海洋工程三维立体查询与工程信息管理系统的研究.doc

海洋工程三维立体查询与工程信息管理系统的研究侯 强 许 静（胜利石油管理局海洋石油开发公司）提 要 本文阐述了在工程方面，尤其是在加强工程的全过程管理方面存在的问题：(1)、海上特殊的工作条件，使现场管理受到很大的制约，工作效率也受到了严重影响。 (2)、几年来工程量大，导致资料繁多，且大多数以纸张作为介质，管理、存储、查找难度大。该文就如何提高工作效率，提出了开发软件系统总体设想。并同青岛海洋大学等高等院校合作开发该项目，该系统分为两大功能模块即：三维立体查询和工程信息查询。三维查询系统是利用多媒体技术以及VRML技术，以三维立体方式来显示和浏览采油平台及平台上的各种建筑物，它可使工作人员无须出海，便可进行决策，有效提高了工作效率。工程信息管理系统是利用SQL Server6.5数据库系统对工程数据进行日常管理、存档与维护，并实现与AutoCAD(图纸查询)的挂接。这个系统的开发将使资料变得易保管、易存储、易查询。Summary Process management:1、The special working condition on the sea make it more difficult to manage the locale and working efficiency is very low.2、Because of the lots of years work, there are much data and the main media is paper , so its difficult to manage、save and query for the manager. to improve the working efficiency is the base idea of our software .To achieve the target, we cooperate with some colleges, such as the Ocean University of Qing Dao the main function of our software lies in two sides. the 3D query system and engineering information query system. The 3D query system uses multimedia and VRML technique, three-dimensional mode is used to display and browse the buildings on the oil flat roof. It is easy for the operator to make decision without leaving the office, thats to say, the working efficiency is highly improved. The engineering information query system uses SQL Server6.5 date base management system to manage、save and maintain the data, and achieve the connection with AutoCAD. The development of system make it easier to save manage and query.主题词 埕岛油田 多媒体 VRML技术 PDM Key words Chengdao oil field mltimediau VRML technique PDM1 前 言埕岛油田位于渤海湾南部的浅海和极浅海海域，1988年发现，1993年正式投入开发，现已建成平台63座，海底管线45条，海底电缆45条，注水管线5条。在埕岛油田的发展进程中，海工建设取得了很大成绩，有力地推动了油田的发展，本文提出的两个问题是：(1)、海上特殊的工作条件，使现场管理受到很大的制约，工作效率也受到了严重影响。 (2)、几年来工程量大，导致资料繁多，且大多数以纸张作为介质，管理、存储、查找难度大。