船舶三维设计系统的自主开发和应用

船舶三维设计系统的自主开发和应用（共8篇）

1.船舶三维设计系统的自主开发和应用 篇一

基于ArcGIS Server的AIS动态船舶管理系统的开发

本文基于ArcGIS Server构建了B/S架构的AIS动态船舶管理系统,实现了对AIS船舶对象的实时显示、查询、跟踪、统计、回放等功能,提高了海事现场管理和水上安全监督管理能力.

作 者：张燕平钱正锋 王勇 ZHANG Yan-ping QIAN Zheng-feng WANG Yong  作者单位：张燕平,王勇,ZHANG Yan-ping,WANG Yong(江苏省测绘工程院,江苏南京,210013)

钱正锋,QIAN Zheng-feng(江苏海事局,江苏南京,210009)

刊 名：武汉船舶职业技术学院学报 英文刊名：JOURNAL OF WUHAN INSTITUTE OF SHIPBUILDING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 8(3) 分类号：U692 关键词：网络地理信息系统   船载自动识别系统   ArcGIS Server  

2.船舶三维设计系统的自主开发和应用 篇二

船舶机务管理不仅是港航企业工作管理过程当中的关键部分, 更是船舶管理信息系统的核心。它对港航企业的船舶机械的维修管理、组织实施、检查预警和决策等各项工作的展开具有不可或缺的作用。

近年来, 国际公约对船舶管理提出高标准, 严要求, 除了国际组织, 地球公民的防污意识也大大提升。《国际船舶安全管理规则》对船舶管理公司的机务管理工作, 也提出了更高的要求。而此项规则在中国的落实贯彻, 以及各项法规的完善, 使得船舶机务管理逐渐形成了以船舶机务保养体系和计划保养体系为核心的管理模式。

为此, 开发以实际应用为目的船舶机务管理信息系统是船舶机务管理信息化、先进化、科学化的必经之路, 对提高船舶机务管理工作效率, 亦是大势所趋。

1 模式概述

B/S结构是随着互联网技术的发展, 对C/S结构的一种变体和改良。利用万维网浏览器技术, 结合Active X技术与Script多语言, 透过通用浏览器就轻松实现了以往必须要复杂软件才能达成的强大功能, 是一种全新的软件系统构造技术。船舶机务管理信息系统以B/S方式运转工作, 因此外部客户端和全公司均可以共享系统的数据库, 大大提升了公司管理效率。我们在前台看到的数据的导入导出, 在后台的数据库的多种操作, 均为系统各管理模块所实现的功能的实际应用。这些操作之所以可以实现数据库的联接, 主要依赖于通过开放式数据库互联的标准接口达成。

在面向大量用户作用的模块, 我们采取B/S模式, 将浏览器软件直接安装在用户PC上, 而基础的数据则集中于性能较高的数据库上, 在中间建立一个Web服务器以作为客户机和数据服务器交换数据的连结通道。采取C/S模式的前提则是模式是应用于安全性高、数据处理量大、交互性较强的系统模块之上, B/S和C/S两种模式各司其职, 取长补短, 各自发挥各自的长处, 互相配合构成一个完美运行的系统, 保证应用软件的安全性、灵活性、高效性不受破坏。

2 系统模块分类

系统设计者将模块化思维糅合在船舶机务管理信息系统之中, 系统总共包括6个分类, 它们分别是:船舶维修与建造管理、帮助信息与综合管理、船舶运行管理、热工备件与工属具管理、科技文档管理、网络与系统管理。各个模块又包括了若干子模块。

以综合管理模块为例, 它的下面又包含:会议记录、机务动态管理、公文管理等子功能模块。而船舶维修管理模块则包括:修船申报管理、修船年度计划、修船资料管理等子功能模块。本系统采用B/S系统结构 (在服务器上运行SQL网络数据库管理系统) , C#开发的应用软件被运用到各个工作站, 在服务器上, 通过标准的SQL查询语句以及C#, 此二者得以建立。

3 决策方案

船舶机务管理信息系统通常采用基层至中层至高层的方式决策:

①基层:机务管理底层的业务精英有权也有义务参加基层决策, 提高日常管理中的工作效率是基层决策的根本目的所在。也可以称作业务型决策, 它的形式多样, 可以是邮件, 或者是电子问卷。

②中层:中层决策参与者为机务经理、机务科长, 目的是将企业管理效能拔高, 所以也可以将其归类为战术型决策。

③高层:公司高层享有高层决策权。由高层管理者做出预测及决定, 总结归纳各项信息做出最终决策。此项决策为战略型决策。按照管理层次, 我们可以将决策类型这样划分, 如图1。

4 保障系统安全

在系统中, 权限部门双层体系基于用户的需求完美地解决了基础数据库的安全问题。

首先, 用户在登录的时候会被系统中的管控人员划分至不同的部门和执行权限的分配;在进入系统时, 根据登录的卡密和个人资料会自动锁定该用户的所属部门, 非本部门成员仅限于访问页面。

然后, 用户权限可对本人工作范围内的记录进行编辑、删减、访问。

5 数据库的迭代与更替

近些年来, 基于用户体验和用户反馈, 为了满足用户的各类要求和提升系统质素, 对系统数据库信息进行改变。在开发当中, 罕见地运用了将SQL SERVER数据库转化成ORACLE数据库的技术, 在项目组成员的不懈努力和探讨下, 在不影响系统中已有的信息和数据的前提下, 数据库完成了顺利转变, 这是非常少有的特例。

