选煤厂计算机辅助设计系统网络化研究

孙小路，匡亚莉，周春侠

(1.中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221008；2.江苏中矿大正表面工程技术有限公司，江苏 徐州 221008)



选煤厂计算机辅助设计系统网络化研究

孙小路1，匡亚莉1，周春侠2

(1.中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221008；2.江苏中矿大正表面工程技术有限公司，江苏 徐州 221008)

对选煤厂计算机辅助设计软件(CPCAD)单机系统进行了网络化研究，结合已开发的选煤设备选型系统对CPCAD的设备图库进行手动、定时更新。将协同办公的思想引入CPCAD的网络化进程中，借助B/S架构的工作流管理模块来实现CPCAD的异步/同步工作方式，可应用于选煤设计院的厂房设计过程和矿物加工学科本科教学的毕业设计环节。

选煤厂设计；CPCAD；CAD网络化；协同办公

选煤厂计算机辅助设计系统(CPCAD)以AutoCAD 2000为母板，历经十多年的改进和升级，可实现选煤厂设计过程从图幅布置、工艺布置、土建设计、设备布置到尺寸标注、绘制出设计图的全过程示范和实践[1-3]。CPCAD发布后，得到了同行院校、设计院、研究所的认可，其在教学和设计工作中有着重要地位，同时在CPCAD的使用过程中也出现了以下两个亟待解决的问题。①设备图形分散、更新滞后。设备图库得不到实时更新，使得一些新的设备不能及时用到设计过程中。各设计院、研究所拥有的设备图形，不能及时共享、互通有无，达到资源的最大利用。②CPCAD网络化问题。以往的CPCAD系统是面向单机用户的体系结构，仅能支持单个设计者的独立设计和人机交互，不能很好地实现选煤设计资源共享。国内外对网络化CAD技术的研究十分活跃，各研究项目的侧重点各不相同。相关著名的项目有由美国MIT牵头的ADDF工程、CAPAM项目、MIT与Stanford合作的SCPCSS项目、Stanford的PPP系统、SPRINTCAD系统和SupremDD7项目等[4]。国外亦有基于BP网络的CAD自动化系统以便快速、精准、及早发现人类疾病[5]；欧洲经委会就学术实验室网络基础设施的设计和部署项目开发出安全可靠的网络化集成电路CAD[6]等。国内专家如王恪典等利用ISAPI通讯接口封装技术实现了不同客户软件的集成，实现跨平台的信息融合[7]；孟广耀等以网络为基础将CAD设计中心、快速成型机、三坐标测量机、数控加工中心等先进的硬件设备结合起来，实现了集成系统的信息共享和快速访问等[8]。

本文针对CPCAD的实际需求，在最新版CPCAD(以AutoCAD2010为模板)的基础上，建立了B/S架构的设备管理图库与工作流管理系统，通过AutoCAD提供的VBA宏接口与网络通讯协议实现了CPCAD客户端的网络化协同办公与设备图库实时更新。

1 CPCAD网络化目标和技术路线

CPCAD的网络化是指将单机单用户系统向以网络为中心的分布式多用户系统的转变。即实现在网络环境下使分布在不同地理位置上的CPCAD系统无缝地传递各种数据，从整体协同的角度完成从流程设计、设备选型、工艺布置等方面的选煤设计工作。CPCAD的网络化研究将预期实现以下几个方面的转变见表1。

具体设计思路示意如图1所示，分布在不同地理位置的用户，通过CPCAD客户端程序，利用AutoCAD提供的VBA、NET API接口，将选煤设备的自定义参数如设备种类、入料量、分选效率等数据信息通过HTTP通讯协议、FTP通讯协议上传到远程的WEB服务器，WEB服务器端加载数据分析程序，与已有的选煤设备库信息进行比对分析，将符合用户需求的选煤设备图形列表的有用信息，通过HTTP通讯协议、FTP通讯协议反馈到客户端。

表1 网络化CPCAD目标

图1 CPCAD网络化设计路线

客户端用户亦可将选煤设计过程中绘制的CAD图例、图块等*.DWG格式文件通过HTTP通讯协议、FTP通讯协议上传到选煤设备图库的WEB服务器端中，供有权限的用户、协同工作的人员通过HTTP通讯协议或FTP通讯协议从WEB服务器端下载引用，以完成不同地理位置用户的协同办公。

2 CPCAD网络化研究实现

2.1 建立B/S架构的选煤设备专家图库系统

为实现CPCAD基础图库的实时更新，将不同研究所、设计院、选煤厂的最新选煤设备图形收集整理。笔者使用SQL SERVER 2008数据库、IIS作为服务器端运行环境，运用.NET技术，C#编程语言开发建立了选煤设备图库管理系统。

根据CPCAD中设备图形在选煤设计中的应用，结合设备选型的过程、方法、任务、要求和设备的特点，选煤设备图库的功能如下所述。

1)囊括多种设备类型。结合原CPCAD的设备选型菜单，以及不同设备在煤炭洗选加工过程中的不同作用，将选煤设备分为筛分机械、破碎机械、分选机械、脱水机械等主要工艺设备以及运输机械、泵等辅助设备。

