一种可视化的核电站三维模型路径规划方法及系统与流程

本发明涉及核电站三维模型维护管理技术领域，尤其涉及一种可视化的核电站三维模型路径规划方法及系统。

背景技术：

核电站由于其特殊的能源产生环境以及安全性要求，需要在硬件上配置多个系统作为它的组成部分，这就需要种类繁多、数量庞大的物项。而在厂房布置设计上，高度要求科学性与合理性，于是就形成了很多大小、功能各异的房间，这就必然产生了复杂性与隐蔽性。

然而目前尚未有任何一个已投放使用的三维模型浏览工具具备在核电厂房中精确定位物项、房间以及从指定位置达到指定终点的自动路径规划的功能。在针对核电站相关物项的维护中，现场维护人员一般先根据物项的名称在文档信息系统或者通过iso图、定位图等文本资料中找到该物项在核电厂房中所处的房间位置，然后维护人员再凭借自己对核电厂房中各个房间位置及开口方向的熟悉程度或者通过咨询同事的方式到达该房间，并在到达房间后根据各方面的信息搜寻找到并确定该物项。该三维模型的管理方式存在以下问题：(1)物项管控问题，由于原有物项信息是通过图纸、文档等方式存储在个人电脑中，通过邮件或共享方式流转会造成管理、存储和版本方式的问题；(2)路径搜索问题，无法通过图纸、文档等相关物项信息动态的进行物项查找的路径规划；(3)物项检索效率低，由于原有物项管理方式是通过图纸、文档等方式，当要查找某一物项时，需要人工一个一个的在图纸或文档中查找，操作上会耗费大量时间，无法一键定位相关物项。

另外，在日常维护中，当需要对某一物项进行现场检测时，或者在极端情况下，某一物项发生故障需要做应急措施时，维护人员却因为缺乏路径规划方案而无法在第一时间内安全有效地到达该物项的精确位置，存在核电站维护效率低、安全性不高等问题。

技术实现要素：

本发明针对核电站维护管理过程中的物项查找无法精确定位、维护效率低、安全性不高等问题，提供了一种可视化的核电站三维模型路径规划方法及系统，实现对目标物项所在厂房位置的精确定位，并能够自动生成从指定位置到目标物项的路径规划方案，提高维护管理效率和维护安全性。

本发明用于解决以上技术问题的技术方案为：一方面，提供一种可视化的核电站三维模型路径规划方法，包括：

获取与路径规划相关的三维模型；

建立所述三维模型中各物项的名称与其所在房间位置的映射关系；

为所述三维模型创建位置坐标，并对所述三维模型进行初步处理；

整合所述三维模型，并对用户输入的目标物项进行识别，根据所述映射关系定位所述目标物项所在的房间位置并进行显示，并计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案并进行显示。

本发明上述的核电站三维模型路径规划方法中，所述计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案并进行显示，包括：

根据最短寻路算法计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案；

根据所述映射关系对所述路径规划方案进行分层加载显示，所述分层加载显示的内容包括所述目标物项所在厂房楼层的三维模型、当前路径导航指示点所在厂房楼层的三维模型，以及厂房与厂房之间的过渡通道的三维模型。

