孫小路，匡亞莉，周春俠

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 徐州 221008；2.江蘇中礦大正表面工程技術(shù)有限公司，江蘇 徐州 221008)

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選煤廠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化研究

孫小路1，匡亞莉1，周春俠2

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 徐州 221008；2.江蘇中礦大正表面工程技術(shù)有限公司，江蘇 徐州 221008)

對(duì)選煤廠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件(CPCAD)單機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)化研究，結(jié)合已開發(fā)的選煤設(shè)備選型系統(tǒng)對(duì)CPCAD的設(shè)備圖庫(kù)進(jìn)行手動(dòng)、定時(shí)更新。將協(xié)同辦公的思想引入CPCAD的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程中，借助B/S架構(gòu)的工作流管理模塊來實(shí)現(xiàn)CPCAD的異步/同步工作方式，可應(yīng)用于選煤設(shè)計(jì)院的廠房設(shè)計(jì)過程和礦物加工學(xué)科本科教學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

選煤廠設(shè)計(jì)；CPCAD；CAD網(wǎng)絡(luò)化；協(xié)同辦公

選煤廠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CPCAD)以AutoCAD 2000為母板，歷經(jīng)十多年的改進(jìn)和升級(jí)，可實(shí)現(xiàn)選煤廠設(shè)計(jì)過程從圖幅布置、工藝布置、土建設(shè)計(jì)、設(shè)備布置到尺寸標(biāo)注、繪制出設(shè)計(jì)圖的全過程示范和實(shí)踐[1-3]。CPCAD發(fā)布后，得到了同行院校、設(shè)計(jì)院、研究所的認(rèn)可，其在教學(xué)和設(shè)計(jì)工作中有著重要地位，同時(shí)在CPCAD的使用過程中也出現(xiàn)了以下兩個(gè)亟待解決的問題。①設(shè)備圖形分散、更新滯后。設(shè)備圖庫(kù)得不到實(shí)時(shí)更新，使得一些新的設(shè)備不能及時(shí)用到設(shè)計(jì)過程中。各設(shè)計(jì)院、研究所擁有的設(shè)備圖形，不能及時(shí)共享、互通有無，達(dá)到資源的最大利用。②CPCAD網(wǎng)絡(luò)化問題。以往的CPCAD系統(tǒng)是面向單機(jī)用戶的體系結(jié)構(gòu)，僅能支持單個(gè)設(shè)計(jì)者的獨(dú)立設(shè)計(jì)和人機(jī)交互，不能很好地實(shí)現(xiàn)選煤設(shè)計(jì)資源共享。國(guó)內(nèi)外對(duì)網(wǎng)絡(luò)化CAD技術(shù)的研究十分活躍，各研究項(xiàng)目的側(cè)重點(diǎn)各不相同。相關(guān)著名的項(xiàng)目有由美國(guó)MIT牽頭的ADDF工程、CAPAM項(xiàng)目、MIT與Stanford合作的SCPCSS項(xiàng)目、Stanford的PPP系統(tǒng)、SPRINTCAD系統(tǒng)和SupremDD7項(xiàng)目等[4]。國(guó)外亦有基于BP網(wǎng)絡(luò)的CAD自動(dòng)化系統(tǒng)以便快速、精準(zhǔn)、及早發(fā)現(xiàn)人類疾病[5]；歐洲經(jīng)委會(huì)就學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和部署項(xiàng)目開發(fā)出安全可靠的網(wǎng)絡(luò)化集成電路CAD[6]等。國(guó)內(nèi)專家如王恪典等利用ISAPI通訊接口封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不同客戶軟件的集成，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的信息融合[7]；孟廣耀等以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)將CAD設(shè)計(jì)中心、快速成型機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、數(shù)控加工中心等先進(jìn)的硬件設(shè)備結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了集成系統(tǒng)的信息共享和快速訪問等[8]。

本文針對(duì)CPCAD的實(shí)際需求，在最新版CPCAD(以AutoCAD2010為模板)的基礎(chǔ)上，建立了B/S架構(gòu)的設(shè)備管理圖庫(kù)與工作流管理系統(tǒng)，通過AutoCAD提供的VBA宏接口與網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)了CPCAD客戶端的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同辦公與設(shè)備圖庫(kù)實(shí)時(shí)更新。

