谭 茹
（烟台龙源电力技术股份有限公司上海分公司，中国 上海 200062）
【摘 要】三维数字化技术因高度的智能数据管理功能，大大提高了设计工作的效率。一个优秀的数字化平台，是以一个丰富完备、层次清晰的数据库作为基础的。数据库的建立占有很大工作量。针对三维工程设计软件SmartPlant 3D，根据建库工作中遇到的实际问题，对其管道数据库进行分析介绍，并总结了应注意的问题。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 三维数字化设计；数据库；SmartPlant3D
0 前言
管道设计在电力等领域都具有重要的意义，目前国内常用的管道设计软件众多，包括PDMS、SmartPlant 3D等[2-3]。SmartPlant 3D由美国Intergraph公司推出，其设计数据完全保存于开放的数据库中，不需要任何图形环境[4]。SmartPlant 3D使用通用的商业数据库存储数据，数据库架构可按公司的设计规则及工作流程来制定，以便对设计基础资料、设计过程及成品统一管理，并使设计者更加有效的使用现有数据。
1 SP3D数据库结构
一个工程项目在SP3D中基于7个数据库建立，它包含3个Schema数据库和4个Database数据库，它们之间的结构关系如图1所示。Schema数据库管理的是Database数据库的层级结构。Site项存储工程的地址、承包商等基础信息，并在此基础上读取Catalog数据库信息。Catalog数据库存储项目数据，其中Catalog Database存储建模基础数据，管道数据库就存放在这里，Plant Model Database存储三维模型数据。Report数据库存储工程成品数据，模型变化后，设计成品报告也应相应更新，因此Report数据库与Plant Model数据库关联，及时做相应变更，避免数据不同步。
由数据结构可以看出，Catalog数据库是SP3D进行工程设计的基础，记录了设计内容的大部分重要信息。
2 SP3D管道数据库构架
SP3D数据库用Excel表填写汇总，通过SP3D自带的交互界面读入数据库中。作为工程设计软件中的一个重要模块，SP3D管道数据库兼具整体性和独立性：（1）与整个数据库协调的Codelist部分；（2）划分管道等级的Specificaiton部分；（3）反应管道实际尺寸参数的Catalog部分。
2.1 Codelist部分
计算机只能编译数字信息，不能编译文字信息，所以要将文字转化为数字信息传递给计算机，SP3D数据库中的AllCodeLists.xls表格就是将各种有效信息归类，并将各类文字信息标记为对应的数字。需要标记的文字信息很多，如管道的尺寸、壁厚、压力、材质、焊接对口方式等。针对每一个特性，都可以建立一张相应的表格。
图2是一张记录端面标准的表单[1]。表单第一列的Head、Start、End字符标记了表单的头部、始端和终端位置，是每个表单中必不可少的部分，如有遗漏，则无法正确录入数据。表单2、3列属同一层级，2列是对规范名称的简述，3列为详细描述。4、5列属同一层级，是对上一层级更详细的划分，区别同上。6列CodelistNumber则是每个规范对应的编码，不同规范编码不能重复，否则计算机只能读入其中一组数据。
此表反应了AllCodeLists中表单的一般规律。首先将每个特性所对应的标准分类划级，第一级可按国家分类，第二级为该国同类标准的名称，详细分到几级，可根据用户需要进行高级定制。通常在AllCodeLists表格中有的特性表单，可按原格式填写。表单的关键在于CodelistNumber不能重复，因此需要管理员整体规划后再编写。
2.2 Specificaiton部分
管道可划分为多种等级，电力行业广泛应用的《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计2000版》中，将常用管道分为68种类型。选择管道等级是进行管道布置的首要步骤和基础。SP3D数据库中的Piping Specification.xls表格的作用就是写入管道分级的规则。图3为Piping Specification.xls表格中的表单PipingCommodityFilter[1]，该表单的作用为标记同一管道等级下包含的所有管段和管件。图中数据是按照GD2000定义1.0C12SO管道等级，该等级下包含管道、同心异径管、偏心异径管、30°弯头、45°弯头等，所有该等级下包含的管件都应在此表中进行声明，否则在软件中将找不到相应管件。CommodityCode一列为相应管件在软件中的命名，其它列为管件的参数范围。
