核電廠防異物數(shù)字博物館第2部分：系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南

3T/CEPPCXXXX—XXXX核電廠防異物數(shù)字博物館第2部分：系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南本文件規(guī)定了核電廠防異物數(shù)字化培訓(xùn)工作的總體概述、系統(tǒng)的功能要求、系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)備配置等進(jìn)行整體約定和統(tǒng)一要求。本文件適用于核電廠防異物數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其他核電廠數(shù)字系統(tǒng)也可以參考本文件的相關(guān)要求。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。T/CNEA017-2021核電廠防異物管理指南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),任何非預(yù)期存留或引入系統(tǒng)設(shè)備、不屬于系統(tǒng)或設(shè)備組成部分的物項(xiàng)。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)[來(lái)源:INPO07-008追求卓越的防異物(FME)導(dǎo)則]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防異物監(jiān)督員FMEmonitor;FMEM在防異物管理區(qū)域,負(fù)責(zé)登記材料和人員出入情況、監(jiān)督工作活動(dòng)、必要時(shí)可中止工作活動(dòng)、糾正異物監(jiān)督行為的專門負(fù)責(zé)控制防異物管理區(qū)域的人員。[來(lái)源：INPO07-008追求卓越的防異物（FME）導(dǎo)則]3.4FME計(jì)劃FMEplans.描述復(fù)雜活動(dòng)需要的具體控制和獨(dú)特的FME挑戰(zhàn)的補(bǔ)充說(shuō)明。[來(lái)源：INPO07-008追求卓越的防異物（FME）導(dǎo)則]3.5虛擬現(xiàn)實(shí)virtualreality采用以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成的逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等多感官一體化的數(shù)字化人工環(huán)境,用戶借助一些輸入、輸出設(shè)備,采用自然的方式與虛擬世界的對(duì)象進(jìn)行交互,相互影響,從而產(chǎn)生親臨真實(shí)環(huán)境的感覺(jué)和體驗(yàn)。[來(lái)源：GB/T38259-2019信息技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示設(shè)備通用規(guī)范]4總體概述4T/CEPPCXXXX—XXXX4.1建設(shè)目標(biāo)依靠防異物管理規(guī)定和過(guò)往事件案例，充分利用數(shù)字化技術(shù)，對(duì)核電廠進(jìn)行三維數(shù)字建模，將歷史發(fā)生的異物事件進(jìn)行模擬回溯，設(shè)計(jì)制作防異物工作中的關(guān)鍵模型、路徑，幫助核電廠員工深入了解異物事件場(chǎng)景、發(fā)生原因、錯(cuò)誤操作等防異物知識(shí)。并佐以可供查閱、訓(xùn)練、考核為一體的防異物考核系統(tǒng)，為核電廠員工提供高質(zhì)量的數(shù)字化培訓(xùn)，降低異物事件所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，包括設(shè)備維修和停工所帶來(lái)的成本，同時(shí)幫助核電廠員工更有效地應(yīng)對(duì)異物事件，進(jìn)一步提高核電廠的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。4.2建設(shè)內(nèi)容a)按照數(shù)字博物館的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、主要技術(shù)路線與軟硬件配置基本要求，集成建設(shè)適應(yīng)核電廠的防異物培訓(xùn)的基礎(chǔ)要求和各項(xiàng)管理需求。b)全面推進(jìn)建設(shè)數(shù)字核電廠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，優(yōu)先建立已發(fā)生的異物事件及場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)，逐步優(yōu)化補(bǔ)充傳統(tǒng)防異物培訓(xùn)的實(shí)操環(huán)節(jié)。