核电厂防异物数字博物馆第2部分：系统设计指南

3T/CEPPCXXXX—XXXX核电厂防异物数字博物馆第2部分：系统设计指南本文件规定了核电厂防异物数字化培训工作的总体概述、系统的功能要求、系统平台设计、硬件设备配置等进行整体约定和统一要求。本文件适用于核电厂防异物数字化系统设计，其他核电厂数字系统也可以参考本文件的相关要求。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。T/CNEA017-2021核电厂防异物管理指南3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1异物foreignmaterial;FM根据设计,任何非预期存留或引入系统设备、不属于系统或设备组成部分的物项。溶剂、漆皮、密封补漏剂、个人劳保用品以及可能影响系统或设备正常运行、对设[来源:INPO07-008追求卓越的防异物(FME)导则]3.2防异物foreignmaterialexclusion;FME采取一定的措施和方法,包括管理措施和方法以及技术措施和方法,来预防由于人为疏忽而导致异物进入电厂系统或设备内部。[来源:INPO07-008追求卓越的防异物(FME)导则]3.3防异物监督员FMEmonitor;FMEM在防异物管理区域,负责登记材料和人员出入情况、监督工作活动、必要时可中止工作活动、纠正异物监督行为的专门负责控制防异物管理区域的人员。[来源：INPO07-008追求卓越的防异物（FME）导则]3.4FME计划FMEplans.描述复杂活动需要的具体控制和独特的FME挑战的补充说明。[来源：INPO07-008追求卓越的防异物（FME）导则]3.5虚拟现实virtualreality采用以计算机为核心的现代高科技手段生成的逼真的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等多感官一体化的数字化人工环境,用户借助一些输入、输出设备,采用自然的方式与虚拟世界的对象进行交互,相互影响,从而产生亲临真实环境的感觉和体验。[来源：GB/T38259-2019信息技术虚拟现实头戴式显示设备通用规范]4总体概述4T/CEPPCXXXX—XXXX4.1建设目标依靠防异物管理规定和过往事件案例，充分利用数字化技术，对核电厂进行三维数字建模，将历史发生的异物事件进行模拟回溯，设计制作防异物工作中的关键模型、路径，帮助核电厂员工深入了解异物事件场景、发生原因、错误操作等防异物知识。并佐以可供查阅、训练、考核为一体的防异物考核系统，为核电厂员工提供高质量的数字化培训，降低异物事件所带来的经济损失，包括设备维修和停工所带来的成本，同时帮助核电厂员工更有效地应对异物事件，进一步提高核电厂的运行安全性和稳定性。4.2建设内容a)按照数字博物馆的基础网络架构、主要技术路线与软硬件配置基本要求，集成建设适应核电厂的防异物培训的基础要求和各项管理需求。b)全面推进建设数字核电厂的基础数据库建设，优先建立已发生的异物事件及场景数据库，逐步优化补充传统防异物培训的实操环节。c)开发或应用具备"模拟、管理、训练、考核"等功能要求的防异物数字化知识培训系统，实现防异物培训管理考核中的各业务环节的自动化、网络化。d)应用先进技术和相关管理手段，减轻传统培训的纸质教材、培训场地和讲师成本。员工可以在任何时间和地点接受培训，减少了出差和停工成本组织内对传统培训的复杂管理。e)运用多种技术手段，针对不同利用对象，通过不同体验终端，结合根据员工的先前知识水平和学习进度为员工提供个性化培训和考核内容，方便、快捷满足各类用户需求。f)配套建设数字安全保障体系，确保防异物数字博物馆系统安全和防异物数字博物馆信息安全。4.3系统终端的组成核电厂防异物数字博物馆的体验终端包括移动端、PC端、VR一体机以及专业虚拟现实体验机器。4.4系统的应用环境a)应用环境应满足安全要求、软硬件使用的空间要求、光线要求及软硬件运行的网络通信要求。b)产品研发完成后，应同时交付满足合同要求的完整应用、配件及产品说明书等。c)应设置完善的组织机构，有明确的部门提供教学、设备设施场地、安全、质量等服务和管理工作。