選煤廠計算機輔助設計系統網絡化研究

孫小路，匡亞莉，周春俠

(1.中國礦業大學化工學院，江蘇 徐州 221008；2.江蘇中礦大正表面工程技術有限公司，江蘇 徐州 221008)

?

選煤廠計算機輔助設計系統網絡化研究

孫小路1，匡亞莉1，周春俠2

(1.中國礦業大學化工學院，江蘇 徐州 221008；2.江蘇中礦大正表面工程技術有限公司，江蘇 徐州 221008)

對選煤廠計算機輔助設計軟件(CPCAD)單機系統進行了網絡化研究，結合已開發的選煤設備選型系統對CPCAD的設備圖庫進行手動、定時更新。將協同辦公的思想引入CPCAD的網絡化進程中，借助B/S架構的工作流管理模塊來實現CPCAD的異步/同步工作方式，可應用于選煤設計院的廠房設計過程和礦物加工學科本科教學的畢業設計環節。

選煤廠設計；CPCAD；CAD網絡化；協同辦公

選煤廠計算機輔助設計系統(CPCAD)以AutoCAD 2000為母板，歷經十多年的改進和升級，可實現選煤廠設計過程從圖幅布置、工藝布置、土建設計、設備布置到尺寸標注、繪制出設計圖的全過程示范和實踐[1-3]。CPCAD發布后，得到了同行院校、設計院、研究所的認可，其在教學和設計工作中有著重要地位，同時在CPCAD的使用過程中也出現了以下兩個亟待解決的問題。①設備圖形分散、更新滯后。設備圖庫得不到實時更新，使得一些新的設備不能及時用到設計過程中。各設計院、研究所擁有的設備圖形，不能及時共享、互通有無，達到資源的最大利用。②CPCAD網絡化問題。以往的CPCAD系統是面向單機用戶的體系結構，僅能支持單個設計者的獨立設計和人機交互，不能很好地實現選煤設計資源共享。國內外對網絡化CAD技術的研究十分活躍，各研究項目的側重點各不相同。相關著名的項目有由美國MIT牽頭的ADDF工程、CAPAM項目、MIT與Stanford合作的SCPCSS項目、Stanford的PPP系統、SPRINTCAD系統和SupremDD7項目等[4]。國外亦有基于BP網絡的CAD自動化系統以便快速、精準、及早發現人類疾病[5]；歐洲經委會就學術實驗室網絡基礎設施的設計和部署項目開發出安全可靠的網絡化集成電路CAD[6]等。國內專家如王恪典等利用ISAPI通訊接口封裝技術實現了不同客戶軟件的集成，實現跨平臺的信息融合[7]；孟廣耀等以網絡為基礎將CAD設計中心、快速成型機、三坐標測量機、數控加工中心等先進的硬件設備結合起來，實現了集成系統的信息共享和快速訪問等[8]。

本文針對CPCAD的實際需求，在最新版CPCAD(以AutoCAD2010為模板)的基礎上，建立了B/S架構的設備管理圖庫與工作流管理系統，通過AutoCAD提供的VBA宏接口與網絡通訊協議實現了CPCAD客戶端的網絡化協同辦公與設備圖庫實時更新。

1 CPCAD網絡化目標和技術路線

CPCAD的網絡化是指將單機單用戶系統向以網絡為中心的分布式多用戶系統的轉變。即實現在網絡環境下使分布在不同地理位置上的CPCAD系統無縫地傳遞各種數據，從整體協同的角度完成從流程設計、設備選型、工藝布置等方面的選煤設計工作。CPCAD的網絡化研究將預期實現以下幾個方面的轉變見表1。

具體設計思路示意如圖1所示，分布在不同地理位置的用戶，通過CPCAD客戶端程序，利用AutoCAD提供的VBA、NET API接口，將選煤設備的自定義參數如設備種類、入料量、分選效率等數據信息通過HTTP通訊協議、FTP通訊協議上傳到遠程的WEB服務器，WEB服務器端加載數據分析程序，與已有的選煤設備庫信息進行比對分析，將符合用戶需求的選煤設備圖形列表的有用信息，通過HTTP通訊協議、FTP通訊協議反饋到客戶端。

