核電廠防異物數(shù)字博物館第1部分：場(chǎng)景信息數(shù)據(jù)指南

3T/CEPPCXXXX—XXXX核電廠防異物管理場(chǎng)景信息數(shù)據(jù)規(guī)范本文件規(guī)定了核電廠典型的防異物場(chǎng)景信息數(shù)據(jù)的內(nèi)容、模型分類與規(guī)格、防異物場(chǎng)景信息數(shù)據(jù)命名原則、建?；疽?、質(zhì)量要求、數(shù)據(jù)更新和成果提交的要求。本文件適用于建立核電廠典型的防異物場(chǎng)景信息數(shù)據(jù)的獲取、處理、使用，為各核電廠開(kāi)展防異物管理數(shù)字化信息化工作提供參照依據(jù)。2規(guī)范性引用文件本標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1異物ForeignMaterial（FM）根據(jù)設(shè)計(jì)，任何不屬于系統(tǒng)或設(shè)備組成部分的物項(xiàng)，如破碎或遺失的部件、灰塵、碎屑、油料、工具、抹布、化學(xué)品、機(jī)械尾渣、研磨劑(料)、鋼絲磨光刷、扎線、溶劑、漆皮、密封補(bǔ)漏劑、個(gè)人勞保用品以及可能影響系統(tǒng)或設(shè)備正常運(yùn)行、對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)性能造成不利影響的任何其它物項(xiàng)。[來(lái)源：T/CNEA017-2021核電防異物管理指南]3.2防異物ForeignMaterialExclusion（FME）采取一定的措施和方法,包括管理措施和方法以及技術(shù)措施和方法,來(lái)預(yù)防由于人為疏忽而導(dǎo)致異物進(jìn)入電廠系統(tǒng)或設(shè)備內(nèi)部。[來(lái)源:INPO07-008追求卓越的防異物(FME)導(dǎo)則]3.3異物管理區(qū)域ForeignMaterialExclusionArea（FMEA）在執(zhí)行維修、變更、試驗(yàn)或檢查等工作活動(dòng)中，用屏障和標(biāo)志沿工作區(qū)周圍建立起來(lái)的區(qū)域，用以控制工具設(shè)備、材料和人員等進(jìn)入開(kāi)放系統(tǒng)，減小由于疏忽而將任何物項(xiàng)遺留在系統(tǒng)內(nèi)的可能性。[來(lái)源：T/CNEA017-2021核電防異物管理指南]3.4三維模型Three-dimensionalmodel在計(jì)算機(jī)中，反映產(chǎn)品外部幾何形態(tài)、約束要素和屬性及附屬要素的模型。4T/CEPPCXXXX—XXXX[來(lái)源：CJJ/T157—2010城市三維建模技術(shù)規(guī)范]3.5幾何模型Geometricmodel用點(diǎn)、線、面、體等基本幾何元素描述現(xiàn)實(shí)世界，形成的建模對(duì)象的幾何形態(tài)。[來(lái)源：CJJ/T157—2010城市三維建模技術(shù)規(guī)范]3.6核電三維模型Three-dimensionalmodelofnuclearpower核電廠建筑與設(shè)施的計(jì)算機(jī)三維圖形表達(dá)，反映建筑與設(shè)施的空間位置、幾何形態(tài)、紋理及屬性等信息。[來(lái)源：CJJ/T157—2010城市三維建模技術(shù)規(guī)范]4縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。BIM：建筑信息模型（BuildingInformationModeling）IFC：工業(yè)基礎(chǔ)類（IndustryFoundationClass）FBX：專有3D模型文件格式（Filmbox）OBJ：以文本形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的3D模型文件格式（WavefrontOBJ）5數(shù)據(jù)內(nèi)容5.1概述防異物場(chǎng)景信息數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括BIM模型數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)，如表1所示。