CN106383956A - 火力发电厂土建模型数据的转换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火力发电厂土建模型数据的转换系统及方法，其中转换系统具有顺序连接的土建结构建模客户端集群、服务器集群和数据采集终端三个单元，其中土建结构建模客户端集群中包括：迈达斯模型模块、PDMS模块和统计模型工程量的材料信息模块；服务器集群包括：数据库服务器、数据转换服务器、结构计算服务器和信息查询服务器；数据采集终端包括：编码打印终端和采集标注终端。本发明贯通了土建结构中PDMS三维模型、迈达斯计算分析模型、结构辅助分析计算、运维查阅等多个环节，将各环节孤立的数据有效进行了整合，消除了数据壁垒，大幅度提高了设计阶段土建结构效率和质量，降低了人为因素造成的数据错误，同时也为运维环节提供了直接的数据来源。

Description

火力发电厂土建模型数据的转换系统及方法

技术领域

本发明涉及火力发电厂土建模型数据一体化处理的转换系统及方法。

背景技术

在火力发电厂工程的土建设计中，尤其是土建上部，其结构复杂，设计难度大，工艺复杂，与相关专业配合众多，仅仅是主厂房结构构件就逾万个，每个构件都需要结构设计人员设计。在设计中因资料专业方案的调整、设备招标未定、工程业主方对进度管理要求、工艺专业工程师受制于专业领域差异不懂土建结构专业表达方法等原因，土建上部结构经常经历多个版本修改且容易与工艺专业之间产生数据沟通障碍。

在传统设计过程中，为了解决土建上部结构设计中的上述问题，各专业人员都需要在PDMS软件中建立模型。结构设计人员首先根据工艺专业提出CAD资料初步拟定结构方案，由工艺专业提供管道设备结构荷载，由结构设计人员根据工艺荷载资料，建立迈达斯计算分析模型分析调整，再根据计算分析模型手绘CAD图纸、出计算书，最后由设计人员根据CAD图纸在PDMS软件中建立土建上部结构三维模型与工艺专业在PDMS软件中进行管道碰撞检查。若工艺设备专业进行了管道荷载调整、工艺布置方案调整、结构计算调整等，这些因素都会导致对迈达斯计算分析模型做相应的调整、计算书调整、CAD图纸调整，每一项调整都是巨大的工作量。而土建上部结构的调整，导致工艺布置调整，反过来也会影响到土建结构再次调整，如此反复，直至各专业都调整完善。

工艺专业给土建专业提资时，管道工况是根据经验手册在管道荷载取包络情况下再乘以1.4或1.5安全系数得出结构荷载，经常导致提出荷载偏大，结构计算时按照结构设计相关规范，还会乘以1.2或1.4安全系数，两个专业重复乘以安全系数，计算结果无论是理论值还是与国外同类型工程对比，安全系数都取值过大，造成结构构件不必要的浪费。

在运维阶段，涉及土建上部结构的维修维护、改扩建等，需要翻阅工程档案资料。而档案资料涉及上万张工程蓝图，且缺乏涉及荷载信息，查阅难度系数巨大。若工程档案损坏丢失或相关单位未储存工程图纸，那么工程改扩建则需要使用昂贵的激光点云扫描技术拟合原设计信息，效率不高而且准确度也不十分准确。

综上来看，上述方法存在以下几点不足：

1、各专业之间配合割裂，显示不直观，响应流程长。工艺专业工程师调整布置后，土建结构工程师先后要调整计算模型、计算书、CAD图纸、PDMS结构模型。若这一系列工作为同一结构工程师完成，工作量成倍增加，出成品时间增长；若其分割为不同结构工程师完成，各模型图纸常常发生不能完全匹配的现象。结构工程师调整具体构件时，需要对照工艺专业工程师提供图纸逐一核对布置空间，必要时还需在CAD图纸平纵面放样，显示不直观。土建结构专业调整后，工艺专业需要重新核对支吊架生根形式、位置，必要时还需重新调整，影响工艺专业工作量。

2、重复建模且修改工作量大。设计人员首先在迈达斯中建立计算分析模型，在反复查阅确认工艺布置无碰撞干涉后，再在PDMS软件中建立三维模型，重复建模加大了设计人员的工作量，且若有一处修改，需处处修改。

