用于工业场所的电厂的综合设计的系统

技术领域

本发明涉及一种用于工业场所的电厂的综合设计的系统，特别地涉及一种 发电厂。

背景技术

正如所知，从经济和人力资源的角度设计用于工业场所的电系统是复杂和 昂贵的。

实际上，存在许多需要执行的操作，其中我们可以列举，例如，根据负载 而定的电缆尺寸、系统的效用和特征、不同电缆中电信号的分组、搜索用于路 由布线的最短路径、管理被供电装置与配电盘之间或现场仪器与控制面板之间 的连接。

特别地，关于与照明相关的设计部分，还通过例如环境中主要表面的颜色 的影响视觉感知的参数来确定照明源的数量和类型的选择。

设计活动的下游，存在需要制定详细的项目实施所需材料列表并且然后继 续进行材料本身的获取。另外，场所活动和安装操作以及电缆的连接必须被合 理地规划，同时监测工作进展，使得随着工业场所的部分完成而工业场所能够 逐步投入操作。

在设计阶段给予帮助的当前可用工具不允许整体处理全部过程，设计者必 须必要地将许多过程结果整合，以不仅得到项目的概览而且得到和施工相关的 操作和工作状态的概览。

该问题会引起信息的重复、数据的处理和使用上的不一致性和错误、以及 工作的组织和执行上的缺陷，因此这常常导致时间和经济资源的浪费。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种用于工业场所的电厂的综合设计的系统， 该系统允许克服以上限制。

根据本发明，提供一种如权利要求1所定义的用于工业场所的电厂的综合 设计的系统。

附图说明

现在将参考附图描述本发明，附图显示本发明的非限制性示例，其中：

-图1显示了根据本发明优选实施例的用于工业场所的电厂的综合设计系 统的简化框图；

-图2显示了图1中系统的第一部分的更详细框图；

-图3显示了关于由图1中系统的第一部分执行的操作的流程图；

-图4显示了图1中系统的第二部分的更详细框图；

-图5显示了图1中系统的第三部分的更详细框图；

-图6显示了关于由图1中系统的第三部分执行的操作的流程图；

-图7显示了图1中系统的第四部分的更详细框图；

-图8显示了图1中系统的第五部分的更详细框图；以及

-图9显示了图1中系统的第六部分的更详细框图。

执行发明的最佳模式

参照图1，电厂设计系统1可方便地包括已知类型的中央处理单元2，该 中央处理单元2通过数据网络4(例如本地网络)连接到多个终端站3并提供 有用来存储和归档数据库的存储单元5，如以下将详细描述的。

每个终端站3(没有详细地显示)由至少一个操作员管理，并且可包括用 于数据的本地处理的处理单元、分别用来显示和输入数据的视频终端和显示终 端以及指示设备(典型地是鼠标)。

如图2所示，中央处理单元2和存储单元5包括分别由参考数字10全局 指示的多个操作模块以及由参考数字20全局指示的多个数据库。操作模块10 旨在使用和/或修改数据库20中的数据来执行如下所述的各自的功能。

在一个实施例中，处理单元2包括：

数据库管理模块11；

电缆设计模块12；

材料和组件管理模块13；

活动管理模块14；

照明设计模块15；

记账管理界面模块16；

3D模型界面模块17；

功能组管理模块18；

现场总线自动生成模块19；以及

工程数据库模块40.

特别地，电缆设计模块12使用数据库20中包含的信息以及路由优化程序 自动定义工业场所的电缆的尺寸和路由。

材料和组件管理模块13跟踪工业场所12中使用的材料和组件的使用，并 根据数据库20的内容自动获取材料和组件。

可方便地制造数据库管理模块11，电缆设计模块12，材料和组件管理模 块13以及活动管理模块14，实质上如授予本申请人的、于2004年4月22日 申请的意大利专利No.1351932中所述的那样。

特别地，配置数据库管理模块11以便允许通过终端站3定义数据库结构 和数据输入。

参照图2，照明设计模块15是计算模块，该计算模块与存储单元5中的 照明数据库21合作，用于自动地确定工业场所的不同环境中的照明系统的特 征。照明数据库21包含第一参数集和第二参数集的值，第一参数集与工业场 所的环境相关，第二参数集与不同类型的可用照明体和附属组件(例如控制设 备、插座、连接器块、电极)相关。

