陈绍凯， 朱海山， 李清平， 程 兵， 张子波， 静玉晓， 谢金秋

(中海油研究总院, 北京 100028)

海上平台总图设计智能软件开发与应用

陈绍凯， 朱海山， 李清平， 程 兵， 张子波， 静玉晓， 谢金秋

(中海油研究总院, 北京 100028)

该文在综合研究、比较分析现行的海上平台总图设计规程、绘图内容和成果文件的基础上，对总图专业绘图所需的基础数据按照用途和功能进行了分类，并以功能类别、相应的设计标准为依据，运用C语言自主开发了海上平台总图设计智能绘图及校验软件。该软件的研制实现了总图专业部分工作由人工转为智能，大大提高了工作效率和设计质量，研究成果已成功应用于多个前期研究项目的总图设计，取得了良好的效果。

海上平台；总图设计；技术创新；智能绘图；开发与应用

0 引言

海洋油气田开发工程前期研究阶段的特点是：油田储量及开发规模的不确定性导致开发工程方案变数多；需要开展对比研究的开发工程方案多；不同方案可能涉及的海上平台、上部设施和水下设施的类型多、规格多、数量多。在海上油气田开发工程项目前期研究阶段，总图专业需根据各个方案的设备表绘图并标注设备信息，随着设计深度的逐渐深入，文件版次不断升级，总图专业还要根据设备表的变化对图纸进行校对修改[1]。

目前，这部分基础绘图工作主要依靠专业人员手工完成，因此校对工作繁琐、工作量大，且易出现错漏和重复，导致图面设计和工作效率很难满足项目质量和进度要求，迫切需要能够实现总图智能设计和绘制的软件。

该文结合生产需求，自主开发出一款适用于海上油气田开发工程方案研究的总图设计智能绘图及校验软件，并从需求分析、软件开发和应用案例三方面对该软件进行论述。

1 海上平台总图设计智能软件的需求分析

软件开发是一项包括计划、分析、设计、编码实现、测试和维护在内的系统工程[2]，其需求分析的任务是在充分了解现状的基础上，明确具体的目标对象和相应的用户需求，并以此为基础，设置各个目标对象的功能和性能，完成对应软件模块的编制，确定软件设计的限制和软件同其他系统的接口细节，定义软件的其他有效性要求[3]。

经分析，海上平台总图设计智能软件的需求可分为基本需求、操作界面需求和成果文件需求三类。

1.1 基本需求

目前海上平台总图设计是根据机械、电气、仪控等专业提供的设备表开展工作，设备表通常以EXCEL表格的格式给出，包括的基本信息有设备编号、名称、数量、操作条件、外形尺寸、重量等，海上平台设备表数据信息如图1所示。

图1 海上平台设备表数据信息图

根据功能先将设备分为泵、压缩机、压力容器、常压容器、换热设备、反应塔、发电机和其它共八类，再按照设备的规格或用途进行详细区分，如泵分为离心泵、往复泵、螺杆泵等。在此基础上，根据总图绘制的需求，将该智能软件基础数据共分为六大类、二十一中类、六十八小类。这种分类方式清晰明了，数据导入方便，有利于快捷智能绘图。经过多次讨论，并结合以往经验，确定了各类数据的具体内容、所在行列，形成了标准数据表。

1.2 操作界面需求

为适应总图设计和校对的操作习惯，该软件需采用简化显示的交互式操作界面。由于总图设计的设备绘制方法较为统一，设备示意图形多为矩形、圆形或椭圆形，设备信息等文字内容都集中在图形中心，为使总图专业设计成果文件更加规范美观，结合文件出版方式，确定文字形式采用多行文字，图面线型、线宽、字体、字高、格式等信息设置完全统一。

1.3 成果功能需求

该软件需具备读取EXCEL数据并实现数据导入的功能，能提取设备表数据信息自动进行绘图并标注，并显示执行记录情况。用户可根据操作习惯自定义字体、字高、格式、行间距、文字颜色等参数，能自行删除或增加需绘制的设备。当文件版次升级，设备表数据信息发生变化后，软件能校验不同版次信息并差异显示，最终实现绘图校验的智能化和文件成果的标准化。