由此可见, 正是因为该系统的两个特性:适应性和可维护性, 才使得数据库在不损坏已有数据的情况下顺利转变。

6 结语

根据以往经验, 对国外先进管理技术的引进要尤为重视。近几年来, 由于管理模式与国情的差异化影响, 导致在应用国外机务管理方面的信息系统过程中一时难以适应, 没有发挥出信息系统的功能, 也没有起到相应的作用, 而经过一系列项目程序的计划设计、程序编写以及测试测验工作后。当前开发的船舶机务管理信息系统已经应用多年, 而此项系统也大大满足了和配合了船舶机务管理中的各项主要工作, 降低了工作难度和强度, 加强了船舶安全的控制力度, 同样也实现了船舶成本控制。

在此基础上使用决策有效分析、使用和归类数据资源, 增强了企业实力, 优化了船舶运作效率。

在船舶管理方面, 经过几代人的不懈钻研, 结出了数量可观的硕果, 而在面对国际船舶管理信息系统市场的竞争中, 现有船舶机务管理信息系统也必将得到大面积的推广应用, 并在应用中不断得到技术升级完善。

摘要：根据船舶机务管理系统的设计要求, 针对船舶机务管理系统和功能, 展开了详细的讨论, 提出了安全保障是根本、技术为本是基础、成本控制是目的的总观点, 船舶机务管理信息系的结构模式是基于B/S和系统模型结构的结构模式, 并且充分考虑了系统的安全性, 与以往的管理信息系统相比较, 最引人关注的便是其决策和预测功能。通过全方位采集用户需求、定向梳理用户反馈, 正式将系统实际运用后, 数据库顺利地完成了从SQL SERVER到ORACLE的更替。系统应用多年以来, 无数实例证明, 该项系统除了在决策和预测功能方面展现了出色的成绩, 还卓有成效地拉动了管理效率, 提高了维修以及备件管理的科学性。事实证明, 建立船舶机务管理信息系统并将其实际开发与应用, 是提高船舶机务管理工作效率的必经之路。

关键词：船舶机务,管理信息系统,决策,数据库,预测

参考文献

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3.船舶三维设计系统的自主开发和应用 篇三

[关键词]船舶溢油；应急处置；SP调查法；知识获取系统

0引言

近年来，人们逐渐认识到专家经验知识在船舶溢油应急处置过程中的作用，然而，如何获取专家应对船舶溢油事故的经验知识仍然是个亟待解决的难题。虽然目前知识获取技术发展迅猛，但获取知识零散、获取渠道狭窄、获取成本高昂以及获取效率低下等问题仍未得到有效解决。本文依托调查问卷技术，设计和开发船舶溢油应急处置知识获取系统。

1调查问卷技术

1.1调查方法的选择

采用SP调查法作为获取专家经验知识的基本方法。SP调查法是指为了获得“对假定条件下多个方案所表现出来的主观偏好”而进行的意愿性调查。船舶溢油事故的发生属小概率事件，受访者未必亲身经历船舶溢油事故或参与相关应急处置。因此，采用sP法相比其他调查方法更为灵活、调查可操作性更高、获取数据也更为丰富。

1.2均匀设计原理

基于SP法设计调查问卷的关键是剔除影响因素间的相关性。采用均匀设计法对问卷中的情境组合进行设计，均匀设计方法的实施步骤见图1。br>

1.3情境组合设计

以船舶溢油应急处置启动阶段所需要的专家经验知识获取为例，对如何利用均匀设计方法构建问卷情境组合进行说明。

经分析，影响应急处置启动阶段相关决策的因素共有5个，各因素分别具有4个水平。根据均匀设计原理，基于情境组合数量和设计的均匀性考量，本文选取均匀设计表进行情境安排，得到8组情境组合(见表1)。

表1中差异值是反映情境组合的均匀性能指标，指标值越低表示均匀性越好。从表1可以看出：上述情境组合设计的均匀性较好。值得注意的是，针对5因素4水平的情境设计，均匀设计仅需8组就能到达较高的均匀性。在同样的因素和水平下，正交设计需4²组，全因素设计需4⁵组。由此可见，均匀设计在问题数量上远少于后二者，能在一定程度上减少受访者由于问卷题量过大而产生的反感心理，有利于知识获取的顺利进行。

2船舶溢油应急处置知识获取系统设计

2.1系统体系结构

本文采用.NET技术开发船舶溢油应急处置知识获取系统，系统体系结构见图2。

2.2系统数据库设计

本系统共创建2个数据库：系统安全数据库(ASPNETDB数据库)和系统业务数据库(myDataBase数据库)，数据库功能见表2。myDataBase数据库包含Oil-SpilledSurveyee表、Oil-SpilledQuestion表和Oil-SpilledSurvey表，分别用于存储受访者数据、问题数据和问卷数据，表内结构和表间关系见表3和图3。

2.3系统对象类设计

船舶溢油应急处置知识获取系统主要涉及3个对象类：调查问卷类(Survey Class)、问题类(QuestionClass)和受访者类(Surveyee Class)。对象类结构设计见图4。

2.4系统的安全管理

采用基于角色的访问权限分配实现系统安全管理。根据系统分析，设置2种角色：Surveyee(受访者)和Administrator(系统管理者)，具体角色分配见表4。

系统安全管理的实现主要分2个阶段：第1阶段，通过针对角色设定的访问规则确定角色访问权限；第2阶段，在系统运行时通过实时的角色赋予实现对用户的访问控制。

3系统实现

基于上述设计，实现船舶溢油应急处置知识获取系统的构建。

3.1问题控制实现

系统通过构建问题控制器，根据受访者所选选项控制下一道问题的生成，实现对问题流程的动态控制，解决纸面调查执行流程和必答题不可控造成的问卷填答率不高等问题。

3.2角色赋予实现

系统通过用户注册页面中的Button控件实现Surveyee角色赋予。当受访者注册成功并单击“继续”按键时激发CreaceUscrWizard_ContinueBunonClick事件，实现角色动态赋予。

3.3知识统计实现

船舶溢油应急处置知识获取系统通过系统内的统计组件，实现统计结果的实时呈现，提高知识统计时效，并保证知识获取的精确性；通过对知识获取系统中数据存储结构以及数据传输接口的设计，实现知识在系统数据库和知识库之间高效传导，减少手工输入环节，进一步提高知识获取效率。船舶溢油应急处置启动阶段调查统计结果见图6。

4结语

4.船舶三维设计系统的自主开发和应用 篇四

预言设计是基于规则和知识的过程导向设计,通过预言设计系统,按照上一步的.设计结果预言并给定下一步设计过程中初步的设计方案.设计者根据已具备的设计经验及制造工艺环境,修正初步设计方案,得到最佳设计,再进入下一步设计过程.

