CN111798564B - 一种pds三维模型转换的系统及其实现方法 - Google Patents

一种pds三维模型转换的系统及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种PDS三维模型转换的系统及其实现方法，所述系统包括PDS三维模型图形文件解析模块、拓扑数据存储数据库模块、三维模型转换模块、外部数据读取模块、三维拓扑关系计算模块、PDS元件与Sprink2000元件映射模块和Sprink2000文件生成模块。通过实现了PDS三维模型的自动解析和Sprink2000模型自动重构，实现从PDS三维布置模型到Sprink2000软件模型文件的自动生成，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，生产效率高。

Description

一种PDS三维模型转换的系统及其实现方法
技术领域
本发明属于一种三维模型处理方法，特别是涉及一种PDS模型解析技术和Sprink2000的自动建模方法。
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。
Sprink2000软件是一款专门进行喷淋水力计算的软件，对于各种复杂的流体系统，工程师可以利用Sprink2000快速有效的建立精确的水力计算模型。目前，在国内某些喷淋水力计算中已经开始应用。通过Sprink2000软件平台的各种命令输入初始参数，包括初始流量、K系数，确定起始点，绘制管道中心线及管道上各种元件完成Sprink2000模型。
对于使用PDS软件进行三维建模，使用Sprink2000软件进行喷淋系统水力计算的公司，由于目前并没有Sprink2000软件与PDS软件的可用软件接口，因此设计人员只能参照PDS三维模型手动进行Sprink2000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。
发明内容
本发明提供了一种PDS三维模型转换的系统及其实现方法，通过实现了PDS三维模型的自动解析和Sprink2000模型自动重构，实现从PDS三维布置模型到Sprink2000软件模型文件的自动生成，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，生产效率高。
一种PDS三维模型转换的系统，所述系统包括PDS三维模型图形文件解析模块、拓扑数据存储数据库模块、三维模型转换模块、外部数据读取模块、三维拓扑关系计算模块、PDS元件与Sprink2000元件映射模块和Sprink2000文件生成模块；
所述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；
所述拓扑数据存储数据库模块用于存储所述PDS三维模型图形文件解析模块生成的三维模型拓扑数据；
所述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Sprink2000模型的转换；
所述外部数据读取模块用于读取所述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Sprink2000元件映射清单；
所述三维拓扑关系计算模块用于将所述拓扑数据存储数据库模块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；
所述PDS元件与Sprink2000元件映射模块用于根据PDS与Sprink2000元件映射清单将PDS元件转化为对应的Sprink2000图元；
所述Sprink2000文件生成模块用于将转换完成所述Sprink2000图元及所述三维拓扑关系计算模块中的三维拓扑连接关系转化为Sprink2000文件。
一种PDS三维模型转换的系统的实现方法，包括以下步骤：
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，所属步骤S2的顺序扫描图形文件内部模型元件包含以下步骤：
S2.1，从PDS模型对应的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DMRS Linkage，如果存在则为PDS模型元件，不存在则为垃圾元素，去除；
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，重复所述步骤S2到所述步骤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所述步骤S1定义的拓扑关系数据结构形式存入数据库中，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含以下步骤：
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；
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。
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；
S4.4，根据所述步骤S4.3的判断结果，存入所述步骤S1的拓扑关系数据结构，并存入对应数据库中。
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元件与Sprink2000图元映射关系数据；
S6，根据用户输入条件从所述步骤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，通过所述三维拓扑关系计算模块将所述步骤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，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；
a.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；
b.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，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；
S8，通过PDS元件与Sprink2000元件映射模块以及将PDS元件匹配为Sprink2000图元类型；
S9，根据Sprink2000图元类型设定该图元所在图层；
S10，读取用户设置的喷头初始参数，绘制喷头Sprink2000元件；
S11，根据所述步骤S4.2读取的管道中心线坐标和公称直径，选择所述步骤S9中相应的图层绘制Sprink2000管道中心线；
S12，根据所述步骤S4.4存储的PDS元件中心点坐标与所述步骤S8存有的Sprink2000图元类型选择所述步骤S9对应的图层，绘制元件并标注属性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的PDS三维模型转换的系统和方法，能够自动将PDS三维模型转化为Sprink2000软件模型文件，实现了布置模型向水里计算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.本发明的系统和方法支持以模型为单位进行生成，灵活易用。
3.本发明的系统和方法在预先设置初始参数后，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.本发明的系统和方法,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.本发明的系统和方法，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。
附图说明
图1为实施例的PDS三维模型转换的系统的示意图；
图2为实施例的PDS三维模型转换Sprink2000模型文件的实现方法流程图；
图3为实施例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为实施例的生成Sprink2000模型的算法流程图；
图5为实施例的PDS数据库属性读取程序处理流程示意图；
图6为实施例的DGN文件数据解析程序示意图；
图7为实施例的SPRINKLER 2000模型生成示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