1 CPCAD網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo)和技術(shù)路線

CPCAD的網(wǎng)絡(luò)化是指將單機(jī)單用戶系統(tǒng)向以網(wǎng)絡(luò)為中心的分布式多用戶系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。即實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使分布在不同地理位置上的CPCAD系統(tǒng)無縫地傳遞各種數(shù)據(jù)，從整體協(xié)同的角度完成從流程設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、工藝布置等方面的選煤設(shè)計(jì)工作。CPCAD的網(wǎng)絡(luò)化研究將預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的轉(zhuǎn)變見表1。

具體設(shè)計(jì)思路示意如圖1所示，分布在不同地理位置的用戶，通過CPCAD客戶端程序，利用AutoCAD提供的VBA、NET API接口，將選煤設(shè)備的自定義參數(shù)如設(shè)備種類、入料量、分選效率等數(shù)據(jù)信息通過HTTP通訊協(xié)議、FTP通訊協(xié)議上傳到遠(yuǎn)程的WEB服務(wù)器，WEB服務(wù)器端加載數(shù)據(jù)分析程序，與已有的選煤設(shè)備庫(kù)信息進(jìn)行比對(duì)分析，將符合用戶需求的選煤設(shè)備圖形列表的有用信息，通過HTTP通訊協(xié)議、FTP通訊協(xié)議反饋到客戶端。

表1 網(wǎng)絡(luò)化CPCAD目標(biāo)

圖1 CPCAD網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)路線

客戶端用戶亦可將選煤設(shè)計(jì)過程中繪制的CAD圖例、圖塊等*.DWG格式文件通過HTTP通訊協(xié)議、FTP通訊協(xié)議上傳到選煤設(shè)備圖庫(kù)的WEB服務(wù)器端中，供有權(quán)限的用戶、協(xié)同工作的人員通過HTTP通訊協(xié)議或FTP通訊協(xié)議從WEB服務(wù)器端下載引用，以完成不同地理位置用戶的協(xié)同辦公。

2 CPCAD網(wǎng)絡(luò)化研究實(shí)現(xiàn)

2.1 建立B/S架構(gòu)的選煤設(shè)備專家圖庫(kù)系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)CPCAD基礎(chǔ)圖庫(kù)的實(shí)時(shí)更新，將不同研究所、設(shè)計(jì)院、選煤廠的最新選煤設(shè)備圖形收集整理。筆者使用SQL SERVER 2008數(shù)據(jù)庫(kù)、IIS作為服務(wù)器端運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)用.NET技術(shù)，C#編程語言開發(fā)建立了選煤設(shè)備圖庫(kù)管理系統(tǒng)。

根據(jù)CPCAD中設(shè)備圖形在選煤設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，結(jié)合設(shè)備選型的過程、方法、任務(wù)、要求和設(shè)備的特點(diǎn)，選煤設(shè)備圖庫(kù)的功能如下所述。

1)囊括多種設(shè)備類型。結(jié)合原CPCAD的設(shè)備選型菜單，以及不同設(shè)備在煤炭洗選加工過程中的不同作用，將選煤設(shè)備分為篩分機(jī)械、破碎機(jī)械、分選機(jī)械、脫水機(jī)械等主要工藝設(shè)備以及運(yùn)輸機(jī)械、泵等輔助設(shè)備。

2)設(shè)備技術(shù)參數(shù)齊全。將與選煤設(shè)計(jì)中設(shè)備選型和計(jì)算過程中相關(guān)的參數(shù)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)里，為CPCAD的設(shè)備圖形調(diào)用提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)備選型計(jì)算提供依據(jù)。具體參數(shù)有入料性質(zhì)、工藝指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性、設(shè)備的可靠性、生產(chǎn)設(shè)備廠家信息等。用戶按需所選的設(shè)備可以輸出設(shè)備清單。

