一种核燃料操作全过程仿真培训系统技术方案

本发明专利技术属于核燃料操作培训技术领域，具体涉及一种核燃料操作全过程仿真培训系统。培训终端站的装卸料机控制台、装卸料机工控机、装卸料机摄像头画面显示器共同组成装卸料机的控制盘台，反应堆厂房转运装置控制台、反应堆厂房转运装置工控机共同组成反应堆厂房转运装置的控制盘台，核燃料厂房转运装置控制台、核燃料厂房转运装置工控机共同组成反应堆厂房转运装置的控制盘台，人桥吊车台架、人桥吊车控制台、人桥吊车工控机共同组成人桥吊车的控制盘台，抓具操作触摸屏面板通过仿真动画集成了乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具的操作手柄，还集成了旧控制棒组件抓具。本发明专利技术用于培训核燃料全过程装卸及相关组件倒换工作。

A simulation training system for the whole process of nuclear fuel operation

【技术实现步骤摘要】
一种核燃料操作全过程仿真培训系统
本专利技术属于核燃料操作培训
，具体涉及一种核燃料操作全过程仿真培训系统。
技术介绍
核燃料操作是核电厂的关键检修技术，也是一项高风险作业，执行核燃料操作需接受必要培训并取得相应的资质。现阶段，我国的核燃料操作培训设施主要为反应堆厂房核燃料操作设备模拟机(装卸料机)，对于核燃料厂房的核燃料操作设备(人桥吊车、控制棒组件抓具、可燃毒物组件抓具、阻流塞组件抓具、乏燃料组件抓具等)以及连接反应堆厂房与核燃料厂房的转运装置，国内尚无完善的、实用性强的培训模拟机。而在进行核燃料操作时，核燃料厂房的燃料操作设备及转运装置由于安全保护功能较装卸料机少，需要操作人员干预的操作较多，更易产生人因失误，国内尚无培训设施能完成燃料厂房的装卸料及相关组件倒换培训，整个核燃料操作系统的全过程培训平台在国内此领域中更无先例。为此，有必要提供一种全过程的核燃料操作培训平台来解决上诉问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种核燃料操作全过程仿真培训系统，用于培训核燃料全过程装卸及相关组件倒换工作。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种核燃料操作全过程仿真培训系统，包括：培训终端站、过程仿真站、教员站和摄像监视系统；所述培训终端站的装卸料机控制台、装卸料机工控机、装卸料机摄像头画面显示器共同组成装卸料机的控制盘台，反应堆厂房转运装置控制台、反应堆厂房转运装置工控机共同组成反应堆厂房转运装置的控制盘台，核燃料厂房转运装置控制台、核燃料厂房转运装置工控机共同组成反应堆厂房转运装置的控制盘台，人桥吊车台架、人桥吊车控制台、人桥吊车工控机共同组成人桥吊车的控制盘台，抓具操作触摸屏面板通过仿真动画集成了乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具的操作手柄，还集成了旧控制棒组件抓具、可燃毒物组件抓具的按钮盒、操作手柄、参数显示表；所述过程仿真站包括反应堆厂房过程仿真计算机和核燃料厂房过程仿真计算机；反应堆厂房过程仿真计算机建立了反应堆厂房核燃料操作大厅的环境模型、装卸料机模型、反应堆堆芯模型、转运装置模型，核燃料厂房过程仿真计算机建立了核燃料厂房核燃料操作大厅的环境模型、乏燃料贮存格架模型、转运装置模型、人桥吊车模型、控制棒组件抓具模型、可燃毒物组件抓具模型、阻流塞组件抓具模型、乏燃料组件抓具模型、核燃料组件模型，还原核燃料操作环境；两个计算机通过以太网进行通信，实现反应堆厂房与燃料厂房模型状态的联动；所述教员站用于核燃料操作设备上机操作培训监控和管理，包括反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机、反应堆厂房故障及场景演练模拟计算机、核燃料厂房设备燃料操作管理终端计算机、核燃料厂房故障及场景演练模拟计算机、视频监控系统和对讲扩音系统；所述反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机与反应堆厂房过程仿真计算机连接，用于设定反应堆厂房各种模拟培训场景、发送核燃料移动单培训指令，接收培训过程中的所有操作状态信息，并可以对历次培训数据信息进行评估、归档及管理；反