发电厂数字化设计智能校审的方法及系统与流程

本发明涉及智能数据校审，具体的讲是发电厂数字化设计智能校审的方法及系统。

背景技术：

pdms(plantdesignmanagementsystem)是一种工厂三维布置设计管理软件，广泛用于电力行业的工程设计中，配管人员可以在该平台上建立详细的三维管道及设备模型，校审人员在设计完成后需要做大量的翻阅参考设计数据与核对工作，这样的人工操作大大降低了设计效率，而且工作繁琐且极易出错。

在传统校审阶段，在完成pid图(管路和仪表流程图)的绘制后，校审人员需要参照送审pid图纸、管道应力计算书、厂家资料、支吊架数据、建筑结构图纸、设计规程规范等，进行管道应力校核、管端推力校核、管材管件校核、碰撞检查等一系列核对工作，编写校审意见及建议。校审过程需要参考数据量大而且分布零散，校审人员需要从巨大的数据量中去翻阅查找有用信息，进行各个方面的校审工作，如此繁琐且复杂的工作量对校审人员的设计水平、细致程度等都提出了很高的要求。即便如此，在校审过程中出现人为的遗漏或疏忽也是难以避免的，最终会导致设计图纸存在不合理，降低设计效率甚至可能造成建设工期的延误等。

在目前的数字化设计中，三维模型及设计数据是发电设计、施工及运维工作的根基，这要求设计的三维模型与用于施工的pid图纸之间必须严格保证一致，但由于设计过程中专业间及专业内的设计配合，管道及支吊架的三维模型必定是不断更新的，这给传统校审过程中带来了新难题，一方面增加了校审人员不断校核三维模型与pid图纸是否一致的重复工作，另一方面由于时间的滞后，校审人员很容易在校核过程中出现校核遗漏，降低设计效率甚至可能影响电厂后续的运维工作。

技术实现要素：

本发明提供了一种发电厂数字化设计智能校审的方法及系统，以提高三维模型的校核效率，减少人为的疏忽造成的校核疏漏。

本发明的发电厂数字化设计智能校审的方法，步骤包括：

a.信息采集：将至少包括二维的pid系统图和厂家资料的二维工程图纸扫描为电子化数据，并进行识别处理，生成图形映射图及数据文本文件；

b.数据导入：通过三维软件提取被校审管道和支吊架的三维模型信息，并将所提取的信息和步骤a生成的数据进行分类汇总；

c1.设计规范校审：根据设计标准中的属性数据对步骤b导入的三维管道和支吊架的数据进行校审，如果所有数据均通过校审，系统记录校审通过结果；如果有数据未通过校审，系统记录未通过项并自动进行该数据的布置修改计算，并将修改后的数据在碰撞检查通过后记录修改意见；

c2.pid系统图与三维模型拓扑关系校审：将步骤a得到的图形映射图及数据文本文件与步骤b得到的管道的三维模型的拓扑关系进行对比；在所述对比之后系统自动记录两者的差异并生成关联有管道三维模型参考号的校审文件，由设计人员对校审文件里的内容进行判定修改方式，保证pid系统图与三维模型的拓扑关系完全一致；

c3.三维模型与管道应力计算匹配校审：对管道进行应力计算，生成与管道对应的应力输入文件和应力输出文件，将所述的应力输入文件和应力输出文件分别与步骤b得到的该管道应力数据进行对比，系统记录对比后的差异元件以及该差异元件分别在应力计算模型与管道三维模型中对应的数据；

c4.厂家资料匹配校审：将步骤a得到的图形映射图及数据文本文件与步骤b得到的管道的三维模型进行设备接口允许的力和力矩比对，由管道的三维模型自动生成管道应力结果文件，管道应力结果文件中设备端点的推力数据如果不大于与厂家设备接口允许的值则通过该校审，否则不通过，系统记录不通过的管道接口，并提示设计人员重新进行管道应力计算；

