一种PDS三维数据转换为Flowmaster模型的系统和方法与流程

本发明涉及一种三维模型处理系统和方法，特别涉及一种pds三维数据转换为flowmaster模型的系统和方法。

背景技术：

pds(plantdesignsystem)是一款广泛运用的三维设计软件，pds软件作为一个集成化的、多专业参与的协同设计系统，能够快速帮助各专业设计人员进行三维建模以及设计检查，大大提高了工作效率和设计质量。在化工及能源行业，pds软件得到了广泛的应用并且已经有了无数成功的案例。

flowmaster软件是全球领先的一维流体系统仿真计算软件，是面向工程的完备的流体系统仿真软件包，对于各种复杂的流体系统，工程师可以利用flowmaster快速有效的建立精确的系统阻力计算模型，并进行完备的仿真分析。flowmaster软件使用之前必须进行flowmaster模型建模工作。

对于使用pds软件进行三维建模，使用flowmaster软件进行系统阻力计算的公司，由于目前并没有flowmaster软件与pds软件的可用软件接口，设计人员只能参照pds三维模型手动进行flowmaster模型的建立，在二次建模的过程中不仅占用了设计人员大量工作时间，而且降低了pds三维模型的利用率。

因此，特别需要一种pds三维数据转换为flowmaster模型的系统和方法，以解决上述现有存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种pds三维数据转换为flowmaster模型的系统和方法，针对现有技术的不足，实现了pds三维布置向flowmaster模型的自动转换，省去了设计人员二次建模的环节，提高了pds三维模型的数据利用率并减少了设计人员的工作量，整个过程全自动完成，操作简便，效率高。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种pds三维数据转换为flowmaster模型的系统，其特征在于，它包括：

pds三维模型图形文件解析模块，用于解析pds三维模型对应图形文件，从图形文件中获取所有元件的特征值以及其关键点坐标信息；

拓扑数据存储数据库模块，用于存储pds三维模型图形文件解析模块生成的三维模型拓扑数据；

三维模型转换模块，用于根据用户输入的需要计算的三维模型的系统号或者管线号进行三维模型向flowmaster模型的转换；

外部数据读取模块，用于读取三维模型转换模块所需的外部数据，包括去除管线清单、设备映射清单、计算管线清单、pds与flowmaster元件映射清单；

三维拓扑关系计算模块，用于将拓扑关系数据库中存储的三维模型拓扑数据通过拓扑关系算法获取所有元件的拓扑连接关系；

pds元件与flowmaster元件映射模块，用于根据pds与flowmaster元件映射清单将pds元件转化为对应的flowmaster元件；及

fmdna文件生成模块，用于将转换完成flowmaster元件及其拓扑连接关系转化为fmdna文件。

第二方面，本发明提供一种pds三维数据转换为flowmaster模型的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

s1，定义pds拓扑关系数据结构，数据结构能够完整表示每个pds部件的所有关键点信息；

s2，顺序扫描pds模型对应的图形文件获取文件内部代表模型元件的图形元素，其中pds模型对应的图形文件为dgn文件；

s3，对应模型元件的图形元素，获取其特征码用于确定元件身份以及获取元件的关键点坐标用于进行拓扑关系分析；

s4，重复步骤s2到步骤s3，直至整个pds项目的dgn文件扫描完毕，检测出该项目内所有元件的特征码以及关键点并以步骤s1定义的拓扑关系数据结构形式存入数据库中；

s5，通过外部数据读取模块获取模型转换需要的外部数据，包括去除管线数据、设备映射数据、计算管线数据、pds与flowmaster元件映射关系数据；

s6，根据用户输入条件从步骤s4的数据库中获取对应的pds元件及其拓扑关系数据，包括去除管线数据以及设备映射数据；

s7，通过三维拓扑关系计算模块将步骤s6获取的所有元件的拓扑关系数据转换为元件之间的拓扑连接关系；

s8，通过pds元件与flowmaster元件映射模块将pds元件匹配为flowmaster元件类型；

s9，将匹配完成的flowmaster元件及其拓扑连接关系转换为fmdna文件格式。

在本发明的一个实施例中，所述步骤s2的顺序扫描图形文件内部模型元件包括以下步骤：

s2.1，从图形文件中提取所有元素，由于pds的元件必然是图形元素，所以扫描中过滤掉所有非图形元素，只保留所有图形元素；

s2.2，在扫描后得到的图形元素中寻找表示pds模型元件的元素，去除垃圾元素，判定标准为元素中是否存在dmrslinkage(pds软件附加在图形元素上的特征码)，如果存在则为pds模型元件，不存在则为垃圾元素，去除。