作 者：汪文虎 陈恒瑞 张新印 杨应昌 张军 作者单位：汪文虎,陈恒瑞,张新印,杨应昌(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室)

张军(中国一航西安飞行自动控制研究所)

5.船舶三维设计系统的自主开发和应用 篇五

电气工程及自动化

船舶推进电机在线监测系统设计

一、选题背景及意义

船舶电机在线监控和保护是为了保障船舶在行驶过程中电机能够正常运行的系统。是近几年国内外探讨的热点之一。

众所周知，电机是各种设备的核心部分，有了它设备才能运行并进行各种复杂的工作。电机好比人类的心脏，心脏停止跳动了，人这整个系统也就处于了停滞状态。但是有时候心脏虽然在跳动，但是它也有可能存在一些不安因素，影响到了整个系统正常快速的运行。各种机械设备也如此，当电机中的一些小元件或者电路出现了微小的变化，都可能影响到整台设备的正常运行。特别是一些贵重的电机，如发电机，逆变设备等，若定子或者转子发生故障，经济损失就相当大了。而作为船舶上使用的各种电机，当发生故障时，由于船上没有完整的维修设备，一般都必须运送到船厂进行维修。这样一来对船舶的安全和经济效益都有很大的损失。如果在船舶上有一套能对船舶发电机进行实时监控的设备，能够立即分析出电机状态及发生的是什么类型的故障就能方便进行及时的维修，减少经济损失。

本课题正是基于以上所分析的内容，以船舶推进电机为对象，对监测系统的运行可能性进行研究并加以实现，保障船舶的安全运行和人员的生命财产安全，减少海上出现事故的可能性，降低运行费用，提高经济效益。

二、国内外研究现状及发展趋势

1987年，特纳提出了电机状态监测的概念。21世纪以来，在船舶电机中状态监测技术已成了电机进一步发展的最重要任务之一。具体有两方面原因促成了这种需要：首先，应该说船舶电机设备是船舶的心脏，它的正常运行时保障船舶以及人身安全的的首要条件，如果电机发生故障，尤其是正在海上运行的时候发生故障，其后果将是不堪设想的。这在当前竞争日趋激烈的环境下尤为显著，而设备本身价格就十分昂贵并需要消耗大量维护费用，而电机状态监测技术的运用就可以大大降低意外事件的发生，减少损失，为延长机器运行寿命和保障运行安全提供了大量有参考和利用价值的信息。另外，计算机技术、传感器技术、信号处理技术以及各种新科技的发展使得对电机设备实施有效的状态监测成为可能。随着状态监测系统在可靠性、实时性、经济性和智能性方面的进一步提高，状态监测技术将在电力系统中获得广泛应用。然而，我们对状态监测的很多方面仍了解不深，研究工作主要还是集中在监测系统的实时性、可靠性和灵敏度等方面。

一般来说，状态监测可分为三个基本步骤：1、数据采集；2、数据分析及特征提取；3、状态评估或故障诊断及分类。近20多年来，电机状态监测与故障诊断技术得到了快速的发展，国际大电网会议自20世纪80年代以来的历届年会中，也将电机的状态的监测和诊断列为旋转电机委员会的中心议题之一。国内外广大科技工作者纷纷致力于电机状态监测与故障诊断这一课题的研究。电机状态检测与故障诊断为电机维修工作提供了强大的技术支持，为实现电机预测维修提供了必要的前提条件和技术手段，在技术层面上使传统的预防维修上升到了预测维修的高度。

但是，电机状态检测与故障诊断研究尽管已经取得了一定的成果，仍然主要是以传统的陆用电机为主。而由于船舶电机工作的环境要比一般陆地条件恶劣得多，船舶存在着连续机械振动和冲击，经常处于倾斜和摇摆状态。而船体内部普遍温度高、湿度大，空气中又含有盐雾、油雾等腐蚀和污染气体，特别是无限航区远洋船舶的环境气温变化较大，这些环境条件是一般陆用电机难以承受的。

在船舶电机领域，目前国内外对于船舶电机状态监测与诊断研究的应用相对少，并且受制于实船工作环境的限制，其研究结果一般仅限于实验平台上的短期演示，距离实用化的预测性维修还有一定距离，因此在具有更大应用前景上的研究才刚刚开始。

本课题研究的主要目的，正是从实用化的角度出发，深入地探讨和分析上述推进电机预测性维修所必须解决的关键技术问题，研制面向过程、旨在保障安全运行的集中管理式推进电机在线状态监测与诊断系统，实现船舶电机预测性维修，满足实际船舶电机运行的要求。

三、研究的基本内容，研究步骤、方法及措施：

本课题主要研究内容为：以船舶推进电机为对象，对监测系统的运行可能性进行研究并加以实现，意在加强电机故障的可预见性，实行船舶推进电机预测性维修，保障船舶的安全运行，减少海上出现事故的可能性，降低运行费用，提高经济效益。

