基于数字孪生的TMSR-SF0数据监控与可视化方案

目前核电运行管理系统存在数据接口不统一、设备状态数字化表达程度差等缺陷,为适应未来智慧核电的需要,将数字孪生理论与实时数据对接技术、图形可视化手段相结合,基于钍基熔盐固态仿真堆(Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel,TMSR-SF0)实例,提出一套完整的数据监控与可视化技术方案。首先,建立熔盐堆反应装置数字映射模型,并完成在Unity引擎的模型对接及虚拟场景渲染;其次,基于Node-EPICS事件驱动与Socket.io套接字实现时空数据关联;最后,基于XCharts可视化框架提出集中显示实时数据的可视化方法,保证数据的可解释性,便于对数据的实时分析。经实践验证,该方案为TMSR-SF0的数据监控系统开发提供了有效技术支撑,数据更新周期为100 ms,且具备全流程数据采集、网络通信、图元动态展示等功能,有助于操作人员对核反应装置的在线监视与运行管理,为核电领域监控技术的数字化转型发展提供了参考。

TMSR核能放化控制区出入控制系统软件设计

出入控制系统是进入核能控制区域的屏障,本文介绍了基于EPICS软件包实现的钍基熔盐堆核能项目(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)放化控制区域出入控制系统的软件设计。通过新的设备驱动、数据库结构、软件接口和人机界面的开发,实现了该系统身份验证、污染报警、个人计量统计和事件记录等功能。使用EPICS软件包实现该系统,不仅可以降低成本,减少该系统对设备厂商的依赖性,最重要的是实现了TMSR实验堆项目仪控系统软件构架的统一。该系统软件开发已经过测试验收,证明其功能和可靠性均能满足设计要求,本文还对系统安全性方面的提高展开讨论。

实时在线监控系统的三维可视化方案

为解决核反应堆辐射及不可接近环境下工人运维的技术难题,融合新一代信息技术,将数字孪生技术与工业互联技术相结合,提出了一套三维数据可视化实现方案,解决了数字孪生应用中三维模型呈现、实时数据对接、模型算法软件对接,以及数据可视化等关键问题。首先,利用3D StudioMax、SolidWorks等建模软件构建三维模型,并结合前端设计、虚拟场景渲染等技术,实现数字孪生可视化场景构建;其次,基于Node.js运行环境搭建WebSocket服务器,并通过Node-EPICS事件驱动读取实验物理和工业控制系统(EPICS)的过程变量,实现对设备支持层数据更新事件的监听;最后,利用Socket.io套接字创建双向数据通道实现服务器到Unity客户端的实时数据传输。使用该方案构建的反应堆三维监控系统现已应用于中国科学院(CAS)钍基熔盐堆(TMSR)核能项目,该系统实现了核反应设备结构及物理特性在虚拟环境中的数字映射,具备网络通信、数据显示等功能,且数据更新周期达到100 ms,有助于监控人员掌握现场实际情况与指导运维检修。