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机与反应堆厂房过程仿真计算机连接，用于同步显示反应堆厂房3D仿真运行画面，供教员查看使用；所述核燃料厂房燃料操作培训管理终端计算机与核燃料厂房过程仿真计算机连接，用于设定核燃料厂房各种模拟培训场景、发送核燃料移动单培训指令，接收培训过程中的所有操作状态信息，并可以对历次培训数据信息进行评估、归档及管理；核燃料厂房燃料操作培训管理终端计算机与核燃料厂房过程仿真计算机连接，用于同步显示核燃料厂房3D仿真运行画面，供教员查看使用；所述摄像监视系统包括4个摄像机、视频控制模块以及安装于教控台的视频监控屏，所述摄像机安装于培训教室内并采集学员在所述装卸料机控制盘台、反应堆厂房转运装置控制盘台、核燃料厂房转运装置控制盘台、人桥吊车控制盘台、抓具操作触摸屏面板上操作的视频信号，所述视频控制模块与所述视频监控屏相连，并控制所述视频监控屏显示所述视频信号；所述视频监控屏还接受外部输入的视频控制命令和摄像控制命令，所述视频控制模块依据所述视频控制命令处理所述视频信号、依据所述摄像控制命令控制对应摄像机动作。所述的培训终端站的各个设备均安装在核燃料操作培训教室，使用布置在培训教室中间的升降幕布模拟反应堆厂房与核燃料厂房的实体隔离；所述培训终端站的盘台尺寸、安装配置、布局，操作手柄、按钮、显示器、指示灯、开关设备选型与真实核燃料操作设备工艺控制系统保持一致；抓具操作触摸屏面板上集成了抓具操作员视角调整的按钮，学员可以通过触摸屏面板上的视角调整按钮，调整人桥吊车台架上核燃料厂房从显示器上的乏燃料水池画面视角，以训练学员进行核燃料组件与贮存格架对中时，对两者间隙的判断能力；抓具操作触摸屏面板上集成了可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具、阻流塞组件抓具、乏燃料组件抓具4种抓具的操作，学员可以通过抓具操作触摸屏面板，选择切换抓具的操作画面，操作画面上提供不同抓具的抓取、释放、上升、下降的操作按钮，以模拟真实抓具的操作；对于可燃毒物组件抓具与控制棒组件抓具，抓具操作触摸屏面板还提供模拟真实抓具的抓头载荷参数表画面及标高参数表画面，学员可以通过其获得操作的相关信息。所述的培训终端站还包括与过程仿真站连接的显示器，包含反应堆厂房主显示器、核燃料厂房主显示器、反应堆厂房从显示器、核燃料厂房从显示器以及厂房环境状态信息显示器，上述显示器用于接收设备模型、场景的3D图像，并通过高清显示屏，向操作者直观展现核燃料操作环境、机电设备的运转场景。所述的反应堆厂房主显示器、核燃料厂房主显示器均为LED大屏，位于培训教室的墙壁上，反应堆厂房主显示器画面向教员及反应堆厂房燃料操作员提供查看当前操作全过程中装卸料机、转运装置的运行情况；核燃料厂房主显示器画面向教员及核燃料厂房燃料操作员提供查看当前操作全过程中人桥吊车、转运装置、各类抓具的运行情况。所述的反应堆厂房从显示器为一台液晶屏电视，安装于装卸料机控制台侧下方，用于模拟透过装卸料机小车台架上玻璃视窗所观察到的换料水池画面；所述核燃料厂房从显示器为液晶拼接大屏，安装于人桥吊车控制台前下方的人桥吊车台架上，用于模拟人桥吊车操作员在人桥走台上所观察到的乏燃料水池画面。所述的厂房环境状态信息显示器为一台液晶屏电视，安装于培训教室的侧面墙壁，用于显示反应堆厂房内的环境剂量率、源量程中子计数率、换料水池硼酸浓度、换料水池水位信息，同时用于显示核燃料厂房内的环境剂量率、、乏燃料水池硼酸浓度、乏燃料水池水位信息。所述的过程仿真站与培训终端站连接，用于模拟核燃料操作设备电机、外部电气设备的I/O动作及反馈，包括位置测量装置、称重装置以及各种传感器、以及其他机电设备的仿真运行模型，同时可以仿真设定各种核燃料操作期间的场景，制造出异常与故障运行场景，包括核燃料组件变形、堆芯异物导致组件偏斜、堆芯核燃料组件破损、环境剂量率高报警、大车轨道存在异物、中子通量高报警、换料水池和/或乏燃料水池水位下降；所述过程仿真站用于快速进行核燃料操作设备仿真模型的相关模拟设定，或快速干预核燃料操作设备仿真模型的相关运行过程，或快速制造超载、欠载、电机过热、限位触发设备异常；过程仿真站可以快速设置反应堆中核燃料组件的布局、模拟核燃料组件在辐照后发生的变形，并模拟其具有一定的柔性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