c)開(kāi)發(fā)或應(yīng)用具備"模擬、管理、訓(xùn)練、考核"等功能要求的防異物數(shù)字化知識(shí)培訓(xùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)防異物培訓(xùn)管理考核中的各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化。d)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和相關(guān)管理手段，減輕傳統(tǒng)培訓(xùn)的紙質(zhì)教材、培訓(xùn)場(chǎng)地和講師成本。員工可以在任何時(shí)間和地點(diǎn)接受培訓(xùn)，減少了出差和停工成本組織內(nèi)對(duì)傳統(tǒng)培訓(xùn)的復(fù)雜管理。e)運(yùn)用多種技術(shù)手段，針對(duì)不同利用對(duì)象，通過(guò)不同體驗(yàn)終端，結(jié)合根據(jù)員工的先前知識(shí)水平和學(xué)習(xí)進(jìn)度為員工提供個(gè)性化培訓(xùn)和考核內(nèi)容，方便、快捷滿足各類用戶需求。f)配套建設(shè)數(shù)字安全保障體系，確保防異物數(shù)字博物館系統(tǒng)安全和防異物數(shù)字博物館信息安全。4.3系統(tǒng)終端的組成核電廠防異物數(shù)字博物館的體驗(yàn)終端包括移動(dòng)端、PC端、VR一體機(jī)以及專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)機(jī)器。4.4系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境a)應(yīng)用環(huán)境應(yīng)滿足安全要求、軟硬件使用的空間要求、光線要求及軟硬件運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)通信要求。b)產(chǎn)品研發(fā)完成后，應(yīng)同時(shí)交付滿足合同要求的完整應(yīng)用、配件及產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)等。c)應(yīng)設(shè)置完善的組織機(jī)構(gòu)，有明確的部門提供教學(xué)、設(shè)備設(shè)施場(chǎng)地、安全、質(zhì)量等服務(wù)和管理工作。5核電廠防異物數(shù)字博物館系統(tǒng)的功能要求5.1場(chǎng)景模擬功能要求系統(tǒng)具備創(chuàng)建、管理和模擬核電廠相關(guān)的數(shù)字化模擬場(chǎng)景，特別是對(duì)防異物一級(jí)場(chǎng)景如：換料水池、乏燃料水池、汽輪機(jī)等模型要建立符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的高仿真模型。a)場(chǎng)景創(chuàng)建:系統(tǒng)應(yīng)為用戶創(chuàng)建不同類型的數(shù)字化模擬場(chǎng)景，以滿足培訓(xùn)和學(xué)習(xí)的多樣性需求。b)場(chǎng)景管理:系統(tǒng)應(yīng)提供場(chǎng)景庫(kù)，用于組織和管理各種數(shù)字化模擬場(chǎng)景，以便用戶方便地訪問(wèn)和使用。c)場(chǎng)景模擬:系統(tǒng)的場(chǎng)景模擬應(yīng)具備互動(dòng)性，以便用戶可以參與和操作場(chǎng)景，模擬真實(shí)情況下的決策和行動(dòng)。d)場(chǎng)景驗(yàn)證:在場(chǎng)景模擬過(guò)程中，系統(tǒng)應(yīng)能夠驗(yàn)證場(chǎng)景數(shù)據(jù)的真實(shí)性、完整性和可用性，確保模擬的準(zhǔn)確性。e)場(chǎng)景元數(shù)據(jù):系統(tǒng)應(yīng)能夠收集和管理數(shù)字化模擬場(chǎng)景的元數(shù)據(jù)，包括場(chǎng)景描述、關(guān)鍵事件、參與者信息等。5.2VR訓(xùn)練功能要求系統(tǒng)具備提供虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）訓(xùn)練功能，允許核電廠員工在虛擬環(huán)境中參與模擬場(chǎng)景并進(jìn)行培訓(xùn)。a)虛擬設(shè)備支持:系統(tǒng)應(yīng)支持各種VR頭顯、控制器和設(shè)備，以確保用戶能夠適應(yīng)不同的虛擬環(huán)境。5T/CEPPCXXXX—XXXXb)互動(dòng)性:VR訓(xùn)練應(yīng)允許用戶與虛擬環(huán)境互動(dòng)，模擬實(shí)際操作，以提高實(shí)際操作技能。c)模擬真實(shí)性:VR模擬應(yīng)能夠模擬真實(shí)核電廠環(huán)境的外觀和行為，包括設(shè)備、控制臺(tái)、儀表、聲音等。