OpenPlant軟件在井下綜合管網設計中的應用

張 健，于 水，王 悅

(1．陜西彬長孟村礦業有限公司，陜西 咸陽 714300;2．陜西煤業化工技術研究院有限責任公司，陜西西安 710065)

0 引言

隨著設計方式的多元化發展，目前設計行業正由傳統的二維設計轉向以數字化信息模型為對象的三維設計。OpenPlant軟件是美國Bentley公司推出的全新工廠信息建模工具，它結合了AutoPlant和PlantSpace兩者的優點，同時具有數據開放性和互用性［1-2］的特點。

煤礦井下綜合管網設計是礦井設計的一個重要組成部分，對井下各專業管道的安裝準確性、系統流暢性有著直接影響。煤礦井下綜合管網設計通常是基于多專業的布置圖紙，設計師不但要考慮紛繁復雜的本專業管網，同時還要考慮與其他專業的交叉影響。在傳統二維設計過程中，設計師僅憑借空間想象對本專業管網進行設計，利用“平、立、剖”3個方向的視圖將位置關系展現出來，然后再由項目負責人將各專業管網統一匯總后協調布置，常常出現顧此失彼、返工、專業之間互相“打架”等現象，且“平、立、剖”的常規工程表達方式不直觀、過程繁瑣、效率低下。而OpenPlant軟件的應用打破了傳統的設計方式，提高了井下綜合管網設計的準確性，其材料統計表自動生成，且表達方式更加直觀化、多樣化［1-2］，是未來三維數字化設計發展的大趨勢。

1 建模準備工作

煤礦井下綜合管網設計涉及到的相關專業有機制、機械、給排水、暖通等，各專業都有其對應的專業管道及管件。在三維設計模式下，各專業需要提前對本專業設計所采用的管道及管件資料信息進行收集整理，以便下一步創建管道及管件數據庫。表1為某煤礦井下綜合管網設計時所涉及的管道類型及管道信息。

表1 某煤礦井下綜合管網管道類型及信息匯總

2 Access數據庫的建立

2．1 元件庫(Catalog)創建

由于OpenPlant軟件是基于等級驅動的方式進行建模的，所有的管道及管件都是直接從后臺Access數據庫中調用，因而其后臺必須有相應的元件庫(Catalog)作為支持，這樣在放置元件時，才能通過相應的ODBC去訪問后臺Access數據庫，進而從中找到并篩選出對應的信息，最終把所需要的元件在模型中放置出來［3-4］。

OpenPlant軟件本身提供了開放的、簡單的MS Access管道數據庫，方便管路元件的錄入與整理［7］。基于上述工作原理，在各專業人員確定項目所涉及的管道信息后，由設計師將相關管道數據信息導入到元件庫(Catalog)中，元件庫(Catalog)中常用管道及管件主要包括Pipe(直管)、Elbow(彎管)、Bend(彎頭)、Tee(三通)、Valve(閥門)、Flange(法蘭)等。井下綜合管網建模前管道信息數據庫定制成果，如圖1所示。

對于元件庫(Catalog)的錄入，前期而言可能顯得比較復雜，但是Access數據庫的建立是一件“一勞永逸”的事情，后期如果遇到同樣型號的管件與管徑，便可不必重復上述工作，直接從Access數據庫中調用即可，需要做的僅僅是數據庫的不斷完善與補充，從長遠來看，其效果與效率都是遠遠高于傳統設計方式的。

圖1 管道元件庫(Catalog)定制成果

2．2 等級庫(SPEC)創建

如果將元件庫(Catalog)看作是公司級數據庫的話，那么等級庫(SPEC)就可以被認為是項目級數據庫。在做某一具體項目設計時，所用的元件必然是不盡相同的，也不可能用到元件庫(Catalog)中的所有元件。以管道為例，管道的等級劃分是建模設計時直接調用的基礎工作，對管道的設計、施工及工程造價都具有重要的意義。元件庫(Catalog)創建完成后就可以從中根據不同的廠家、輸送介質、管材、壓力等級等要素將元件庫(Catalog)分為若干個等級庫(SPEC)。根據各專業配套的規程規范以及廠家提供的資料，完成了井下綜合管網管道等級庫(SPEC)的開發，每個等級生成單獨的．mdb文件供程序調用。定制的成果如圖2所示。

3 碰撞檢查

利用OpenPlant軟件進行三維管道建模的另一個重要優勢就是可以對各專業管道設計進行碰撞檢查，提高設計質量及效率［5-6］。碰撞檢查既可以進行硬碰撞(實體之間)的檢查，也可以進行軟碰撞(安全距離等)檢查，可以直觀地反映出井下巷道與管道、本專業管道與其他專業管道之間的位置關系，任意剖切的大樣和軸測視圖有助于管線標高走向的精確定位。

與傳統的二維設計模式相比，三維設計模式將二維設計中某些省略部分在模型中得以展現，將一些看上去沒問題，而實際存在的問題暴露出來。借助于OpenPlant軟件本身的Clash Detection模塊可以全面檢查模型中的各種碰撞問題(圖3、4)，并及時反饋溝通更改，消除由于各種原因產生的碰撞問題，以此減少設計變更。

圖2 管道等級庫(SPCE)定制成果

圖3 巷道與管道碰撞

圖4 管道與管道碰撞

4 材料報表輸出

傳統的二維設計階段編制材料報表時，一般都是由設計人員按照圖紙進行測量和統計，若遇到設計變更，材料統計必須重新進行，浪費了大量的人力物力、容易出錯且精度不高。而三維模型本身就是一個信息載體，可以快速提供詳實可靠的材料明細清單，實現“所見即所得”的設計過程。比二維設計更高效、更準確，可為材料采購、管理提供準確的數據信息。并可以在任何時候、任何地方對設計做出任意修改，其相對應的材料報表也會相應地自動更改，真正達到一處修改，處處更新的效果。

OpenPlant軟件內置的材料報表形式有兩種，一種是Grid形式，它是一種數據庫形式的表格報表，如圖5所示，這種報表與傳統的二維工程量報表類似，僅僅是將所用的元件簡單地羅列出來，并沒有進行任何分類與統計，因而實用性較差。另外一種是Crystal Report形式，如圖6所示，這種報表相對于Grid形式報表的功能要強大許多。它不但能夠借助第三方軟件實現報表界面的個性化定制，而且具有統計計算功能。Crystal Report形式根據三維管道模型的信息來提取、調用后臺數據庫數據生成材料報表，真正做到了后期輸出與前臺數據的一致掛接，保證了輸出成果的可靠性與準確性，在此基礎上再進行必要的統計和計算。圖7是用定制的材料報表形式對綜合管網管道及管件材料消耗量的統計結果。為了方便后期交付與使用，Crystal Report形式報表還可以轉化為常用的Excel格式，如圖8所示。

圖5 Grid形式報表

圖6 Crystal Report形式報表

圖7 Crystal Report報表定制

圖8 Excel形式報表

5 結語

三維設計平臺的應用，不僅有助于解決多專業間的協同和配合問題，還可以解決管道碰撞以及設計中的其他碰撞問題，有效節省了施工階段的時間和成本;工程人員可以使用三維模型自動生成精確的材料統計表，從而有助于滿足材料采購及管理、工程預算等要求;相比傳統二維設計手段，具有更高的設計效率和質量。