本发明上述的核电站三维模型路径规划方法中，所述整合所述三维模型，并对用户输入的目标物项进行识别，根据所述映射关系定位所述目标物项所在的房间位置并进行显示，包括：

整合所述三维模型进行可通路径铺路渲染；

获取用户输入的目标物项，所述目标物项包括设备码或房间号；

识别所述房间号，对所述房间号对应的房间位置直接进行定位并高亮显示；或，识别所述设备码，根据所述映射关系获取与所述设备码对应的房间位置并进行定位和高亮显示。

本发明上述的核电站三维模型路径规划方法中，所述为所述三维模型创建位置坐标，并对所述三维模型进行初步处理，包括：

为所述三维模型创建以世界坐标原点为参考原点的位置坐标；

对所述三维模型进行初步处理以减小模型文件大小，所述初步处理包括对所述三维模型进行削面和塌陷。

本发明上述的核电站三维模型路径规划方法中，所述建立所述三维模型中各物项的名称与其所处房间位置的映射关系，包括：

对所述三维模型进行模型格式转换；

建立所述三维模型中各物项的名称与其所处房间位置的映射关系，并将所述映射关系写入到数据库中进行存储。

本发明上述的核电站三维模型路径规划方法中，所述获取与路径规划相关的三维模型，包括：

将三维布置设计模型按设定要求划分筛选出相关模型并以厂房楼层为单位导出作为所述三维模型。

另一方面，还提供一种可视化的核电站三维模型路径规划系统，包括：

模型获取模块，用于获取与路径规划相关的三维模型；

数据关联模块，用于建立所述三维模型中各物项的名称与其所在房间位置的映射关系；

模型处理模块，用于为所述三维模型创建位置坐标，并对所述三维模型进行初步处理；

路径生成模块，用于整合所述三维模型，并对用户输入的目标物项进行识别，根据所述映射关系定位所述目标物项所在的房间位置并进行显示，并计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案并进行显示。

本发明上述的核电站三维模型路径规划系统中，所述路径生成模块包括：

路径可视化模块，用于根据最短寻路算法计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案；还用于根据所述映射关系对所述路径规划方案进行分层加载显示，所述分层加载显示的内容包括所述目标物项所在厂房楼层的三维模型、当前路径导航指示点所在厂房楼层的三维模型，以及厂房与厂房之间的过渡通道的三维模型。

本发明上述的核电站三维模型路径规划系统中，所述路径生成模块包括：

路径铺设模块，用于整合所述三维模型进行可通路径铺路渲染；

定位模块，用于获取用户输入的目标物项，所述目标物项包括设备码或房间号；还用于识别所述房间号，对所述房间号对应的房间位置直接进行定位并高亮显示；或，识别所述设备码，根据所述映射关系获取与所述设备码对应的房间位置并进行定位和高亮显示。

本发明上述的核电站三维模型路径规划系统中，所述模型处理模块，具体用于：

为所述三维模型创建以世界坐标原点为参考原点的位置坐标；

对所述三维模型进行初步处理以减小模型文件大小，所述初步处理包括对所述三维模型进行削面和塌陷。

本发明上述的核电站三维模型路径规划系统中，所述数据关联模块包括：

格式转换模块，用于对所述三维模型进行模型格式转换；

数据映射模块，用于建立所述三维模型中各物项的名称与其所处房间位置的映射关系，并将所述映射关系写入到数据库中进行存储。

实施本发明提供的一种可视化的核电站三维模型路径规划方法及系统，具有以下有益效果：

一方面，本发明能够对用户输入的目标物项进行精确定位并进行显示，能够节省大量的查找时间，使得核电维护操作更加高效；另一方面，本发明能够自动计算出指定位置到目标物项的路径规划方案，通过第一视角三维模型沿着该路径寻路，全程可视；在实际维护中，维护人员可根据路径规划方案以最小的时间消耗到达目标物项所在房间位置，大大提高了工作效率，同时最大化满足核电站运维的安全性需求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的三维模型路径规划方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的三维模型路径规划系统的模块示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

本发明针对现有核电站维护管理过程中物项查找及效率等问题，提供了一种可视化的核电站三维模型路径规划方法以及系统，实现了目标物项的快速精确定位、指定位置到目标物项的路径规划的自动计算生成，并能够对路径规划进行分层加载显示，解决了核电站维护管理过程中物项查找及效率问题，由此能够带来维护管理效率和系统安全性的提高。

图1是本发明实施例提供的核电站三维模型路径规划方法的流程图，如图1所示，该路径规划方法包括步骤：

s1、获取与路径规划相关的三维模型；

s2、建立所述三维模型中各物项的名称与其所在房间位置的映射关系；

s3、为所述三维模型创建位置坐标，并对所述三维模型进行初步处理；

s4、整合所述三维模型，并对用户输入的目标物项进行识别，根据所述映射关系定位所述目标物项所在的房间位置并进行显示，并计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案并进行显示。

