发电工程设计阶段设备信息管理系统设计

　　摘要：电力设计行业生产活动中, 设备资料起着至关重要的作用。本文对发电工程设计阶段设备资料管理的信息化工作进行研究, 制定技术标准化文件, 建立设备信息数据库, 并开发一套设备信息管理系统。利用该系统, 可提高设计人员的工作效率和质量。

　　关键词：发电设备; 标准化; 信息化; 数据库;

　　1、概述

　　发电技术向机组高参数、大容量、集成化和节能环保化方向发展, 发电设备则呈现多样化、复杂化、系统化、自动化和智能化, 并且出现大量融合数字技术、现代控制技术、通讯网络技术等一体化设备。设备成为决定电力生产活动的关键因素之一。

　　在发电工程全寿命周期过程中, 电力设计院在设计阶段对发电设备的信息处理能力至关重要。在项目前期, 高效获取准确的设备资料是制订并优化设计方案的关键;在详细设计阶段, 设备资料牵扯到多专业协同设计, 信息交互的效率往往决定设计质量与图纸交付进度, 进而影响到项目建设质量与工期;在交付阶段, 设计资料基本实现数字化归档, 设计成品的数字化交付已是大势所趋。

　　本文研究发电工程设计阶段发电设备资料标准化与信息化工作, 通过制定技术标准化文件, 建立设备信息管理系统, 利用该系统, 设计人员能够高效完成设备相关设计工作, 并提高设计质量。

　　2、技术标准化工作

　　发电工程在设计阶段信息庞杂, 开展技术标准化工作是理清信息脉络、获取最佳秩序的有效手段, 也是设备资料信息化的前提条件。在该阶段需要完成对项目信息、设备信息、协同设计等要素的技术标准化工作。

　　2.1、项目信息标准化

　　发电工程项目是发电设备的载体, 因此需要首先开展项目信息的标准化工作。发电工程项目的技术规范是发电工程设计、建设的重要依据, 也是同类工程之间各项指标比较的标准。在制定项目信息标准化文件时, 需要将项目技术规范提炼成描述项目特点的属性, 如本工程项目概况、设计特点、机型配置、厂房配置等。因此, 结合实际生产需求, 参照项目描述文件, 提炼出关键属性是该项工作需要解决的问题。关键属性的提取可遵循如下原则:

　　(1) 可以描述本项目的设计特点。

　　(2) 详细设计时需要的技术数据。

　　(3) 同类项目之间具有技术、经济可比性的指标参数。

　　基于以上分析, 制订项目信息的标准化文件, 如表1所示, 项目信息主要分为基本信息、厂房布置信息及经济指标三类, 每类信息均有各自的描述属性。

表1 项目描述属性

　　2.2、设备信息标准化

　　设备的技术资料是设计人员开展设计工作的必要条件, 这些资料的准确信息可从技术协议获取, 但不同厂家提供的技术规范格式差别较大, 需要首先将设备按照一定的标准分类。

　　发电设备的主机类型有汽轮机、锅炉、燃气轮机、发电机等, 辅机类型有泵类、风机类、容器类、检修起吊类等设备。每种设备都有相应的国标或行标, 再结合厂家技术规范书, 制定相应的技术标准化文件 (以泵类设备为例, 见表2) 。

表2 泵类设备属性

　　2.3、协同设计标准化

　　设计资料的准确度直接影响到整个工程的设计质量。在三维设计平台, 国内设计院已基本实现多专业协同设计的工作方式, 这就要求上游专业在设计时务必要提高设计资料的准确度。

　　对于机务专业而言, 设备的三维模型可从根本上决定对外提资数据的准确性。因此, 设备模型除包含设备的基本信息, 还应考虑对外提资所需信息, 包括土建专业信息 (荷载、预埋件等) 、电气专业信息 (电负荷、电源点等) , 以上信息需要在模型的数据结构中体现出来, 以方便接收专业调取。

图1 设备模型文件信息

　　该阶段的技术标准化工作内容主要是结合设计平台软件特点, 机务专业与接资专业商定统一的数据格式后, 在设备建模时按格式填写信息并保证信息的准确性, 接资专业按格式开发接口工具, 调取所需信息。

　　3、系统架构设计

　　对发电设备信息管理的目的在于提高信息利用效率, 进而提升设计人员的工作效率。依据上述标准化工作成果, 利用计算机及数据库技术, 开发设备信息管理系统可实现该目标。