c5.三维支吊架模型与支吊架原始数据校审：对三维的支吊架模型进行计算，生成支吊架模型对应的输入文件和输出文件，将所述的输入文件和输出文件分别与步骤b得到的该支吊架的原始数据文件对比，如果二者有差异，则根据情况对二者之一进行修改，对比通过后判断支吊架模型与土建荷载数据是否关联，并生成对应校审文件；

c6.管道与支吊架碰撞检查校审：在三维软件中获取需碰撞检查的管道与支吊架的空间范围，检查该空间中是否有直接相碰的元件，并生成碰撞检查文件；

d.校审意见输出：将步骤c1～c6校审后的校审结果发送给相应的校审人员和设计人员；

e.生成校审文件：设计人员根据校审意见修改三维模型，将修改后的三维模型重复步骤b～d，最后生成校审文件。

进一步的，步骤c1中所述的碰撞检查，是先将所有的三维模型抽象为大于实体模型的圆柱体和/或长方体，再由系统虚拟出圆柱体和长方体所表示元件的简化模型，将不同元件的简化模型分别进行碰撞检查。

进一步的，步骤c2中在将由步骤b得到的管道的三维模型生成拓扑关系时，先过滤掉三维模型中比pid系统图多出的信息，然后再将三维模型生成与pid系统图一样格式的拓扑关系。

进一步的，步骤c5中当所述的输入文件或输出文件与该支吊架的原始数据文件存在差异时，系统根据应力计算数据重新生成一个逻辑支吊架，将该逻辑支吊架的数据分别与所述的原始数据和输入文件/输出文件的数据进行对比，如果发现是原始数据错误则自动修改原始数据，如果发现是输入文件/输出文件错误则自动修改三维支吊架模型的数据，如果与原始数据和输入文件/输出文件数据均不匹配，则将校审结果发送至校审人员进行判定。

优选的，步骤e之后，进行移动端可视化：系统将包括最终的三维模型的数据包发送到施工人员的移动终端中，如手机、移动电脑、平板电脑、专用终端设备等。

本发明还提供了一种用于上述方法的发电厂数字化设计智能校审的系统，包括顺序连接的：

信息采集单元：将至少包括二维的pid系统图和厂家资料的二维工程图纸扫描为电子化数据，并进行识别处理，生成图形映射图及数据文本文件；

数据导入单元：通过三维软件提取被校审管道和支吊架的三维模型信息，并将所提取的信息和信息采集单元生成的数据进行分类汇总；

校审单元：将信息采集单元和数据导入单元得到的数据进行对比，对差异数据进行修改；

校审文件单元：生成校审文件，并将校审文件发送给相关人员；

校审单元还通过校审意见输出单元反馈接入数据导入单元。

优选的，所述的数据导入单元和校审单元分别为远程集群服务器，集群服务器的架构能够显著的降低单一服务器的负载，提高计算效率。

本发明的发电厂数字化设计智能校审的方法及系统，能够将所有三维管道与支吊架的工程数据进行自动智能校审，大幅度提高了数字化设计效率和三维模型的校核效率，明显减少甚至杜绝了人为校审的疏漏。

以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1为本发明发电厂数字化设计智能校审系统的框图。

图2为本发明发电厂数字化设计智能校审的方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示本发明发电厂数字化设计智能校审的系统，包括顺序连接的：