BIM模型通過(guò)建立核電廠、廠房/機(jī)組的三維模型，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，為核電廠區(qū)建筑模型提供符合實(shí)際情況的建筑信息，讓人更容易了解核電廠區(qū)各廠房/機(jī)組功能與其它對(duì)象之間的相互關(guān)系。三維模型則側(cè)重表達(dá)核電廠系統(tǒng)、設(shè)備的幾何表達(dá)。表1模數(shù)據(jù)內(nèi)容5.2BIM模型數(shù)據(jù)BIM模型數(shù)據(jù)以核電廠區(qū)、機(jī)組/廠房的信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬廠區(qū)、機(jī)組/廠房真實(shí)狀態(tài)，包括三維幾何形狀信息、建筑物結(jié)構(gòu)、組件、空間、設(shè)備和系統(tǒng)等各個(gè)方面的信息，這些數(shù)據(jù)可以提供一個(gè)全面、準(zhǔn)確、詳細(xì)的建筑信息模型。5.3三維模型數(shù)據(jù)5T/CEPPCXXXX—XXXX三維模型數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括核電系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)與設(shè)備模型數(shù)據(jù)，如表2所示。三維模型主要表達(dá)核電系統(tǒng)、設(shè)備、零件的幾何表達(dá)以及相關(guān)的屬性。表2三維模型數(shù)據(jù)6模型分類與規(guī)定6.1多尺度防異物場(chǎng)景信息模型分類防異物場(chǎng)景信息的模型可以分為3大類，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用可分廠區(qū)級(jí)、機(jī)組/廠房級(jí)、系統(tǒng)級(jí)，具體如表3所示。表3多尺度防異物場(chǎng)景信息模型分類6.2防異物場(chǎng)景信息模型規(guī)定a)不同細(xì)節(jié)層次的核電廠區(qū)模型應(yīng)符合下列規(guī)定：建筑信息模型：根據(jù)建筑基底和建筑高度生成平頂柱等比例尺的地形圖建筑輪廓線為依據(jù):平面尺寸精度不宜低于1.5m，高度精度不宜低于1.5m，對(duì)于高層建筑的高度精度可放寬至2m。b)不同細(xì)節(jié)層次的核電機(jī)組/廠房模型應(yīng)符合下列規(guī)定：1)建筑信息模型：根據(jù)建筑基底和建筑高度生成平頂柱狀模型，建筑物基底宜以1:100、1:200、1:500等比例尺的地形圖建筑輪廓線為依據(jù):平面尺寸精度不宜低于1.5m，高度精度不宜低于1.5m，對(duì)于高層建筑的高度精度可放寬至2m。2)精細(xì)模型：應(yīng)精確反映房屋屋頂及外輪廓的詳細(xì)特征，平面尺寸和高度精度不宜低于0.3m。c)不同細(xì)節(jié)層次的核電系統(tǒng)模型應(yīng)符合下列規(guī)定：精細(xì)模型宜采用逼真的幾何模型與紋理相結(jié)合的方式對(duì)核電設(shè)備整體進(jìn)行建模，真實(shí)準(zhǔn)確地反映核電設(shè)備的形態(tài)、尺寸、分布、位置、種類及色彩等特征，核電設(shè)備尺寸與實(shí)際誤差宜在0.1m以內(nèi)。d)不同細(xì)節(jié)層次的核電設(shè)備模型應(yīng)符合下列規(guī)定：精細(xì)模型宜采用逼真的幾何模型與紋理相結(jié)合的方式對(duì)核電設(shè)備整體進(jìn)行建模，真實(shí)準(zhǔn)確地反映核電設(shè)備的形態(tài)、尺寸、分布、位置、種類及色彩等特征，核電設(shè)備尺寸與實(shí)際誤差宜在0.1m以內(nèi)。6T/CEPPCXXXX—XXXX7防異物場(chǎng)景信息數(shù)據(jù)命名原則a)命名應(yīng)包括:模型文件命名、模型命名、模型紋理命名、模型編碼命名、輔助文件命名；b)命名應(yīng)準(zhǔn)確、合理、簡(jiǎn)明，便于文件的識(shí)別、管理、存儲(chǔ)、發(fā)布、傳遞和更改等方面的要求；c)命名應(yīng)便于數(shù)據(jù)的入庫(kù)存儲(chǔ)、分類組織和檢索的要求；d)命名應(yīng)便于追溯和版本(版次)的有效控制；e)所有模型名稱及紋理命名應(yīng)唯一；f)同一對(duì)象的不同類型文件名應(yīng)具有相關(guān)性，例如同一對(duì)象的模型文件名與其紋理命名應(yīng)具有相關(guān)性；g)命名規(guī)則應(yīng)具有可