發電設備信息管理系統的研究與設計

陳 陽

(中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇 南京 211102)

1 概述

發電技術向機組高參數、大容量、集成化和節能環保化方向發展，發電設備則呈現多樣化、復雜化、系統化、自動化和智能化，并且出現大量融合數字技術、現代控制技術、通訊網絡技術等一體化設備。設備成為決定電力生產活動的關鍵因素之一。

在發電工程全壽命周期過程中，電力設計院在設計階段對發電設備的信息處理能力至關重要。在項目前期，高效獲取準確的設備資料是制訂并優化設計方案的關鍵；在詳細設計階段，設備資料牽扯到多專業協同設計，信息交互的效率往往決定設計質量與圖紙交付進度，進而影響到項目建設質量與工期；在交付階段，設計資料基本實現數字化歸檔，設計成品的數字化交付已是大勢所趨。

本文研究發電工程設計階段發電設備資料標準化與信息化工作，通過制定技術標準化文件，建立設備信息管理系統，利用該系統，設計人員能夠高效完成設備相關設計工作，并提高設計質量。

2 技術標準化工作

發電工程在設計階段信息龐雜，開展技術標準化工作是理清信息脈絡、獲取最佳秩序的有效手段，也是設備資料信息化的前提條件。在該階段需要完成對項目信息、設備信息、協同設計等要素的技術標準化工作。

2.1 項目信息標準化

發電工程項目是發電設備的載體，因此需要首先開展項目信息的標準化工作。發電工程項目的技術規范是發電工程設計、建設的重要依據，也是同類工程之間各項指標比較的標準。在制定項目信息標準化文件時，需要將項目技術規范提煉成描述項目特點的屬性，如本工程項目概況、設計特點、機型配置、廠房配置等。因此，結合實際生產需求，參照項目描述文件，提煉出關鍵屬性是該項工作需要解決的問題。關鍵屬性的提取可遵循如下原則：

(1)可以描述本項目的設計特點。

(2)詳細設計時需要的技術數據。

(3)同類項目之間具有技術、經濟可比性的指標參數。

基于以上分析，制訂項目信息的標準化文件，如表1所示，項目信息主要分為基本信息、廠房布置信息及經濟指標三類，每類信息均有各自的描述屬性。

表1 項目描述屬性

2.2 設備信息標準化

設備的技術資料是設計人員開展設計工作的必要條件，這些資料的準確信息可從技術協議獲取，但不同廠家提供的技術規范格式差別較大，需要首先將設備按照一定的標準分類。

發電設備的主機類型有汽輪機、鍋爐、燃氣輪機、發電機等，輔機類型有泵類、風機類、容器類、檢修起吊類等設備。每種設備都有相應的國標或行標，再結合廠家技術規范書，制定相應的技術標準化文件(以泵類設備為例，見表2)。

表2 泵類設備屬性

2.3 協同設計標準化

設計資料的準確度直接影響到整個工程的設計質量。在三維設計平臺，國內設計院已基本實現多專業協同設計的工作方式，這就要求上游專業在設計時務必要提高設計資料的準確度。

對于機務專業而言，設備的三維模型可從根本上決定對外提資數據的準確性。因此，設備模型除包含設備的基本信息，還應考慮對外提資所需信息，包括土建專業信息(荷載、預埋件等)、電氣專業信息(電負荷、電源點等)，以上信息需要在模型的數據結構中體現出來，以方便接收專業調取。

圖1 設備模型文件信息

該階段的技術標準化工作內容主要是結合設計平臺軟件特點，機務專業與接資專業商定統一的數據格式后，在設備建模時按格式填寫信息并保證信息的準確性，接資專業按格式開發接口工具，調取所需信息。

3 系統架構設計

對發電設備信息管理的目的在于提高信息利用效率，進而提升設計人員的工作效率。依據上述標準化工作成果，利用計算機及數據庫技術，開發設備信息管理系統可實現該目標。

3.1 功能需求分析

在電力設計院發電工程實際生產流程中，該系統以不同角色的業務需求為核心，應具有易操作性、高效性、可靠性等特點。

通過對業務需求調研和分析，可將系統主要功能模塊分為以下幾個部分：

圖2 系統功能模塊

3.2 數據庫架構方式

數據庫架構方式的選擇是數據庫建設的首要工作。基于C/S三層架構的數據庫結構具有數據層次分明、響應速度快、可擴展性好等特點，且適用于局域網，可在本數據庫開發工作中應用。