d)數(shù)據(jù)收集和分析:系統(tǒng)應(yīng)能夠收集用戶在VR訓(xùn)練中的數(shù)據(jù)，以便后續(xù)分析和改進(jìn)培訓(xùn)。e)虛擬培訓(xùn)教學(xué):提供虛擬培訓(xùn)教學(xué)，以引導(dǎo)用戶在VR環(huán)境中學(xué)習(xí)和練習(xí)相關(guān)技能和知識(shí)。f)進(jìn)度跟蹤:跟蹤用戶在虛擬培訓(xùn)中的進(jìn)度和成績(jī)，以便為個(gè)體用戶提供反饋和改進(jìn)建議。g)用戶界面:提供易于使用的虛擬界面，以便用戶能夠?qū)Ш?、選擇和參與虛擬培訓(xùn)。h)安全性:系統(tǒng)應(yīng)確保VR訓(xùn)練的安全性，包括數(shù)據(jù)和用戶隱私的保護(hù)。5.3培訓(xùn)考核功能要求系統(tǒng)提供了防異物知識(shí)培訓(xùn)和考核功能，以確保核電廠員工具備必要的知識(shí)和技能，有效應(yīng)對(duì)異物事件。a)培訓(xùn)內(nèi)容:系統(tǒng)應(yīng)包括全面的防異物知識(shí)培訓(xùn)內(nèi)容，涵蓋異物的定義、分類、風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)防和應(yīng)對(duì)策略等。b)多媒體教材:提供多媒體教材，包括文本、圖像、視頻等，以增強(qiáng)培訓(xùn)材料的吸引力和可理解性。c)學(xué)習(xí)路徑:提供用戶個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑，根據(jù)其需求和水平調(diào)整培訓(xùn)內(nèi)容和難度。d)進(jìn)度追蹤:系統(tǒng)應(yīng)跟蹤用戶在培訓(xùn)中的進(jìn)度，以確保他們完成了必要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。e)考核和評(píng)估:提供定期的考核和評(píng)估，以測(cè)試用戶對(duì)防異物知識(shí)的掌握程度。f)成績(jī)報(bào)告:生成個(gè)體用戶的成績(jī)報(bào)告，以便用戶和管理層監(jiān)督學(xué)習(xí)進(jìn)展和成績(jī)。g)知識(shí)庫(kù):建立一個(gè)知識(shí)庫(kù)，允許用戶隨時(shí)查閱相關(guān)防異物知識(shí)和培訓(xùn)材料。h)隨時(shí)可用:用戶可以隨時(shí)訪問(wèn)培訓(xùn)內(nèi)容，以滿足不同時(shí)間和地點(diǎn)的學(xué)習(xí)需求。5.4管理系統(tǒng)功能要求系統(tǒng)為核電廠培訓(xùn)部門人員及管理人員提供后臺(tái)管理界面，以支持管理人員有效地管理、監(jiān)控和維護(hù)核電廠防異物數(shù)字化系統(tǒng)，以保持系統(tǒng)的高效運(yùn)行并確保數(shù)據(jù)的安全性。a)用戶管理:后臺(tái)管理應(yīng)允許管理員管理用戶賬戶，包括創(chuàng)建、修改、禁用和刪除用戶賬戶。b)角色和權(quán)限:定義和管理用戶角色和權(quán)限，以控制不同用戶對(duì)系統(tǒng)功能的訪問(wèn)權(quán)限。c)內(nèi)容管理:后臺(tái)管理應(yīng)提供工具，以便管理員能夠管理培訓(xùn)材料、模擬場(chǎng)景和考核內(nèi)容。d)數(shù)據(jù)監(jiān)控:實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的性能和數(shù)據(jù)流，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。e)報(bào)告和分析:生成各種報(bào)告和分析，以匯總用戶進(jìn)展、成績(jī)和系統(tǒng)使用情況的數(shù)據(jù)。f)安全性管理:確保系統(tǒng)的安全性，包括數(shù)據(jù)保護(hù)、用戶隱私和訪問(wèn)控制。g)系統(tǒng)配置:允許管理員配置系統(tǒng)設(shè)置，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份策略等。h)日志記錄:記錄系統(tǒng)的活動(dòng)和事件，以便審計(jì)和故障排除。i)系統(tǒng)備份:提供數(shù)據(jù)備份和還原功能，以確保數(shù)據(jù)的安全和可恢復(fù)性。6核電廠防異物數(shù)字博物館系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)6.1系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)容核電廠防異物數(shù)字博物館系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)不同服務(wù)對(duì)象和不同需求，建立相應(yīng)的服務(wù)平臺(tái)，主要包括：a)基于核電廠真實(shí)場(chǎng)景和操作流程構(gòu)建的面向核電廠員工進(jìn)行異物事件回顧的虛擬場(chǎng)景可視化平臺(tái)。