核燃料操作全过程仿真培训系统，其特征在于：包括：培训终端站、过程仿真站、教员站和摄像监视系统；所述培训终端站的装卸料机控制台、装卸料机工控机、装卸料机摄像头画面显示器共同组成装卸料机的控制盘台，反应堆厂房转运装置控制台、反应堆厂房转运装置工控机共同组成反应堆厂房转运装置的控制盘台，核燃料厂房转运装置控制台、核燃料厂房转运装置工控机共同组成反应堆厂房转运装置的控制盘台，人桥吊车台架、人桥吊车控制台、人桥吊车工控机共同组成人桥吊车的控制盘台，抓具操作触摸屏面板通过仿真动画集成了乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具的操作手柄，还集成了旧控制棒组件抓具、可燃毒物组件抓具的按钮盒、操作手柄、参数显示表；所述过程仿真站包括反应堆厂房过程仿真计算机和核燃料厂房过程仿真计算机；反应堆厂房过程仿真计算机建立了反应堆厂房核燃料操作大厅的环境模型、装卸料机模型、反应堆堆芯模型、转运装置模型，核燃料厂房过程仿真计算机建立了核燃料厂房核燃料操作大厅的环境模型、乏燃料贮存格架模型、转运装置模型、人桥吊车模型、控制棒组件抓具模型、可燃毒物组件抓具模型、阻流塞组件抓具模型、乏燃料组件抓具模型、核燃料组件模型，还原核燃料操作环境；两个计算机通过以太网进行通信，实现反应堆厂房与燃料厂房模型状态的联动；所述教员站用于核燃料操作设备上机操作培训监控和管理，包括反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机、反应堆厂房故障及场景演练模拟计算机、核燃料厂房设备燃料操作管理终端计算机、核燃料厂房故障及场景演练模拟计算机、视频监控系统和对讲扩音系统；所述反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机与反应堆厂房过程仿真计算机连接，用于设定反应堆厂房各种模拟培训场景、发送核燃料移动单培训指令，接收培训过程中的所有操作状态信息，并可以对历次培训数据信息进行评估、归档及管理；反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机与反应堆厂房过程仿真计算机连接，用于同步显示反应堆厂房3D仿真运行画面，供教员查看使用；所述核燃料厂房燃料操作培训管理终端计算机与核燃料厂房过程仿真计算机连接，用于设定核燃料厂房各种模拟培训场景、发送核燃料移动单培训指令，接收培训过程中的所有操作状态信息，并可以对历次培训数据信息进行评估、归档及管理；核燃料厂房燃料操作培训管理终端计算机与核燃料厂房过程仿真计算机连接，用于同步显示核燃料厂房3D仿真运行画面，供教员查看使用；所述摄像监视系统包括4个摄像机、视频控制模块以及安装于教控台的视频监控屏，所述摄像机安装于培训教室内并采集学员在所述装卸料机控制盘台、反应堆厂房转运装置控制盘台、核燃料厂房转运装置控制盘台、人桥吊车控制盘台、抓具操作触摸屏面板上操作的视频信号，所述视频控制模块与所述视频监控屏相连，并控制所述视频监控屏显示所述视频信号；所述视频监控屏还接受外部输入的视频控制命令和摄像控制命令，所述视频控制模块依据所述视频控制命令处理所述视频信号、依据所述摄像控制命令控制对应摄像机动作。...

【技术特征摘要】
1.一种核燃料操作全过程仿真培训系统，其特征在于：包括：培训终端站、过程仿真站、教员站和摄像监视系统；所述培训终端站的装卸料机控制台、装卸料机工控机、装卸料机摄像头画面显示器共同组成装卸料机的控制盘台，反应堆厂房转运装置控制台、反应堆厂房转运装置工控机共同组成反应堆厂房转运装置的控制盘台，核燃料厂房转运装置控制台、核燃料厂房转运装置工控机共同组成反应堆厂房转运装置的控制盘台，人桥吊车台架、人桥吊车控制台、人桥吊车工控机共同组成人桥吊车的控制盘台，抓具操作触摸屏面板通过仿真动画集成了乏燃料组件抓具、阻流塞组件抓具的操作手柄，还集成了旧控制棒组件抓具、可燃毒物组件抓具的按钮盒、操作手柄、参数显示表；所述过程仿真站包括反应堆厂房过程仿真计算机和核燃料厂房过程仿真计算机；反应堆厂房过程仿真计算机建立了反应堆厂房核燃料操作大厅的环境模型、装卸料机模型、反应堆堆芯模型、转运装置模型，核燃料厂房过程仿真计算机建立了核燃料厂房核燃料操作大厅的环境模型、乏燃料贮存格架模型、转运装置模型、人桥吊车模型、控制棒组件抓具模