在一个实施例中，第一参数集的值被收集在表格21a中，此外第一参数集 包括：

-环境的尺寸；

-每个环境所需的最大光强度(例如用流明表达)；

-所需的色温；

-墙反射系数；

-环境的位置(建筑及楼层)。

在一个实施例中，第二参数集的值被收集在表格21b中，此外第二参数集 包括：

-照明体类型标识符；

-功率；

-光通量分布；

-色温；

-附属组件标识符。

一旦已经使用数据库管理模块11构建照明数据库21，照明设计模块15 检索存储在其中的数据(图3中的框100)，并使用它们来为工业场所中定义 的每个环境确定照明体的规格(框110)。特别地，照明设计模块15自动确定 满足照明数据库21的表格21a中定义的照明需求所需的照明体的数量、类型 以及功率(特别地，所需的最大光强度以及色温)。

为了确定照明体所指示的特性，照明设计模块15使用总通量或利用系数 方法，据此对获得给定的平均照明水平有用的光通量与总光通量相关，总光通 量由照明体通过利用系数来提供，这取决于环境的配置(工作表面的尺寸、布 置)、表面的反射率和照明体的特性。在一个实施例中，照明设计模块15被配 置为：基于与存储在表格21a中的环境的特性相关的参数来计算利用系数。

可在照明表格21c中组织并在照明数据库21中存储结果(图2)。

此外，照明设计模块15(图3中的框120)使用照明表格21c中的数据来 确定所需的主要和辅助配电盘的数量和规格。并且在这种情况下，可在配电盘 表格21d中组织并在照明数据库21中存储结果(图2)。特别地，照明设计模 块15计算工厂中每个建筑的每个楼层的电负载，并且使用配电盘表格21d中 存储的特性来相应地自动确定所需的配电盘数量和尺寸。

最后(图3中的框130)，照明设计模块15激活电缆设计模块12，以基于 照明表格21c中和配电盘表格21d中包含的数据自动地确定照明体、控制设备 以及相应的主要和辅助配电盘的连接所需的电缆和附件的类型和数量。

参照图4，记账管理界面模块16使用材料和组件数据库22，以关联场所 活动和材料的使用并关于已完成的活动授权付费。对于每个元素(材料或组件)， 材料和组件数据库22包含标识代码、将元素与将被执行的、进展中的或已完 成的活动关联的合同代码、以及费用代码。

记账管理界面模块16追踪关于活动的材料和组件的使用，根据活动的完 成程度验证与请求付费相关的数据，并为单个活动准备周期报告28。

参照图5，3D模型界面模块17是计算模块，该计算模块使用存储单元5 中存储的工业场所的三维CAD模型30来创建互联图31，该互联图被供给电 缆设计模块12以及材料和组件管理模块13。

如图6所示，3D模型界面模块17从三维CAD模型30中选择与为布线预 留的路径相关的数据(层)(框200)，标识路径与其坐标之间的交叉点(框210)， 并建立第一互联图(框220)以及第二互联图(框230)。

第一互联图的形式为矩阵，该矩阵具有在位置i(行)、j(列)中的通用 元素Mij，该元素表示存在或不存在通过第i个和第j个交叉点(由各自的坐 标标识)之间的路径的直接连接，而不需要进一步的中间交叉点(例如，当第 i个和第j个交叉点之间存在连接时，元素Mij具有非零值，而当连接不存在 时元素Mij为零；在一个实施例中，当并非零值时，通用元素Mij的值是指示 第i个和第j个交叉点之间距离的权重)。

第二互联图定义直接连接的交叉点之间的路径部分的类型和规格。路径由 互联的模块元素定义并且可包括例如走道和跑道。除了类型外，对于每个路径 部分，第二互联图定义路径的尺寸、拓展(直行部分、交叉)和所需的附属元 素(例如连接元素、支撑物)。

然后互联图31被提供给电缆设计模块12以及材料和组件管理模块13(图 5、图6，框240)。电缆设计模块12使用互联图31作为用于计算电缆路径的 基础。例如，电缆设计模块12使用互联图31中(特别是第一互联图中)存储 的值和例如Dijkstra算法的搜索算法，通过最短路径搜索来确定电缆路径。在 一个实施例中，由于安全原因，电缆设计模块12被配置为确定替代最短路径 的冗余路径。

材料和组件管理模块13自动生成关于实施路径所需的材料和组件的获取 请求。

参照图7，功能组管理模块18使用功能组数据库23以及材料和组件数据 库22以确定工作活动顺序表格32，以在工作进展中实施电系统和报告33。功 能组是旨在执行某一特定功能的工业场所的子系统(例如供水系统或者软化水 系统)。