3、设计成品质量较低，版本更新不及时。由于PDMS模型与迈达斯计算分析模型、CAD图纸的数据源不同，对于复杂火力发电厂主厂房上部结构，依靠人工将CAD图纸转换为PDMS模型，人为因素增加了PDMS模型错误率，且多次反复修改容易出错，版本更新不及时，从而影响到工艺专业布置。

4、设计过程中数据分散且复用率低，设计流程中包含PDMS三维模型数据、迈达斯结构计算模型数据、CAD结构图纸、材料统计数据等，这些数据独立、分散、无法相互传递。

5、工艺专业给结构专业提出结构荷载往往是在原荷载基础上乘以1.4或其他安全系数，结构分析计算按照结构专业荷载规范仍然需要乘以1.2或1.4等系数，导致荷载比真实荷载安全系数取值偏大，造成经济上浪费。

6、工艺专业荷载提资需绘制提资图，结构专业使用迈达斯计算分析时，需按照提资图按照工艺提资位置信息录入迈达斯计算分析软件，这样双方均就同一事情进行了两次重复的工作，效率低，且容易出错。

7、上部结构工程大修、改扩建时查阅信息困难。工程档案设计卷册众多，改扩建时获取这些信息耗时长，工作量大，且无法得到准确荷载信息，无法获知设计意图。

发明内容

本发明提供了一种火力发电厂土建模型数据的转换系统及方法，以实现土建结构的PDMS模型与迈达斯结构计算分析模型之间的自动转换和更新，以及运维数据的快速查询，提高火力发电厂工程的土建设计效率，降低人为造成的数据错误和人工工作量。

本发明火力发电厂土建模型数据的转换系统，具有顺序连接的土建结构建模客户端集群、服务器集群和数据采集终端三个单元，

其中土建结构建模客户端集群中包括：通过迈达斯结构计算分析软件建立土建计算分析模型的迈达斯模型模块、建立土建三维模型的PDMS模块和通过提取PDMS模型或迈达斯模型中材料截面信息来统计模型工程量的材料信息模块；

服务器集群包括：存储各专业数据的数据库服务器，例如三维模型的工艺荷载信息、土建结构国标截面、材料类型等土建三维数据信息，服务器集群中还包括有PDMS软件数据和迈达斯软件数据相互转换的数据转换服务器、进行土建结构计算的结构计算服务器和对设计中所涉及的各种编码进行对应和查询的信息查询服务器；

数据采集终端包括：编码打印终端和采集标注终端。编码打印终端用于读取信息查询服务器储存的二维码、KKS(电厂标识系统)编码规则，于施工阶段打印对应二维码密贴附在土建构件上。采集标注终端主要用于运维阶段，通过扫描二维码，读取服务器集群中各构件的各种信息，实时定位设计阶段数据，包含不仅限于构件上的荷载、配筋信息、钢结构型号、生产厂家、混凝土批次批号、预制构件生产厂家等，并提供标注功能。运维人员可以在采集标注终端上根据三维模型标注改扩建要求，或者应用到运维其他方面。

在上述结构的基础上，服务器集群的数据转换服务器还包括有：对土建结构的固结、铰接形式进行确定，对释放梁端约束部分进行判别设定的边界条件生成模块；通过人机交互界面输入地震设防等级、地震分组、周期等一系列信息，生成地震反应谱函数的地震荷载模块；通过人机交互界面对地面粗糙度、基本风压、迎风面体型系数、背风面体型系数、阻尼比等参数进行设定，生成对应风荷载的风荷载模块；设置偏心楼板厚度的偏心模块和工况组合模块。偏心模块用于钢筋混凝土主框架、钢结构次梁组合结构。通过人机交互界面定义次梁后，次梁自动相对主梁向0m地面方向偏心楼板厚度。工况组合模块根据相关规范，例如《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012工况及组合，自动生成工况并组合，若规范更新后提供更改规范数据库功能。主要作用为将火力发电厂所有的工况、类型、子工况、子工况描述录入模块，并预先定义各工况、子工况的分项系数、组合值系数、频遇值系数、准永久值系数、重力代表值系数，质量转换系数即计算地震作用时用于计算结构质量的各工况系数。荷载组合时，先将组合分为主框基本组合标准组合(正常荷载)、次梁组合(正常荷载)、主框非正常荷载、次梁非正常荷载、偶然组合(主框)几种类型，几种类型再继续细分。例如主框设计组合，分为基本组合、标准组合、准永久组合三种形式。其中基本组合继续细分为永久荷载控制组合、可变荷载控制组合、地震作用组合(h＜60m，h≥60m)，标准组合分为恒活风、地震作用组合(h＜60m地震组合，h≥60m风与地震组合)。各种组合预先定工况义各种系数和相互关系(互斥、包络、相加等)。工艺专业设计人员只需选择提资工况类型，直接输入荷载，不需要乘以安全系数，自动生成工况组合模块即可读取工艺提资数据，没有输入的工况不参与组合。