在本发明的一个实施例中，所述步骤s4的获取特征码确定元件身份以及获取元件的关键点坐标用于进行拓扑关系分析包括以下步骤：

s4.1，根据图形元素种类的区别，判断读取元素特征码的方法并且读取元素的特征码dmrslinkage；

s4.2，如果是管道或桥架专业，还应当从dmrslinkage中获取部件对应中心线的dmrslinkage，用于获取存储在中心线上的属性信息；

s4.3，根据图形元素种类的区别，判断关键点坐标的存储位置，如coneelement，则关键点为两个端面坐标,如果是cellelement，则关键点为pointstring的坐标；

s4.4，根据步骤s4.3的判断结果，存入步骤s1的拓扑关系数据结构，并存入对应数据库中。

在本发明的一个实施例中，所述步骤s7的将所有元件的拓扑关系数据转换为元件之间的拓扑连接关系需要考虑两种特殊的元件类型，分别是接管座以及设备管嘴；

对于设备管嘴，需要通过中心线的end_nozzle_id中的属性值来判断与中心线相连接的管嘴；

对于接管座，首先需要通过判断接管座端点与主管中心线的从属关系来确定与接管座相连的主管，接着需要将接管座等效成三通来表达其与主管和支管的拓扑关系，即将主管断成两段。

在本发明的一个实施例中，所述步骤s9的生成fmdna文件，生成fmdna文件反映的是flowmaster模型中元件的拓扑连接关系，由于flowmaster模型是二维模型而pds模型是三维模型，所有fmdna元件坐标需要重新计算，其计算依据为pds中的拓扑连接关系，考虑到pds元件最多与四个元件相连接，在二维的fmdna文件中每个元件按照右、左、上、下的顺序依次放置对应的连接元件，最多支持四个连接点。

进一步，为了保证所有元件都处理到且不会重复处理，需要执行以下步骤：

a.为每个元件添加是否放置完成标志，是否已经放置标志，关联元件列表；

b.循环处理下一个元件，如果有下一个元件，进入步骤c，否则进入步骤h；

c.判断当前元件是否放置完成，完成则回到步骤b，未完成则进入步骤d；

d.判断是否已经放置，如没有放置执行元件放置，放置完成则不处理，进入步骤e；

e.放置当前元件的关联元件，对每一个关联元件进行判断，如果当前关联元件已放置完成，则跳过；否则将当前关联原件加入关联元件列表，如果已放置，则无需放置，如果未放置，则对关联元件进行放置；

f.当前元件设置为放置完成，并从关联元件列表中去除当前元件；

g.判断关联元件列表是否为空，为空则进入步骤b，否则进入步骤e；

h.完成所有元件的放置，结束。

本发明的pds三维数据转换为flowmaster模型的系统和方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、能够自动将pds三维模型转化为flowmaster软件支持的fmdna文件，实现了布置模型向力学分析模型的自动转化，避免了二次建模带来的劳动力浪费，大大提升设计效率和质量。

2、支持以系统为单位进行生成以及自定义管线列表进行生成两种模式，灵活易用。

3、整个过程全自动完成，无需人为干预，操作简便，生产效率高。

4、使pds模型的拓扑关系数据的灵活性和可读性得到显著的提升，极大提高了pds三维模型的利用率。

5、在外部数据库中存储了三维模型的拓扑数据，为pds软件与其他软件接口提供了数据保障。

6、支持设备映射以及去除管线功能，同时支持去除tap点后续连接以及去除小管道功能，适用于各种应用场景。

7、支持阈值设置，提高了三维模型建模过程中的容错率。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的pds三维数据转换为flowmaster模型的系统的结构示意图；