5核电厂防异物数字博物馆系统的功能要求5.1场景模拟功能要求系统具备创建、管理和模拟核电厂相关的数字化模拟场景，特别是对防异物一级场景如：换料水池、乏燃料水池、汽轮机等模型要建立符合现场环境的高仿真模型。a)场景创建:系统应为用户创建不同类型的数字化模拟场景，以满足培训和学习的多样性需求。b)场景管理:系统应提供场景库，用于组织和管理各种数字化模拟场景，以便用户方便地访问和使用。c)场景模拟:系统的场景模拟应具备互动性，以便用户可以参与和操作场景，模拟真实情况下的决策和行动。d)场景验证:在场景模拟过程中，系统应能够验证场景数据的真实性、完整性和可用性，确保模拟的准确性。e)场景元数据:系统应能够收集和管理数字化模拟场景的元数据，包括场景描述、关键事件、参与者信息等。5.2VR训练功能要求系统具备提供虚拟现实（VR）训练功能，允许核电厂员工在虚拟环境中参与模拟场景并进行培训。a)虚拟设备支持:系统应支持各种VR头显、控制器和设备，以确保用户能够适应不同的虚拟环境。5T/CEPPCXXXX—XXXXb)互动性:VR训练应允许用户与虚拟环境互动，模拟实际操作，以提高实际操作技能。c)模拟真实性:VR模拟应能够模拟真实核电厂环境的外观和行为，包括设备、控制台、仪表、声音等。d)数据收集和分析:系统应能够收集用户在VR训练中的数据，以便后续分析和改进培训。e)虚拟培训教学:提供虚拟培训教学，以引导用户在VR环境中学习和练习相关技能和知识。f)进度跟踪:跟踪用户在虚拟培训中的进度和成绩，以便为个体用户提供反馈和改进建议。g)用户界面:提供易于使用的虚拟界面，以便用户能够导航、选择和参与虚拟培训。h)安全性:系统应确保VR训练的安全性，包括数据和用户隐私的保护。5.3培训考核功能要求系统提供了防异物知识培训和考核功能，以确保核电厂员工具备必要的知识和技能，有效应对异物事件。a)培训内容:系统应包括全面的防异物知识培训内容，涵盖异物的定义、分类、风险、预防和应对策略等。b)多媒体教材:提供多媒体教材，包括文本、图像、视频等，以增强培训材料的吸引力和可理解性。c)学习路径:提供用户个性化的学习路径，根据其需求和水平调整培训内容和难度。d)进度追踪:系统应跟踪用户在培训中的进度，以确保他们完成了必要的学习内容。e)考核和评估:提供定期的考核和评估，以测试用户对防异物知识的掌握程度。f)成绩报告:生成个体用户的成绩报告，以便用户和管理层监督学习进展和成绩。g)知识库:建立一个知识库，允许用户随时查阅相关防异物知识和培训材料。h)随时可用:用户可以随时访问培训内容，以满足不同时间和地点的学习需求。5.4管理系统功能要求系统为核电厂培训部门人员及管理人员提供后台管理界面，以支持管理人员有效地管理、监控和维护核电厂防异物数字化系统，以保持系统的高效运行并确保数据的安全性。a)用户管理:后台管理应允许管理员管理用户账户，包括创建、修改、禁用和删除用户账户。b)角色和权限:定义和管理用户角色和权限，以控制不同用户对系统功能的访问权限。c)内容管理:后台管理应提供工具，以便管理员能够管理培训材料、模拟场景和考核内容。d)数据监控:实时监控系统的性能和数据流，以确保系统正常运行。e)报告和分析:生成各种报告和分析，以汇总用户进展、成绩和系统使用情况的数据。f)安全性管理:确保系统的安全性，包括数据保护、用户隐私和访问控制。g)系统配置:允许管理员配置系统设置，包括数据存储、备份策略等。h)日志记录:记录系统的活动和事件，以便审计和故障排除。i)系统备份:提供数据备份和还原功能，以确保数据的安全和可恢复性。6核电厂防异物数字博物馆系统平台设计6.1系统平台内容核电厂防异物数字博物馆系统应根据不同服务对象和不同需求，建立相应的服务平台，主要包括：a)基于核电厂真实场景和操作流程构建的面向核电厂员工进行异物事件回顾的虚拟场景可视化平台。以三维动态的形式全真模拟逼真的现场环境，各类模型。使核电厂员工能够直观地浏览体验典型安全事故实现核电厂防异物工作场景、各类设施、工器具、异物模型。b)基于可视化场景建设的面向核电厂员工的VR实操培训平台；异物预防专题片浏览：针对所制作的不同类型的防异物专题片、训练场景动画提供观看播放功能。采用VR引擎、VR设备等先进技术，集成核电异物产生的虚拟训练场景。提供真实的、零风险操作流程体验，提高操作人员的技能熟悉度，有效降低因技能不熟练导致的操作失误。