3)存儲(chǔ)設(shè)備的CAD圖形(主視圖、側(cè)視圖和俯視圖)及外觀圖形，生成圖元以供設(shè)計(jì)圖紙的繪制。

4)用戶權(quán)限管理。實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的用戶具有不同權(quán)限功能。使CPCAD的基礎(chǔ)圖庫(kù)既可以獲得公共的設(shè)備圖形庫(kù)，又可以建立屬于個(gè)人或單位的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備圖形庫(kù)。

2.2 設(shè)備圖庫(kù)資源的網(wǎng)絡(luò)更新

建立了選煤設(shè)備專家圖庫(kù)系統(tǒng)后，即在遠(yuǎn)程服務(wù)器上存儲(chǔ)形成了選煤設(shè)備資源圖庫(kù)，如圖1所示的分布在不同地理位置的CPCAD客戶端，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與服務(wù)器中的選煤設(shè)備庫(kù)進(jìn)行通訊。本文采取的傳輸方式是通過Web Service技術(shù)平臺(tái)。Web Service是一種通用的跨編程語言、跨操作系統(tǒng)、無須借助第三方軟件或硬件的遠(yuǎn)程調(diào)用技術(shù)。Web Service采用的是HTTP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)和XML格式封裝數(shù)據(jù)[9]。而XML數(shù)據(jù)格式具有易于建立、易于分析，應(yīng)用此種技術(shù)可以使得各種不同平臺(tái)的文件傳輸形成各自之間的連接與集成。這解決了CPCAD與選煤專家系統(tǒng)不同平臺(tái)、不同架構(gòu)的數(shù)據(jù)通訊問題?；赪eb Service 的分布式CPCAD設(shè)備同步系統(tǒng)模型示意見圖2。

圖2 基于Web Service 的分布式CPCAD 設(shè)備同步系統(tǒng)模型

設(shè)備圖庫(kù)的同步，將CPCAD中設(shè)備圖形按需保持與遠(yuǎn)程服務(wù)器上的設(shè)備圖庫(kù)一致。同步過程中，首先根據(jù)用戶ID與菜單文件，自動(dòng)掃描用戶客戶端設(shè)備圖形文件夾中的*.DWG文件，檢測(cè)文件的名稱、修改時(shí)間、文件大小等元數(shù)據(jù)信息，并遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的文件信息進(jìn)行對(duì)比分析，找出增加、刪除、修改的圖形文件，然后對(duì)更新的設(shè)備圖形進(jìn)行增刪改處理和文件傳送，并更新相應(yīng)CAD圖形文件夾及菜單文件。最終使CPCAD的設(shè)備圖形庫(kù)保持最新、最全。

具體同步方式采用手動(dòng)同步、定時(shí)同步相結(jié)合的方式。手動(dòng)同步是通過菜單按鍵事件觸發(fā)，通過AutoCAD 提供的VBA二次開發(fā)接口，定制同步設(shè)備圖庫(kù)菜單按鈕。定時(shí)同步是在軟件啟動(dòng)后，以更新的方式提醒用戶本地的設(shè)備圖庫(kù)有更新，可選擇是否點(diǎn)擊同步按鈕。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同辦公

CPCAD的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同辦公，是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，從整體協(xié)同的角度完成流程設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、工藝布置等方面的選煤設(shè)計(jì)工作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖3所示，不同設(shè)計(jì)人員通過異地的CPCAD客戶端，將各自的工作，如設(shè)計(jì)圖紙、圖形進(jìn)度等，傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器的協(xié)同管理平臺(tái)，進(jìn)行業(yè)務(wù)解析后，分配到其他工作人員進(jìn)行協(xié)同辦公。

圖3 CPCAD網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文將自動(dòng)化辦公平臺(tái)(協(xié)同OA)中的工作流管理嵌入到B/S架構(gòu)中的選煤設(shè)備專家系統(tǒng)中形成選煤設(shè)計(jì)工作流管理模塊，并通過CAD提供的.NET編程接口，實(shí)現(xiàn)CPCAD的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同辦公。將選煤設(shè)計(jì)工作中的多樣化任務(wù)細(xì)化成不同的工作流程，并在每個(gè)流程中設(shè)定參與者和流程規(guī)則。流程可視化的定制見圖4，圖4中工作流的實(shí)現(xiàn)可以結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)，討論階段性設(shè)計(jì)的審查、審批，與師生進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。此處對(duì)于用戶權(quán)限管理，工作流管理等不再做多余贅述。

