發(fā)電設(shè)備信息管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計

陳 陽

(中國能源建設(shè)集團江蘇省電力設(shè)計院有限公司，江蘇 南京 211102)

1 概述

發(fā)電技術(shù)向機組高參數(shù)、大容量、集成化和節(jié)能環(huán)?；较虬l(fā)展，發(fā)電設(shè)備則呈現(xiàn)多樣化、復(fù)雜化、系統(tǒng)化、自動化和智能化，并且出現(xiàn)大量融合數(shù)字技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一體化設(shè)備。設(shè)備成為決定電力生產(chǎn)活動的關(guān)鍵因素之一。

在發(fā)電工程全壽命周期過程中，電力設(shè)計院在設(shè)計階段對發(fā)電設(shè)備的信息處理能力至關(guān)重要。在項目前期，高效獲取準確的設(shè)備資料是制訂并優(yōu)化設(shè)計方案的關(guān)鍵；在詳細設(shè)計階段，設(shè)備資料牽扯到多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，信息交互的效率往往決定設(shè)計質(zhì)量與圖紙交付進度，進而影響到項目建設(shè)質(zhì)量與工期；在交付階段，設(shè)計資料基本實現(xiàn)數(shù)字化歸檔，設(shè)計成品的數(shù)字化交付已是大勢所趨。

本文研究發(fā)電工程設(shè)計階段發(fā)電設(shè)備資料標準化與信息化工作，通過制定技術(shù)標準化文件，建立設(shè)備信息管理系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，設(shè)計人員能夠高效完成設(shè)備相關(guān)設(shè)計工作，并提高設(shè)計質(zhì)量。

2 技術(shù)標準化工作

發(fā)電工程在設(shè)計階段信息龐雜，開展技術(shù)標準化工作是理清信息脈絡(luò)、獲取最佳秩序的有效手段，也是設(shè)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(shè)備信息、協(xié)同設(shè)計等要素的技術(shù)標準化工作。

2.1 項目信息標準化

發(fā)電工程項目是發(fā)電設(shè)備的載體，因此需要首先開展項目信息的標準化工作。發(fā)電工程項目的技術(shù)規(guī)范是發(fā)電工程設(shè)計、建設(shè)的重要依據(jù)，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(shù)規(guī)范提煉成描述項目特點的屬性，如本工程項目概況、設(shè)計特點、機型配置、廠房配置等。因此，結(jié)合實際生產(chǎn)需求，參照項目描述文件，提煉出關(guān)鍵屬性是該項工作需要解決的問題。關(guān)鍵屬性的提取可遵循如下原則：

(1)可以描述本項目的設(shè)計特點。

(2)詳細設(shè)計時需要的技術(shù)數(shù)據(jù)。

(3)同類項目之間具有技術(shù)、經(jīng)濟可比性的指標參數(shù)。

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(jīng)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(shè)備信息標準化

設(shè)備的技術(shù)資料是設(shè)計人員開展設(shè)計工作的必要條件，這些資料的準確信息可從技術(shù)協(xié)議獲取，但不同廠家提供的技術(shù)規(guī)范格式差別較大，需要首先將設(shè)備按照一定的標準分類。

發(fā)電設(shè)備的主機類型有汽輪機、鍋爐、燃氣輪機、發(fā)電機等，輔機類型有泵類、風(fēng)機類、容器類、檢修起吊類等設(shè)備。每種設(shè)備都有相應(yīng)的國標或行標，再結(jié)合廠家技術(shù)規(guī)范書，制定相應(yīng)的技術(shù)標準化文件(以泵類設(shè)備為例，見表2)。

表2 泵類設(shè)備屬性

2.3 協(xié)同設(shè)計標準化

設(shè)計資料的準確度直接影響到整個工程的設(shè)計質(zhì)量。在三維設(shè)計平臺，國內(nèi)設(shè)計院已基本實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計的工作方式，這就要求上游專業(yè)在設(shè)計時務(wù)必要提高設(shè)計資料的準確度。