表1 網絡化CPCAD目標

圖1 CPCAD網絡化設計路線

客戶端用戶亦可將選煤設計過程中繪制的CAD圖例、圖塊等*.DWG格式文件通過HTTP通訊協議、FTP通訊協議上傳到選煤設備圖庫的WEB服務器端中，供有權限的用戶、協同工作的人員通過HTTP通訊協議或FTP通訊協議從WEB服務器端下載引用，以完成不同地理位置用戶的協同辦公。

2 CPCAD網絡化研究實現

2.1 建立B/S架構的選煤設備專家圖庫系統

為實現CPCAD基礎圖庫的實時更新，將不同研究所、設計院、選煤廠的最新選煤設備圖形收集整理。筆者使用SQL SERVER 2008數據庫、IIS作為服務器端運行環境，運用.NET技術，C#編程語言開發建立了選煤設備圖庫管理系統。

根據CPCAD中設備圖形在選煤設計中的應用，結合設備選型的過程、方法、任務、要求和設備的特點，選煤設備圖庫的功能如下所述。

1)囊括多種設備類型。結合原CPCAD的設備選型菜單，以及不同設備在煤炭洗選加工過程中的不同作用，將選煤設備分為篩分機械、破碎機械、分選機械、脫水機械等主要工藝設備以及運輸機械、泵等輔助設備。

2)設備技術參數齊全。將與選煤設計中設備選型和計算過程中相關的參數，存儲到數據庫里，為CPCAD的設備圖形調用提供統一標準，為設備選型計算提供依據。具體參數有入料性質、工藝指標、技術指標、經濟性、設備的可靠性、生產設備廠家信息等。用戶按需所選的設備可以輸出設備清單。

3)存儲設備的CAD圖形(主視圖、側視圖和俯視圖)及外觀圖形，生成圖元以供設計圖紙的繪制。

4)用戶權限管理。實現不同級別的用戶具有不同權限功能。使CPCAD的基礎圖庫既可以獲得公共的設備圖形庫，又可以建立屬于個人或單位的網絡設備圖形庫。

2.2 設備圖庫資源的網絡更新

建立了選煤設備專家圖庫系統后，即在遠程服務器上存儲形成了選煤設備資源圖庫，如圖1所示的分布在不同地理位置的CPCAD客戶端，通過網絡協議與服務器中的選煤設備庫進行通訊。本文采取的傳輸方式是通過Web Service技術平臺。Web Service是一種通用的跨編程語言、跨操作系統、無須借助第三方軟件或硬件的遠程調用技術。Web Service采用的是HTTP協議傳輸數據和XML格式封裝數據[9]。而XML數據格式具有易于建立、易于分析，應用此種技術可以使得各種不同平臺的文件傳輸形成各自之間的連接與集成。這解決了CPCAD與選煤專家系統不同平臺、不同架構的數據通訊問題。基于Web Service 的分布式CPCAD設備同步系統模型示意見圖2。

圖2 基于Web Service 的分布式CPCAD 設備同步系統模型

設備圖庫的同步，將CPCAD中設備圖形按需保持與遠程服務器上的設備圖庫一致。同步過程中，首先根據用戶ID與菜單文件，自動掃描用戶客戶端設備圖形文件夾中的*.DWG文件，檢測文件的名稱、修改時間、文件大小等元數據信息，并遠程數據庫中存儲的文件信息進行對比分析，找出增加、刪除、修改的圖形文件，然后對更新的設備圖形進行增刪改處理和文件傳送，并更新相應CAD圖形文件夾及菜單文件。最終使CPCAD的設備圖形庫保持最新、最全。

具體同步方式采用手動同步、定時同步相結合的方式。手動同步是通過菜單按鍵事件觸發，通過AutoCAD 提供的VBA二次開發接口，定制同步設備圖庫菜單按鈕。定時同步是在軟件啟動后，以更新的方式提醒用戶本地的設備圖庫有更新，可選擇是否點擊同步按鈕。

2.3 網絡化協同辦公

CPCAD的網絡化協同辦公，是在網絡環境下，從整體協同的角度完成流程設計、設備選型、工藝布置等方面的選煤設計工作。系統結構示意如圖3所示，不同設計人員通過異地的CPCAD客戶端，將各自的工作，如設計圖紙、圖形進度等，傳輸到遠程服務器的協同管理平臺，進行業務解析后，分配到其他工作人員進行協同辦公。

