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

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

中图分类号：TM62           文献标识码：A            文章編号：1674-098X（2021）04（c）-0101-06

Research on Autonomous Technology of 3D Graphics Engine for Nuclear Power Plant Information Model Based on OpenGL Specification

CAI Zhenghao ZHAO Yujuan

（China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.， Beijing， 100840 China）

Abstract： The key to the construction of nuclear power plant informatization model is to use 3D graphics engine to visually display and release nuclear power plant informatization model， and provide functions such as three-dimensional browsing and virtual operation. The three-dimensional graphics engine is the soul and foundation of nuclear power plant information model construction. In this paper， we independently develop a nuclear power 3D graphics engine based on OpenGL specifications， and realize the lightweight of 3D models through graphics merging and simplification， LOD and other technologies， which are used to support the construction of nuclear power plant informatization models and lay a good foundation for the construction of digital nuclear power plants.

Key Words： 3D graphics engine; 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。……