可視化理論在核電站管道安裝中的應用研究

劉飛云

中國核工業第五建設有限公司 上海 201512

核電站管道安裝的施工技術復雜、安全等級高、檢查手段特殊、質量控制嚴格，并且需要使用核級設備和大型吊裝設備等，因此核電站管道安裝具有較高的綜合性和風險性。隨著信息技術快速發展以及可視化理論的不斷升級和完善，促使核電建設項目中的三維工廠模型也開始出現。有效融合可視化理論和核電站管道安裝需求，能夠在很大程度上提高核電工程管道安裝的施工效率，優化電力工業結構，達到精細化管理水平，實現各種資源要素的高效應用。

1、簡析可視化理論和核電站管道安裝特點

1.1 可視化理論

可視化理論是指利用計算機的圖像處理技術，將復雜的數據信息轉換成直觀、形象、動態的圖像或者圖形，然后利用相應的儀器設備將工程項目全周期的設計、操作、成本、資源、進度等內容呈現在使用者面前，能夠有效解決數據處理和決策分析等問題，對節約工程施工成本，保證安裝質量具有重要意義。在改革開放以后，我國獲得了迅速的經濟發展，特別是城鎮化和城市化的積極建設，讓人們的生活水平得到了大幅度的提升，這具體表現在了人們的電力需求在持續的增加。在這樣的情況下，需要進行核電建設的推進，使其能夠滿足當前人們的電力需求。相比于現代發電技術，核能發電存在著較高的風險性，所以為了確保其能夠得到安全穩定的發展，需要通過更多的現代化技術來對其進行優化處理，從而提升核電項目的整體水平。當前核電項目中的管道建設主要應用的是二維管理的方法，而三維工廠模型已經得到了逐步的建立，但在管道安裝的過程中則是以可視化理論為基礎，通過虛擬動畫的方式來對管道安裝的過程進行呈現。通過應用可視化理論，能夠將整個安裝過程更加形象和直觀的展現出來，實現核電站當中各個要素之間的銜接，從而為現場施工帶來可靠的依據，例如圖紙、人工和材料等等，對各個要素進行統一高效的管理和應用。將傳統核電站中的管道管理內容與可視化理論結合在一起，建立一個具有更高效率的信息平臺，讓工程施工的過程中能夠更加的準確及時，，從而達到信息共享的需求。在這個過程中，應該將核電站的三維模型作為核心，將信息作為相互之間的連接點，讓整個核電站管道安裝過程從設計、施工、質量、安全等方面信息能夠獲得有效的整合。同時，也要對核電站管道的圖紙和模型進行細化分析和梳理，在保證數據交換標準的基礎上來對施工過程進行精細化管理。因為在核電工程施工的過程中，對于管道安裝的管理是十分重要的，所以需要通過應用可視化理論來為管道安裝管理提供技術支持，使得核電工程建設中能夠達到施工的信息化和標準化，從而進一步提升整體的競爭力。從全世界的層面上來看，對于可視化理論的應用如今已經十分的廣泛，當前可視化理論主要被應用在了第三代核電建造技術中，那么作為可視化理論，需要將數據支持作為重要的前提條件，利用虛擬技術、數字技術和智能技術來進行平臺的建設，運用二維設計和三維設計來建立一個以工程實體為主的一體化設計方式。當前可視化理論的主要應用是對核電工程管道安裝施工進度的直觀呈現，從而實現對進度情況的方針和模擬，這樣一來就為后續的施工帶來了有效的數據支持。

1.2 核電站管道安裝特點

在核電工程中進行管道安裝，其特點具體包括了核電標準較高、安裝精度較高、環境清潔度較高以及周期長和系統復雜性較高等等。所以，對于核電站管道進行安裝的過程較為復雜，那么在管理上就會具有更高的標準和要求，通過對可視化理論的應用，來使得工程中的支架、構筑物和設備能夠通過三維模型進行呈現，并將這些基礎性的材料和設備能夠應用在調度、施工、采購和設計的流程當中，工程實體的立體模型能夠實現設計的目標、流程以及安裝過程管理目標的統一，通過對體系的數據化、圖像化和可視化來有效的進行施工前評估，便于做好施工中的管理和監督工作。具體上來看，結合管道安裝的特征，在進行安裝管理設計工作當中，想要發揮出可視化的優勢就需要進行信息流程的設計，例如文件分發和信息擦劑等等。信息采集主要包括了信息的錄入和刪除以及預制圖和安裝圖的生成。在設計審核上主要針對的是等軸圖，并對其進行優化升級和信息統計，這樣才能夠做好糾錯。完成這個過程后，需要做好其他的施工準備工作，這樣才能夠正式開始施工。可視化理論在核電站管道安裝中的具體應用，將復雜的安裝工程通過信息化的處理手段，使其可以在施工的各個階段，能夠精準、明確的開展各項工作，并且能夠滿足周期長的施工管理要求，尤其是針對其各方面的高標準，可以實現每個細節的監督、指標檢測與控制，因此，提升了管道安裝的整體水準。管道安裝是確保后期核電站可以正常運行的重要基礎。根據管道直徑可以分為大小兩種口徑的管道，其中大口徑管道安裝需要施工單位進入施工現場進行科學地圖紙規劃設計、零部件加工制作、大型吊裝設備輔助和專業人員安裝操作等過程，并且為有效保障核電站管道安裝的標準，需要在安裝過程中對相應管段進行編制預制管道號碼，因此其具有較大的施工難度。