以三維動(dòng)態(tài)的形式全真模擬逼真的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，各類模型。使核電廠員工能夠直觀地瀏覽體驗(yàn)典型安全事故實(shí)現(xiàn)核電廠防異物工作場(chǎng)景、各類設(shè)施、工器具、異物模型。b)基于可視化場(chǎng)景建設(shè)的面向核電廠員工的VR實(shí)操培訓(xùn)平臺(tái)；異物預(yù)防專題片瀏覽：針對(duì)所制作的不同類型的防異物專題片、訓(xùn)練場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)提供觀看播放功能。采用VR引擎、VR設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)，集成核電異物產(chǎn)生的虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景。提供真實(shí)的、零風(fēng)險(xiǎn)操作流程體驗(yàn)，提高操作人員的技能熟悉度，有效降低因技能不熟練導(dǎo)致的操作失誤。6T/CEPPCXXXX—XXXXc)基于核電廠防異物管理要求和知識(shí)點(diǎn)建設(shè)的防異物知識(shí)培訓(xùn)考核平臺(tái)。提供考核標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置、考題題庫(kù)配置、考卷編輯管理、考核數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能。輔助核電異物預(yù)防教育工作知識(shí)培訓(xùn)、業(yè)務(wù)考核、素質(zhì)提升的完整閉環(huán)和質(zhì)量提升。6.2系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)合系統(tǒng)整體需求目標(biāo)以及預(yù)期實(shí)現(xiàn)成果要求，本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一款結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和軟件平臺(tái)的核電廠數(shù)字博物館系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)，通過(guò)創(chuàng)新的體驗(yàn)方式提升核電站異物事件預(yù)防指導(dǎo)教育的綜合體驗(yàn)感，讓作業(yè)施工人員、培訓(xùn)指導(dǎo)人員可以更高效更生動(dòng)地理解培訓(xùn)內(nèi)容和目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量指導(dǎo)宣傳、有效提升異物預(yù)防意識(shí)并進(jìn)行推廣應(yīng)用的目的。圖1核電廠防異物數(shù)字博物館系統(tǒng)架構(gòu)6.2.1異物數(shù)字博物館展示平臺(tái)核電廠對(duì)異物的定義是指在系統(tǒng)、設(shè)備自身以外的，進(jìn)入、遺留或存在于系統(tǒng)設(shè)備中可對(duì)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行和性能造成不利影響的所有物項(xiàng)。如工作過(guò)程中的切割碎片和碎屑、焊渣；水中的懸浮物、可溶性雜質(zhì)、微生物。異物發(fā)生的背景和原因各不相同，種類多樣。通過(guò)對(duì)近30年來(lái)的異物事件進(jìn)行梳理、分析，探究這些事件發(fā)生的主要原因、異物產(chǎn)生場(chǎng)景、過(guò)程等進(jìn)行梳理和總結(jié)，運(yùn)用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和精細(xì)的核電廠異物和相關(guān)機(jī)組建模，打造存在與網(wǎng)絡(luò)世界的虛擬核電廠。電廠員工可以在虛擬核電廠中沉浸式學(xué)習(xí)、觀察異物模型，學(xué)習(xí)異物事件，來(lái)達(dá)到核電廠7T/CEPPCXXXX—XXXX防異物學(xué)習(xí)的效果。并利用虛擬三維仿真模型制作以反應(yīng)堆廠房換料水池、燃料廠房水池、汽輪發(fā)電機(jī)組、容器管道內(nèi)、閥門/管道、泵類、坑內(nèi)、土建工作場(chǎng)景等八大異物場(chǎng)景為背景的30部3D核電廠防異物專題片，進(jìn)一步加強(qiáng)工作人員對(duì)防異物工作的認(rèn)識(shí)，提高核電廠人員的防異物意識(shí)。6.2.2VR訓(xùn)練平臺(tái)核電防異物數(shù)字博物館VR訓(xùn)練平臺(tái)通過(guò)三維場(chǎng)景展示、虛擬設(shè)備交互展示，通過(guò)頭戴目鏡、手柄及動(dòng)補(bǔ)手套進(jìn)行交互式操作體驗(yàn)。