研究内容一、船舶推进电机参数的监测

状态监测的方法依据状态检测手段的不同而分成：振动分析法、噪声监测法、轴承回油温度及瓦块温度的监测、压力监测法、油液分析法、轴位移监测法等。课题将针对推进电机开展深入研究，选择合适的监测方法，对定子电流、温度、电压等重要运行参数实行在线检测，并将就最佳参数条件的获得开展深入的基础研究。

研究内容二、船舶推进电机运行故障诊断

按照诊断的方法原理，目前常用的故障诊断可分为：时频诊断法、统计诊断法、信息理论分析法及其它人工智能法、模糊诊断、灰色系统理论诊断及集成化诊断。诊断结果将直接影响到后续的预测性维修决策。课题将编写参数计算软件得到功率、功率因数和力矩等参数，输出诊断结果，并通过显示模块在线显示出电机运行状态，为预测性维修提供实施依据。

研究内容三、船舶推进电机故障可预见性维修

根据参数所显示的数据进行分析整理，诊断运行中出现的故障，评估电机当前运行的状态及将来可能产生的状态，并以此制定维修计划。

四、参考文献

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6.船舶三维设计系统的自主开发和应用 篇六

企业管理信息系统如果能够确保比较及时并且迅速、有效的进行集成运行的操作, 那么我们就有可能提高企业或者公司的整体管理水平, 这样也可以满足敏捷的造船模式在生产过程中对生产敏捷性的要求和标准。

由于我国的经济发展推动了很多相关领域的发展和前进, 所以我国的很多相关企业或者公司的各种制造技术以及管理模式都需要进行更新和进步, 只有这样才能够符合现在经济的快速发展以及人们的生活和工作的需要。其中船舶行业也受到了经济发展的影响使得船舶工业的相关企业或者公司的管理模式和制造技术开始发生转变。比如:原先中国的船舶行业的总公司所属的八个重要的造船厂, 自从二十世纪八十年代的最初时间开始就与日本的造船公司和组织进行合作, 与此同时也引进了相应的设计技术、制造技术以及相关的管理技术, 并且经过了长达17年的时间才改变了传统的系统导向类型的造船模式, 因此现在已经基本上建造了一个区域导向型的造船模式。虽然区域导向型的造船模式还没有发展到成熟的阶段, 但是这样的进步和成长也可以算是一项比较新型的、深刻的造船改革。由于计算机的相关技术以及电子信息技术在工业中的各个行业的广泛应用和发展, 使得造船领域又有了一项更加新型的造船技术的改革, 并且这项造船技术的改革的主要特点就是造船模式的改变, 将原先的区域导向型造船模式改变为中间产品导向型造船模式。

我国的很多相关专业的工作者和船舶制造业的研究者通过对船舶制造企业的生产经营模式以及生产过程中的特点的分析和研究, 与此同时将制造执行系统的各种职能和作用进行综合分析和研究, 从而了解船舶制造执行系统的主要内容以及整个体系的主要结构甚至是功能、作用, 在此基础上分析和研究制造执行系统在船舶制造行业中的方案可行性, 也对于我国的船舶制造行业的制造执行系统的实施环节和实施步骤进行了一定程度的研究和分析。

2 对于我国的船舶制造执行系统的管理水平以及制造执行系统在实践中的应用概述

现在中国国内的很多船舶的制造企业以及很多相关的公司和单位的管理水平已经达到了现代化, 而且由于中国经济市场的快速发展以及管理水平的不断发展, 使得船舶制造企业的现代化的管理模式以及管理手段有了很大的进步。并且在我国国内的很多船舶制造企业以及相关的制造企业已经开始实行信息化的管理模式, 但是信息化管理模式的预期效果却没有得到实行。针对于一般的制造企业来说, 必须解决的三个问题分别为:首先是生产什么东西, 之后是生产多少这种东西, 最后就是应该怎样生产这种东西或者依靠什么样的工具来进行生产。这三个问题的前两个问题我们可以通过以ERP为代表的公司或者企业组织生产资源的计划系统的过程给出相应的答案, 但是却不能够解决第三个问题, 所以第三个问题还是需要一个公司或者企业组织的生产现场过程的控制系统来提供相应的答案。

根据现在的发展局势可以看出制造执行系统在我国国内的应用行业或者领域主要是钢铁行业或者石油化工行业等等很多重工业的行业, 同时制造执行系统在我国国内的航天行业或者机械制造行业等等很多领域也有着广泛的应用。制造执行系统主要是利用对公司或者企业进行生产组织以及管理的实践过程中进行的经验、教训归结之后经过发展和进步的应用系统。由于制造执行系统是根据实践的经验以及教训归结得到的, 所以它的特征中并不具有非常深奥的理论性的特点, 相反它拥有比较好的实践可操作的特点。我们也可以通过部分公司或者企业组织的实际生产中的实践运用说明, 制造执行系统对于公司或者企业组织的生产制造的过程中有着非常重要的帮助作用以及指导的作用, 最后能够对公司或者企业组织最终的企业效益带来非常明显的提高。

3 船舶制造执行系统的工作体系的结构以及工作过程中基本原理

制造执行系统的工作体系的结构在现在的发展模式下主要分为两大类, 其中第一类是基于CORBA的NIIIF-SMART体系结构, 第二类是基于COM/DCOM的面向制造业的Windows DNA。这两种体系结构在工作的过程中的优缺点是不同的, 但是经过实践证明基于COM/DCOM的面向制造业的Windows DNA在现在的制造业中得到了非常广泛的运用和普及, 所以在我国的船舶制造执行系统的工作体系结构选择上, 我们应该使用Windows DNA的体系结构。制造执行系统的体系结构主要分为三个层次的结构, 其中这三层分别是表示层、应用的逻辑层以及数据的服务层, 这三个层次是相互独立的, 但是它们在进行工作或者功能发挥的时候又是相互联系的。我们可以通过下图了解一下船舶的制造执行系统三层体系结构图。