特别地，功能组数据库23包含定义工业场所的功能组的启动顺序的标准。

组织由功能组管理模块18产生的表格32，使得工业场所的功能组有条件 根据由功能组数据库23中包含的标准定义的顺序启动。特别地，表格32定义 电缆和附属组件的安装和连接的顺序，该顺序允许根据在功能组数据库23中 包含的标准来完成功能组。此外，表格32包含所需材料和组件的对应列表以 及活动顺序。

功能组管理模块18与提供表格32的材料和组件管理模块13交互，以检 查材料的适当获取。

功能组管理模块18还参照单个功能组在工作进展特别是电系统的安装中 生成报告33。

参照图8，现场总线自动生成模块19是计算模块，该计算模块使用通信 数据库24和由3D模型界面模块17提供的互联图31来确定现场总线型电缆 的路径。特别地，通信数据库24包含需要现场总线通信连接的工业场所的设 备列表，并且对于它们中的每一个，包含工业场所中的位置以及将通过现场总 线连接交换的信号的列表。此外，该通信数据库24还可包含原本并不旨在被 使用的附加的现场总线连接终端的列表。

现场总线自动生成模块19使用通信数据库24和互联图31中包含的信息， 以确定现场总线电缆表格34和现场总线信号表格35，现场总线电缆表格34 包含现场总线网络的节点和连接、将铺设的现场总线电缆的扩展和物理路径， 现场总线信号表格35为通信数据库24中定义的每个信号指示信号链(交叉的 电缆和节点的部分)。特别地，由现场总线自动生成模块19优化现场总线电缆 的生成，现场总线自动生成模块19将属于相同类别并具有共同的起点和终点 的信号(也就是各自的起点和终点设备的位置共同的信号)分成组。现场总线 自动生成模块19然后为每组信号选择一个现场总线电缆，使得可以沿着相同 的电缆路由组内的所有信号。

参照图9，工程数据库模块40是计算模块，该计算模块被配置为提取和 完成在由二维CAD系统生成的过程和自动化设计41中包含的数据，并将完 成信息传送至工程数据库50。为此，工程数据库模块40包括用来与二维CAD 系统通信的界面42，并使用附加数据库，附加数据库包括：

流体特征数据库51，其包含与在系统流体线路中使用的每种流体相关的 信息，并且其中每种流体由各自的代码来标识；

自动化图表数据库52，其包含工业场所的组件的连接和通信图表；以及

自动生成标准数据库53。

通过界面42，工程数据库模块40从二维CAD系统中接收过程和自动化 图表41，并被配置为提取包含的合成信息(由流体或组件代码表示)。此外， 工程数据库模块40被配置为自动地执行完成从过程和自动化图表42中取得合 成信息。特别地，工程数据库模块40从自动化图表数据库52、从流体特征数 据库51以及从自动生成标准数据库53中检索与从过程和自动化图表41中提 取的合成信息对应的完成信息，并将包括合成数据和相应的完成信息的完全信 息记录在工程数据库50中。特别地，自动生成标准数据库53包含与自动化图 表数据库52中指示的测量功能的实施相关的信息。更特别地，自动生成标准 数据库53包含与用来实施自动化图表数据库52中指示的测量功能相关的仪器 的信息。工程数据库模块40使用自动生成标准数据库53，用于自动确定所需 仪器的设置和特性。

基于在过程和自动化图表41中定义的测量点，并且通过仪器和添加到库 的信号生成标准，自动地确定管理工业场所的自动化所需的仪器和数字的、模 拟的以及现场总线的信号。此外，使用自动化图表数据库52，使用典型类型 库自动地确定与已被分配了典型类型连接的组件相关的信号。如此所确定并且 然后被完成的信号对于控制电缆及仪器仪表的自动生成有用。

工程数据库模块40被进一步配置为自动标识需要功率供应的工业场所的 全部组件，并且用标识的组件的规格建立电负载数据库54。电负载数据库54 可由电缆设计模块12使用。

所述的系统有利地允许自动地执行工业场所的设计、材料及组件的获取以 及工作进展的监督，特别是关于照明系统的实施。在实践中，该系统允许降低 设计和执行成本，并且还促进由工业场所的实施过程中所涉及的操作员来访问 信息。

从数据库中的信息开始标识照明系统的规格允许与规章和功能限制条例 相符合，避免可能的错误。

3D模型界面模块便利了照明系统的以及现场总线连接网络的自动设计所 需数据的准备。

最后，显而易见的是，可在不脱离如在所附权利要求中定义的本发明的范 围下对所述的系统做出改变和变形。