信息采集单元：将至少包括二维的pid系统图和厂家资料的二维工程图纸扫描为电子化数据，并进行识别处理，生成图形映射图及数据文本文件；

数据导入单元：通过三维软件提取被校审管道和支吊架的三维模型信息，并将所提取的信息和信息采集单元生成的数据进行分类汇总；

校审单元：将信息采集单元和数据导入单元得到的数据进行对比，对差异数据进行修改；

校审文件单元：生成校审文件，并将校审文件发送给相关人员；

校审单元还通过校审意见输出单元反馈接入数据导入单元。

其中所述的数据导入单元和校审单元分别为远程集群服务器，集群服务器的架构能够显著的降低单一服务器的负载，提高计算效率。

如图2所示，通过所述的系统进行发电厂数字化设计智能校审时，步骤包括：

a.信息采集：将至少包括二维的pid系统图和厂家资料的二维工程图纸扫描为电子化数据，并进行识别处理，将生成图形映射图及数据文本文件传入数据导入单元。

b.数据导入：数据导入单元调用三维软件提取被校审管道和支吊架的三维模型信息，包括被校审管道的卷册名称、管道卷册设计人及校审人邮箱、管道设计规范文件、支吊架原始输入数据、阀门表、管线等级文件、管道保温表、管道净空距离表、管道应力输入文件、管道应力输出文件等，并通过接口装置，将以上三维管道及支吊架的数据和步骤a生成的数据进行分类汇总，传入校审单元。

在校审单元中分别进行：

c1.设计规范校审：根据《dl/t5054-2016火力发电厂汽水管道设计技术规定》中管道支吊架间距、管道与墙梁柱及设备之间的净空距离、操作手轮中心距地面(或楼面、平台)的高度、流量检测装置前后直段长度、焊缝直段长度等布置规范对步骤b导入的三维管道和支吊架的数据进行校审，如果所有数据均通过校审，系统记录校审通过结果；如果有数据未通过校审，系统记录未通过项并自动进行该数据的布置修改计算，并将修改后的数据在碰撞检查通过后记录修改意见。以管道支吊架间距校核为例，具体步骤为：

1、系统读取某两个相邻逻辑支吊架(如#3、#4)间距为6m，根据规范《dl/t5054-2016》计算出支吊架最大允许间距为5m，判断支吊架实际间距6m﹥最大允许间距5m，检测不通过。

2、因为检测不通过，在三维软件中生成新的管道及支吊架进行模拟操作，按以下步骤进行：a)将#4逻辑支吊架向-x方向移动1m满足支吊架间距为5m，b)根据管道走向、温度、压力在相应的规范中筛选出管部形式为d2。c)选取根部，首先根部有四种情况：g1直吊(用于梁底)、g2悬臂吊(200mm≤悬臂l≤800mm)、g3简支吊(500mm≤梁距l≤3000mm)、g4三角架(400mm≤吊点离梁柱距离l≤1000mm)，根据该逻辑道数据判断该逻辑支吊架为刚性单吊；通过解析应力数据得到该逻辑支吊架工作荷载为-738n，结构荷载-1251n，系统先在三维软件中根据该逻辑支吊架标高，并打开土建结构模型在该逻辑支吊上方最近一层梁，以该逻辑支吊架点为中心3米范围内进行顺时针检测。先模拟选取g1直接吊，但3m范围内支吊架正上方并没有梁，所以g1直吊形式排除，在检测在该逻辑支吊架上方最近一层梁有y方向与-y方向有800×600的混泥土梁，对比臂长可以选g2悬臂吊，根据该逻辑支吊架数据判断g3简支吊、g4三角架不满足该逻辑支吊架根部条件，最后程序根据《火力发电厂汽水管道支吊架设计手册》自动选取g2悬臂吊，生成实体根部g21梁侧悬臂吊符合该逻辑支吊架相关要求。

3、自动智能生成修改好的逻辑支吊架后，程序会进行支吊架碰撞检查，首先会将所有的三维模型都抽象成大于实体模型的圆柱体和/或长方体，并虚拟出表示该逻辑支吊架的圆柱体和长方体的简化模型，用此简化模型与其他模型进行碰撞检测。通过检测模拟发现将该逻辑支吊架移到5米后，在其周围已有其他管道逻辑支吊架在此，所以将该支吊架的间距设为5米不可行。

4、系统继续在三维软件中进行模拟，将支吊架最大间距设为的4.9米(程序设定为如不满足要求则自动按缩减0.1米进行模拟)。重复2、3步骤。重新模拟发现如果将模拟支吊架设定在4.9米上方有其他卷册的管道。系统继续执行2、3步。最后程序在4.5米模拟支吊架生成满足了所有条件。系统记录下数据，将#4支吊架原来的坐标，移动到满足条件新的坐标，并将模拟好的逻辑支吊架修改数据记录下来。