6T/CEPPCXXXX—XXXXc)基于核电厂防异物管理要求和知识点建设的防异物知识培训考核平台。提供考核标准设置、考题题库配置、考卷编辑管理、考核数据统计分析等功能。辅助核电异物预防教育工作知识培训、业务考核、素质提升的完整闭环和质量提升。6.2系统平台设计结合系统整体需求目标以及预期实现成果要求，本标准设计一款结合虚拟现实设备和软件平台的核电厂数字博物馆系统设计架构，通过创新的体验方式提升核电站异物事件预防指导教育的综合体验感，让作业施工人员、培训指导人员可以更高效更生动地理解培训内容和目标，从而实现高质量指导宣传、有效提升异物预防意识并进行推广应用的目的。图1核电厂防异物数字博物馆系统架构6.2.1异物数字博物馆展示平台核电厂对异物的定义是指在系统、设备自身以外的，进入、遗留或存在于系统设备中可对系统设备运行和性能造成不利影响的所有物项。如工作过程中的切割碎片和碎屑、焊渣；水中的悬浮物、可溶性杂质、微生物。异物发生的背景和原因各不相同，种类多样。通过对近30年来的异物事件进行梳理、分析，探究这些事件发生的主要原因、异物产生场景、过程等进行梳理和总结，运用VR虚拟现实技术和精细的核电厂异物和相关机组建模，打造存在与网络世界的虚拟核电厂。电厂员工可以在虚拟核电厂中沉浸式学习、观察异物模型，学习异物事件，来达到核电厂7T/CEPPCXXXX—XXXX防异物学习的效果。并利用虚拟三维仿真模型制作以反应堆厂房换料水池、燃料厂房水池、汽轮发电机组、容器管道内、阀门/管道、泵类、坑内、土建工作场景等八大异物场景为背景的30部3D核电厂防异物专题片，进一步加强工作人员对防异物工作的认识，提高核电厂人员的防异物意识。6.2.2VR训练平台核电防异物数字博物馆VR训练平台通过三维场景展示、虚拟设备交互展示，通过头戴目镜、手柄及动补手套进行交互式操作体验。旨在加强员工对异物的辨别能力及常规操作的安全性意识，减少异物对核电运行的影响。VR训练平台通过对核电运行和运维过程中重要的操作进行仿真展示，既包括对真实场景、设备设施、工具零件等目标实体模型的可视化，也包括操作过程中的标准化流程的模型化展示，还包括动作序列模型的仿真和感知，利用场景模型和设备模型库，可快速调整场景和设备布局，并生成仿真场景，支持VR式的浸入式体验访问，实现对多种操作的VR培训和考核。6.2.3考核管理系统核电厂防异物数字博物馆考核管理系统是一个综合性的培训考核管理平台，集成了题库训练、在线考试、标准导则学习、专题片查看等模块，做到“教”、“练”、“考”一平台，辅以VR模拟实操训练全面提高核电厂员工防异物意识。系统为核电厂员工提供了选择题、判断题、多选题等多种防异物试题进行训练，在各个核电厂大修前都可以为员工提供丰富的防异物题目来训练，加强员工掌握防异物知识。管理员也可通过核电厂防异物数字博物馆考核系统后台在不同时间段设置不同的防异物理论考试，在通过考试后，方可有资格进行大修工作。添加了防异物导则和防异物工具相关内容，帮助员工学习最新的防异物导则内容，掌握最新的防异物工具使用方法。核电厂防异物数字博物馆考核系统采用了典型的考核模式，从学习、试题、考核标准定制、考核完成了学习和培训考核的业务闭环，意在提高员工的防异物意识、避免事故的发生。7硬件设备配置核电厂防异物数字博物馆系统硬件设施主要包括服务器、终端、网络、存储及其他配套设备。7.1服务器系统中每个独立任务应有相应的服务器来承担处理任务。服务器在信息系统中的重要性不同，可以分成主服务器和辅助服务器两类。主服务器主要承担信息系统数据存储和管理以及应用系统的运行，主服务器的选配必须充分考虑系统性、安全性和高性能。辅助服务器包括辅助应用服务器、网络管理服务器、文件服务器等，承担系统中非核心功能的处理任务。核电厂防异物数字博物馆系统配备服务器的数量，应取决于系统的实际功能，根据财力、数据规模、用户数量及其访问量等，合理选定。7.2终端设备终端设备主要包括VR便携式训练装置、VR固定式设备、计算机等。系统开展各项业务必须依托这些设备，通过终端访问网络应用系统，完成信息处理工作。a)便携式训练装置：装置集成到训练箱中，可用于在不同场地灵活的进行防异物管理素养训练，通过摄像头和典型案例，对人员防异物关注点训练行为进行捕捉，并通过视频还原，现场纠正，实现