针对上述系统，本发明还提供了一种用于该系统的火力发电厂土建模型数据的转换方法，步骤包括：

A.根据工程地质特点、工艺布置要求通过迈达斯软件建立土建结构的计算分析模型，定义轴网、楼层信息等机构计算控制数据，并上传到数据转换服务器；

B.数据转换服务器将所述计算分析模型导出为PDMS软件可识别的数据结构后传至数据库服务器。数据转换服务器同时记录所述的计算分析模型数据和转换后的PDMS数据，记录上传人、上传时间、版本等标识信息；

C.数据库服务器根据所述PDMS软件可识别的计算分析模型数据建立三维模型，并由人工通过PDMS软件进行碰撞检查和对三维模型做相应修改，若在碰撞检查中发现存在碰撞，可人工在PDMS软件中移动、增加、删除结构构件，也可执行变更构件材料，变更截面尺寸等操作。工艺专业分工况提出管道设备荷载，存储在数据库服务器上，结构设计人员可在PDMS软件上实时查看和接收工艺荷载信息。工艺荷载信息由工艺专业设计人员分工况类型提出，并与结构构件关联，以外部数据库的形式储存在数据转换服务器上。结构设计人员可以调出工艺设计人员的管道设备布置，可查看工艺布置，可视化配合，优化结构布置并将修改后的三维模型传至所述数据转换服务器；

D.数据转换服务器将三维模型转换为迈达斯软件的数据结构，并结合读取的荷载数据传至结构计算服务器完成相应的数据检查和土建结构计算，完成模型中零长度杆件检查、模型重复编号检查、杆件偏移检查、模型杆件截面检查、模型未关联构件检查、孤立节点或连接点检查、模型不合理荷载检查、跨层梁检查等。结构设计人员读取结构计算服务器中的数据，通过人机交互界面增加结构荷载等其他结构信息，最后通过结构计算服务器进行计算分析；

E.将结构计算服务器计算后的结果通过数据转换服务器增加结构配筋(依混凝土构件的类型而不是依具体尺寸而设置的钢筋)信息后传至数据库服务器保存，完成土建模型的设计。

具体的一种方式为，步骤B中是将土建结构计算分析模型导出为mgt格式的数据文件，mgt文件包含了结构类型、材料种类、截面信息、节点编号、构件编号、单元连接节点编号、各荷载节点坐标、边界条件、楼层定义、偏心信息、工况定义、荷载信息、工况组合等信息。数据转换服务器将mgt格式数据文件中的荷载信息和工况组合信息另行保存，其他信息转换为PDMS软件可识别的txt格式文本；步骤C中数据库服务器通过PDMS软件分别读取所述保存的荷载信息、工况组合信息和txt文本，拟合为所述的三维模型。

进一步的，步骤B中通过数据转换服务器还定义和保存火力发电机组等级、默认柱距、是否生成地震作用和荷载信息，并按照相应的技术规程预设结构荷载工况，这些信息将作为辅助的结构计算分析数据储存在数据转换服务器上。

进一步的，数据库服务器中还存储有管道工艺荷载数据。

为了使设计人员能够清楚数据的修改内容，在步骤D将三维模型转换为迈达斯软件的数据后，可以通过数据转换服务器对比该数据和步骤A保存的计算分析模型，并标识出差异数据，例如通过高亮或列表形式显示出构件、荷载、工况、组合等结构的变化明细，方便结构设计人员查看，从而完成增量更新。

