基于关系数据库的施工设备自动化数字标准研究

盛根林，双 凯，朱艳春，徐子雅，曾文姬

(1.国网湖北省电力有限公司，湖北 武汉 430000；2.国网湖北省电力有限公司荆门供电公司，湖北 荆门 448000；3.华能安源发电有限责任公司，江西 萍乡 337000；4.国网湖北省电力有限公司营销服务中心(计量中心)，湖北 武汉 430000)

0 引言

近年来，数字模型的出现和信息技术的进步，使得电力施工设备在建筑行业产生了深刻的变革。由于自动化技术和数字化的发展，目前建筑施工的流程变成了收集大量信息，然后将其纳入图形和计算机化的模型中[1]，再利用自动化技术提高施工效率。但建筑行业的自动化施工仍然存在一些问题，如施工阶段的设备选择不确定性高，以数字格式收集、存储和表达建筑元素信息困难等[2-3]。国内也有着类似的研究[4-7]，但这些研究，没有建立关系数据库技术的相关理论，无法为电力设备的选择和自动化施工提供参考，不能有效完成建筑项目的施工。

因此，本文在文献[8]关于电力自动化施工研究的基础上，进一步研究信息表达的需求、施工阶段的过程、现场物流和布局的设计，使用有效的电力设备信息背景将参数信息存储在数字平台上[9-10]，建立关系数据库，提高设备数字化选择的效率和自动化施工的程度。

1 建筑自动化信息研究

关系数据库模型是一种数学化的模型，它指数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素，这种表就成为关系表。1个实体由若干个关系组成，而关系表的集合就构成关系模型。

建筑自动化信息研究的出发点是对建筑施工电力设备和临时设施的技术资料进行深入分析。但建筑自动化信息之间往往具有本质的区别，这种区别不仅体现在2种不同类型的元素信息之间，也体现在2个不同的制造商提供的同一类型的元素信息之间。针对这种区别，建筑自动化信息研究的主要内容应该包括：建筑信息的标准化，即每个国家的行业标准；对建筑信息进行组织和数字表达，以获得更简单的管理。所以建筑信息的结构应该被创建为符合关系数据库的规则，本文通过研究使用收集到的信息建立数据库，实现信息的自动化搜索和检查，将建筑信息以相同的标准来表达和分类。

在国家标准和国际研究的基础上，本研究旨在建立一个电力施工设备的理论和机器信息的实践框架，为建筑设计师提供一个选择大量机器类型的有用工具，借此来提高建筑施工的自动化水平。具体步骤是：首先对技术元素数据表展开深入研究，按照设计需要对大量数量不等、性质不同的建筑技术信息进行分类，然后根据不同的信息级别将信息分类成50多个由数量不等的信息组成的信息集和3个系列的元素(设备、临时结构和空间)，由于每个元素都能在对应特征的信息集中找到，从而实现了数据库中的信息共享，提高了设备选择的效率。

2 建筑自动化信息结构

与建筑产品的技术信息相比，电力设备和机器的技术信息存储完全不同。现场施工的电力设备由不同类型的元素组成，相似之处非常少。主要原因如下：与其他地方的设备信息相比，文献中关于设备的信息描述趋于一致，这使得电力设备不同元素的分类更加困难；许多主要针对不同类型机器的标准和指南难以统一。然而，大量的信息需要以标准化的方式进行管理，以便对其有更简单的理解和使用，建筑施工前的整个信息搜索过程，不仅包括不同类型机器的数百份技术资料的审查，还包括现场的直接经验和对已发表论文的研究。这项工作根据设备的主要功能进行标准信息划分，并创建数据结构表以了解哪些信息适合这台机器。

元素的分类遵循从上一级到下一级的继承信息模式，如挖掘机或装载机等以土方工程为目标的机器，都有着同种类的信息集。但这个模式还有待进一步完善，因为许多电力设备除了主要功能外还可能具有不同类型的信息。移动电动起重机和空中工作平台，虽然有不同的分类、功能和使用目的，但是这2个装置都由卡车、动臂和驾驶室组成，都具有相同的发动机特性，执行着相同的任务。需要考虑的是电力施工设备的特性和作用，而不是设备本身的功能。这些特性需要标准化，并简单地选择标准信息，将其运用在电力设备中，以便在不同的机器中以相同的方式出现。事实上，理解不同机器的相似特征、研究每台电力设备的信息是一项非常艰苦的工作，因为每台设备都大约有100个参数。

