AR/MR核电站远程安全巡查巡检的解决方案

AR/MR+机器人+数字孪生三重技术融合，将核电站安全巡检从“人进入高风险区”转变为“数据进入安全区”，实现零辐射、零误差、零延迟的终极目标。未来可扩展至核废料深地质处置、聚变堆维护等场景，成为全球核工业4.0的核心范式。

需求分析与目标

1. 核心痛点

高辐射风险：人员进入安全壳、乏燃料池等高剂量区域，健康威胁极大；

操作复杂度高：设备检查需严格遵循核安全法规（如HAF 003），人工易遗漏关键步骤；

应急响应滞后：突发故障（如冷却剂泄漏）依赖专家现场支援，延误处置可能升级为严重事故；

数据孤岛严重：纸质记录与分散系统（DCS、ERP）难以实时关联分析。

2. 解决目标

零接触巡检：通过AR/MR远程操控机器人，实现人员辐射剂量归零；

毫米级精度：设备缺陷检测精度达**±0.01mm**，误检率≤1%；

秒级响应：突发故障从发现到专家介入≤5分钟；

全流程合规：操作记录100%数字化存证，满足IAEA审计要求。

系统架构设计

1. 硬件层

2. 软件层

核级数字孪生平台：

l 1:1高精度建模反应堆系统（误差<0.1mm），同步显示辐射热力图、设备应力分布；

l 动态标定安全操作边界（如辐射剂量>10 μSv/h时触发AR警示）。

远程专家协作系统：

l 专家通过MR界面标注维修步骤，推送3D动画指引（如螺栓拆卸顺序、密封圈更换角度）；

l 内置核安全规程库（如RCC-E标准），违规操作实时告警并锁止机器人动作。

AI预测性维护引擎：

l 基于LSTM预测设备寿命（如蒸汽发生器传热管腐蚀速率），准确率≥90%；

l 自动生成辐射防护方案（如最优巡检路径规划）。

3. 通信与安全层

l 5G专网+卫星冗余：保障高清视频（4K/60fps）与传感器数据实时回传（时延<30ms）；

l 量子加密+区块链：采用QKD量子密钥分发技术，操作记录上链存证，防篡改可追溯。

应用场景

、技术突破点

抗辐射硬件设计

l 采用碳化硅基半导体与铅硼聚乙烯屏蔽层，使MR设备在200 Gy累计剂量下稳定运行；

l 机器人关节使用耐辐射谐波减速器，寿命≥10年（常规设备3年）。

多模态数据融合

l 融合中子通量、声发射、涡流检测数据，构建设备健康指数（HI）；

l 基于知识图谱推荐维修策略（如“主泵轴承振动≥7mm/s需72小时内更换”）。

轻量化边缘智能

l 在边缘端部署轻量级YOLOv7模型，实时识别设备表面缺陷（FPS≥30）；

l 支持断网续传，本地存储72小时巡检数据。

落地实施

1. 试点阶段（0-6个月）

l 在常规岛（低辐射区）部署2台MR机器人，验证通信与控制系统；

l 搭建反应堆压力容器的数字孪生模型，集成DCS实时数据。

2. 推广阶段（6-18个月）

l 扩展至安全壳内，实现全厂区无人巡检；

l 对接ERP系统，自动生成备件采购工单与辐射防护计划。

3. 优化阶段（18-36个月）

l 引入数字孪生-AI联邦学习，跨核电站共享故障模式数据；

l 开发MR多人协作模块，支持10人团队同步检修（如蒸汽发生器更换）。

效益与风险评估

1. 预期效益

2. 风险与应对

设备故障：采用双机器人冗余设计，故障时自动切换备用机；

网络攻击：部署“白名单+量子加密”双防护，隔离工控网络；

人员抗拒：设计游戏化考核机制（如MR维修技能等级认证）。