进一步的，步骤D中结构计算服务器完成相应的数据检查和土建结构计算后，人工增加包括结构荷载在内的结构信息，在通过结构计算服务器计算，如果计算后还需调整则重复步骤A至D。

在土建模型设计之后的运维阶段，还包括读取数据库服务器最终保存的迈达斯模型，对其中的各构件编码，包括根据KKS编码规则和二维码编码规则，加入构件制造厂商、批次、型号、油漆涂料、定期维保等信息，对每个构件附码。通过编码打印终端打印并贴附于对应的构件上，施工人员安装构筑物时将打印的编码贴于构件方便扫描的位置。在运维阶段中，运维人员通过扫码就能读取上述信息，也可读取结构计算分析信息，不必要再去查阅繁多的图纸和制造商合同案卷信息。

本发明的火力发电厂土建模型数据的转换系统及方法，贯通了土建结构中PDMS三维模型、迈达斯计算分析模型、结构辅助分析计算、运维查阅等多个环节，将各个环节孤立的数据有效进行了整合，消除了数据壁垒，大幅度提高了设计阶段土建结构效率和质量，降低了人为因素造成的数据错误，同时也为运维环节提供了直接的数据来源。

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为本发明火力发电厂土建模型数据的转换系统的框图。

图2为本发明火力发电厂土建模型数据的转换方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示本发明火力发电厂土建模型数据的转换系统，具有顺序连接的土建结构建模客户端集群、服务器集群和数据采集终端三个单元，

其中土建结构建模客户端集群中包括：通过迈达斯结构计算分析软件建立土建计算分析模型的迈达斯模型模块、建立土建三维模型的PDMS模块和通过提取PDMS模型或迈达斯模型中材料截面信息来统计模型工程量的材料信息模块；

服务器集群包括：存储各专业数据的数据库服务器，例如三维模型的工艺荷载信息、土建结构国标截面、材料类型等土建三维数据信息，服务器集群中还包括有PDMS软件数据和迈达斯软件数据相互转换的数据转换服务器、进行土建结构计算的结构计算服务器和对设计中所涉及的各种编码进行对应和查询的信息查询服务器。

在所述的数据转换服务器中还包括有：对土建结构的固结、铰接形式进行确定，对释放梁端约束部分进行判别设定的边界条件生成模块；通过人机交互界面输入地震设防等级、地震分组、周期等一系列信息，生成地震反应谱函数的地震荷载模块；通过人机交互界面对地面粗糙度、基本风压、迎风面体型系数、背风面体型系数、阻尼比等参数进行设定，生成对应风荷载的风荷载模块；设置偏心楼板厚度的偏心模块和工况组合模块。偏心模块用于钢筋混凝土主框架、钢结构次梁组合结构。通过人机交互界面定义次梁后，次梁自动相对主梁向0m地面方向偏心楼板厚度。工况组合模块根据相关规范，例如《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012工况及组合，自动生成工况并组合，若规范更新后提供更改规范数据库功能。主要作用为将火力发电厂所有的工况、类型、子工况、子工况描述录入模块，并预先定义各工况、子工况的分项系数、组合值系数、频遇值系数、准永久值系数、重力代表值系数，质量转换系数即计算地震作用时用于计算结构质量的各工况系数。荷载组合时，先将组合分为主框基本组合标准组合(正常荷载)、次梁组合(正常荷载)、主框非正常荷载、次梁非正常荷载、偶然组合(主框)几种类型，几种类型再继续细分。例如主框设计组合，分为基本组合、标准组合、准永久组合三种形式。其中基本组合继续细分为永久荷载控制组合、可变荷载控制组合、地震作用组合(h＜60m，h≥60m)，标准组合分为恒活风、地震作用组合(h＜60m地震组合，h≥60m风与地震组合)。各种组合预先定工况义各种系数和相互关系(互斥、包络、相加等)。工艺专业设计人员只需选择提资工况类型，直接输入荷载，不需要乘以安全系数，自动生成工况组合模块即可读取工艺提资数据，没有输入的工况不参与组合。