擴(kuò)充性；h)名稱應(yīng)使用字母、數(shù)字和下劃線表示；i)模型命名應(yīng)實(shí)行雙重編號(hào)，由類型碼和標(biāo)識(shí)碼兩部分組成，類型碼和標(biāo)識(shí)碼之間用下劃線“_”j)標(biāo)識(shí)碼由四級(jí)編碼組成，第一級(jí)編碼用于區(qū)分基礎(chǔ)模型、標(biāo)準(zhǔn)模型和精細(xì)模型，分別由B、S.P表示；第二級(jí)編碼用于標(biāo)注核電廠區(qū)，由T表示；第三級(jí)編碼應(yīng)根據(jù)機(jī)組/廠房首字母或編號(hào)進(jìn)行區(qū)分，例如1號(hào)機(jī)組由1表示，燃料廠房由R表示；第四級(jí)編碼應(yīng)參照機(jī)組堆型系統(tǒng)命名規(guī)則進(jìn)行具體命名，如表4所示。表4模型編碼BT1SQPF8數(shù)據(jù)采集要求8.1三維模型制作的數(shù)據(jù)采集要求主要包括以下幾個(gè)方面：a)高精度：數(shù)據(jù)采集應(yīng)盡可能達(dá)到高精度，以確保三維模型的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。這對(duì)于需要精確測(cè)量和分析的應(yīng)用非常重要。b)完整性：要采集到全面、完整的數(shù)據(jù)，包括物體的所有幾何特征、紋理、顏色等信息，以避免模型出現(xiàn)缺失或不完整的情況。c)多角度：為了獲取物體的完整形態(tài)和特征，需要從多個(gè)角度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這可以通過(guò)使用多個(gè)攝像機(jī)或掃描儀來(lái)實(shí)現(xiàn)。d)高分辨率：采集的數(shù)據(jù)應(yīng)具有較高的分辨率，以便在建模過(guò)程中能夠捕捉到更多的細(xì)節(jié)和紋理信息，提高模型的質(zhì)量。e)一致性：在不同時(shí)間或不同位置進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集應(yīng)保持一致性，以便能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)有效地整合到一個(gè)統(tǒng)一的三維模型中。f)標(biāo)定和校準(zhǔn)：對(duì)于掃描儀等設(shè)備，需要進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)，以確保采集到的數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確的尺寸和比例關(guān)系。g)數(shù)據(jù)格式：采集的數(shù)據(jù)應(yīng)采用合適的文件格式進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于后續(xù)的處理和使用。常見(jiàn)的文件格式包括STL、OBJ、3MF等。h)元數(shù)據(jù)：除了實(shí)際的幾何數(shù)據(jù)外，還應(yīng)采集相關(guān)的元數(shù)據(jù)，如物體的名稱、分類、位置等信息，以便更好地管理和使用模型。i)實(shí)時(shí)性：在一些應(yīng)用場(chǎng)景中，如實(shí)時(shí)監(jiān)控或?qū)崟r(shí)仿真，數(shù)據(jù)采集需要具有實(shí)時(shí)性，能夠及時(shí)反映物體的狀態(tài)和變化。7T/CEPPCXXXX—XXXXj)環(huán)境考慮：在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，需要考慮環(huán)境因素的影響，如光照條件、背景干擾等，并采取相應(yīng)的措施來(lái)減少這些影響。8.2這些要求可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和項(xiàng)目需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和補(bǔ)充。數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和準(zhǔn)確性直接影響到數(shù)字孿生三維模型的質(zhì)量和應(yīng)用效果，因此在數(shù)據(jù)采集階段需要格外注意。