2)设备技术参数齐全。将与选煤设计中设备选型和计算过程中相关的参数，存储到数据库里，为CPCAD的设备图形调用提供统一标准，为设备选型计算提供依据。具体参数有入料性质、工艺指标、技术指标、经济性、设备的可靠性、生产设备厂家信息等。用户按需所选的设备可以输出设备清单。

3)存储设备的CAD图形(主视图、侧视图和俯视图)及外观图形，生成图元以供设计图纸的绘制。

4)用户权限管理。实现不同级别的用户具有不同权限功能。使CPCAD的基础图库既可以获得公共的设备图形库，又可以建立属于个人或单位的网络设备图形库。

2.2 设备图库资源的网络更新

建立了选煤设备专家图库系统后，即在远程服务器上存储形成了选煤设备资源图库，如图1所示的分布在不同地理位置的CPCAD客户端，通过网络协议与服务器中的选煤设备库进行通讯。本文采取的传输方式是通过Web Service技术平台。Web Service是一种通用的跨编程语言、跨操作系统、无须借助第三方软件或硬件的远程调用技术。Web Service采用的是HTTP协议传输数据和XML格式封装数据[9]。而XML数据格式具有易于建立、易于分析，应用此种技术可以使得各种不同平台的文件传输形成各自之间的连接与集成。这解决了CPCAD与选煤专家系统不同平台、不同架构的数据通讯问题。基于Web Service 的分布式CPCAD设备同步系统模型示意见图2。

图2 基于Web Service 的分布式CPCAD 设备同步系统模型

设备图库的同步，将CPCAD中设备图形按需保持与远程服务器上的设备图库一致。同步过程中，首先根据用户ID与菜单文件，自动扫描用户客户端设备图形文件夹中的*.DWG文件，检测文件的名称、修改时间、文件大小等元数据信息，并远程数据库中存储的文件信息进行对比分析，找出增加、删除、修改的图形文件，然后对更新的设备图形进行增删改处理和文件传送，并更新相应CAD图形文件夹及菜单文件。最终使CPCAD的设备图形库保持最新、最全。

具体同步方式采用手动同步、定时同步相结合的方式。手动同步是通过菜单按键事件触发，通过AutoCAD 提供的VBA二次开发接口，定制同步设备图库菜单按钮。定时同步是在软件启动后，以更新的方式提醒用户本地的设备图库有更新，可选择是否点击同步按钮。

2.3 网络化协同办公

CPCAD的网络化协同办公，是在网络环境下，从整体协同的角度完成流程设计、设备选型、工艺布置等方面的选煤设计工作。系统结构示意如图3所示，不同设计人员通过异地的CPCAD客户端，将各自的工作，如设计图纸、图形进度等，传输到远程服务器的协同管理平台，进行业务解析后，分配到其他工作人员进行协同办公。

图3 CPCAD网络化系统结构

本文将自动化办公平台(协同OA)中的工作流管理嵌入到B/S架构中的选煤设备专家系统中形成选煤设计工作流管理模块，并通过CAD提供的.NET编程接口，实现CPCAD的网络化协同办公。将选煤设计工作中的多样化任务细化成不同的工作流程，并在每个流程中设定参与者和流程规则。流程可视化的定制见图4，图4中工作流的实现可以结合毕业设计，讨论阶段性设计的审查、审批，与师生进行实时交互。此处对于用户权限管理，工作流管理等不再做多余赘述。

图4 工作流程设置

通过AutoCAD提供的VBA宏接口，在CPCAD中建立相应的协同办公菜单按钮。

客户端设计人员点击按钮后，保存现有工作及图形文件，通过工作流模块提供的Web Service API接口，将CAD图形文件传递给设计人员进行审核修正。

3 结 语

本文针对CPCAD现存的问题，通过建立选煤设备专家系统，实现了设备图库资源的网络更新及CPCAD的网络化协同办公，为设计者节约了大量的时间，提高了工作效率。

目前，系统已在本科教学毕业设计中进行使用，系统记录日志已累计达1万多条。学生反应良好，并提出了很多宝贵意见，这有效的支撑了系统的建立及运行。同时，这也督促了我们广大选煤工作者对设备图库其他基础信息的完善，设备厂家、设计人员、高校人员、现场技术人员多方配合，共同努力。

[1] 庞绍华，匡亚莉，李云红，等.基于ObjectARX技术的选煤CAD升级方案[C].第十届全国煤炭分选及加工学术研讨会论文集.中国矿业大学出版社，2004：363-366.

[2] 李云红，匡亚莉，庞绍华，等.AutoCAD的二次开发及其在选煤中的应用[C]// 第十届全国煤炭分选及加工学术研讨会论文集.中国矿业大学出版社，2004：367-373.

[3] 匡亚莉.选煤厂计算机应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007，249-279.

[4] 于涛.基于ASP模式的远程机械设计服务系统研究[D].大连：大连理工大学，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的网络化CAD实现[J].工程图学学报，2004(2)：8-14.

[8] 孟广耀，陈舜青，刘松年，等.基于网络化的CAD/CAM集成系统[J].机床与液压，2005(5)：50-51.

[9] 胡泽，廖闻剑，彭艳兵.WebService技术研究及应用[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

孙小路(1988-)，男，内蒙古赤峰人，博士研究生，研究方向为选煤过程模拟与优化。E-mail：sunpath@126.com。

TP391.72；TD94

A

1004-4051(2016)11-169-04