数据采集终端包括：编码打印终端和采集标注终端。编码打印终端用于读取信息查询服务器储存的二维码、KKS(电厂标识系统)编码规则，于施工阶段打印对应二维码密贴附在土建构件上。采集标注终端主要用于运维阶段，通过扫描二维码，读取服务器集群中各构件的各种信息，实时定位设计阶段数据，包含不仅限于构件上的荷载、配筋信息、钢结构型号、生产厂家、混凝土批次批号、预制构件生产厂家等，并提供标注功能。运维人员可以在采集标注终端上根据三维模型标注改扩建要求，或者应用到运维其他方面。

如图2所示用于上述系统的火力发电厂土建模型数据的转换方法，步骤包括：

A.根据工程地质特点、工艺布置要求通过迈达斯软件建立土建结构的计算分析模型，定义轴网、楼层信息等机构计算控制数据，并上传到数据转换服务器。

B.数据转换服务器将所述计算分析模型导出为PDMS软件可识别的数据结构，方法是将土建结构计算分析模型导出为mgt格式的数据文件，mgt文件包含了结构类型、材料种类、截面信息、节点编号、构件编号、单元连接节点编号、各荷载节点坐标、边界条件、楼层定义、偏心信息、工况定义、荷载信息、工况组合等信息。数据转换服务器将mgt格式数据文件中的荷载信息和工况组合信息另行保存在外部数据库，其他信息转换为PDMS软件可识别的txt格式文本；步骤C中数据库服务器通过PDMS软件分别读取所述保存的荷载信息、工况组合信息和txt文本，拟合为所述的三维模型。PDMS数据转换为迈达斯数据的方法与上述过程相反。

将转换后的PDMS数据传至数据库服务器，数据转换服务器同时记录所述的计算分析模型数据和转换后的PDMS数据，记录上传人、上传时间、版本等标识信息。并通过人机交互界面定义和保存火力发电机组等级、默认柱距、是否生成地震作用和荷载信息，并按照《火力发电厂土建结构设计技术规程》等相应的技术规程预设结构荷载工况，这些信息将作为辅助的结构计算分析数据储存在数据转换服务器上。

C.数据库服务器根据所述PDMS软件可识别的计算分析模型数据建立三维模型，并由人工通过PDMS软件进行碰撞检查和对三维模型做相应修改，若在碰撞检查中发现存在碰撞，可人工在PDMS软件中移动、增加、删除结构构件，也可执行变更构件材料，变更截面尺寸等操作。工艺专业分工况提出管道设备荷载，存储在数据库服务器上，结构设计人员可在PDMS软件上实时查看和接收工艺荷载信息。在数据库服务器中还存储有管道工艺荷载数据，工艺荷载信息由工艺专业设计人员分工况类型提出，并与结构构件关联，以外部数据库的形式储存在数据转换服务器上。结构设计人员可以调出工艺设计人员的管道设备布置，可查看工艺布置，可视化配合，优化结构布置并将修改后的三维模型传至所述数据转换服务器。

D.数据转换服务器将三维模型转换为迈达斯软件的数据结构，并结合读取的荷载数据传至结构计算服务器完成相应的数据检查和土建结构计算，完成模型中零长度杆件检查、模型重复编号检查、杆件偏移检查、模型杆件截面检查、模型未关联构件检查、孤立节点或连接点检查、模型不合理荷载检查、跨层梁检查等。结构设计人员读取结构计算服务器中的数据，通过人机交互界面增加结构荷载等其他结构信息，最后通过结构计算服务器进行计算分析。三维模型转换为迈达斯软件的数据后，可以通过数据转换服务器对比该数据和步骤A保存的计算分析模型，并标识出差异数据，例如通过高亮或列表形式显示出构件、荷载、工况、组合等结构的变化明细，方便结构设计人员查看，从而完成增量更新。