圖4 工作流程設(shè)置

通過AutoCAD提供的VBA宏接口，在CPCAD中建立相應(yīng)的協(xié)同辦公菜單按鈕。

客戶端設(shè)計(jì)人員點(diǎn)擊按鈕后，保存現(xiàn)有工作及圖形文件，通過工作流模塊提供的Web Service API接口，將CAD圖形文件傳遞給設(shè)計(jì)人員進(jìn)行審核修正。

3 結(jié) 語

本文針對(duì)CPCAD現(xiàn)存的問題，通過建立選煤設(shè)備專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備圖庫(kù)資源的網(wǎng)絡(luò)更新及CPCAD的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同辦公，為設(shè)計(jì)者節(jié)約了大量的時(shí)間，提高了工作效率。

目前，系統(tǒng)已在本科教學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)中進(jìn)行使用，系統(tǒng)記錄日志已累計(jì)達(dá)1萬多條。學(xué)生反應(yīng)良好，并提出了很多寶貴意見，這有效的支撐了系統(tǒng)的建立及運(yùn)行。同時(shí)，這也督促了我們廣大選煤工作者對(duì)設(shè)備圖庫(kù)其他基礎(chǔ)信息的完善，設(shè)備廠家、設(shè)計(jì)人員、高校人員、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員多方配合，共同努力。

[1] 龐紹華，匡亞莉，李云紅，等.基于ObjectARX技術(shù)的選煤CAD升級(jí)方案[C].第十屆全國(guó)煤炭分選及加工學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004：363-366.

[2] 李云紅，匡亞莉，龐紹華，等.AutoCAD的二次開發(fā)及其在選煤中的應(yīng)用[C]// 第十屆全國(guó)煤炭分選及加工學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004：367-373.

[3] 匡亞莉.選煤廠計(jì)算機(jī)應(yīng)用[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007，249-279.

[4] 于濤.基于ASP模式的遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)系統(tǒng)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2005.

[5] Kaur J，Garg N，Kaur D.An automatic CAD system for early detection of lung tumor using back propagation network[C]// Medical Imaging，m-Health and Emerging Communication Systems (MedCom)，2014 International Conference on.IEEE，2014：257-261.

[6] Coke P，Duarte C，Cardoso A，et al.Network infrastructure for academic IC CAD environments[C]// EUROCON - International Conference on Computer as a Tool (EUROCON)，2011 IEEE.IEEE，2011：1-4.

[7] 王恪典，徐海波.基于AutoCAD的網(wǎng)絡(luò)化CAD實(shí)現(xiàn)[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2004(2)：8-14.

[8] 孟廣耀，陳舜青，劉松年，等.基于網(wǎng)絡(luò)化的CAD/CAM集成系統(tǒng)[J].機(jī)床與液壓，2005(5)：50-51.

[9] 胡澤，廖聞劍，彭艷兵.WebService技術(shù)研究及應(yīng)用[J].硅谷，2009(5)：48.

The network study of computer-aided design for coal preparation plant (CPCAD)

SUN Xiao-lu1，KUANG Ya-li1，ZHOU Chun-xia2

(1.School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008， China；2.Jiangsu CUMT Dazheng Surface Engineering Technology Co.，Ltd.，Xuzhou 221008，China)

The network of computer-aided design for coal preparation plant (CPCAD) was researched in this paper.The equipment gallery of CPCAD was updated manually and regularly combined with the development of coal preparation equipment expert gallery system.Coordination work thought was introduced into CPCAD networked process to realize the CPCAD asynchronous/synchronous way with the help of the B/S architecture of workflow management module，and it can be used in the coal preparation plant design process of coal preparation plant design institute and graduation project of mineral processing engineering in undergraduate teaching.

coal preparation plant design；CPCAD；network of CAD；coordination work

2016-03-08

孫小路(1988-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士研究生，研究方向?yàn)檫x煤過程模擬與優(yōu)化。E-mail：sunpath@126.com。

TP391.72；TD94

A

1004-4051(2016)11-169-04