5、将修改好的支吊架数据传给设计人员和校审人员进行判断。

6、系统自动完成吊架夹角拉杆检测，吊架夹角拉杆检测需进行两次：第一次，检查吊架拉杆是否需要偏装；第二次，检查偏装是否满足了要求，如果不满足要求，则认为偏装已经不能满足设计要求，需要提醒设计人员调整支吊架。吊架拉杆夹角检测按照规范《dl/t5054-2016火力发电厂汽水管道设计技术规定》的规定执行。

c2.pid系统图与三维模型拓扑关系校审：将步骤a得到的图形映射图及数据文本文件与步骤b得到的管道的三维模型的拓扑关系进行对比；在所述对比之后系统自动记录两者的差异并生成关联有管道三维模型参考号的校审文件，由设计人员对校审文件里的内容进行判定修改方式，保证pid系统图与三维模型的拓扑关系完全一致。

以某管道数据进行说明，通过二维管道pid图的信息形成图形映射图及数据文本得到管道名称、管道连接顺序、管道各元件属性：

(1)设备信息：2号高压除氧器(20laa30bb001)和1号高压除氧器(10laa00bb001)；

(2)管道连接顺序：

pipe10lbg01

bran10lbg01/b1

redu

vlav10lbg01aa002

tee

vlav10lbg01aa001

(3)管道属性：管道kks编码：10lbg01；管道设计压力：0.8mpa；设计温度：170℃；材质：20号钢；压力等级：pn4.0；管道尺寸：分支头dn150；分支尾dn125；由压力等级、公称通经dn、材质等信息，自动查找工程主数据库得到大小头前管道规格为φ159x4.5，管道等级为/u4c12/cepa202rr0；大小头为dn150x125，等级为/u4c12/cerm201rp0，大小头后管道规格为φ133x4，管道等级为/u4c12/cepa202ll0；手动闸阀10lbg01aa002，压力pn4.0，公称通经dn125，根据这些条件从工程主数据库中自动选中型号为z41h-40的闸阀，等级为/u4c12/syvz0bbq-h-dn125；三通：压力pn4.0，公称通经dn125x125x125，从工程主数据库中自动选中等级为/u4c12/cute201ppp，单重3.5kg；手动闸阀10lbg01aa001：压力pn4.0，公称通经dn125，根据这些条件从工程主数据库中自动选中型号为z41h-40的闸阀，等级为/u4c12/syvz0bbq-h-dn125。

(4)根据pid图生成带管道属性的拓扑关系数据格式：

pipe10lbg01

bran10lbg01/b1

temperature170

pressure0.8

hstube/u4c12/cepa202rr0

hbore150mm

tbore125mm

hconnectnozz

tconnectnozz

redu

lstube/u4c12/cepa202ll0

spref/u4c12/cerm201rp0

arrive1

leave2

vlav10lbg01aa002

lstube/u4c12/cepa202ll0

spref/u4c12/syvz0bbq-h-dn125

tee

lstube/u4c12/cepa202ll0

spref/u4c12/cute201ppp

vlav10lbg01aa001

lstube/u4c12/cepa202ll0

spref/u4c12/syvz0bbq-h-dn125

(5)根据三维模型生成带管道属性的拓扑关系数据格式：由于管道三维模型的元件种类比pid图的要多，所以首先过滤三维模型中弯头、逻辑支吊架点、设备端点热位移等多余信息，然后生成与pid图一样格式的拓扑关系数据。