Piping Specification.xls表格中有几张表单是必不可少的，其作用如下：
PipingMaterialsClassData：定义管道等级。
PipingCommodityFilter：声明管道等级下包含的管件及参数范围。
PipingCommodityMatlControlData：所有管件的参数范围及简单描述。此表单不分等级，应由管理员统一整理。
管道等级的划分方式可根据设计需要灵活制定，电力行业，管道等级划分原则参照GD2000，即压力等级+材质+连接方式，此种等级划分方式较完整的表达了管道等级信息，如有其它需要，可在等级命名中增加信息进行细分或者采用其它命名规则。等级划分应有一个综合的把握，根据本行业内最复杂的划分方式规划，以免规划层级不够，扩展空间不够。
2.3 Catalog部分
Codelist、Specificaiton部分是从整体的角度对数据进行分类规划，在绘制三维模型时，应有详细的外型尺寸参数，才能形象的反应出模型的空间大小，Catalog部分中记录的就是这些尺寸参数。
每一类管件都有自身的参数特点，如管径、壁厚、材质、转弯半径等，因此每一类管件都有一张对应表单，图4为一张30°弯头的参数表[1]。后6列为不同管径弯头的外形尺寸及重量。EndAngle列填写的是弯头的转弯角度，Endpreparation是指端面的连接方式，表中数据301在SP3D软件中通常被指定给平焊端面。SymbolDefinition项较为重要，它是指绘制该管件的程序模块的名称，如绘制三通和绘制弯头是通过调用不同模块来实现的，所以在管件表格中要指明是调用哪一个模块。表格中2、3……行前段未填写的内容，SP3D程序读入数据时将默认与最初一行相同，因此减少了制表时的输入工作量。
Catalog中包含非常丰富的参数数据，常用管件如三通、弯头、异径管、阀门等，在SP3D中都已经有对应的程序模块，用户可以根据行业特点和企业设计习惯来指定相应表格。只要有产品的特征外形参数，可通过多种软件建立相应的程序模块，并导入SP3D软件中，以后相同管件便可通过SP3D交互界面读入数据，这体现了SP3D极好的扩展性。
以上介绍了SP3D管道数据库的3个主要部分Codelist、Specification、Catalog，但管道、管件类型丰富多样，对于一些复杂管件需要针对实际情况增加参数表格，如阀门参数表通常还应跟法兰、螺栓、螺母关联。数据库的内容越完整，后期可提取的报告内容也越完整，对工程总包过程中材料的控制非常有利。
3 SP3D数据库特点及其维护中应注意的问题
SP3D建库工作在整个三维设计中用时很长，随着设计工作的展开，数据库还有很多维护工作，归纳特点如下：
首先，SP3D库的内容非常丰富，几乎涵盖设计、采购、施工需要的所有信息。库就是将设计人员的设计手册、设备样本数据化，节省了翻查资料的时间，也避免个人读写中可能存在的差错。
其次，SP3D库具有很好的开放性，绝大部分数据都开放给客户根据自身行业需求定制。因此，在对SP3D数据库充分了解的基础上，建库前期统筹规划非常重要。
最后要提到的是管理员在建立SP3D数据库时的重要作用。在传统设计中，每个专业都有自身参照的设计标准和规范，在SP3D的设计理念中，这些工艺专业的工作内容都主要是管道设计，即都主要使用Piping模块。因此数据库管理员需要综观所有设计规范的异同，相同的地方合并处理，不同的地方详细区分。
三维技术是设计方法和理念的一次重要变革，它将平面图纸转变为三维模型，使设计成果更形象直观，并能快速检查碰撞，从三维设计成果中，设计人员能够根据不同需要非常快速的提取方方面面的数据，将机械化的工作交给计算机处理，提高了设计效率，而这一切都是基于一个规划合理、数据完备的数据库实现的，因此深入了解三维设计软件的数据库具有重要意义。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
［1］Suvrat Dongre. SmartPlant 3D Setup and Administration [M]. INTERGRAPH.
［2］余隋怀,苟秉宸,李晓玲.三维数字化定制设计技术与应用[M].北京理工大学出版社,2006.
［3］游景玉,周维长.数字化电厂解决方案及其应用[J].中国电力,2003,12 (36):4-7.
［4］宋岢岢.压力管道设计及工程实例[M].化学工业出版社,2003,12 (36):4-7.
［责任编辑：刘展］