對于機務(wù)專業(yè)而言，設(shè)備的三維模型可從根本上決定對外提資數(shù)據(jù)的準確性。因此，設(shè)備模型除包含設(shè)備的基本信息，還應(yīng)考慮對外提資所需信息，包括土建專業(yè)信息(荷載、預(yù)埋件等)、電氣專業(yè)信息(電負荷、電源點等)，以上信息需要在模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)出來，以方便接收專業(yè)調(diào)取。

圖1 設(shè)備模型文件信息

該階段的技術(shù)標準化工作內(nèi)容主要是結(jié)合設(shè)計平臺軟件特點，機務(wù)專業(yè)與接資專業(yè)商定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式后，在設(shè)備建模時按格式填寫信息并保證信息的準確性，接資專業(yè)按格式開發(fā)接口工具，調(diào)取所需信息。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

對發(fā)電設(shè)備信息管理的目的在于提高信息利用效率，進而提升設(shè)計人員的工作效率。依據(jù)上述標準化工作成果，利用計算機及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)設(shè)備信息管理系統(tǒng)可實現(xiàn)該目標。

3.1 功能需求分析

在電力設(shè)計院發(fā)電工程實際生產(chǎn)流程中，該系統(tǒng)以不同角色的業(yè)務(wù)需求為核心，應(yīng)具有易操作性、高效性、可靠性等特點。

通過對業(yè)務(wù)需求調(diào)研和分析，可將系統(tǒng)主要功能模塊分為以下幾個部分：

圖2 系統(tǒng)功能模塊

3.2 數(shù)據(jù)庫架構(gòu)方式

數(shù)據(jù)庫架構(gòu)方式的選擇是數(shù)據(jù)庫建設(shè)的首要工作?；贑/S三層架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)具有數(shù)據(jù)層次分明、響應(yīng)速度快、可擴展性好等特點，且適用于局域網(wǎng)，可在本數(shù)據(jù)庫開發(fā)工作中應(yīng)用。

3.3 系統(tǒng)層次的設(shè)計

見圖3，整個系統(tǒng)分為三個層次：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫層、應(yīng)用層、用戶層。

3.3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫層

該層存儲最基本的數(shù)據(jù)信息，對本系統(tǒng)而言，主要是對上述技術(shù)標準化工作成果的落實，包括存儲工程項目、設(shè)備等對象的基本屬性信息。

對數(shù)據(jù)編碼是數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基礎(chǔ)，電廠設(shè)備具有系統(tǒng)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(guī)則制定工作，同時還應(yīng)遵循唯一性、科學(xué)性、可擴充性等原則和相應(yīng)規(guī)范的要求。

3.3.2 應(yīng)用層

應(yīng)用層是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫層和用戶層的橋梁。該層次主要任務(wù)是針對功能需求分析的結(jié)論開展開發(fā)工作，通過對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(jié)合實際設(shè)計流程，由系統(tǒng)管理員對設(shè)計流程中各用戶組進行權(quán)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(shè)計任務(wù)。

4 系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)

4.1 開發(fā)工具

本系統(tǒng)涉及到應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)庫開發(fā)。在主流的程序開發(fā)工具中，C#語言具有語法簡潔、面向?qū)ο?、安全靈活等特點，可用于本系統(tǒng)程序開發(fā)；SQL Server數(shù)據(jù)庫平臺具有使用方便、可伸縮性好、與相關(guān)軟件集成程度高等特點，可滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理需求。

圖3 整體系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

數(shù)據(jù)庫中各數(shù)據(jù)表依據(jù)上述技術(shù)標準化文件設(shè)計，見表3。

表3 泵類設(shè)備數(shù)據(jù)

