基于OpenGL规范的核电厂信息化模型三维图形引擎技术自主化研究.docx

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基于OpenGL规范的核电厂信息化模型三维图形引擎技术自主化研究

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蔡正皓赵玉娟

摘?要：核电厂信息化模型建设的关键在于采用3D图形引擎可视化展示和发布核电厂信息化模型，提供三维浏览、虚拟操作等功能。三维图形引擎是核电厂信息化模型建设灵魂和基础。本文通过基于OpenGL规范自主研发核电三维图形引擎，并通过图元合并与简化、LOD等技术实现三维模型轻量化，用于支撑核电厂信息化模型建设，为数字化核电厂建设打下良好的基础。

关键词：三维图形引擎?轻量化?OpenGL?网络化

：TM62?????：A??????文章編号：1674-098X（2021）04（c）-0101-06

ResearchonAutonomousTechnologyof3DGraphicsEngineforNuclearPowerPlantInformationModelBasedonOpenGLSpecification

CAIZhenghaoZHAOYujuan

（ChinaNuclearPowerEngineeringCo.，Ltd.，Beijing，100840China）

Abstract：Thekeytotheconstructionofnuclearpowerplantinformatizationmodelistouse3Dgraphicsenginetovisuallydisplayandreleasenuclearpowerplantinformatizationmodel，andprovidefunctionssuchasthree-dimensionalbrowsingandvirtualoperation.Thethree-dimensionalgraphicsengineisthesoulandfoundationofnuclearpowerplantinformationmodelconstruction.Inthispaper，weindependentlydevelopanuclearpower3DgraphicsenginebasedonOpenGLspecifications，andrealizethelightweightof3Dmodelsthroughgraphicsmergingandsimplification，LODandothertechnologies，whichareusedtosupporttheconstructionofnuclearpowerplantinformatizationmodelsandlayagoodfoundationfortheconstructionofdigitalnuclearpowerplants.

KeyWords：3Dgraphicsengine;Lightweight;OpenGL;Networking

工厂信息化模型是数字工厂建设基础和关键，已经在全球工程建设领域获得广泛认可。工厂信息化模型，其核心是在工程建造前，预先在计算机中模拟建立1∶1包含各类信息数据的工厂信息模型;工程项目设计单位、建造单位、后期运营单位可以基于统一的工厂信息模型进行沟通协作，实现工厂设计建造和运营过程三维可视化、数字化、智能化，大幅度提高协同效率、节省资源投入、降低工程成本、提升工程质量、提高工厂运营和管理水平。

与其他工厂一样，核电厂信息化模型建设的关键在于采用三维图形引擎可视化展示和发布核电厂信息化模型，提供三维浏览、虚拟操作等功能，并将三维模型与设计图纸、文件、属性参数等结构化工厂建设过程和成果数据进行关联，构建三维数字化孪生电厂。其中，三维图形引擎起到了核心作用，可以说是工厂信息化模型软件开发的“芯”。

三维图形引擎聚合了图形绘制能力的功能组件和“支持应用的底层函数库”，可提供场景构造、对象处理、场景渲染、事件处理、碰撞检测等功能，实现工厂物理对象在计算机模拟过程。目前，国内三维图形引擎发展起步晚、积累薄弱，研究相对落后，与国外先进水平存在差距。国内大部分电厂信息化模型核心三维引擎几乎都选用国外三维图形引擎，如Cesium、Unity、Parasolid、ACIS等引擎或基于这些引擎开发的商业三维建模软件，并在其基础上开发基于信息化模型的综合管理平台。此模式存在三大问题：一是数据安全得不到保障，国外引擎不受管控，存在非法收集数据可能，电厂核心