结构计算服务器完成相应的数据检查和土建结构计算后，人工增加包括结构荷载在内的结构信息，在通过结构计算服务器计算，如果计算后还需调整则重复步骤A至D。

E.将结构计算服务器计算后的结果通过数据转换服务器增加结构配筋(依混凝土构件的类型而不是依具体尺寸而设置的钢筋)信息后传至数据库服务器保存，完成土建模型的设计。

在土建模型设计之后的运维阶段，通过读取数据库服务器最终保存的迈达斯模型，根据KKS编码规则和二维码编码规则，加入构件制造厂商、批次、型号、油漆涂料、定期维保等信息，对每个构件附码。通过编码打印终端打印并贴附于对应的构件上，施工人员安装构筑物时将打印的编码贴于构件方便扫描的位置。在运维阶段中，运维人员通过扫码就能读取上述信息，也可读取结构计算分析信息，不必要再去查阅繁多的图纸和制造商合同案卷信息。

Claims (9)

1.火力发电厂土建模型数据的转换系统，其特征为：具有顺序连接的土建结构建模客户端集群、服务器集群和数据采集终端三个单元，其中

土建结构建模客户端集群中包括：建立计算分析模型的迈达斯模型模块、建立土建三维模型的PDMS模块和统计模型工程量的材料信息模块；

服务器集群包括：存储各专业数据的数据库服务器、PDMS软件数据和迈达斯软件数据相互转换的数据转换服务器、进行土建结构计算的结构计算服务器和对设计中所涉及的各种编码进行对应和查询的信息查询服务器；

数据采集终端包括：编码打印终端和采集标注终端。

2.如权利要求1所述的火力发电厂土建模型数据的转换系统，其特征为：在服务器集群的数据转换服务器中，还包括有：对释放梁端约束部分进行判别设定的边界条件生成模块；生成地震反应谱函数的地震荷载模块；生成风荷载的风荷载模块；设置偏心楼板厚度的偏心模块和工况组合模块。

3.用于权利要求1或2的火力发电厂土建模型数据的转换方法，其特征为：

A.通过迈达斯软件建立土建结构的计算分析模型，并上传到数据转换服务器；

B.数据转换服务器将所述计算分析模型导出为PDMS软件可识别的数据结构后传至数据库服务器；

C.数据库服务器根据所述PDMS软件可识别的计算分析模型数据建立三维模型，并由人工通过PDMS软件进行碰撞检查和对三维模型做相应修改，并将修改后的三维模型传至所述数据转换服务器；

D.数据转换服务器将三维模型转换为迈达斯软件的数据结构，并结合读取的荷载数据传至结构计算服务器完成相应的数据检查和土建结构计算；

E.将结构计算服务器计算后的结果通过数据转换服务器增加结构配筋信息后传至数据库服务器保存。

4.如权利要求3所述的火力发电厂土建模型数据的转换方法，其特征为：步骤B中是将土建结构计算分析模型导出为mgt格式的数据文件，数据转换服务器将mgt格式数据文件中的荷载信息和工况组合信息另行保存，其他信息转换为PDMS软件可识别的txt格式文本；步骤C中数据库服务器通过PDMS软件分别读取所述保存的荷载信息、工况组合信息和txt文本，拟合为所述的三维模型。

5.如权利要求3所述的火力发电厂土建模型数据的转换方法，其特征为：步骤B中通过数据转换服务器还定义和保存火力发电机组等级、默认柱距、是否生成地震作用和荷载信息。

6.如权利要求3所述的火力发电厂土建模型数据的转换方法，其特征为：数据库服务器中还存储有管道工艺荷载数据。

7.如权利要求3所述的火力发电厂土建模型数据的转换方法，其特征为：在步骤D将三维模型转换为迈达斯软件的数据后，数据转换服务器对比该数据和步骤A保存的计算分析模型，并标识出差异数据。

8.如权利要求3所述的火力发电厂土建模型数据的转换方法，其特征为：步骤D中结构计算服务器完成相应的数据检查和土建结构计算后，人工增加包括结构荷载在内的结构信息，在通过结构计算服务器计算，如果计算后还需调整则重复步骤A至D。

9.如权利要求3至8之一所述的火力发电厂土建模型数据的转换方法，其特征为：步骤E之后还包括读取数据库服务器最终保存的迈达斯模型，对其中的各构件编码后，打印并贴附于对应的构件上。