4.2 系統(tǒng)的詳細設(shè)計

4.2.1 數(shù)據(jù)管理模塊

系統(tǒng)管理員擁有最高權(quán)限，負責(zé)對數(shù)據(jù)庫用戶及其權(quán)限管理、數(shù)據(jù)維護等日常管理工作。具體來說，主要是系統(tǒng)管理員對設(shè)備數(shù)據(jù)庫及工程數(shù)據(jù)庫的維護。

(1)設(shè)備數(shù)據(jù)庫

該模塊主要功能是創(chuàng)建及維護設(shè)備數(shù)據(jù)。設(shè)備及其相應(yīng)屬性按技術(shù)標準化文件設(shè)計輸入界面，由系統(tǒng)管理員錄入相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)即存入數(shù)據(jù)庫中。設(shè)計人員可按條件檢索、查閱相關(guān)設(shè)備的文檔及圖紙信息。每個設(shè)備在其參數(shù)編輯界面都有關(guān)聯(lián)工程信息模塊，通過添加關(guān)聯(lián)，使得設(shè)備與具體的工程產(chǎn)生聯(lián)系。

(2)工程數(shù)據(jù)庫

同設(shè)備數(shù)據(jù)庫類似，該模塊主要功能是創(chuàng)建及維護工程項目數(shù)據(jù)，設(shè)計人員登錄該數(shù)據(jù)庫后，可按條件檢索，查閱工程信息，并生成該工程下與之關(guān)聯(lián)的設(shè)備清單及設(shè)備的電負荷清單。

4.2.2 三維協(xié)同設(shè)計模塊

設(shè)備模型文件存儲在服務(wù)端，模型文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中除包含設(shè)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(guān)專業(yè)結(jié)合設(shè)計平臺特點，按自身業(yè)務(wù)需求開發(fā)相應(yīng)接口插件，以便讀取數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

電力設(shè)計院對發(fā)電設(shè)備的信息處理能力直接影響到工程進度及質(zhì)量，利用計算機及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)設(shè)備信息管理系統(tǒng)是提高設(shè)計效率和質(zhì)量的有效手段。該系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)注意以下幾個方面：

(1)系統(tǒng)開發(fā)的初期工作重心是技術(shù)標準化工作，該項工作可對信息作有效梳理，主要是將發(fā)電項目信息、設(shè)備信息、協(xié)同設(shè)計等內(nèi)容制定成技術(shù)標準化文件；

(2)在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，首先應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)流程進行功能需求分析，再結(jié)合技術(shù)標準化文件，考慮數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)方式及層次劃分，還應(yīng)對設(shè)備數(shù)據(jù)進行編碼，以提高數(shù)據(jù)提取效率；

(3)在應(yīng)用程序設(shè)計時，系統(tǒng)的界面要易于上手，對不同角色的設(shè)計人員權(quán)限要明確，才能有效保護數(shù)據(jù)庫資源。當(dāng)設(shè)計人員對數(shù)據(jù)存在疑問時，應(yīng)及時與系統(tǒng)管理員溝通，以便管理員實施動態(tài)管理，確保數(shù)據(jù)的準確性。

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

參考文獻：

[1] 曹海斌．標準化管理在發(fā)電設(shè)備維修管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]．河北：華北電力大學(xué)，2006．

[2] 王鵬，任志鵬，趙建平．基于三層架構(gòu)的信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]．長春理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，31(4)．

[3] 王志強，張萍英，等．火力發(fā)電廠發(fā)電設(shè)備分類及編碼[J]．浙江電力，2000，(5)．

[4] 郭寧．電廠設(shè)備編碼與評級研究[D]．北京：華北電力大學(xué)，2003．

[5] 張根周，畢鵬翔．國家電網(wǎng)公司標準化和信息化融合的探索[J]．電力信息化，2013，11(5)．

[6] 黃揚，徐秀林．醫(yī)療設(shè)備電子信息管理系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用[J]．電子測試，2015，(15)．

[7] 何珊，陳壽標，潘穎．三維設(shè)計平臺與設(shè)計流程管理平臺集成技術(shù)研究[J]．電力勘測設(shè)計，2013，(6)．