图2为本发明的pds三维数据转换为flowmaster模型的方法的流程示意图；

图3为本发明的单个图形文件获取图形元素特征码以及关键点坐标的流程示意图；

图4为本发明的生成fmdna文件的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例

如图1所示，本发明的pds三维数据转换为flowmaster模型的系统，它包括：

pds三维模型图形文件解析模块10，用于解析pds三维模型对应图形文件，从图形文件中获取所有元件的特征值以及其关键点坐标信息；

拓扑数据存储数据库模块20，用于存储pds三维模型图形文件解析模块生成的三维模型拓扑数据；

三维模型转换模块30，用于根据用户输入的需要计算的三维模型的系统号或者管线号进行三维模型向flowmaster模型的转换；

外部数据读取模块40，用于读取三维模型转换模块所需的外部数据，包括去除管线清单、设备映射清单、计算管线清单、pds与flowmaster元件映射清单；

三维拓扑关系计算模块50，用于将拓扑关系数据库中存储的三维模型拓扑数据通过拓扑关系算法获取所有元件的拓扑连接关系；

pds元件与flowmaster元件映射模块60，用于根据pds与flowmaster元件映射清单将pds元件转化为对应的flowmaster元件；及

fmdna文件生成模块70，用于将转换完成flowmaster元件及其拓扑连接关系转化为fmdna文件。

如图2所示，本发明的pds三维数据转换为flowmaster模型的方法，它包括以下步骤：

它包括如下步骤：

s1，定义pds拓扑关系数据结构，数据结构能够完整表示每个pds部件的所有关键点信息；

s2，顺序扫描pds模型对应的图形文件获取文件内部代表模型元件的图形元素，其中pds模型对应的图形文件为dgn文件；

s3，对应模型元件的图形元素，获取其特征码用于确定元件身份以及获取元件的关键点坐标用于进行拓扑关系分析；

s4，重复步骤s2到步骤s3，直至整个pds项目的dgn文件扫描完毕，检测出该项目内所有元件的特征码以及关键点并以步骤s1定义的拓扑关系数据结构形式存入数据库中；

s5，通过外部数据读取模块获取模型转换需要的外部数据，包括去除管线数据、设备映射数据、计算管线数据、pds与flowmaster元件映射关系数据；

s6，根据用户输入条件从步骤s4的数据库中获取对应的pds元件及其拓扑关系数据，包括去除管线数据以及设备映射数据；

s7，通过三维拓扑关系计算模块将步骤s6获取的所有元件的拓扑关系数据转换为元件之间的拓扑连接关系；

s8，通过pds元件与flowmaster元件映射模块将pds元件匹配为flowmaster元件类型；

s9，将匹配完成的flowmaster元件及其拓扑连接关系转换为fmdna文件格式。

在本实施例中，所述步骤s2的顺序扫描图形文件内部模型元件包括以下步骤：

s2.1，从图形文件中提取所有元素，由于pds的元件必然是图形元素，所以扫描中过滤掉所有非图形元素，只保留所有图形元素；

s2.2，在扫描后得到的图形元素中寻找表示pds模型元件的元素，去除垃圾元素，判定标准为元素中是否存在dmrslinkage(pds软件附加在图形元素上的特征码)，如果存在则为pds模型元件，不存在则为垃圾元素，去除。

如图3所示，所述步骤s4的获取特征码确定元件身份以及获取元件的关键点坐标用于进行拓扑关系分析包括以下步骤：

s4.1，根据图形元素种类的区别，判断读取元素特征码的方法并且读取元素的特征码dmrslinkage；

s4.2，如果是管道或桥架专业，还应当从dmrslinkage中获取部件对应中心线的dmrslinkage，用于获取存储在中心线上的属性信息；

s4.3，根据图形元素种类的区别，判断关键点坐标的存储位置，如coneelement，则关键点为两个端面坐标,如果是cellelement，则关键点为pointstring的坐标；

s4.4，根据步骤s4.3的判断结果，存入步骤s1的拓扑关系数据结构，并存入对应数据库中。

在本实施例中，所述步骤s7的将所有元件的拓扑关系数据转换为元件之间的拓扑连接关系需要考虑两种特殊的元件类型，分别是接管座以及设备管嘴；

对于设备管嘴，需要通过中心线的end_nozzle_id中的属性值来判断与中心线相连接的管嘴；

对于接管座，首先需要通过判断接管座端点与主管中心线的从属关系来确定与接管座相连的主管，接着需要将接管座等效成三通来表达其与主管和支管的拓扑关系，即将主管断成两段。

在本实施例中，所述步骤s9的生成fmdna文件，生成fmdna文件反映的是flowmaster模型中元件的拓扑连接关系，由于flowmaster模型是二维模型而pds模型是三维模型，所有fmdna元件坐标需要重新计算，其计算依据为pds中的拓扑连接关系，考虑到pds元件最多与四个元件相连接，在二维的fmdna文件中每个元件按照右、左、上、下的顺序依次放置对应的连接元件，最多支持四个连接点。

如图4所示，为了保证生成fmdna文件时，所有元件都处理到且不会重复处理，需要执行以下步骤：

a.为每个元件添加是否放置完成标志，是否已经放置标志，关联元件列表；

b.循环处理下一个元件，如果有下一个元件，进入步骤c，否则进入步骤h；

c.判断当前元件是否放置完成，完成则回到步骤b，未完成则进入步骤d；

d.判断是否已经放置，如没有放置执行元件放置，放置完成则不处理，进入步骤e；

e.放置当前元件的关联元件，对每一个关联元件进行判断，如果当前关联元件已放置完成，则跳过；否则将当前关联原件加入关联元件列表，如果已放置，则无需放置，如果未放置，则对关联元件进行放置；

f.当前元件设置为放置完成，并从关联元件列表中去除当前元件；

g.判断关联元件列表是否为空，为空则进入步骤b，否则进入步骤e；

h.完成所有元件的放置，结束。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。