核電站輻射防護(hù)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

王悅

【摘 要】針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)行科學(xué)合理的分析，并詳細(xì)介紹核電站輻射防護(hù)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要意義、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中的應(yīng)用要點(diǎn)，希望能夠給相關(guān)工作人員提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】核電站；輻射防護(hù)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TP391.9；TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）13-0067-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.030

在核電站輻射防護(hù)過(guò)程中，應(yīng)用先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)非常的重要，能夠有效提升核電站輻射防護(hù)效果，減少能源的浪費(fèi)。對(duì)于核電站中的工作人員來(lái)說(shuō)，要結(jié)合核電站輻射防護(hù)現(xiàn)狀，不斷改進(jìn)原有的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，保證虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中得到有效運(yùn)用。鑒于此，本文主要分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中的應(yīng)用要點(diǎn)。

1 核電站輻射防護(hù)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要意義

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality），又常被人們稱(chēng)為VR，主要指的是將計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)與各項(xiàng)硬件設(shè)備進(jìn)行有效結(jié)合，為人們營(yíng)造一個(gè)良好的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是計(jì)算機(jī)用戶(hù)接口，通過(guò)為用戶(hù)提供良好的視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)感受，能夠?yàn)橛脩?hù)提供良好的平臺(tái)，有效滿(mǎn)足用戶(hù)的各項(xiàng)要求，不斷減輕用戶(hù)的工作壓力，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到核電站輻射防護(hù)中，能夠生成一種虛擬環(huán)境，從而為用戶(hù)提供良好的空間感受[1]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將人的感受與信息進(jìn)行有效結(jié)合，能夠?yàn)橛脩?hù)提供良好的三維環(huán)境，讓用戶(hù)能夠更好的感受到外界環(huán)境。在核電站輻射防護(hù)中，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠保證核電站輻射防護(hù)效果，提升核能源的利用率。近些年來(lái)，核能源的利用已經(jīng)引起人們的關(guān)注，根據(jù)相關(guān)研究表明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國(guó)具有良好的發(fā)展空間，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到核電站輻射防護(hù)過(guò)程中，能夠有效提升核電站的防輻射效果，減少能源的浪費(fèi)。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 電站建模

為了保證虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中得到更好的應(yīng)用，構(gòu)建合理的電站模型非常重要，對(duì)于相關(guān)研究人員來(lái)講，在實(shí)際工作當(dāng)中，要根據(jù)核電站模型的運(yùn)行特點(diǎn)，做好相應(yīng)的優(yōu)化工作，設(shè)計(jì)合理的核電站模型框架，結(jié)合核電站模型運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，不斷改進(jìn)并優(yōu)化原有的核電站框架模型。例如，在某核電站中，研究人員利用各項(xiàng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建妥善的信息數(shù)據(jù)模型，保證劑量模型得到更好的構(gòu)建。

結(jié)合CAD數(shù)據(jù)模型的運(yùn)行情況，研究人員可以構(gòu)建更加完整的3DMax模型，并利用插件將3DMax模型中的各項(xiàng)文件導(dǎo)出為mesh文件，構(gòu)建更加科學(xué)的三維虛擬模型。由于CAD數(shù)據(jù)模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，研究人員要做好相應(yīng)的簡(jiǎn)化工作，根據(jù)簡(jiǎn)化后各個(gè)模型的運(yùn)行信息，輸入正確的文件數(shù)據(jù)，并做好相應(yīng)的配置工作，有效提升各項(xiàng)模型數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

對(duì)于相關(guān)研究人員來(lái)說(shuō)，在構(gòu)建核電站模型的過(guò)程中，可以按照以下流程進(jìn)行：首先，將模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集，利用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，合理檢測(cè)各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)；其次，構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)文件，準(zhǔn)確計(jì)算核電站輻射源的強(qiáng)度，結(jié)合核電站衰變與距離等因素，合理計(jì)算公共空間區(qū)域的輻射率；最后，結(jié)合格式化文件數(shù)據(jù)，在軟件中準(zhǔn)確輸入各項(xiàng)數(shù)據(jù)，保證核電站建模質(zhì)量[2]。