3.1 船舶的制造执行系统表示层的主要工作流程和工作原理

船舶的制造执行系统中的表示层是用户与制造执行系统之间进行信息与数据交互的界面, 并且表示层的主要作用就是为用户进行数据输入的时候提供输入界面以及显示系统进行数据输出。表示层的主要任务或者工作目的就是由WEB的浏览器向网络的某个WEB的服务器进行服务请求, WEB服务器经过对于用户身份信息进行验证之后, 再把需要的资料数据和信息传送给客户端, 与此同时将这些资料数据以及信息显示在客户端的WEB的浏览器上。

3.2 船舶的制造执行系统应用的逻辑层的主要工作流程和工作原理

船舶的制造执行系统应用的逻辑层是系统功能运用的主要部分, 应用的逻辑层大致上是位于WEB的服务器端。应用的逻辑层包含了制造执行系统中的几乎全部的经济业务处理程序和流程。具体来讲就是指去除表示层中关于数据的输入以及输出的功能和数据服务层中数据库的相关作用之外, 全部业务处理过程中的数据统计、分析以及调度等等这些智能基本上都放置在应用的逻辑层中。制造执行系统在工作的时候, 当客户端提出进行任务要求的时候, 应用逻辑层就会向数据的服务层的数据库提出相关数据提取的要求, 提出数据成功之后对这些数据和信息进行处理操作, 将处理之后的结果或者结论利用WEB服务器传送给客户端。

3.3 船舶的制造执行系统数据服务层的主要工作流程和工作原理

船舶的制造执行系统数据服务层是制造执行系统中对底层的数据库管理系统, 这个管理系统主要的功能就是对数据库中的数据进行读写。数据服务层的主要任务和工作目的是接受应用逻辑层传送过来的对于数据库中的数据的相关操作的标准和指示, 最终能够对数据库中的相关数据进行查询更新甚至修改等等这些功能

参考文献

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7.油井能耗监测系统的开发和应用 篇七

1 问题的提出

1.1 无法及时掌握采油井用电量

由于胜利油田有限公司改制以前, 发电、供电、用电等单位均属于胜利油田, 各采油厂用电计量点设在变电站6 (10) kV线路出口处, 只对整条线路的电量进行计量, 缺少油井能耗。改制后, 由于电网交叉, 一条线路上经常带有油井负荷、管理局单位负荷及地方负荷, 为了满足精细管理的要求, 各采油厂需要掌握单井的用电量。根据《中华人民共和国节约能源法》、《节约用电管理办法》的规定, 要求电力用户应当及时掌握消耗电能, 积极采取经济合理、技术可行、环境允许的节约用电措施, 制定节约用电规划和降耗目标, 做好节约用电工作。

1.2 无法实现对能耗的监督考核

由于无法获得及时、准确的单井电能统计数据, 各采油矿目前按照采油井电机额定功率将电量进行分摊, 无法实现电量成本考核的层层分解, 难以建立起一个节能管理和能源利用监测体系;提出节能控制指标体系, 将能源管理责任落实到具体部门和相关人员。

1.3 用电管理手段落后, 影响电网的经济运行

由于缺少先进的监控手段, 无法对单井的电量及时、统一地进行抄收、汇总和分析, 因而难以准确地掌握线路损耗及电机效率等重要数据, 不能及时调整运行方式, 采取有效的节约用电措施, 影响了电网的经济运行。

1.4 油井耗能大

油井用电机经常处于大马拉小车状态, 电机容量小, 无法起动油井, 电机容量大, 存在很大浪费。如果油井运行状态不平衡, 电机耗电量大。如何使油井处于较佳平衡状态从而使电机少出力一直是油田生产的大难题, 由此节约的电力和成本不可估量。

综上所述, 实现占油田生产成本50%以上的油井能耗监测是大势所趋、势在必行。

2 研究的主要内容、目的和意义

2.1 主要内容

(1) 利用现有的成熟的技术应用到油井的电能计量, 实现采油井基础耗电量数据的采集和应用。

(2) 把电能计量和生产管理结合起来, 增加油井时效管理和电机平衡状态监控。

2.2 目的和意义

(1) 采用先进成熟的技术, 研制出完善油井电能计量和运行状况监测的装置, 有效地解决油田生产设备用电计量的问题。

(2) 准确计量油井电能消耗情况, 分析用电存在的问题, 为制定节能降耗的措施提供依据, 同时实现对油井工作状况的监测。

(3) 使油井电能的监督考核成为可能, 对电网的经济运行水平的提高有很大的促进作用, 具有很强的现实意义。

3 应用范围

(1) 应用于油田机采井、油井变压器的电能计量、油井井时率统计和电机平衡度的监测, 集油井用电计量和油井工作状况监测于一体。实现油井用电量基础数据的采集、用电量的监督考核、线路损耗和变压器损耗的统计分析。

(2) 应用于油田集输、注水系统等用电设备的电能计量。

4 实现的功能

4.1 实现油井电量计量功能

采油巡视人员定期将电量抄汇到各采油队, 作为成本核算和用电管理的依据。各采油队通过相应的分析管理软件, 对来自现场的电量数据进行处理, 实现用电量的汇总、计算、传递。以上数据可作为采油队采取经济节约用电措施, 制定节约用电规划和降耗目标的依据。

4.2 实现采油厂电量管理、监测

各采油厂利用目前已有的网络平台, 接收各采油队统计的单井电量数据, 可随时了解和掌握采油厂单井的用电情况、及时调整生产运行方式, 以上数据也可作为采油厂与供电部门进行电量数据确认的参考依据。