目前油田勘探、开发及油水井自控方面等都相应开发了管理系统软件，对生产运行管理起了有益的作用，而面对繁多的工程管理信息系统却尚未开发，为此开发工程管理系统解决上述问题显得十分迫切，该设想系统中包括两大部分：1、三维查询系统：是针对第1个问题提出的，该系统是利用多媒体技术以及VRML技术，以三维立体方式来显示和浏览采油平台及平台上的各种建筑物，最小乃至一个零件。它可使工作人员在计算机中看到工程(已建)的现状，无须到现场，便可进行决策，提高了工作效率。2、工程信息管理：是针对第2个问题提出，该系统利用SQL Server6.5数据库系统对工程数据进行日常管理、存档与维护，并实现与AutoCAD(图纸查询)的挂接。这个系统的开发将使资料变得易保管、易存储、易查询。2 目前信息管理系统开发技术现状2.1 多媒体技术 随着多媒体技术的发展，VRML（虚拟现实造型语言）应运而生，该技术空间比较广阔并且本身具有交互性，因为其空间中都是些彼此相互作用并能与用户响应的对象。VRML使得信息能够在一个交互的三维空间中很容易地被表达出来。VRML能在PC到多端工作站的不同档次的平台上播放。2.2 工程图纸管理 随着工程CAD技术应用的普及，工程产品设计大多在计算机上完成，设计结果也由原来的图纸介质转成现在的存储在计算机的电子数据，对这些电子数据进行有效的管理也就势在必行。工程图纸管理系统乃至PDM（产品数据管理）就是在此条件下快速成长起来的一门高科技技术。综上所述，开发该系统软件已具备了必要的条件。3 信息管理系统总体设想及规化 根据海洋工程存在的实际问题，我们同青岛海洋大学、石油大学等高等院校联合开发了此项目，主要内容包括：3.1 功能模块该系统拟定分解为如下功能模块：（1）、采油平台动态跟踪模拟系统：以动态的三维虚拟现实方式来模拟采油平台及平台上的构成部件，进行直观的查询和管理。（2）、工程图纸管理系统利用AutoCAD实现对工程施工过程中一系列的资料的查询、编辑和修改。（3）、工程数据管理信息系统利用SQL Server6.5数据库系统对工程数据进行日常管理、存档与维护，并实现与AutoCAD的连接。3.2 开发技术（1）、利用3D STUDIO MAX软件来制作海上石油平台的三维立体动态场景并构造三维图形库。建立三维图形库 海上石油平台的三维立体造型 输出VRML（虚拟现实造型语言）来实现跨平台浏览。（2）、工程图纸管理以AutoCAD为工程资料管理软件，Delphi3.0为前台开发工具，开发该工程图纸系统，并实现与3的连接。（3）、工程数据管理信息系统以Microsoft SQL Servr6.5为后台服务器，Delphi3.0为前台开发工具。（4）、系统集成利用Netscape作为前台浏览器，实现对海上石油平台的场景动态浏览，可实现三维动态平移、缩放、旋转等。利用IIS提供的ISAPI技术来实现三维模型与工程数据库的接口。3.3 系统总体结构框图 本系统结构采用多层客户机/服务器（Client/Server）的体系结构，TCP/IP协议的通讯机制，利用面向对象技术、分布式组件等技术实现了系统的模块化结构。系统共分五个层次：l l 用户工作层：包括以浏览器、Office Client端界面、Windows Client应用程序；l l 功能模块客户层：支持与服务器端的信息传递；l l 功能模块服务层：是本系统的核心部分，并包括客户化工具，由一些组件服务组成；l l 系统服务层：由一些与计算机系统打交道的系统组件组成；l l 数据处理层：由一些与底层数据库打交道的基础组件组成； 其主要功能有三维查询、浏览，二维图纸以及信息查询，工程数据信息的管理与统计等。 主要特色有：l l 平台与应用结构清晰；l l 采用多层体系结构，易形成先进的分布式、开放式、模块化体系结构，为CIMS集成系统提供可重用的软件功能组件；l l 利用Web技术，可方便实现信息浏览、查询，并方便地与Internet/Intranet网络连接；l l 易与其它系统集成；l l 易学、易用、易维护、易扩充；l l 功能齐全，适合制造及工程建设等多个行业；主要采用的软件技术有：群件技术、多层体系结构技术、面向对象技术、分布式组件技术、Web技术、集成技术(见系统总体框图)。 系统结构分为两大部分，一部分是在多层体系结构上开发出的一个具有图档管理、项目管理、图像服务等功能的产品数据管理系统框架，它采用 C/S 结构，以 Windows NT 网络为基础，后台以微软公司的SQL Server 作为数据服务器，前台以 Windows 95 为平台，用Borland Delphi 开发完全 Win 95 风格的 32 位程序。