型、可燃毒物组件抓具模型、阻流塞组件抓具模型、乏燃料组件抓具模型、核燃料组件模型，还原核燃料操作环境；两个计算机通过以太网进行通信，实现反应堆厂房与燃料厂房模型状态的联动；所述教员站用于核燃料操作设备上机操作培训监控和管理，包括反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机、反应堆厂房故障及场景演练模拟计算机、核燃料厂房设备燃料操作管理终端计算机、核燃料厂房故障及场景演练模拟计算机、视频监控系统和对讲扩音系统；所述反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机与反应堆厂房过程仿真计算机连接，用于设定反应堆厂房各种模拟培训场景、发送核燃料移动单培训指令，接收培训过程中的所有操作状态信息，并可以对历次培训数据信息进行评估、归档及管理；反应堆厂房燃料操作培训管理终端计算机与反应堆厂房过程仿真计算机连接，用于同步显示反应堆厂房3D仿真运行画面，供教员查看使用；所述核燃料厂房燃料操作培训管理终端计算机与核燃料厂房过程仿真计算机连接，用于设定核燃料厂房各种模拟培训场景、发送核燃料移动单培训指令，接收培训过程中的所有操作状态信息，并可以对历次培训数据信息进行评估、归档及管理；核燃料厂房燃料操作培训管理终端计算机与核燃料厂房过程仿真计算机连接，用于同步显示核燃料厂房3D仿真运行画面，供教员查看使用；所述摄像监视系统包括4个摄像机、视频控制模块以及安装于教控台的视频监控屏，所述摄像机安装于培训教室内并采集学员在所述装卸料机控制盘台、反应堆厂房转运装置控制盘台、核燃料厂房转运装置控制盘台、人桥吊车控制盘台、抓具操作触摸屏面板上操作的视频信号，所述视频控制模块与所述视频监控屏相连，并控制所述视频监控屏显示所述视频信号；所述视频监控屏还接受外部输入的视频控制命令和摄像控制命令，所述视频控制模块依据所述视频控制命令处理所述视频信号、依据所述摄像控制命令控制对应摄像机动作。2.根据权利要求1所述的核燃料操作全过程仿真培训系统，其特征在于：所述的培训终端站的各个设备均安装在核燃料操作培训教室，使用布置在培训教室中间的升降幕布模拟反应堆厂房与核燃料厂房的实体隔离；所述培训终端站的盘台尺寸、安装配置、布局，操作手柄、按钮、显示器、指示灯、开关设备选型与真实核燃料操作设备工艺控制系统保持一致；抓具操作触摸屏面板上集成了抓具操作员视角调整的按钮，学员可以通过触摸屏面板上的视角调整按钮，调整人桥吊车台架上核燃料厂房从显示器上的乏燃料水池画面视角，以训练学员进行核燃料组件与贮存格架对中时，对两者间隙的判断能力；抓具操作触摸屏面板上集成了可燃毒物组件抓具、旧控制棒组件抓具、阻流塞组件抓具、乏燃料组件抓具4种抓具的操作，学员可以通过抓具操作触摸屏面板，选择切换抓具的操作画面，操作画面上提供不同抓具的抓取、释放、上升、下降的操作按钮，以模拟真实抓具的操作；对于可燃毒物组件抓具与控制棒组件抓具，抓具操作触摸屏面板还提供模拟真实抓具的抓头载荷参数表画面及标高参数表画面，学员可以通过其获得操作的相关信息。3.根据权利要求1所述的核燃料操作全过程仿真培训系统，其特征在于：所述的培训终端站还包括与过程仿真站连接的显示器，包含反应堆厂房主显示器、核燃料厂房主显示器、反应堆厂房从显示器、核燃料厂房从显示器以及厂房环境状态信息显示器，上述显示器用于接收设备模型、场景的3D图像，并通过高清显示屏，向操作者直观展现核燃料操作环境、机电设备的运转场景。4.根据权利要求3所述的核燃料操作全过程仿真培训系统，其特征在于：所述的反应堆厂房主显示器、核燃料厂房主显示器均为LED大屏，位于培训教室的墙壁上，反应堆厂房主显示器画面向教员及反应堆厂房燃料操作员提供查看当前操作全过程中装卸料机、转运装置的运行情况；核燃料厂房主显示器画面向教员及核燃料厂房燃料操作员提供查看当前操作全过程中人桥吊车、转运装置、各类抓具的运行情况。5.根据权利要求3所述的核燃料操作全过程仿真培训系统，其特征在于：所述的反应堆厂房从显示器为一台液晶屏电视，安装于装卸料...

【专利技术属性】
技术研发人员：何泰烽，粟路雨，邵亦武，周凯旋，任朗，王力军，吴斌，佟彤，丁凯强，蔡黎勇，孙仁华，周军，孙当如，郭辉，
申请(专利权)人：福建福清核电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35