2、可視化理論在核電站管道安裝中的應用研究

2.1 模型層次劃分理論

可視化理論在核電站管道安裝的施工過程中，需要采用層次模型法對其進行具體應用。模型主要分為包括用戶界面、問題表達和求解界面的應用層；可以接受用戶使用要求并執行相應操作為用戶輸出結果，從而實現人機交互的任務層；顯示包括對話系統、管理系統等所有功能性子系統在內的功能層以及利用計算機各種軟硬件配置實現可視化系統平臺建設的物理層。

2.2 功能實現與系統開發的應用

在核電站管道安裝過程中，結合施工現場的實際情況和當地的質量管理要求，合理應用并強調突出具有動態立體展示的可視化理論，可以實現原始數據的采集、處理和應用，滿足跨時間、跨地域的空間信息數據查詢，完成建筑物建模和工程數字地形靜態三維建模，從而能夠高效輸出和表達相關數據信息。

3、可視化理論在核電站管道安裝中的應用價值

3.1 提高管道安裝質量

在核電站管道安裝過程中，合理設計約束條件和優化目標，通過利用計算機技術和大數據處理技術能夠實現對管道安裝全過程的系統化管理，可以完成對所有數據信息的采集、儲存、分析、處理和提取工作；對不同管道標準化和信息化的管理，根據可視化技術自身的功能特點，完成二維設計圖紙向三位立體模型的轉變，通過仿真性模擬，可以及時指出當下安裝運行方案可能存在的問題，并通過數據處理功能可以提出相應的改進方案，確保管道安裝的目標函數達到最優解，從而為管理人員的管道安裝科學決策提供重要的依據，可以進一步提高管道安裝的質量和水平，為整體核電站建設工程提供重要保障。

3.2 全面控制安裝流程

通過可視化技術可以全面控制、精細化管理核電站的整個管道安裝流程。明確不同地區管道安裝的施工標準和質量，落實好交底工作，利用可視化技術和高清視頻設備能直觀形象地將整個管道安裝過程和施工具體流程呈現出來，能夠實現對整體安裝環境的控制；通過觀看然后同步下達操作指令，明確核電站管道安裝位置、指標和類型等內容，確定管道安裝配套部件的選擇和安裝方案的制定，精準、明確地開展各項工作，加強管道安裝各個環節的指標檢測，可以更加科學地控制整個管道安裝施工流程，有效降低因人為操作造成的施工事故，既能夠減少層層上報的時間成本，還能實時監測安裝過程所使用的材料質量和成本，從而進一步優化施工流程，節約施工成本。

3.3 實現工程利益最大化

核電站管道安裝的施工工藝復雜，施工周期較長，利用可視化理論將管道施工設計圖紙與三維模型鏈接進行計算，在保證管道安裝合理預算的前提下可以對其施工方案進行優化處理，能夠使成本計算更加直觀和具體化，從而實現資源的合理配置，有效控制核電站管道安裝的經濟成本，實現核電站的經濟效益；利用可視化系統和價值工程原理從多方面控制和分析核電站管道安裝的風險性和可操作性，可以為后期的項目決策提供數據支撐，提升管道安裝工程的可行性和科學性，避免后期因數據方面的失誤而出現返工的情況，從而減少安裝施工投入和材料的過度消耗，不斷優化能源分配，為構建節約型社會提供力量。

3.4 保證核電站運行安全

核電站建設過程中預防核泄漏事故是其施工建設的重點內容之一，通過可視化技術控制整個核電站管道安裝的施工流程，并加大各個項目的監督管理力度，明確不同崗位人員的工作職責和內容，可以最大限度避免人為操作失誤的出現，為完工保量提供可靠依據；動態檢測核電設備的運行情況，可以防止由于設備問題出現的安裝失誤，能夠提升管道安裝的科學性和針對性，從而有效消除管道安裝隱患，保證核電站運行安全；整個管道安裝工程結束之后，在竣工驗收階段做好所有數據信息的存檔工作，利用可視性和信息存儲的完整性，建立數據信息化管理平臺，準確的管道埋設位置和施工記錄信息等可以為后期核電站管道檢修和維護保養工作提供重要的數據幫助，從而有效防止發生核泄漏事故。

4、總結

綜上所述，在核電站管道安裝過程中有效運用可視化理論，能夠實現全面控制管道安裝流程，可以在節約能源、降低成本的基礎上，提高管道安裝質量，實現工程利益最大化，保證核電站運行安全，從而不斷推動核電站建設朝著系統化、標準化、規范化、信息化、智能化的方向發展。