9建模基本要求9.1建模原則a)三維模型應(yīng)能/準(zhǔn)確表達(dá)對(duì)象的關(guān)鍵尺寸信息、主要屬性信息，具有可識(shí)別性;三維模型應(yīng)滿足健壯性要求，即模型應(yīng)具備穩(wěn)定、健壯的信息表達(dá)，具備在保證設(shè)計(jì)意圖的情況下能夠被正確更新或修改的能力。b)不應(yīng)有冗余元素或與建模無(wú)關(guān)的幾何元素。c)三維建模應(yīng)考慮數(shù)據(jù)間的鏈接和引用關(guān)系，如:模型的幾何要素、紋理要素、屬性要素、元數(shù)據(jù)和輔助文件之間的邏輯關(guān)系和引用關(guān)系，應(yīng)滿足模型各類信息實(shí)時(shí)更新的需要。d)由模型表現(xiàn)的幾何要素應(yīng)采用1:1比例建模。e)三維模型應(yīng)以“毫米”為標(biāo)準(zhǔn)單位。f)對(duì)核電站5厘米以上事物進(jìn)行建模。g)對(duì)于無(wú)需紋理的模型，其表達(dá)的對(duì)象材質(zhì)相同時(shí)應(yīng)采用同一色值。h)對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜或大型關(guān)鍵設(shè)備，可考慮模型分解的需求，按照裝配組件建立其設(shè)備模型。i)BIM信息數(shù)據(jù)需要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性。9.2幾何要求a)三維模型幾何是指構(gòu)成模型的邊形的集合，幾何應(yīng)根據(jù)模型類別展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的外觀或細(xì)節(jié)。b)每個(gè)設(shè)備部件模型應(yīng)為獨(dú)立的幾何體。c)幾何體應(yīng)展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施的外觀和細(xì)節(jié)。d)幾何體內(nèi)相鄰的點(diǎn)應(yīng)合并。e)在確保三維模型完整性及精確性的情況下，應(yīng)減少三維模型的點(diǎn)、線、面。f)不應(yīng)采用鏡像和縮放的方式建模。g)不應(yīng)有漏面、漏縫、反面、共面、閃爍面和廢點(diǎn)等現(xiàn)象。9.3模型誤差要求a)模型尺寸、定位、傾斜程度應(yīng)滿足模型誤差要求。b)精細(xì)模型應(yīng)能提供已配準(zhǔn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，以校驗(yàn)其誤差。c)誤差的校驗(yàn)應(yīng)從設(shè)備內(nèi)部件尺寸、相對(duì)位置，設(shè)備間相對(duì)位置，設(shè)備與地面的貼合程度三方面進(jìn)行。10場(chǎng)景模型優(yōu)化質(zhì)量要求a)模型簡(jiǎn)化：通過(guò)減少模型的面數(shù)和點(diǎn)數(shù)，降低模型的復(fù)雜度，提高渲染效率。b)紋理優(yōu)化：合理使用紋理大小和壓縮技術(shù)，減少紋理數(shù)據(jù)的大小，同時(shí)保證模型的視覺(jué)質(zhì)量。c)法線和切線：正確生成和應(yīng)用法線和切線，以提高光照效果和表面細(xì)節(jié)。d)LOD（層次細(xì)節(jié)）技術(shù)：根據(jù)不同的距離和視角，使用不同精度的模型，提高渲染性能。e)模型裝配：對(duì)模型進(jìn)行合理的裝配和組織，減少不必要的重疊和交叉，提高模型的可讀性和可維護(hù)性。f)碰撞檢測(cè)：如果需要，為模型添加碰撞檢測(cè)功能，確保模型在交互中的正確性和穩(wěn)定性。g)動(dòng)畫(huà)優(yōu)化：對(duì)于有動(dòng)畫(huà)需求的模型，優(yōu)化動(dòng)畫(huà)關(guān)鍵幀、骨骼結(jié)構(gòu)和權(quán)重等，以提高動(dòng)畫(huà)的流h)數(shù)據(jù)壓縮：采用合適的數(shù)據(jù)壓縮算法，減小模型文件的大小，便于存儲(chǔ)和傳輸。8T/CEPPCXXXX—XXXXi)實(shí)時(shí)反射：對(duì)于需要實(shí)時(shí)反射的場(chǎng)景，使用適當(dāng)?shù)姆瓷浼夹g(shù)，如屏幕空間反射（SSR）或?qū)崟r(shí)反射探針，提高反射效果的真實(shí)性和性能。