旨在加強(qiáng)員工對(duì)異物的辨別能力及常規(guī)操作的安全性意識(shí)，減少異物對(duì)核電運(yùn)行的影響。VR訓(xùn)練平臺(tái)通過(guò)對(duì)核電運(yùn)行和運(yùn)維過(guò)程中重要的操作進(jìn)行仿真展示，既包括對(duì)真實(shí)場(chǎng)景、設(shè)備設(shè)施、工具零件等目標(biāo)實(shí)體模型的可視化，也包括操作過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)化流程的模型化展示，還包括動(dòng)作序列模型的仿真和感知，利用場(chǎng)景模型和設(shè)備模型庫(kù)，可快速調(diào)整場(chǎng)景和設(shè)備布局，并生成仿真場(chǎng)景，支持VR式的浸入式體驗(yàn)訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種操作的VR培訓(xùn)和考核。6.2.3考核管理系統(tǒng)核電廠防異物數(shù)字博物館考核管理系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的培訓(xùn)考核管理平臺(tái)，集成了題庫(kù)訓(xùn)練、在線考試、標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則學(xué)習(xí)、專題片查看等模塊，做到“教”、“練”、“考”一平臺(tái)，輔以VR模擬實(shí)操訓(xùn)練全面提高核電廠員工防異物意識(shí)。系統(tǒng)為核電廠員工提供了選擇題、判斷題、多選題等多種防異物試題進(jìn)行訓(xùn)練，在各個(gè)核電廠大修前都可以為員工提供豐富的防異物題目來(lái)訓(xùn)練，加強(qiáng)員工掌握防異物知識(shí)。管理員也可通過(guò)核電廠防異物數(shù)字博物館考核系統(tǒng)后臺(tái)在不同時(shí)間段設(shè)置不同的防異物理論考試，在通過(guò)考試后，方可有資格進(jìn)行大修工作。添加了防異物導(dǎo)則和防異物工具相關(guān)內(nèi)容，幫助員工學(xué)習(xí)最新的防異物導(dǎo)則內(nèi)容，掌握最新的防異物工具使用方法。核電廠防異物數(shù)字博物館考核系統(tǒng)采用了典型的考核模式，從學(xué)習(xí)、試題、考核標(biāo)準(zhǔn)定制、考核完成了學(xué)習(xí)和培訓(xùn)考核的業(yè)務(wù)閉環(huán)，意在提高員工的防異物意識(shí)、避免事故的發(fā)生。7硬件設(shè)備配置核電廠防異物數(shù)字博物館系統(tǒng)硬件設(shè)施主要包括服務(wù)器、終端、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)及其他配套設(shè)備。7.1服務(wù)器系統(tǒng)中每個(gè)獨(dú)立任務(wù)應(yīng)有相應(yīng)的服務(wù)器來(lái)承擔(dān)處理任務(wù)。服務(wù)器在信息系統(tǒng)中的重要性不同，可以分成主服務(wù)器和輔助服務(wù)器兩類。主服務(wù)器主要承擔(dān)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理以及應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行，主服務(wù)器的選配必須充分考慮系統(tǒng)性、安全性和高性能。輔助服務(wù)器包括輔助應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器、文件服務(wù)器等，承擔(dān)系統(tǒng)中非核心功能的處理任務(wù)。核電廠防異物數(shù)字博物館系統(tǒng)配備服務(wù)器的數(shù)量，應(yīng)取決于系統(tǒng)的實(shí)際功能，根據(jù)財(cái)力、數(shù)據(jù)規(guī)模、用戶數(shù)量及其訪問(wèn)量等，合理選定。7.2終端設(shè)備終端設(shè)備主要包括VR便攜式訓(xùn)練裝置、VR固定式設(shè)備、計(jì)算機(jī)等。系統(tǒng)開(kāi)展各項(xiàng)業(yè)務(wù)必須依托這些設(shè)備，通過(guò)終端訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，完成信息處理工作。a)便攜式訓(xùn)練裝置：裝置集成到訓(xùn)練箱中，可用于在不同場(chǎng)地靈活的進(jìn)行防異物管理素養(yǎng)訓(xùn)練，通過(guò)攝像頭和典型案例，對(duì)人員防異物關(guān)注點(diǎn)訓(xùn)練行為進(jìn)行捕捉，并通過(guò)視頻還原，現(xiàn)場(chǎng)糾正，實(shí)現(xiàn)