圖3 CPCAD網絡化系統結構

本文將自動化辦公平臺(協同OA)中的工作流管理嵌入到B/S架構中的選煤設備專家系統中形成選煤設計工作流管理模塊，并通過CAD提供的.NET編程接口，實現CPCAD的網絡化協同辦公。將選煤設計工作中的多樣化任務細化成不同的工作流程，并在每個流程中設定參與者和流程規則。流程可視化的定制見圖4，圖4中工作流的實現可以結合畢業設計，討論階段性設計的審查、審批，與師生進行實時交互。此處對于用戶權限管理，工作流管理等不再做多余贅述。

圖4 工作流程設置

通過AutoCAD提供的VBA宏接口，在CPCAD中建立相應的協同辦公菜單按鈕。

客戶端設計人員點擊按鈕后，保存現有工作及圖形文件，通過工作流模塊提供的Web Service API接口，將CAD圖形文件傳遞給設計人員進行審核修正。

3 結 語

本文針對CPCAD現存的問題，通過建立選煤設備專家系統，實現了設備圖庫資源的網絡更新及CPCAD的網絡化協同辦公，為設計者節約了大量的時間，提高了工作效率。

目前，系統已在本科教學畢業設計中進行使用，系統記錄日志已累計達1萬多條。學生反應良好，并提出了很多寶貴意見，這有效的支撐了系統的建立及運行。同時，這也督促了我們廣大選煤工作者對設備圖庫其他基礎信息的完善，設備廠家、設計人員、高校人員、現場技術人員多方配合，共同努力。

[1] 龐紹華，匡亞莉，李云紅，等.基于ObjectARX技術的選煤CAD升級方案[C].第十屆全國煤炭分選及加工學術研討會論文集.中國礦業大學出版社，2004：363-366.

[2] 李云紅，匡亞莉，龐紹華，等.AutoCAD的二次開發及其在選煤中的應用[C]// 第十屆全國煤炭分選及加工學術研討會論文集.中國礦業大學出版社，2004：367-373.

[3] 匡亞莉.選煤廠計算機應用[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007，249-279.

[4] 于濤.基于ASP模式的遠程機械設計服務系統研究[D].大連：大連理工大學，2005.

[5] Kaur J，Garg N，Kaur D.An automatic CAD system for early detection of lung tumor using back propagation network[C]// Medical Imaging，m-Health and Emerging Communication Systems (MedCom)，2014 International Conference on.IEEE，2014：257-261.

[6] Coke P，Duarte C，Cardoso A，et al.Network infrastructure for academic IC CAD environments[C]// EUROCON - International Conference on Computer as a Tool (EUROCON)，2011 IEEE.IEEE，2011：1-4.

[7] 王恪典，徐海波.基于AutoCAD的網絡化CAD實現[J].工程圖學學報，2004(2)：8-14.

[8] 孟廣耀，陳舜青，劉松年，等.基于網絡化的CAD/CAM集成系統[J].機床與液壓，2005(5)：50-51.

[9] 胡澤，廖聞劍，彭艷兵.WebService技術研究及應用[J].硅谷，2009(5)：48.

The network study of computer-aided design for coal preparation plant (CPCAD)

SUN Xiao-lu1，KUANG Ya-li1，ZHOU Chun-xia2

(1.School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008， China；2.Jiangsu CUMT Dazheng Surface Engineering Technology Co.，Ltd.，Xuzhou 221008，China)

The network of computer-aided design for coal preparation plant (CPCAD) was researched in this paper.The equipment gallery of CPCAD was updated manually and regularly combined with the development of coal preparation equipment expert gallery system.Coordination work thought was introduced into CPCAD networked process to realize the CPCAD asynchronous/synchronous way with the help of the B/S architecture of workflow management module，and it can be used in the coal preparation plant design process of coal preparation plant design institute and graduation project of mineral processing engineering in undergraduate teaching.

coal preparation plant design；CPCAD；network of CAD；coordination work

2016-03-08

孫小路(1988-)，男，內蒙古赤峰人，博士研究生，研究方向為選煤過程模擬與優化。E-mail：sunpath@126.com。

TP391.72；TD94

A

1004-4051(2016)11-169-04