j)性能測(cè)試和優(yōu)化：通過(guò)性能測(cè)試工具和分析方法，評(píng)估模型的性能，并針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化。k)多平臺(tái)適應(yīng)性：確保模型在不同的硬件平臺(tái)和軟件環(huán)境下都能良好運(yùn)行，進(jìn)行跨平臺(tái)的優(yōu)化。l)可視化效果：優(yōu)化模型的可視化效果，使其更真實(shí)、更清晰，提高用戶體驗(yàn)。這些優(yōu)化技術(shù)要求可以幫助提高數(shù)字孿生三維模型的性能、質(zhì)量和可維護(hù)性，從而更好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。具體的優(yōu)化方法和技術(shù)選擇會(huì)根據(jù)項(xiàng)目的具體情況和目標(biāo)而有所不同。11質(zhì)量要求11.1完整性要求a)三維模型構(gòu)成要素?zé)o缺項(xiàng)。b)各要素不應(yīng)有遺漏，不同類型、不同比例尺數(shù)據(jù)的集成關(guān)系應(yīng)完整正確。c)三維模型數(shù)據(jù)無(wú)冗余。11.2幾何數(shù)據(jù)要求a)三維數(shù)字模型數(shù)據(jù)的坐楊值(X，Y，Z)應(yīng)與實(shí)際測(cè)量值保持一致。b)模型數(shù)據(jù)各組成部分的相對(duì)位置應(yīng)真實(shí)準(zhǔn)確，無(wú)錯(cuò)位。11.3屬性數(shù)據(jù)要求a)三維模型的數(shù)字屬性應(yīng)根據(jù)不同模型類別設(shè)置不同的屬性字段。b)三維模型屬性中定性的屬性數(shù)據(jù)應(yīng)采用字符、符號(hào)表示，定量的屬性數(shù)據(jù)應(yīng)采用數(shù)字形式表示。c)三維數(shù)字模型的屬性信息描述應(yīng)準(zhǔn)確清晰。11.4時(shí)間數(shù)據(jù)要求a)應(yīng)按需求定期或及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，保持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)效性。b)元數(shù)據(jù)或要素屬性中應(yīng)包含時(shí)間標(biāo)識(shí)，并與模型數(shù)據(jù)保持同步。11.5邏輯一致性要求a)三維數(shù)字模型數(shù)據(jù)在遵循的概念模式規(guī)則上應(yīng)具有一致性。b)三維數(shù)字模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)格式應(yīng)具有一致性。c)三維數(shù)字模型數(shù)據(jù)空間位置應(yīng)具有拓?fù)湟恢滦浴?2數(shù)據(jù)更新12.1應(yīng)制定防異物場(chǎng)景數(shù)據(jù)更新機(jī)制，當(dāng)要素發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。根據(jù)數(shù)據(jù)源不同，可基于工程測(cè)量、激光掃描等技術(shù)方法進(jìn)行各專項(xiàng)數(shù)據(jù)更新。在數(shù)據(jù)更新過(guò)程中，應(yīng)保持場(chǎng)景數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的一致性，并做好歷史數(shù)據(jù)的備份工作，數(shù)據(jù)更新要求如下：a)場(chǎng)景數(shù)據(jù)更新。當(dāng)采用要素更新時(shí)，應(yīng)保證更新后的數(shù)據(jù)與周邊數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系正確；當(dāng)采用區(qū)域更新時(shí)，應(yīng)保證更新后的數(shù)據(jù)與周邊數(shù)據(jù)的無(wú)縫接邊。b)屬性數(shù)據(jù)更新?？梢罁?jù)變化及時(shí)修改、刪除或添加變化的數(shù)據(jù)項(xiàng)，更新屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。c)元數(shù)據(jù)更新。應(yīng)與模型數(shù)據(jù)更