4.3 实现电网网络损耗的计算和监测

采油厂电网管理单位, 利用采集的电量对线路、变压器、电机等设备进行损耗计算, 实现对各设备和区域电网的网络损耗计算和监测, 为进一步降低线损, 提高电网经济运行管理水平提供先进的技术手段。

4.4 实现油井的工作状况的监测

通过统计油井的有效工作时间和采集冲程电流图可监测油井井时率和电机平衡状况。

5 研发目标和技术路线

目前的多功能电表设计标准是应用于室内, 主要实现电度计量功能, 不能满足油井户外环境和对油井运行状况监视的要求。WAT05-D油井能耗监测终端在标准电能表功能的基础上增加了井时率和冲程电流图功能, 既能采集油井耗电量, 又能监测油井工作状况。井时率是油井的有效工作时间比例, 反映油井的工作效率, 冲程电流图反映油井一个冲程周期内电流的变化情况, 可以体现电机的平衡度, 井时率和电流图是油井管理所需要的。油井能耗监测系统遵循开放式国际标准:硬件平台标准, 软件平台标准, 通信协议标准, 数据库标准以及应用程序接口标准等, 硬件接口开放, 利于将来的功能扩展。整个设计保证和标准电能表的兼容性, 即油井能耗监测终端设计标准遵循电能表各种标准, 可以作为电能表使用。

为了达到以上目标, 必须有可靠的技术保证。广域公司组织技术人员对国内外机采系统监控和计量终端设备的技术状况、设计思路进行系统详细的调研, 对目前用户的实际需求进行了系统分析, 通过比较分析当前国内流行的开发方法、应用技术, 结合自己多年的开发经验, 制定出了以下技术路线:

5.1 采用目前成熟的电量采集芯片

采样芯片用珠海炬力ATT7022B, 是一片高精度三相电能专用计量芯片, 适用于三相三线和三相四线应用。

该芯片集成了7通道的1 6位高精度ADC和24位高速DSP, 第七路ADC可用于防窃电, 片上集成有温度传感器, 通过SPI通讯接口输出三相多功能电表所需的各项电能参数。在1000:1的动态范围内功率测量精度优于0.1%, 电流和电压的有效值测量精度优于0.5%。采用ATT7022B设计的多功能电表, 可以同时给出总有功/无功电能、基波有功/无功电能、谐波有功/无功电能等参数, 非常适合于发电厂、变电站、炼钢厂、电气化铁路等需要对基波、谐波电能进行分析和考核的应用场合。

5.2 核心器件CPU

C P U采用P H I L I P S的A R M 7芯片LPC210X, 该系列芯片的优点是内置大容量FLASH, 可以加密, 高速的32位CPU, 运算能力强, IO引脚多, 扩展能力强, 使用起来像单片机, 开发手段多, 仿真和调试工具廉价。

5.3 冲程周期内电流采样技术

通过采集位移信号, 判断冲程周期, 高速采集216个电流值绘制冲程电流图, 判断油井电机平衡状况。

5.4 井时率分析

通过功率值判断油井的起、停井时间, 统计油井有效工作时间, 计算油井时效。

6 技术方案

6.1 系统构成

系统包括油井能耗监测终端、手抄器和采油队主站三部分。油井能耗监测终端通过GPRS/CDMA无线传输或用手抄器通过短距离无线模块和红外现场抄收方式获得终端采集的各种数据, 数据远传或导入采油小队主站, 主站对数据进行解释、处理和分析。

(1) 油井能耗监测终端。

采集并计算出有功和无功电度及电流电压, 通过手抄器现场读取。

(2) 手抄器

手抄器通过红外或串口模式就地读取多功能终端数据, 导入主站数据库。

(3) 采油队主站

采油队主站读取抄表终端所送的瞬时量数据 (电压、电流、功率) 、电量 (有功、无功、峰、平、谷等电量) 、信号数据, 以图形、报表等方式显示各采集点实时数据;通过各点的信息、报警和事件记录分析判断表计运行情况;Web方式的信息发布手段向管理网转发现场采集的各种数据、计算所得的各种信息、系统生成各种报表及其它信息等。

系统结构图见图1

6.2 油井能耗监测终端

终端安装在油井电机配电箱内、油井变压器上或杆上, 户外标准设计, 能适应胜利油田室外严酷环境, 抗低温、耐高温、耐盐碱。终端实现电量的采集和计算, 通过红外手抄器可现场抄收数据, 通过主站RS232/485接口导入数据库, 用于分析和存储。终端功能包括以下几点。

(1) 数据采集功能:正、反向有功总、尖、峰、谷、平电量;正、反向无功总、尖、峰、谷、平电量;A、B、C三相电流;A、B、C三相电电压;功率、功率因数;油井起、停井时间。

(2) 存储功能:正向有功总、峰、谷、平电量;正向无功总电量;A、B、C三相电流;A、B、C三相电电压;功率因数;油井起、停井时间 (井时率) 。

(3) 电流图功能:根据油井冲程绘制周期电流图, 可用于分析油井电机平衡状况, 继而了解油井工作状况。

6.3 主站系统

每个采油小队装一套主站系统, 实现小队所辖油井电量的管理, 如有需要, 小队数据可通过网络上传至大队和采油厂管理部门, 使运行管理人中及时了解用户用电情况, 提高运行管理水平。

系统主要功能有以下几点。

(1) 数据采集功能。实时采集电能量、瞬时量数据及和电能量相关的重要信息 (如PT缺相、CT断线、相序错误、失电等事件) 。

(2) 线损及电机工况分析功能:根据采集数据和用户电网模式进行线路的线损分析, 根据瞬时量模拟抽油机功图。

(3) 历史数据管理。采集的数据直接传输到历史数据库, 通过对于所有计量点的相关数据定义、管理, 与采集数据建立相应的对应关系, 实现数据转存、计算、处理, 并提供数据访问服务。