其中，上述步骤s1之前还包括步骤：

s10、将三维布置设计模型按设定要求划分筛选出相关模型并以厂房楼层为单位导出作为所述三维模型。

在本实施例中，三维模型来源于pdms(plantdesignmanagementsystem，工厂设计管理系统)三维布置设计模型，通过使用pml语言开发的模型自动导出工具，将pdms三维模型划分筛选出土建、钢结构、设备、阀门、暖通、管件等相关模型，并以厂房楼层为单位导出作为所述三维模型，以支持路径规划方案的分层加载显示。

具体地，步骤s4中所述计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案并进行显示，具体包括：

s421、根据最短路径算法计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案；

s422、根据所述映射关系对所述路径规划方案进行分层加载显示，所述分层加载显示的内容包括所述目标物项所在厂房楼层的三维模型，当前路径导航指示点所在厂房楼层的三维模型，以及厂房与厂房之间的过渡通道的三维模型。

在本实施例中，上述步骤s4借助unity3d软件进行，其采用的最短路径算法优选为unity3d软件中自带的navmesh算法。由于在步骤s2中建立了物项与其所在房间位置的映射关系，因此在寻路时，可以遵循加载量最小化原则，先卸载掉上一次寻路加载的三维模型，然后对路径规划方案进行分层加载显示，以减少计算机内存占用，让本发明对运行的计算机硬件要求降到最低。

需要说明的是，上述当前路径导航指示点指代第一人称视角物体，本发明模拟第一视角进行三维物体的浏览，并以三维空间显示效果展示起点与终点的规划路径，给维护人员方便、快捷、形象的显示核电厂物项的分布信息。

在本实施例中，步骤s4还包括：提供多种显示方式展示所述路径规划方案，并提供多种操作方式对所述路径规划方案进行操作；显示方式包括但不限于2d和3d显示，可根据不同的需求在2d和3d之间进行切换，满足不同用户对不同展示效果的要求；操作方式包括但不限于放大、缩小、旋转、加速、减速等寻路过程操作，以方便、高效、形象的给维护人员从不同视角对路径方案进行查看。

进一步地，步骤s4中所述整合所述三维模型，并对用户输入的目标物项进行识别，根据所述映射关系定位所述目标物项所在的房间位置并进行显示，具体包括：

s411、整合所述三维模型进行可通路径铺路渲染；

s412、获取用户输入的目标物项，所述目标物项包括设备码或房间号；

s413、识别所述房间号，对所述房间号对应的房间位置直接进行定位并高亮显示；或，识别所述设备码，根据所述映射关系获取与所述设备码对应的房间位置并进行定位和高亮显示。

在本实施例中，上述步骤s4借助unity3d三维引擎将经过初步处理的三维模型整合起来，进行可通路径铺路渲染，在进行可通路径的铺路渲染后，能够实现可通路径的计算规划。而后结合c#开发语言实现数据库关联查询以及程序控制过程的调用，通过对用户输入的设备码或房间号进行识别，如果输入的是房间号，则直接定位该房间号对应的房间位置并高亮显示；如果输入的是设备码，则根据存储的映射关系获取与设备码对应的房间位置并进行定位和高亮显示。上述步骤s4通过三维可视化技术，利用数据库存储技术，可快速查找目标物项，一键定位并高亮显示目标物项，大大提升了检索效率，为维护人员提供便利。

进一步地，上述步骤s3具体包括：

s31、为所述三维模型创建以世界坐标原点为参考原点的位置坐标；

s32、对所述三维模型进行初步处理以减小模型文件大小，所述初步处理包括对所述三维模型进行削面和塌陷。

在本实施例中，步骤s3借助3dmax软件进行，包括为三维模型中所有元件创建一个以世界坐标原点为参考原点的位置坐标，以及对三维模型进行削面、塌陷以减少模型文件大小的操作，提供计算机处理速度。