另一类是结合本项目实际要求，开发出一套适合于海洋石油开发公司的海上采油平台三维立体查询与工程图纸信息管理系统。3.4 实现功能及应用流程 进入系统后，显示系统的版本、三维查询入口、统计信息查询入口以及系统简介等信息。 （1）、统计数据查询 本查询为非三维方式，主要提供以工程为单位的统计信息及各种特殊查询。包括合同统计，工程统计信息（包括设计委托书、设计图纸、图纸会审意见、设计变更单、施工联络单、施工组织设计等资料），工程月度计划，工程月度完成统计，新建工程施工日进度，工程维修情况统计，图纸查询(实现挂接)。同时在工程统计表内可通过点击工程名称进入相应的三维查询模式。工程合同统计 包括工程名称，合同编号，甲方，乙方，甲方签字人，乙方签字人，签定时间，合同价，付款情况，违约情况。同时要求在工程统计表内可通过点击工程名称进入该工程的三维查询模式。工程统计信息采油平台包括平台名称（CB11A)、坐标（4234720，2065835）、建设规模（6井式）、结构形式（三腿导管架）、水深（9米）、工程投资、开工日期、竣工日期、施工单位。海底管线、电缆包括名称、结构形式、设计长度、实际长度、工程投资、开工日期、竣工日期、施工单位。海底电缆还包括型号。同时每个工程应能查看设计委托、设计变更单（调出WORD文档）、资料发放记录、施工组织设计、施工联络单、会议纪要。并要求在工程统计表内可通过点击工程名称进入该工程的三维查询模式。工程月度计划：表示该工程某个月的计划工作量。工程月度完成统计：表示该工程某个月实际完成的工作量。工程维修情况：包括名称、维修量、开工、完工日期、施工单位。图纸查找：包括工程的所有施工图。 （2）三维查询进入三维查询后，输入自已所选择的平台或海缆海管，将出现该工程的三维示意图。在三维立体设计中，图档所反映的实际物体不再是一个个孤立的设计图档，而是一个有着紧密联系的整体，除了反映物体的设计形状和尺寸之外，位置和装配上的联系也将得到体现。采油平台除显示整体结构、布置、流程、布线，同时要求显示与之相连的海底管线、海底电缆在平台周围的分布情况，点击海管、海缆后可直接进入相关的查询。平台的查询可分为以下几部分：计量平台导管架、桩、立管卡子 电缆护管、登船平台、工艺平台、设备房、各种盘柜、变压器、接线箱、开关、插座、灯具、舾装、栈桥、井口导管架、井口平台、计量分离器、电加热器、各种管线、各种阀门、电伴热带、质量流量计、气体流量计、各种自控器件、救生艇、阳极块。海底管线三维图显示海管两端立管及部分水平管的示意图可分为以下几部分：水平管、立管、阳极块。将鼠标放置各部分点击后将提供各种信息。例如计量平台导管架将显示1）导管架结构图2）导管架防腐情况3）钢材材质 4）重量。具体见系统的应用流程图。4 研究内容的步骤进展通过海洋大学和我们半年多的研究，该项目取得了很大进展，实现了下面的功能：1、 1、 工程项目树形结构界面进行展示，方便用户进行操作，工程项目和文档的切换非常简单。(见附图一)2、 2、 提供了详细而具体的用户权限管理功能，系统对用户设立五级权限，高级别的权限可以以低级别权限的用户登录到系统，并自动获得一个低级别用户的身份。(见附图二)3、 3、 提供给管理人员一个统一规范的设计界面进行设计和管理，用户不必关心设计文档所使用的后台软件。4、 4、 提供图纸浏览功能：这是本系统的一个重要特色，系统内置了一个通用浏览器，绝大部分图档可以直接在平台中进行浏览，而不必借助于生成该图档的专业软件。(见附图三)5、 5、 文件包功能可以增强图纸资料的共享管理和控制，由用户自已决定何时进行图纸的备份或进行图纸资料的恢复。启动NetScape浏览器(设Home页为三维浏览程序主页)系统简介海上采油平台三维立体查询与工程图纸信息管理系统入口海洋石油开发公司主页海上采油平台三维立体查询工程图纸信息管理系统 工程统计信息工程月度计划 海上采油平台三维全景及信息工程维修情况统计 选取不同的零部件 查询相应信息显示具体的单个零件，查询相应信息，如：图纸（dwf、dwg）以及相应的文本信息（txt、doc等） 系统应用流程图6、 6、 解决图纸的归档问题。用计算机介质存储的“电子文档”是设计成果的普遍存放形式，为企业减少档案管理的费用。7、 7、 实现图纸的快速查找，可以准确快速