发电设备信息管理系统的研究与设计

陈 阳

(中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 211102)

1 概述

发电技术向机组高参数、大容量、集成化和节能环保化方向发展，发电设备则呈现多样化、复杂化、系统化、自动化和智能化，并且出现大量融合数字技术、现代控制技术、通讯网络技术等一体化设备。设备成为决定电力生产活动的关键因素之一。

在发电工程全寿命周期过程中，电力设计院在设计阶段对发电设备的信息处理能力至关重要。在项目前期，高效获取准确的设备资料是制订并优化设计方案的关键；在详细设计阶段，设备资料牵扯到多专业协同设计，信息交互的效率往往决定设计质量与图纸交付进度，进而影响到项目建设质量与工期；在交付阶段，设计资料基本实现数字化归档，设计成品的数字化交付已是大势所趋。

本文研究发电工程设计阶段发电设备资料标准化与信息化工作，通过制定技术标准化文件，建立设备信息管理系统，利用该系统，设计人员能够高效完成设备相关设计工作，并提高设计质量。

2 技术标准化工作

发电工程在设计阶段信息庞杂，开展技术标准化工作是理清信息脉络、获取最佳秩序的有效手段，也是设备资料信息化的前提条件。在该阶段需要完成对项目信息、设备信息、协同设计等要素的技术标准化工作。

2.1 项目信息标准化

发电工程项目是发电设备的载体，因此需要首先开展项目信息的标准化工作。发电工程项目的技术规范是发电工程设计、建设的重要依据，也是同类工程之间各项指标比较的标准。在制定项目信息标准化文件时，需要将项目技术规范提炼成描述项目特点的属性，如本工程项目概况、设计特点、机型配置、厂房配置等。因此，结合实际生产需求，参照项目描述文件，提炼出关键属性是该项工作需要解决的问题。关键属性的提取可遵循如下原则：

(1)可以描述本项目的设计特点。

(2)详细设计时需要的技术数据。

(3)同类项目之间具有技术、经济可比性的指标参数。

基于以上分析，制订项目信息的标准化文件，如表1所示，项目信息主要分为基本信息、厂房布置信息及经济指标三类，每类信息均有各自的描述属性。

表1 项目描述属性

2.2 设备信息标准化

设备的技术资料是设计人员开展设计工作的必要条件，这些资料的准确信息可从技术协议获取，但不同厂家提供的技术规范格式差别较大，需要首先将设备按照一定的标准分类。

发电设备的主机类型有汽轮机、锅炉、燃气轮机、发电机等，辅机类型有泵类、风机类、容器类、检修起吊类等设备。每种设备都有相应的国标或行标，再结合厂家技术规范书，制定相应的技术标准化文件(以泵类设备为例，见表2)。

表2 泵类设备属性

2.3 协同设计标准化

设计资料的准确度直接影响到整个工程的设计质量。在三维设计平台，国内设计院已基本实现多专业协同设计的工作方式，这就要求上游专业在设计时务必要提高设计资料的准确度。

对于机务专业而言，设备的三维模型可从根本上决定对外提资数据的准确性。因此，设备模型除包含设备的基本信息，还应考虑对外提资所需信息，包括土建专业信息(荷载、预埋件等)、电气专业信息(电负荷、电源点等)，以上信息需要在模型的数据结构中体现出来，以方便接收专业调取。

图1 设备模型文件信息

该阶段的技术标准化工作内容主要是结合设计平台软件特点，机务专业与接资专业商定统一的数据格式后，在设备建模时按格式填写信息并保证信息的准确性，接资专业按格式开发接口工具，调取所需信息。

3 系统架构设计

对发电设备信息管理的目的在于提高信息利用效率，进而提升设计人员的工作效率。依据上述标准化工作成果，利用计算机及数据库技术，开发设备信息管理系统可实现该目标。

3.1 功能需求分析

在电力设计院发电工程实际生产流程中，该系统以不同角色的业务需求为核心，应具有易操作性、高效性、可靠性等特点。

通过对业务需求调研和分析，可将系统主要功能模块分为以下几个部分：

图2 系统功能模块

3.2 数据库架构方式

数据库架构方式的选择是数据库建设的首要工作。基于C/S三层架构的数据库结构具有数据层次分明、响应速度快、可扩展性好等特点，且适用于局域网，可在本数据库开发工作中应用。