　　3.1、功能需求分析

　　在电力设计院发电工程实际生产流程中, 该系统以不同角色的业务需求为核心, 应具有易操作性、高效性、可靠性等特点。

　　通过对业务需求调研和分析, 可将系统主要功能模块分为以下几个部分:

图2 系统功能模块

　　3.2、数据库架构方式

　　数据库架构方式的选择是数据库建设的首要工作。基于C/S三层架构的数据库结构具有数据层次分明、响应速度快、可扩展性好等特点, 且适用于局域网, 可在本数据库开发工作中应用。

　　3.3、系统层次的设计

　　见图3, 整个系统分为三个层次:基础数据库层、应用层、用户层。

　　3.3.1、基础数据库层

　　该层存储最基本的数据信息, 对本系统而言, 主要是对上述技术标准化工作成果的落实, 包括存储工程项目、设备等对象的基本属性信息。

　　对数据编码是数据库建设的基础, 电厂设备具有系统归属明确, 主辅层次分明的特点, 以此为主要原则开展编码规则制定工作, 同时还应遵循唯一性、科学性、可扩充性等原则和相应规范的要求。

　　3.3.2、应用层

　　应用层是基础数据库层和用户层的桥梁。该层次主要任务是针对功能需求分析的结论开展开发工作, 通过对基础数据库的进行逻辑处理形成不同的功能模块, 满足功能需求。

　　3.3.3、用户层

　　用户层即用户接口, 主要结合实际设计流程, 由系统管理员对设计流程中各用户组进行权限划分, 最终达到不同用户组使用不同的功能模块完成各自设计任务。

　　4、系统的开发与实现

　　4.1、开发工具

　　本系统涉及到应用程序及数据库开发。在主流的程序开发工具中, C#语言具有语法简洁、面向对象、安全灵活等特点, 可用于本系统程序开发;SQL Server数据库平台具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等特点, 可满足本系统数据库管理需求。

图3 整体系统架构示意图

　　数据库中各数据表依据上述技术标准化文件设计, 见表3。

表3 泵类设备数据

　　4.2、系统的详细设计

　　4.2.1、数据管理模块

　　系统管理员拥有最高权限, 负责对数据库用户及其权限管理、数据维护等日常管理工作。具体来说, 主要是系统管理员对设备数据库及工程数据库的维护。

　　(1) 设备数据库

　　该模块主要功能是创建及维护设备数据。设备及其相应属性按技术标准化文件设计输入界面, 由系统管理员录入相关数据, 数据即存入数据库中。设计人员可按条件检索、查阅相关设备的文档及图纸信息。每个设备在其参数编辑界面都有关联工程信息模块, 通过添加关联, 使得设备与具体的工程产生联系。

　　(2) 工程数据库

　　同设备数据库类似, 该模块主要功能是创建及维护工程项目数据, 设计人员登录该数据库后, 可按条件检索, 查阅工程信息, 并生成该工程下与之关联的设备清单及设备的电负荷清单。

　　4.2.2、三维协同设计模块

　　设备模型文件存储在服务端, 模型文件的数据结构中除包含设备外形尺寸、管嘴等基本信息, 还包括土建信息及电气信息。

　　相关专业结合设计平台特点, 按自身业务需求开发相应接口插件, 以便读取数据。

　　5、结论

　　电力设计院对发电设备的信息处理能力直接影响到工程进度及质量, 利用计算机及数据库技术, 开发设备信息管理系统是提高设计效率和质量的有效手段。该系统的开发应注意以下几个方面:

　　(1) 系统开发的初期工作重心是技术标准化工作, 该项工作可对信息作有效梳理, 主要是将发电项目信息、设备信息、协同设计等内容制定成技术标准化文件;

　　(2) 在系统架构设计环节, 首先应根据实际生产流程进行功能需求分析, 再结合技术标准化文件, 考虑数据库的架构方式及层次划分, 还应对设备数据进行编码, 以提高数据提取效率;

　　(3) 在应用程序设计时, 系统的界面要易于上手, 对不同角色的设计人员权限要明确, 才能有效保护数据库资源。当设计人员对数据存在疑问时, 应及时与系统管理员沟通, 以便管理员实施动态管理, 确保数据的准确性。

　　综上所述, 设备信息管理系统的开发, 可有效提高电力设计院对设备信息的处理能力, 也对设计人员的工作效率有一定程度的提升。

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