蔽塞冷卻氣流、液位高度數(shù)據(jù)繪制環(huán)形圖顯示。

圖6 高溫熔鹽泵監(jiān)測界面Fig.6 Monitoring interface of high temperature molten salt pump

為了限制和緩解事故后果，熔鹽堆設(shè)置了非能動余熱排出系統(tǒng)等多種專設(shè)安全設(shè)施。圖7展示了自然冷卻余排換熱裝置結(jié)構(gòu)及空氣流動路徑，在事故工況下，該系統(tǒng)無需人為動力與外部輸入，便可將堆芯余熱排至大氣中。系統(tǒng)依靠純熱工質(zhì)溫度差和位差所形成的驅(qū)動力克服流動阻力，形成自然循環(huán)，連續(xù)導(dǎo)出堆芯余熱。基于自然循環(huán)的非能動余熱排出系統(tǒng)能夠確保在故障情況下燃料的持續(xù)冷卻，是保障核安全的重要部分。

圖7 非能動余排監(jiān)測界面Fig.7 Monitoring interfaceof passiveresidual heat removal

此裝置的三維模型將堆容器做透明處理，著重表達(dá)從進(jìn)口到出口的熔鹽流動情況，設(shè)置顏色漸變動畫效果清晰地展示了流經(jīng)不同部位處熔鹽的溫度差異，通過配置Particle System，利用其粒子運(yùn)動的變化規(guī)則模擬熔鹽的氣態(tài)流動特效。

如圖8所示，反應(yīng)堆回路系統(tǒng)包括燃料鹽回路系統(tǒng)和冷卻鹽回路系統(tǒng)，熔鹽通過在燃料鹽回路的循環(huán)流動，將反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的熱量通過熔鹽-熔鹽換熱器有效傳遞至冷卻鹽回路［14］。冷卻鹽回路系統(tǒng)主要包括冷卻鹽循環(huán)泵、熔鹽-熔鹽換熱器、熔鹽-空氣換熱器、管路和相關(guān)閥門等，熔鹽在此回路通過熔鹽-空氣換熱器將熱量最終傳遞至環(huán)境中或功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)［15］，實(shí)現(xiàn)對熱量的后續(xù)利用。反應(yīng)堆回路系統(tǒng)的三維數(shù)字模型以縱軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)展示，可直觀顯示反應(yīng)堆回路組成與分布，并展示燃料鹽和冷卻鹽介質(zhì)分別在相應(yīng)回路系統(tǒng)中的循環(huán)與換熱動作。

圖8 TMSR-SF0熔鹽堆縮比仿真實(shí)驗(yàn)裝置監(jiān)測界面Fig.8 Monitoring interfaceof reduced-scalesimulation experiment deviceof TMSR-SF0

使用此方案構(gòu)建的數(shù)據(jù)孿生系統(tǒng)可發(fā)布為適用于不同操作系統(tǒng)的可執(zhí)行文件，無需安裝額外軟件便可進(jìn)行運(yùn)行測試。系統(tǒng)界面將三維立體模型與數(shù)據(jù)面板相結(jié)合，具備動畫效果與特效渲染，可直觀反映堆芯部件組裝過程與熔鹽流動情況。UI層結(jié)合圖元技術(shù)實(shí)現(xiàn)板塊化設(shè)計，集成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與視頻數(shù)據(jù)，系統(tǒng)渲染幀率可依據(jù)需求自行設(shè)定，Unity幀率步進(jìn)為20 ms，Update函數(shù)中設(shè)置對當(dāng)前幀率對5取余來進(jìn)行渲染，即渲染周期為每5幀進(jìn)行一次更新操作，時間周期為100 ms，可利用Statistics窗口與Profiler分析器觀察包括每秒幀率、CPU使用情況和內(nèi)存數(shù)據(jù)在內(nèi)的指標(biāo)統(tǒng)計，結(jié)果表明此方案可在不影響展示效果的前提下節(jié)約計算機(jī)資源。

5 結(jié)語

目前國內(nèi)核電領(lǐng)域數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展還處于初步階段，仍有許多關(guān)鍵技術(shù)需要攻克，本文緊密結(jié)合TMSR-SF0核反應(yīng)堆運(yùn)行維護(hù)實(shí)況，研究了基于數(shù)字孿生技術(shù)的反應(yīng)堆實(shí)時監(jiān)測可視化終端，在Unity三維引擎的基礎(chǔ)上，結(jié)合三維建模技術(shù)以及數(shù)據(jù)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了核反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備的物理特性在虛擬環(huán)境中的模型構(gòu)造，并實(shí)現(xiàn)對工作狀態(tài)的逼真渲染。在下一階段的工作中，將致力于開發(fā)邏輯控制層的物理仿真模塊，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與云計算平臺、信息物理融合等多種新興技術(shù)的數(shù)據(jù)對接。

本系統(tǒng)致力于物理世界與虛擬世界之間的實(shí)時數(shù)據(jù)交互接口與可視化手段開發(fā)，能夠有效解決當(dāng)前核工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)三維數(shù)字化程度相對較低的問題，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)預(yù)警與在線監(jiān)測功能。該方案已成功應(yīng)用于中國科學(xué)院TMSR-SF0核工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測中，為核反應(yīng)堆的運(yùn)行和保護(hù)提供了保障，以確保裝置能安全、可靠和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，同時也豐富了數(shù)字化核電監(jiān)控系統(tǒng)研究內(nèi)容，為新一代信息技術(shù)與核電領(lǐng)域的融合提供了一定參考價值。

作者貢獻(xiàn)聲明劉文倩：醞釀和設(shè)計實(shí)驗(yàn)，實(shí)施研究，起草文章；韓利峰：對文章的知識性內(nèi)容作批評性審閱；黃麗：行政、技術(shù)或材料支持；楊崢翰：指導(dǎo)，支持性貢獻(xiàn)。