(4) 档案管理功能。能方便地在线修改或定义电能量表计的名称、编号、窗口值、倍率参数、费率以及数据处理方式。

(5) 报表和曲线。系统具有全图形、全汉化的显示和打印功能的支持软件, 人机界面良好, 采用多窗口技术和交互式操作手段, 画面的调用方便、快捷, 能方便地生成各种统计和分析报表, 具有定时、召唤和异常情况时自动打印功能。所有数据可以曲线形式查看。

(6) Web应用。采用全动态网页设计, 提供良好的查询检索界面, 能够采用多种方式进行分类检索和查询, 检索、查询方便、快捷。

(7) 数据备份与恢复。数据的备份与恢复包括描述库和历史库两方面的备份与恢复。备份的方式使一般采用自动、手动备份相结合的方式。

6.4 手抄器

通过内装的红外发射器实现能耗监测终端的数据采集, 通过RS232串口实现主站数据导入。主要功能包括以下几点。

(1) 支持《部规约》和《省规约》能抄收电量采集终端电量、需量、失压断相数据, 抄收本月/上月/上上月有功正向总电量及有功反向总电量, 电量抄收完成后, 数据按电表号入库, 并显示当前抄收的数据。

(2) 采集井时率和冲程电流。

(3) 安全密码功能。

(4) 参数初始编程等。

7 与国内同技术比较

油井能耗监测系统在电能计量的基础上增加了井时率和冲程电流图功能, 既能采集油井耗电量, 又能监测油井工作状况, 井时率是油井的有效工作时间, 反映油井的工作效率, 冲程电流图反映油井一个冲程周期内电流的变化情况, 可以体现电机的平衡度, 井时率和电流图是油井管理所需要的。目前国内没有同类集电能计量和油井工况监测于一体的同类产品。本产品采用成熟的电能计量和通讯技术, 保证产品的可靠性和稳定性。

8 关键技术

(1) 高精度电量采集芯片集成了7通道的16位高精度ADC和24位高速DSP, 采样速度快, 性能可靠。

(2) 核心器件C P U采用P H I L I P S的ARM7芯片LPC210X, 内置大容量FLASH, 可以加密, 高速的32位CPU, 运算能力强, 扩展能力强。

(3) 冲程周期内电流采样技术, 通过采集位移信号, 判断冲程周期, 高速采样216个电流值绘制冲程电流图, 判断油井电机平衡状况, 继而分析油井工作状况。

(4) 井时率分析功能。通过功率值判断油井的起、停井时间, 统计油井有效工作时间, 计算油井时效。

(5) 计量和油井工况监测结合技术。目前计量和油井监测是两类产品, 功能各自独立, 分别应用于不同的需求, 油井能耗监测系统很好的满足了用户的两种需要, 贴近用户, 切合实际。

9 系统创新点

(1) 目前国内电能表不具备井时率和电流图功能, 而普通测控终端不具备精确计量功能, 本产品同时具备计量和油井井时率统计和电流图监测功能。

(2) 普通终端现场抄收只能采用红外抄收方式, 受环境干扰强, 抄收距离近, 效率低, 本产品可采油短距离无线通讯, 在半径20米范围内可靠抄收, 大大提高工作效率, 有效提高采油厂用电管理水平, 实现占采油厂生产用电50%以上油井用电的精细化管理。

(3) 实现油井电量基础数据采集, 使油井变压器损耗分析和线路损耗分析成为可能。

(4) 满足油田油井电量管理和工况监测两方面的需求, 符合采油厂目前的巡井管理模式, 具有很强的实用性。

1 0 应用情况

2007年在孤岛采油厂500口油井变压器上安装应用, 初期设计方案采用手抄器模式, 后由于用户需求的变化, 采用GPRS无线数据传输模式, 利用原有的配电主站实现数据的抄收和到信息中心源头数据库的转发。目前为止, 应用效果良好, 采油厂生产和管理部门给与高度肯定。

1 1 结语

8.船舶三维设计系统的自主开发和应用 篇八

通过比较市面上流行的CAD软件, Auto CAD具有良好的开放性和丰富的计算机接口, 为用户对其进行二次开发提供了便利的条件[2]。在所有的二次开发语言中, VBA (Visual Basic for Application) 语言具有易于学习、方便操作、功能齐全等优势。本文就应用最为广泛的Auto CAD绘图工具, 利用VBA语言对其进行了二次开发, 实现了各类白酒瓶的参数化设计过程。

1 白酒瓶参数化设计系统总体分析

1.1 白酒瓶参数化设计系统模块

采用模块化思想来设计系统, 将白酒瓶参数化设计系统分为8个主要功能模块, 包括创建标准瓶口模块、创建标准瓶底模块、访问标准瓶型库模块、各类瓶型参数化设计模块、模具结构设计模块、自由点式设计模块、设计结果输出模块和数据库模块。

1.2 功能模块介绍

1.2.1 创建标准瓶口模块。

白酒瓶通常用的有两种瓶口, 冠形瓶口和螺纹瓶口, 冠形瓶口包括普通冠形瓶口和特殊冠形瓶口, 螺纹瓶口包括单头螺纹瓶口、多头螺纹瓶口和快速螺纹瓶口。选择瓶口外径以及瓶口类型, 单击“创建瓶口”按钮, 即可绘制所需的瓶口。