2.2 數(shù)據(jù)場(chǎng)的構(gòu)建

由于核電站中的數(shù)據(jù)分布范圍比較廣，在構(gòu)建數(shù)據(jù)場(chǎng)的過(guò)程中，研究人員需要認(rèn)真分析數(shù)據(jù)類(lèi)型，并將各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效連接，結(jié)合數(shù)據(jù)連接過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)場(chǎng)模型。在可視化范圍中，可視化數(shù)據(jù)主要分為三種類(lèi)型，分別是矢量數(shù)據(jù)、標(biāo)量數(shù)據(jù)與張量數(shù)據(jù)，研究人員要結(jié)合數(shù)據(jù)場(chǎng)模型的運(yùn)行情況，準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)特征量，明確模型的運(yùn)行方向，保證各項(xiàng)矢量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

為了保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)得到更好的連接，研究人員要結(jié)合數(shù)據(jù)場(chǎng)的構(gòu)建情況，準(zhǔn)確計(jì)算各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并構(gòu)建合理的離散型數(shù)據(jù)模型，充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可視化功能。由于核電站空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要按照相應(yīng)的網(wǎng)格順序，對(duì)核電站的三維空間進(jìn)行合理的采樣，并將各個(gè)采樣點(diǎn)準(zhǔn)確布置在空間網(wǎng)格單元點(diǎn)中，有效提升各項(xiàng)三維數(shù)據(jù)的利用率[3]。

除此之外，在構(gòu)建數(shù)據(jù)場(chǎng)的過(guò)程當(dāng)中，研究人員要根據(jù)數(shù)據(jù)生成情況，利用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，并做好相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，從根本上保證數(shù)據(jù)的有效利用。由于核電站輻射源分布位置不同，在一定程度上影響核電站輻射防護(hù)效果，研究人員在實(shí)際工作當(dāng)中，要將各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效匯總，經(jīng)過(guò)綜合分析后，將計(jì)算結(jié)果匯總形成數(shù)據(jù)文件。通常情況下，數(shù)據(jù)匯總形式主要分為三種，分別是規(guī)則型、非規(guī)則型與混合型，通過(guò)構(gòu)建合理的數(shù)據(jù)場(chǎng)模型，能夠幫助研究人員更加全面的了解核電站輻射防護(hù)情況，保證各項(xiàng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)得到有效利用。對(duì)于研究人員來(lái)講，在實(shí)際工作中，要明確各項(xiàng)離散數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建合理的三維數(shù)據(jù)模型，并做好相應(yīng)的組織工作，保證各項(xiàng)元素標(biāo)注更加準(zhǔn)確。

2.3 直接體繪制技術(shù)的應(yīng)用

通常情況下，在應(yīng)用直接體繪制技術(shù)的過(guò)程中，研究人員要結(jié)合體數(shù)據(jù)場(chǎng)的變化情況，運(yùn)用合理的算法，結(jié)合基本繪制原理，有效提升繪制效果。例如，在面繪制時(shí)，研究人員要將數(shù)據(jù)場(chǎng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分類(lèi)，并提取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，將等值面數(shù)據(jù)進(jìn)行有效提取。如果提取出等值面數(shù)據(jù)，研究人員要結(jié)合二維切面等值線的運(yùn)行情況，針對(duì)各項(xiàng)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，及時(shí)摒棄[4]。

除此之外，在運(yùn)用面繪制技術(shù)的過(guò)程中，研究人員可以結(jié)合傳統(tǒng)的圖形學(xué)技術(shù)理論，運(yùn)用先進(jìn)的圖形硬件處理技術(shù)，繪制更加合理的圖像，有效提升各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。與體繪制技術(shù)相比，面繪制技術(shù)操作流程更加簡(jiǎn)便，研究人員能夠更加全面的了解數(shù)據(jù)場(chǎng)運(yùn)行情況，構(gòu)建更加完善的幾何圖形，保證數(shù)據(jù)場(chǎng)中的各項(xiàng)信息得到有效利用，減少失真現(xiàn)象的出現(xiàn)。

在構(gòu)建體繪制光學(xué)模型的過(guò)程中，研究人員需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：第一，結(jié)合核電站輻射密度，嚴(yán)格控制光線的穿越量，如果光線的穿越量較大，會(huì)降低結(jié)果的準(zhǔn)確性。第二，結(jié)合物理光學(xué)模型的運(yùn)行情況，將核電站物理光學(xué)模型進(jìn)行有效分類(lèi)，從根本上保證離散的空間數(shù)據(jù)更好的轉(zhuǎn)換成三維模型。第三，由于采樣點(diǎn)的顏色值不同，研究人員要結(jié)合物質(zhì)分類(lèi)情況，做好相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，避免體數(shù)據(jù)出現(xiàn)重復(fù)。