3.3 系统层次的设计

见图3，整个系统分为三个层次：基础数据库层、应用层、用户层。

3.3.1 基础数据库层

该层存储最基本的数据信息，对本系统而言，主要是对上述技术标准化工作成果的落实，包括存储工程项目、设备等对象的基本属性信息。

对数据编码是数据库建设的基础，电厂设备具有系统归属明确，主辅层次分明的特点，以此为主要原则开展编码规则制定工作，同时还应遵循唯一性、科学性、可扩充性等原则和相应规范的要求。

3.3.2 应用层

应用层是基础数据库层和用户层的桥梁。该层次主要任务是针对功能需求分析的结论开展开发工作，通过对基础数据库的进行逻辑处理形成不同的功能模块，满足功能需求。

3.3.3 用户层

用户层即用户接口，主要结合实际设计流程，由系统管理员对设计流程中各用户组进行权限划分，最终达到不同用户组使用不同的功能模块完成各自设计任务。

4 系统的开发与实现

4.1 开发工具

本系统涉及到应用程序及数据库开发。在主流的程序开发工具中，C#语言具有语法简洁、面向对象、安全灵活等特点，可用于本系统程序开发；SQL Server数据库平台具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等特点，可满足本系统数据库管理需求。

图3 整体系统架构示意图

数据库中各数据表依据上述技术标准化文件设计，见表3。

表3 泵类设备数据

4.2 系统的详细设计

4.2.1 数据管理模块

系统管理员拥有最高权限，负责对数据库用户及其权限管理、数据维护等日常管理工作。具体来说，主要是系统管理员对设备数据库及工程数据库的维护。

(1)设备数据库

该模块主要功能是创建及维护设备数据。设备及其相应属性按技术标准化文件设计输入界面，由系统管理员录入相关数据，数据即存入数据库中。设计人员可按条件检索、查阅相关设备的文档及图纸信息。每个设备在其参数编辑界面都有关联工程信息模块，通过添加关联，使得设备与具体的工程产生联系。

(2)工程数据库

同设备数据库类似，该模块主要功能是创建及维护工程项目数据，设计人员登录该数据库后，可按条件检索，查阅工程信息，并生成该工程下与之关联的设备清单及设备的电负荷清单。

4.2.2 三维协同设计模块

设备模型文件存储在服务端，模型文件的数据结构中除包含设备外形尺寸、管嘴等基本信息，还包括土建信息及电气信息。

相关专业结合设计平台特点，按自身业务需求开发相应接口插件，以便读取数据。

5 结论

电力设计院对发电设备的信息处理能力直接影响到工程进度及质量，利用计算机及数据库技术，开发设备信息管理系统是提高设计效率和质量的有效手段。该系统的开发应注意以下几个方面：

(1)系统开发的初期工作重心是技术标准化工作，该项工作可对信息作有效梳理，主要是将发电项目信息、设备信息、协同设计等内容制定成技术标准化文件；

(2)在系统架构设计环节，首先应根据实际生产流程进行功能需求分析，再结合技术标准化文件，考虑数据库的架构方式及层次划分，还应对设备数据进行编码，以提高数据提取效率；

(3)在应用程序设计时，系统的界面要易于上手，对不同角色的设计人员权限要明确，才能有效保护数据库资源。当设计人员对数据存在疑问时，应及时与系统管理员沟通，以便管理员实施动态管理，确保数据的准确性。

综上所述，设备信息管理系统的开发，可有效提高电力设计院对设备信息的处理能力，也对设计人员的工作效率有一定程度的提升。

参考文献：

[1] 曹海斌．标准化管理在发电设备维修管理系统中的应用研究[D]．河北：华北电力大学，2006．

[2] 王鹏，任志鹏，赵建平．基于三层架构的信息管理系统设计与实现[J]．长春理工大学学报(自然科学版)，2008，31(4)．

[3] 王志强，张萍英，等．火力发电厂发电设备分类及编码[J]．浙江电力，2000，(5)．

[4] 郭宁．电厂设备编码与评级研究[D]．北京：华北电力大学，2003．

[5] 张根周，毕鹏翔．国家电网公司标准化和信息化融合的探索[J]．电力信息化，2013，11(5)．

[6] 黄扬，徐秀林．医疗设备电子信息管理系统设计和应用[J]．电子测试，2015，(15)．

[7] 何珊，陈寿标，潘颖．三维设计平台与设计流程管理平台集成技术研究[J]．电力勘测设计，2013，(6)．