进一步地，上述步骤s2具体包括：

s21、对所述三维模型进行模型格式转换；

s22、建立所述三维模型中各物项的名称与其所处房间位置的映射关系，并将所述映射关系写入到数据库中进行存储。

在本实施例中，步骤s2借助navisworks工具建立各物项的模型名称与其所处房间位置的映射关系，物项所处的房间位置具体包括物项所在核电厂房名称、楼层序数和所处房间名称。在此之前还需要通过navisworks工具对三维模型进行格式转换，以满足格式匹配要求。

需要说明的是，上述实施例中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

图2为本发明实施例提供的一种可视化的核电站三维模型路径规划系统的模块示意图，如图2所示，该路径规划系统包括：模型获取模块10、数据关联模块20、模型处理模块30和路径生成模块40；

其中，模型获取模块10连接pdms三维模型50，用于获取与路径规划相关的三维模型；数据关联模块20连接模型获取模块10，用于建立所述三维模型中各物项的名称与其所在房间位置的映射关系；模型处理模块30用于为所述三维模型创建位置坐标，并对所述三维模型进行初步处理；路径生成模块40连接模型处理模块30和数据关联模块20，用于整合所述三维模型，并对用户输入的目标物项进行识别，根据所述映射关系定位所述目标物项所在的房间位置并进行显示，并计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案并进行显示。

具体地，模型获取模块10用于将三维布置设计模型按设定要求划分筛选出相关模型并以厂房楼层为单位导出作为所述三维模型。

路径生成模块40包括路径可视化模块41，路径可视化模块41用于根据最短寻路算法计算指定起点到所述目标物项的路径规划方案；路径可视化模块41还用于根据所述映射关系对所述路径规划方案进行分层加载显示，所述分层加载显示的内容包括所述目标物项所在厂房楼层的三维模型、当前路径导航指示点所在厂房楼层的三维模型，以及厂房与厂房之间的过渡通道的三维模型。

路径生成模块40还包括路径铺设模块42和定位模块43，路径铺设模块42用于整合所述三维模型进行可通路径铺路渲染；定位模块43用于获取用户输入的目标物项，所述目标物项包括设备码或房间号；定位模块43还用于识别所述房间号，对所述房间号对应的房间位置直接进行定位并高亮显示；或，识别所述设备码，根据所述映射关系获取与所述设备码对应的房间位置并进行定位和高亮显示。

进一步地，模型处理模块30具体用于为所述三维模型创建以世界坐标原点为参考原点的位置坐标；模型处理模块30还用于对所述三维模型进行初步处理以减小模型文件大小，所述初步处理包括对所述三维模型进行削面和塌陷。

数据关联模块20包括格式转换模块21和数据映射模块22，格式转换模块21用于对所述三维模型进行模型格式转换；数据映射模块22用于建立所述三维模型中各物项的名称与其所处房间位置的映射关系，并将所述映射关系写入到数据库中进行存储。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述路径规划系统的具体实施方法流程可以参考上述路径规划方法对应的实施过程，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供了一种可视化的核电站三维模型路径规划方法及系统，具有以下有益效果：

(1)本发明能够对用户输入的目标物项进行精确定位并进行显示，能够节省大量的查找时间，使得核电维护操作更加高效；

(2)本发明能够自动计算出指定位置到目标物项的路径规划方案，通过第一视角三维模型沿着该路径寻路，全程可视；在实际维护中，维护人员可根据路径规划方案以最小的时间消耗到达目标物项所在房间位置，大大提高了工作效率，同时最大化满足核电站运维的安全性需求；

(3)本发明设立分层加载机制对路径规划进行分层加载显示，能够保持较低的内存消耗量，可以有效解决因核电站厂房房间众多，物项数量庞大，使其对应的三维模型内存占用也十分巨大，造成的加载缓慢，操作卡顿等问题，保证了模型操作的流畅、便捷。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。