1.PDS三维模型转换的系统，包括：
PDS三维模型图形文件解析模块，所述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，所述拓扑数据存储数据库用于存储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，所述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Sprink2000模型的转换；
外部数据读取模块，所述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Sprink2000元件映射清单；
三维拓扑关系计算模块，所述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Sprink2000元件映射模块，所述PDS元件与Sprink2000元件映射模块用于根据PDS与Sprink2000元件映射清单将PDS元件转化为对应的Sprink2000元件；
Sprink2000文件生成模块，所述Sprink2000文件生成模块用于将转换完成Sprink2000元件及其拓扑连接关系转化为Sprink2000文件。
2.PDS数据库属性读取程序处理流程
(1)主函数入口；
(2)读取数据库，查找所有正式模型列表与每个模型对应的partition_no；
(3)循环读取对应模型的中心线数据表数据存入程序内存中的中心线数据汇总表，直到完成所有列表中模型的读取；
(4)循环读取对应模型的管道数据表数据存入程序内存中的管道数据汇总表，直到完成所有列表中模型的读取；
(5)循环读取对应模型的部件数据表数据存入程序内存中的部件数据汇总表，直到完成所有列表中模型的读取；
(6)循环读取对应模型的仪表数据表数据存入程序内存中的仪表数据汇总表，直到完成所有列表中模型的读取；
(7)循环读取对应模型的逻辑支吊架数据表数据存入程序内存中的逻辑支吊架数据汇总表，直到完成所有列表中模型的读取；
(8)存入系统指定的数据库表中，完成中心线数据汇总；
(9)存入系统指定的数据库表中，完成中心线数据汇总；
(10)存入系统指定的数据库表中，完成中心线数据汇总；
(11)存入系统指定的数据库表中，完成中心线数据汇总；
3.存入系统指定的数据库表中，完成中心线数据汇总。
4.DGN文件数据解析程序
(1)主函数入口；
(2)判断配置文件是否存在；
(3)不存在，报错退出
(4)存在，读取配置文件；
(5)判断是否存在数据库信息；
(6)不存在，报错退出；
(7)存在，判断是否存在图形文件路径；
(8)不存在，报错退出；
(9)存在，获取所有图形文件列表；
(10)循环打开图形文件，读取内部元件端面坐标以及linkage；
(11)将读取信息存入力学辅助分析系统生成的数据库对应表中；
(12)读取所有图形文件元件信心后，进行坐标端面匹配生成拓扑关系；
(13)将拓扑关系存入对应后台数据库表中，完成。
5.SPRINKLER 2000模型生成
(1)用户输入模型号、喷头相关信息；
(2)读取模型内部元件信息组；
(3)循环处理所有元件；
(4)判断元件类别，中心线到4，部件到6，喷头到7；
(5)分解点组；
(6)读取部件种类，查找对应部件符号；
(7)读取喷头信息，画喷头；
(8)每一对点组画一根中心线，循环直至完成所有点组；
(9)绘制部件并且完成属性标注；
(10)循环完成所有元件，生成DWG文件，完成。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种PDS三维模型转换的系统，其特征在于，所述系统包括PDS三维模型图形文件解析模块、拓扑数据存储数据库模块、三维模型转换模块、外部数据读取模块、三维拓扑关系计算模块、PDS元件与Sprink2000元件映射模块和Sprink2000文件生成模块；
所述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；
所述拓扑数据存储数据库模块用于存储所述PDS三维模型图形文件解析模块生成的三维模型拓扑数据；
所述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Sprink2000模型的转换；
所述外部数据读取模块用于读取所述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Sprink2000元件映射清单；
所述三维拓扑关系计算模块用于将所述拓扑数据存储数据库模块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；
所述PDS元件与Sprink2000元件映射模块用于根据PDS与Sprink2000元件映射清单将PDS元件转化为对应的Sprink2000图元；
所述Sprink2000文件生成模块用于将转换完成所述Sprink2000图元及所述三维拓扑关系计算模块中的三维拓扑连接关系转化为Sprink2000文件。
2.一种PDS三维模型转换的系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
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，所属步骤S2的顺序扫描图形文件内部模型元件包含以下步骤：
S2.1，从PDS模型对应的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DMRS Linkage，如果存在则为PDS模型元件，不存在则为垃圾元素，去除；
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，重复所述步骤S2到所述步骤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所述步骤S1定义的拓扑关系数据结构形式存入数据库中，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含以下步骤：
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；
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；
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；
S4.4，根据所述步骤S4.3的判断结果，存入所述步骤S1的拓扑关系数据结构，并存入对应数据库中；
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元件与Sprink2000图元映射关系数据；
S6，根据用户输入条件从所述步骤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，通过所述三维拓扑关系计算模块将所述步骤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，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；
c.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；
d.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，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；
S8，通过PDS元件与Sprink2000元件映射模块以及将PDS元件匹配为Sprink2000图元类型；
S9，根据Sprink2000图元类型设定该图元所在图层；
S10，读取用户设置的喷头初始参数，绘制喷头Sprink2000元件；
S11，根据所述步骤S4.2读取的管道中心线坐标和公称直径，选择所述步骤S9中相应的图层绘制Sprink2000管道中心线；
S12，根据所述步骤S4.4存储的PDS元件中心点坐标与所述步骤S8存有的Sprink2000图元类型选择所述步骤S9对应的图层，绘制元件并标注属性。
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