在核電站輻射防護(hù)過(guò)程當(dāng)中，研究人員也可以運(yùn)用體紋理技術(shù)，結(jié)合三維模型提供的紋理信息，進(jìn)行綜合分析，構(gòu)建更加完善的三維數(shù)據(jù)圖片。由于紋理生成比較復(fù)雜，研究人員要結(jié)合顏色透明度，將各項(xiàng)紋理信息轉(zhuǎn)換成圖像信息，或者采用攝像機(jī)將核電站輻射場(chǎng)景進(jìn)行相應(yīng)的模擬，保證三維模型中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與紋理空間數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。為了保證核電站輻射防護(hù)效果得到更好的提升，研究人員需要明確代理幾何體切片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并運(yùn)用先進(jìn)的View-Aligned 切片方法，有效提升三維紋理映射水平[5]。

2.4 場(chǎng)景管理

為了保證虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中得到有效應(yīng)用，研究人員構(gòu)建完虛擬核電站模型后，需要做好場(chǎng)景管理工作。一般情況下，研究人員要將各項(xiàng)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)與場(chǎng)景內(nèi)容放入到同一個(gè)繼承體系當(dāng)中，并將各個(gè)場(chǎng)景內(nèi)容進(jìn)行有效結(jié)合。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，由于場(chǎng)景內(nèi)容比較復(fù)雜，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)與場(chǎng)景內(nèi)容的結(jié)合難度比較大，因此，研究人員要采取妥善的維護(hù)措施，對(duì)整個(gè)場(chǎng)景系統(tǒng)進(jìn)行有效維護(hù)[6]。

通過(guò)做好場(chǎng)景管理工作，能夠保證場(chǎng)景結(jié)構(gòu)更加完整，提升場(chǎng)景模型的合理性。在場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)管理過(guò)程當(dāng)中，研究人員要結(jié)合場(chǎng)景內(nèi)容的渲染性，準(zhǔn)確識(shí)別各個(gè)實(shí)體對(duì)象，明確場(chǎng)景結(jié)構(gòu)與場(chǎng)景內(nèi)容之間的關(guān)系，保證場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)得到更好的連接。為了保證各項(xiàng)實(shí)現(xiàn)體中的數(shù)據(jù)得到更好的利用，研究人員還要將Ogre 場(chǎng)景圖中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合Ogre場(chǎng)景圖的渲染情況，在指定位置設(shè)置場(chǎng)景管理設(shè)備。

在應(yīng)用Ogre繪制體數(shù)據(jù)時(shí)，研究人員可以按照以下操作步驟進(jìn)行：首先，設(shè)計(jì)合理的自動(dòng)以對(duì)象，并優(yōu)化自定義對(duì)象結(jié)構(gòu)，運(yùn)用可視化方法對(duì)自定義圖像進(jìn)行優(yōu)化；其次，創(chuàng)建一個(gè)自定義對(duì)象實(shí)例，將其視為可渲染對(duì)象，結(jié)合Ogre渲染情況，制定完善的改進(jìn)措施；最后，進(jìn)入Ogre場(chǎng)景中，將各個(gè)渲染隊(duì)列進(jìn)行有效結(jié)合，運(yùn)用3D紋理的體繪制方法對(duì)自定義對(duì)象進(jìn)行繪制，等待Ogre最終對(duì)自定義體數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行相應(yīng)的渲染。

除此之外，想要保證三維劑量場(chǎng)結(jié)構(gòu)更加完整，選擇合理的數(shù)據(jù)類(lèi)型至關(guān)重要，并運(yùn)用先進(jìn)的直接體繪制技術(shù)，對(duì)各項(xiàng)場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，保證Ogre場(chǎng)景更加科學(xué)化。研究人員也可以存儲(chǔ)紋理名稱(chēng)的成員變量運(yùn)行情況，對(duì)原有的變量進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于相關(guān)研究人員來(lái)講，可以選擇相應(yīng)的自定義對(duì)象，構(gòu)建完善的網(wǎng)格系統(tǒng)，并對(duì)各項(xiàng)硬件系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理，保證硬件緩存結(jié)構(gòu)更加合理[7]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上，通過(guò)構(gòu)建合理的核電站輻射模型，能夠保證各項(xiàng)虛擬數(shù)據(jù)得到有效利用，提升核電站輻射防護(hù)效果。在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)研究人員要結(jié)合核電站輻射防護(hù)情況，不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)場(chǎng)模型，結(jié)合數(shù)據(jù)場(chǎng)模型的運(yùn)行情況，不斷改進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，從根本上保證虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中得到有效應(yīng)用。

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