表1对电力施工设备的相关信息进行了深入分析，对500多张技术表进行了研究，将建筑设备分为5大类的不同信息集。

表1 建筑设备的信息集类别

第1类信息集代表每台电力施工设备的运动方式，被确定为4个属性集；第2类信息集则考虑用户对机器的控制类型；第3类信息集考虑到机器和地面之间的界面，对设备的运动有着关键的影响。

前3个层次处理的是设备的一般方面和它的主要可见特征。相关的信息集实际上是将一台设备与另一台设备区分开来，这与它们的任务或附属部件无关。因此，与一个类别相关的信息集通常不包括该类别信息集的其他元素。

第4类和第5类涉及的信息集与设备的总体结构无关，而是与单个部件或任务有关。因此，1台设备可能不止包含于1个信息集，特别是第4类包括机器的运动部件的特征。

第5类考虑了电力施工设备的功能，代表了生产的参数。这一层次是由同一类型/功能的设备所决定的，这样的结构有利于关系数据库更好的管理，而其他的结构则更多地代表设备的物理特性。

表2显示了1个地下室所描述的属性集的例子，它阐述了与特定集相关的一系列参数，说明表1中的第3类数据集与作为地面接口的地下室有关。

表2 关于地下室的信息集

图1是无轨电动起重机，根据表1信息集分类，可知其数据集1～5级结构分别是自行式、驱动、轮式、液压动臂、空运。

图1 无轨电动起重机

3 数据库自动化结构设置

数据集是统一、组织和发展信息结构的有效工具，用以完成各类电力施工设备的标准数据表。除此之外，这些信息结构需要以数字化的方式进行组织和管理，实现1个包含全部存储信息的关系数据库。同时数据库也可以根据输入数据设计需求，对该数据进行更简单的组织和查找。施工设备的关系数据库模型如表3所示。

表3 关系数据库的模型

数据库中，信息面板转换的第1步是将每个已识别信息集相关的表写入适当的数据集，然后表达它们之间的关系，并附加到每种类型构造元素的信息面板上，之后填充与单个模型相关的数据。这样整个信息面板都存储在数据库中，只需插入集合之间的关系，就可以将单个元素所需的数据放在一起，并对其进行完整的描述。

强调类别与数据库的结构相匹配具有很重要的意义。事实上，表1中的信息分类1～4级(代表所有类型的机器应具有的共同物理特性)是作为外键插入数据库中，将特定表链接到特定机器，最后1类代表了描述机器类型的主要功能。所以插入到这些数据集中的特征不能简单地与元素相关，而是从存储该特定类型的所有元素上层继承。因此，如果我们认为塔式起重机和移动式起重机具有完全不同的物理特性，它们就继承了“空中搬运”数据集的相同功能。这也是第2节中所述的5个“级别”在数据库中被命名为类别的原因。事实上，只有第5级结构表示数据库结构中的上层，其他只是相关参数。

查看最后1级中插入的电力施工设备本身的信息，不仅可以读取单个参数，还有已定义信息集的相关参数。因为有了这些链接，才可以用适当的信息集直接描述每台设备的特征。如果考虑创建1台机器，它是自动选择数据集的整个信息面板特征，那么除了自身强调的类别外，还增加了另一个类别——始终存在于所有机器中的数据面板。例如，如果制造商的数据或技术表中包含的附件由于使用了Pgadmin软件，那么设备的整个结构就会被转换到Postgis数据库中。

每个数据集都表示为1个表，其中的列是集合本身的单个信息。例如，实体“移动起重机”是由多个相关数据集组成的60列表格来表示的，这些表格的线条成为不同制造商的移动式起重机模型，如果完全填充，将创建一个完整的商用移动式起重机面板。因此得出结论：由于使用了简单的查询工具，这样一个完全填充的结构使得搜索构造元素信息的过程更加高效。

4 结束语

本研究收集了建筑工地电力施工设备的相关信息，对信息进行分类并转化为数字格式，建立标准化的关系数据库，以提高建筑施工和设备选择的自动化水平。实验证明,关系数据库模型有着极为重要的作用，它的建立能大大提高施工阶段电力设备和临时结构选择的效率，提升建筑施工的自动化水平，使用这样的数据库来选择电力施工设备模型，进行的实验测试也能产生良好的效果。