1.2.2 创建标准瓶底模块。

白酒瓶常用瓶底有普通圆角瓶底、双圆角瓶底、圆角内凹瓶底和球冠型内凹圆角瓶底。此模块中可以创建的白酒瓶常用瓶底并将其插入到绘图界面。

1.2.3 访问标准瓶型模块。

此模块中通过选择瓶型和瓶容量即可选择合适尺寸的瓶型并将其插入绘图界面, 可生成二维和三维图形。

1.2.4 各类瓶型参数化设计模块。此模块是参数化设计的核心模块, 可以完成各类白酒瓶型的参数化设计。

1.2.5 模具结构设计模块。

此模块可以选择设计好的白酒瓶模型生成相应的模具, 也可以根据已有瓶型直接创建相应的模具。

1.2.6 自由点式设计模块。

在此模块中设计者可以自由设计瓶型, 只需根据提示选择相应数量的点即可, 分为一点式自由设计、两点式自由设计和三点式自由设计。

1.2.7 设计结果输出模块。

根据结构设计结果, 自动生成绘图文件, 完成瓶样工作图、模具结构图进行绘图输出。本系统的应用程序菜单直接出现在Auto CAD主菜单上, 如同Auto CAD自带功能一样进行工作。

1.2.8 数据库模块。

数据库模块主要包括数据库接口和数据库, 在实际操作中可以对数据库中的数据记录进行查询、修改、增减等。此处用到的数据库是由Access2007软件建立, 里面存放标准瓶口、标准瓶底和瓶型库中每个瓶型的结构参数和其他酒瓶基本参数信息[3]。

2 参数化设计功能的实现

参数化程序设计就是利用编程的方法实现系列产品的开发, 在Auto CAD下利用二次开发工具编写通用设计程序, 在系列产品设计中就不需要利用绘图命令逐一地绘制图形, 只需要根据程序的提示输入基本的参数就能方便、快速、准确地完成设计[4]。

2.1 参数化程序设计

2.1.1 连接数据库

在白酒瓶设计系统中, 由于涉及大量的绘图基础参数和瓶型参数, 涉及复杂的数据处理与查询, 因此建立Access数据库可以方便系统管理相关数据。ADO对象模型是所有数据访问接口对象模型中最简单的一种, 开发的白酒瓶设计系统使用的就是ADO访问技术[5]。

在VBA中使用ADO, 首先要在VBA工程中引用ADO对象库。在VBA中选择“工具”|“引用”, 选择Microsoft Active X Data Objects 2.1Library。连接数据库的部分代码如下[6]:

2.1.2 图形绘制

按照每类酒瓶的模型特征, 编写相应的图形绘制程序。已知瓶型的相关参数, 它们可以作为主变量参数出现在设计界面中, 其他参数从属于主变量, 可根据所编的绘图程序计算得到[2]。以圆柱瓶为例, 下面介绍一下瓶体轮廓的主要绘图程序部分, 根据已知参数对白酒瓶进行参数化设计。

2.2 用户界面设计

软件界面设计是参数化设计系统能够智能人机交互的重要部分, 友好的用户界面不仅方便用户使用, 也可以提高设计效率。界面设计中用到的标准控件均来自VBA系统。对于参数化绘图程序来说, 对话框主要考虑绘图参数的输入和相关控件的布局[5]。

2.2.1 访问瓶型库界面

主要功能是实现从瓶型库直接调用瓶型, 包括两个对话框, 第一个是选择瓶型对话框, 第二个是创建瓶型界面, 如图1所示。通过与瓶型数据库连接, 能够在界面上直接显示出白酒瓶的具体参数, 便于酒瓶的交互设计。

2.2.2 参数化设计界面

主要功能是用户选定瓶型后, 在设计界面上输入瓶型参数, 然后系统将参数赋值给特征模型相应的变量, 在VBA程序中调用相应的代码进行尺寸驱动, 从而获得所需尺寸规格的瓶形, 实现交互式设计。如图2为参数化设计对话框。

2.2.3 自由点式设计界面

主要功能是用户根据提示可以自由选择点进行设计, 非专业设计人员可以完全自行设计, 简便易操作, 而且瓶型多样。分为一点式自由设计、两点式自由设计和三点式自由设计。如图3为两点式自由设计的两个对话框。

3 总结

本文介绍了利用Auto CAD自带的VBA技术对其进行二次开发, 创建了完善的白酒瓶参数化设计系统, 提高了瓶型设计的质量与效率。所设计系统能基本满足要求, 但还存在许多不足, 需要更进一步地完善。

摘要：通过设计白酒瓶参数化设计系统, 提高白酒瓶设计的效率和质量。本文用Visual Basic for Applications技术, 对Auto CAD进行二次开发, 建立完善的数据库和简单、易操作的用户界面, 形成完整的参数化设计系统。结果表明, 白酒瓶参数化系统运行良好, 可对各类白酒瓶进行参数化设计。通过开发完善的白酒瓶CAD系统不仅可以节省结构设计的时间, 而且还能提高绘图成品的精确度, 极大地提高我国包装容器计算机辅助设计的技术水平, 促进我国包装工业的发展。

关键词：白酒瓶,参数化设计,Auto CAD

参考文献

[1]张惠秋, 李纶.白酒酒瓶造型设计[D].昆明:昆明理工大学, 2013.

[2]王丽娟, 孙诚.基于Solid Works的葡萄酒瓶参数化设计与研究[J].包装工程, 2009, 30 (12) :68-70.

[3]沈博.基于Auto CAD标准件的参数化设计[D].安徽:安徽理工大学, 2007.

[4]王鹏.基于Auto CAD VBA的参数化辅助轴设计系统[J].机电工程技术, 2014, 43 (6) :32-35.

[5]辛杨桂.基于VB.NET的Solid Works二次开发在液压设计中的应用[D].辽宁:东北大学液压与气动技术研究所, 2011.