(6)自动比较两种方法生成的拓扑关系数据：以上面的管道为例，在三维模型中生成的拓扑关系数据为：

pipe10lbg01

bran10lbg01/b1

temperature170

pressure0.8

hstube/u4c12/cepa202rr0

hbore150mm

tbore150mm

hconnectnozz

tconnectnozz

redu

lstube/u4c12/cepa202ll0

spref/u4c12/cerm201rq0

arrive1

leave2

vlav10lbg01aa002

lstube/u4c12/cepa202ll0

spref/u4c12/syvz0bbq-h-dn125

tee

lstube/u4c12/cepa202ll0

spref/u4c12/cute201ppp

系统自动对比两个文本数据后发现在三维模型中缺少闸阀10lbg01aa001，大小头的等级在三维模型为/u4c12/cerm201rq0，而在pid图为/u4c12/cerm201rp0。则自动记录两者的差异生成校审文件，并在校审文件自动关联了管道三维模型的参考号(ref)，如果设计人员对校审文件里的内容认可的话，程序可以一键式增加或修改三维模型里的元件和属性，保证三维模型的拓扑关系与pid图完全一致。

c3.三维模型与管道应力计算匹配校审：对管道进行应力计算，生成与管道对应的应力输入文件和应力输出文件，将所述的应力输入文件和应力输出文件分别与步骤b得到的该管道应力数据进行对比，系统记录对比后的差异元件以及该差异元件分别在应力计算模型与管道三维模型中对应的数据。

以c2步骤中所述的管道数据进行说明：

1、读取三维管道模型获取支吊架类型、支吊架节点编号、管道端点热位移、管件类型及等级、三通应力增加系数、管件保温等级、管件坐标及方向、管道温度及压力参数、管道各管件关联顺序等信息。

2、根据以上数据信息自动生成管道应力输入文件，并后台调用管道应力分析程序自动生成管道应力输出文件。

3、将该管道应力输入文件、管道应力输出文件分别与步骤b中已传入的该管道的相同类型数据进行比较。首先分别将第2步中生成的管道应力输入文件与步骤b中收集的该管道的管道应力输入文件进行对比，如果不一致直接跳转执行第四步；如果一致则管道应力计算模型与管道三维模型匹配成功，继续将第2步中生成的管道应力输出文件与步骤b收集的该管道的管道应力输出文件进行对比，如果也一致则管道应力结果数据与管道三维模型匹配成功，完成校审工作，生成无任何意见的管道三维模型和管道应力数据校审单；如果不一致则表明在步骤b中收集的该管道应力输出文件被人为修改过，系统自动生成两个文件的差异校审记录并立刻发送给校审人员和设计人员，校审流程同时自动终止。

4、调用步骤b收集的该管道应力输入文件自动生成新的三维管道走向宏文件，宏文件里没有管件的等级属性，但是带有方向和坐标。该宏文件生成的三维模型因为不带属性，所以在三维软件中该管道是一根具有走向的细线，通过三维软件自动调用该宏文件，即可生成新的三维管道模型。

5、新的三维管道模型与需要校审的三维管道模型自动进行校审工作，以上面的管道数据中手动闸阀10lbg01aa002进行说明。系统根据手动闸阀10lbg01aa002的等级/u4c12/cerm201rq0查找元件库和特性库，得到它的单重为128kg，保温重量为10kg，水重为12kg，阀门总重为150kg。根据三维模型中属性得到阀门达到点pa坐标为positione75550mmn27000mmu3400mm，离开点pl坐标为positione75550mmn27000mmu3000mm，即阀门在x方向的投影长度为0mm，在y方向的投影长度为0mm，在z方向的投影长度为-400mm，则自动生成阀门记录4，1，1，0，0，-0.4，150，0，将其与步骤b收集的该管道的管道应力输入文件进行对比，如果一致则表示两个模型中对于手动闸阀10lbg01aa002的数据完全匹配成功。如果不一致则管道应力计算模型与管道三维模型一定存在差异，系统会记录存在差异元件以及它分别在应力计算模型与管道三维模型中的记录数据。

c4.厂家资料匹配校审：将步骤a得到的图形映射图及数据文本文件与步骤b得到的管道的三维模型进行设备接口允许的力和力矩比对，由管道的三维模型自动生成管道应力结果文件，管道应力结果文件中设备端点的推力数据如果不大于与厂家设备接口允许的值则通过该校审，否则不通过，系统记录不通过的管道接口，并提示设计人员重新进行管道应力计算。

