CN109117564B - 一种pds三维模型转换relap5模型的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于公开一种PDS三维模型转换RELAP5模型的系统和方法，与现有技术相比，能够自动将PDS三维模型转化为RELAP5软件支持的XML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；支持以系统为单位、自定义管线为单位、模型为单位以及力学分析包为单位的四种生成模式，灵活易用，整个过程全自动完成，无需人为干预，操作简便，效率高，极大提高了PDS三维模型的利用率，支持设备映射以及去除管线功能，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，支持阈值设置，提高了三维模型建模过程中的容错率，实现本发明的目的。

Description

一种PDS三维模型转换RELAP5模型的系统和方法

技术领域

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三维模型转换RELAP5模型的系统和方法。

背景技术

PDS(Plant Design System)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。

RELAP5软件是爱德华国家工程实验室为核管会开发的轻水堆对瞬态分析程序，现已经成为核电厂分析器的基础。RELAP5几乎可以覆盖轻水堆核电厂所有热工水利瞬变和事故谱，其研究和分析领域可运用于轻水堆的设计基准事故以及瞬态和稳态的各种工况模拟。

RELAP5软件分析的基础是核电站仿真模型，在使用PDS软件进行三维建模的布置设计时，RELAP5的核电站仿真模型来源为PDS三维模型。由于PDS模型中将所有管道专业元件的连接关系存储在图形文件DGN中，而对于DGN文件并没有掌握对应的解析手段。

传统的，RELAP5核电站仿真模型是由设计人员根据PDS三维模型抽取的管道ISO图手动创建并且配上对应的三维设计参数获取，严重影响了工作效率。

因此，特别需要一种PDS三维模型转换RELAP5模型的系统和方法，以解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PDS三维模型转换RELAP5模型的系统和方法，针对现有技术的不足，实现了PDS三维布置模型向RELAP5计算模型的自动转换，省去了设计人员手动建模的环节，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三维模型转换RELAP5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中的拓扑信息，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、管线号、模型号或力学分析包号进行三维模型向RELAP5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RELAP5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RELAP5元件映射模块，用于根据PDS与RELAP5元件映射清单将PDS元件转化为对应的RELAP5元件；及

RELAP5文件生成模块，用于将转换完成RELAP5元件及其拓扑连接关系转化为XML文件。

第二方面，本发明提供一种PDS三维模型转换RELAP5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，进入步骤S2；

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，进入步骤S3；

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，进入步骤S4；

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，进入步骤S5；

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RELAP5元件映射关系数据，进入步骤S6；

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，进入步骤S7；

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，进入步骤S8；

S8，通过PDS元件与RELAP5元件映射模块将PDS元件匹配为RELAP5元件类型，进入步骤S9；

S9，将匹配完成的RELAP5元件及其拓扑连接关系转换为XML文件格式，完成。

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，进入步骤S2.2；

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DMRS Linkage(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，完成。

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DMRS linkage，进入步骤S4.2；

S4.2，如果是管道或桥架专业，还应当从DMRS linkage中获取部件对应中心线的DMRS linkage，用于获取存储在中心线上的属性信息，进入步骤S4.3；

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cone element，则关键点为两个端面坐标,如果是cell element，则关键点为point string的坐标，进入步骤S4.4；

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，完成。

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，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。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S9的生成XML文件，生成XML文件反映的是RELAP5模型中元件的拓扑连接关系，由于PDS元件最多与五个元件相连接，因此每个RELAP5元件最多支持五个连接点。

进一步，为了保证所有元件都得到处理且不会重复处理，需要执行以下步骤：

S9.1，为每个元件添加是否放置完成标志，进入步骤S9.2；

S9.2，循环处理下一个元件，如果有下一个元件，进入步骤S9.3，否则进入步骤S9.6；

S9.3，判断当前元件是否放置完成，完成则回到步骤S9.2，未完成则进入步骤S9.4；

S9.4，放置当前元件，放置完成后进入步骤S9.5；

S9.5，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；如果未放置，则放置当前元件对应的LINK连接，判断完所有关联元件后，进入步骤S9.2；

S9.6，完成所有元件的放置，结束。

本发明的PDS三维模型转换RELAP5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RELAP5软件支持的XML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、自定义管线为单位、模型为单位以及力学分析包为单位的四种生成模式，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三维模型转换RELAP5模型的系统的结构示意图；

图2为本发明的PDS三维模型转换RELAP5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为本发明的拓扑关系数据转换为元件之间的拓扑连接关系算法的流程示意图；

图5为本发明的生成XML文件算法的流程示意图。

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三维模型转换RELAP5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中的拓扑信息，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、管线号、模型号或力学分析包号进行三维模型向RELAP5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RELAP5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RELAP5元件映射模块60，用于根据PDS与RELAP5元件映射清单将PDS元件转化为对应的RELAP5元件；及

RELAP5文件生成模块70，用于将转换完成RELAP5元件及其拓扑连接关系转化为XML文件。

如图2所示，本发明的PDS三维模型转换RELAP5模型的方法，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，进入步骤S2；

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，进入步骤S3；

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，进入步骤S4；

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，进入步骤S5；

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RELAP5元件映射关系数据，进入步骤S6；

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，进入步骤S7；

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，进入步骤S8；

S8，通过PDS元件与RELAP5元件映射模块将PDS元件匹配为RELAP5元件类型，进入步骤S9；

S9，将匹配完成的RELAP5元件及其拓扑连接关系转换为XML文件格式，完成。

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，进入步骤S2.2；

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DMRS Linkage(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，完成。

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DMRS linkage，进入步骤S4.2；

S4.2，如果是管道或桥架专业，还应当从DMRS linkage中获取部件对应中心线的DMRS linkage，用于获取存储在中心线上的属性信息，进入步骤S4.3；