3.3 系統層次的設計

見圖3，整個系統分為三個層次：基礎數據庫層、應用層、用戶層。

3.3.1 基礎數據庫層

該層存儲最基本的數據信息，對本系統而言，主要是對上述技術標準化工作成果的落實，包括存儲工程項目、設備等對象的基本屬性信息。

對數據編碼是數據庫建設的基礎，電廠設備具有系統歸屬明確，主輔層次分明的特點，以此為主要原則開展編碼規則制定工作，同時還應遵循唯一性、科學性、可擴充性等原則和相應規范的要求。

3.3.2 應用層

應用層是基礎數據庫層和用戶層的橋梁。該層次主要任務是針對功能需求分析的結論開展開發工作，通過對基礎數據庫的進行邏輯處理形成不同的功能模塊，滿足功能需求。

3.3.3 用戶層

用戶層即用戶接口，主要結合實際設計流程，由系統管理員對設計流程中各用戶組進行權限劃分，最終達到不同用戶組使用不同的功能模塊完成各自設計任務。

4 系統的開發與實現

4.1 開發工具

本系統涉及到應用程序及數據庫開發。在主流的程序開發工具中，C#語言具有語法簡潔、面向對象、安全靈活等特點，可用于本系統程序開發；SQL Server數據庫平臺具有使用方便、可伸縮性好、與相關軟件集成程度高等特點，可滿足本系統數據庫管理需求。

圖3 整體系統架構示意圖

數據庫中各數據表依據上述技術標準化文件設計，見表3。

表3 泵類設備數據

4.2 系統的詳細設計

4.2.1 數據管理模塊

系統管理員擁有最高權限，負責對數據庫用戶及其權限管理、數據維護等日常管理工作。具體來說，主要是系統管理員對設備數據庫及工程數據庫的維護。

(1)設備數據庫

該模塊主要功能是創建及維護設備數據。設備及其相應屬性按技術標準化文件設計輸入界面，由系統管理員錄入相關數據，數據即存入數據庫中。設計人員可按條件檢索、查閱相關設備的文檔及圖紙信息。每個設備在其參數編輯界面都有關聯工程信息模塊，通過添加關聯，使得設備與具體的工程產生聯系。

(2)工程數據庫

同設備數據庫類似，該模塊主要功能是創建及維護工程項目數據，設計人員登錄該數據庫后，可按條件檢索，查閱工程信息，并生成該工程下與之關聯的設備清單及設備的電負荷清單。

4.2.2 三維協同設計模塊

設備模型文件存儲在服務端，模型文件的數據結構中除包含設備外形尺寸、管嘴等基本信息，還包括土建信息及電氣信息。

相關專業結合設計平臺特點，按自身業務需求開發相應接口插件，以便讀取數據。

5 結論

電力設計院對發電設備的信息處理能力直接影響到工程進度及質量，利用計算機及數據庫技術，開發設備信息管理系統是提高設計效率和質量的有效手段。該系統的開發應注意以下幾個方面：

(1)系統開發的初期工作重心是技術標準化工作，該項工作可對信息作有效梳理，主要是將發電項目信息、設備信息、協同設計等內容制定成技術標準化文件；

(2)在系統架構設計環節，首先應根據實際生產流程進行功能需求分析，再結合技術標準化文件，考慮數據庫的架構方式及層次劃分，還應對設備數據進行編碼，以提高數據提取效率；

(3)在應用程序設計時，系統的界面要易于上手，對不同角色的設計人員權限要明確，才能有效保護數據庫資源。當設計人員對數據存在疑問時，應及時與系統管理員溝通，以便管理員實施動態管理，確保數據的準確性。

綜上所述，設備信息管理系統的開發，可有效提高電力設計院對設備信息的處理能力，也對設計人員的工作效率有一定程度的提升。

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