再以上述管道为例，如果在三维软件中管道与设备连接的是2号高压除氧器(20laa30bb001)和1号高压除氧器(10laa00bb001)，根据厂家资料生成的数据文本得知，2号高压除氧器与该管道连接的管嘴为20laa30bb001-n10，公称通经dn150，连接形式是焊接，通过管道三维模型自动生成管道应力结果文件，根据管道应力结果文件中设备端点推力数据与厂家设备接口允许的值进行比较，如果前者较小表示通过，否则表示不通过。如果不通过系统会记录没能通过的管道接口，如2号高压除氧器与该管道连接的管嘴20laa30bb001-n10，公称通经dn150，提示设计人员重新进行管道应力计算。

c5.三维支吊架模型与支吊架原始数据校审：对三维的支吊架模型进行计算，生成支吊架模型对应的输入文件和输出文件，将所述的输入文件和输出文件分别与步骤b得到的该支吊架的原始数据文件对比，如果二者有差异，则根据情况对二者之一进行修改，对比通过后判断支吊架模型与土建荷载数据是否关联，并生成对应校审文件。

具体包括以下步骤：

1、读取三维支吊架模型获取数据信息，包括：支吊架类型、支吊架节点编号、支吊架管部标高、支吊架根部标高、管部方向、根部方向、埋件尺寸、弹簧形式、生根构件参考号、管道温度及压力参数、支吊架各零件关联顺序信息等。

2、读取步骤b中导入的支吊架原始数据，支吊架原始数据包括：支吊架类型、支吊架节点编号、支吊架管部标高、支吊架根部标高、管道应力分析数据、管部方向、根部方向、支吊架各零件关联顺序信息等。

3、系统自动对比以上两种方法得到的支吊架数据，并自动校核支吊架名称、根部形式、根部方向、根部参数、管部形式、管部方向、管部参数、弹簧类型、弹簧号、连接件类型、连接件个数是否一致。如果一致则进行一下步，如果不一致则根据应力计算数据重新生成一个新的逻辑支吊架模型并进行精确计算，将该逻辑支吊架数据分别与原始支吊架数据及三维支吊架数据进行对比校审，如果发现原始数据错误，自动修改原始数据，如果发现三维支吊架数据错误，则自动修改三维支吊架数据，如果都不匹配，系统将上述可能都做记录，并将校审结果发送至校审人员进行最终判定。

4、系统自动查看三维软件中的土建荷载提资数据及提资流程，校审支吊架数据是否与土建梁柱模型关联，荷载数据是否已传入三维土建模型，土建结构设计人员是否有其它不同意见，最后生成校审文件。

c6.管道与支吊架碰撞检查校审：在三维软件中获取需碰撞检查的管道与支吊架的空间范围，并对空间范围内的结构、建筑、冷管道、热管道、设备、电缆桥架进行分类。检查该空间中是否有直接相碰的元件，如果没有则没有碰撞报告，如果出现碰撞部分则进一步检查是哪些具体元件之间发生了碰撞。通过对不同类型的三维模型的检查条件进行设置，完成碰撞检查的初始化。对于热管道最小净空为200mm，对于冷管道最小净空为100mm，对于设备最小检修距离为100mm。最后自动生成碰撞检查结果，碰撞检查结果包括两部分：碰撞检查表和三维碰撞模型文件。

d.校审意见输出：自动对步骤c1～c6校审后的校审结果进行分类统计，并将修改后数据传回给三维软件对三维模型将自动修改。最后将校审文件和修改建议单通过接口装置自动传至校审人员和设计人员的接收终端。

e.生成校审文件：设计人员根据校审意见修改三维模型，将修改后的三维模型重复步骤b～d。各级校审通过并最终确认后，系统对所有校审的结果数据进行分析处理，并自动生成支吊架一览表、管道材料表、管道三维模型、管道应力模型等图纸，用于出图归档，最后生成校审文件。

f.移动端可视化：系统将包括最终的三维模型的数据包发送到施工人员的移动终端中，如手机、移动电脑、平板电脑、专用终端设备等。