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cone element，则关键点为两个端面坐标,如果是cell element，则关键点为point string的坐标，进入步骤S4.4；

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，完成。

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。

如图4所示，转化算法包含如下步骤：

S7.1，判断元件是否设备管嘴，如果是进入步骤S7.2，如果不是进入步骤S7.5；

S7.2，从设备管嘴编号以及设备模型的partition_no计算中心线的end_nozzle_id值，然后从中心线列表中找出对应该end_nozzle_id的中心线，进入步骤S7.3；

S7.3，找到步骤S7.2中找到中心线的端面坐标距离管嘴关键点坐标最近的坐标点，进入步骤S7.4；

S7.4，替换当前管嘴的关键点坐标为步骤S7.3中找到的坐标值，进入步骤S7.11；

S7.5，判断元件是否接管座，如果是进入步骤S7.6，如果不是进入步骤S7.11；

S7.6，接管座的Point1是否存在匹配的元件，如果不存在进入步骤S7.7，如果存在进入步骤S7.12；

S7.7，判断接管座的两个中心线是否一致，如果不一致进入步骤S7.8，如果是Point1无连接，进入步骤S7.9；

S7.8，获取所有与Point1相连的中心线，排除自身所在的中心线后找到包含这些中心线的元件，即与Point1相连的元件，进入步骤S7.9；

S7.9，接管座通过端面匹配寻找Point2的连接元件，进入步骤S7.10；

S7.10，是否存在下一个元件，是进入步骤S7.1，否进入步骤S7.13；

S7.11，通过端面坐标匹配获取所有端点连接元件，进入步骤S7.10；

S7.12，接管座通过端面匹配寻找Point1的连接元件，进入步骤S7.9；

S7.13，完成所有元件拓扑关系整理。

在本实施例中，所述步骤S9的生成XML文件，生成XML文件反映的是RELAP5模型中元件的拓扑连接关系，由于PDS元件最多与五个元件相连接，因此每个RELAP5元件最多支持五个连接点。

如图5所示，为了保证所有元件都得到处理且不会重复处理，生成RELAP5文件需要执行以下步骤：

S9.1，为每个元件添加是否放置完成标志，进入步骤S9.2；

S9.2，循环处理下一个元件，如果有下一个元件，进入步骤S9.3，否则进入步骤S9.6；

S9.3，判断当前元件是否放置完成，完成则回到步骤S9.2，未完成则进入步骤S9.4；

S9.4，放置当前元件，放置完成后进入步骤S9.5；

S9.5，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；如果未放置，则放置当前元件对应的LINK连接，判断完所有关联元件后，进入步骤S9.2；

S9.6，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。

Claims (5)

1.一种PDS三维模型转换RELAP5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中的拓扑信息，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、管线号、模型号或力学分析包号进行三维模型向RELAP5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RELAP5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RELAP5元件映射模块，用于根据PDS与RELAP5元件映射清单将PDS元件转化为对应的RELAP5元件；及

RELAP5文件生成模块，用于将转换完成RELAP5元件及其拓扑连接关系转化为XML文件；

生成XML文件反映的是RELAP5模型中元件的拓扑连接关系，由于PDS元件最多与五个元件相连接，因此每个RELAP5元件最多支持五个连接点；

为了保证所有元件都得到处理且不会重复处理，需要执行以下步骤：

a.为每个元件添加是否放置完成标志，进入步骤b；

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f；

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.放置当前元件，放置完成后进入步骤e；

e.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；如果未放置，则放置当前元件对应的LINK连接，判断完所有关联元件后，进入步骤b；

f.完成所有元件的放置，结束。

2.一种PDS三维模型转换RELAP5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，进入步骤S2；

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，进入步骤S3；

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，进入步骤S4；

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，进入步骤S5；

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RELAP5元件映射关系数据，进入步骤S6；

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，进入步骤S7；

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，进入步骤S8；

S8，通过PDS元件与RELAP5元件映射模块以及将PDS元件匹配为RELAP5元件类型，进入步骤S9；

S9，将匹配完成的RELAP5元件及其拓扑连接关系转换为XML文件格式，完成；所述步骤S9的生成XML文件，生成XML文件反映的是RELAP5模型中元件的拓扑连接关系，由于PDS元件最多与五个元件相连接，因此每个RELAP5元件最多支持五个连接点；

为了保证所有元件都得到处理且不会重复处理，需要执行以下步骤：

S9.1，为每个元件添加是否放置完成标志，进入步骤S9.2；

S9.2，循环处理下一个元件，如果有下一个元件，进入步骤S9.3，否则进入步骤S9.6；

S9.3，判断当前元件是否放置完成，完成则回到步骤S9.2，未完成则进入步骤S9.4；

S9.4，放置当前元件，放置完成后进入步骤S9.5；

S9.5，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；如果未放置，则放置当前元件对应的LINK连接，判断完所有关联元件后，进入步骤S9.2；

S9.6，完成所有元件的放置，结束。

3.如权利要求2所述的PDS三维模型转换RELAP5模型的方法，其特征在于，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，进入步骤S2.2；

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PDS软件附加在图形元素上的特征码DMRS Linkage，如果存在则为PDS模型元件，不存在则为垃圾元素，去除，完成。

4.如权利要求2所述的PDS三维模型转换RELAP5模型的方法，其特征在于，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DMRS linkage，进入步骤S4.2；

S4.2，如果是管道或桥架专业，还应当从DMRS linkage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，进入步骤S4.3；

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，如果是cone element，则关键点为两个端面坐标,如果是cell element，则关键点为point string的坐标，进入步骤S4.4；

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，完成。

5.如权利要求2所述的PDS三维模型转换RELAP5模型的方法，其特征在于，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，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。

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