2 海上平台总图设计智能软件的开发

海上平台总图设计智能软件开发的基本流程为：(1) 开发模型选择；(2) 编程语言优选；(3) 程序模块编制；(4) 调试及应用。

2.1 软件开发模型选择

该软件研制可采用的开发模型有五种：边做边改模型、瀑布模型、增量模型、快速原型模型、螺旋模型，其定义及优缺点见表1。

表1 软件开发模型的定义及优缺点

根据表1对开发模型从规划性、整体性、难易度、开发效率、开发风险、用户需求、可维护性等七个方面进行综合评估，最终确定采用瀑布模型作为该软件的开发模型。

2.2 软件编程语言优选

提出Auto LISP、VBA、AutoCAD.NET三种开发方式，用于该软件的研制，其优缺点对比见表2。

表2 软件编程语言的优缺点

图2 海上平台总图设计智能软件系统流程图

从简洁性、交互性、难易度、兼容性、开发效率、稳定性、安全性等方面进行评估，确定使用C语言进行软件开发，其优点是完全面向对象，在拥有与C语言相匹配的强大功能的同时，具有方便易用的特点，是较理想的AutoCAD二次开发工具。

2.3 程序模块编制

图2为软件系统流程图，程序可分为以下几部分：

(1) 设备数据导入及读取

使用ADO.NET连接设备表相关数据源，完成数据的读取。在校验数据类型和判断数据有效性后，对数据进行分析筛选，将获得的设备表数据批量导入到DWG数据库中，并显示在软件设备数据表格中。

(2) 设备绘制

对需要绘制的设备进行类型识别、数量统计和尺寸判断，采用.NET API对DWG数据库进行直接读写操作，自动完成设备的绘制。此部分还可设定绘图参数，包括设备图形颜色、字体大小、字体颜色和设备摆放间距。

(3) 设备信息标注

利用模糊聚类分析方法，将智能绘制完成的设备图形与其参数进行聚类分析，确定设备参数的归属，在图形上标注出设备编号、名称和尺寸信息。

(4) 设备智能校验

对导入的数据与图中已存在的设备参数进行智能校验，通过颜色设定给出图形数据与设备表数据的差异并对比显示。

(5) 提示错误信息

后台记录软件各步骤的操作，输出执行记录，对用户进行错误提示。

3 海上平台总图设计智能软件的应用

经多次调试，软件已应用于多个实际生产项目中，以某气田项目为例说明其应用情况。该气田项目包括四个井口平台和两个综合处理平台，共有各类设备1 021套，部分设备信息见表3，图3是使用该软件成功绘制的部分设备图及参数。

表3 平台部分设备参数

总图设计应用该智能软件后，取得了良好的效果：

(1) 实现自动绘图，使总图设计从单一人工操作变成智能化，绘图成功率达100%。

(2) 完成全部绘图工作只需15 min，若通过人工手动绘图估计需耗费12 h，工作效率得以大幅提升，人力成本降低。

(3) 实现设备信息校对无纸化办公，校验差错率降低到人工难以达到的零差错。

(4) 设定了统一的字体、字高、样式、行间距、线型线宽、颜色，实现总图设计成果文件的标准化和规范化。

(5) 设计成果可直接用于总图布置和重量控制计算。

此外，该软件不仅能用于固定平台的总图设计，也能用于浮式平台的总图设计，对于浅水开发项目和深水开发项目均能适用，具有良好的扩展性与通用性。

图3 软件绘制的部分设备及参数显示图

4 结语

海上平台总图设计智能软件的成功开发与应用，改变了依靠设计人员手动绘图、校对效率低、人为因素大的现状，实现总图专业部分工作由人工转为智能，使设计人员能将更多的时间放在设备设施的优化布置上，提高了工作效率和设计质量，加快了工作进度，促进了总图设计成果的标准化。

[1] 《海洋石油工程设计指南》编委会. 海洋石油工程设计概论与工艺设计[M]. 北京:石油工业出版社，2007.

[2] (英)Ian Sommerville著，程成等译. 软件工程[M]. 北京: 机械工业出版社， 2011.

[3] 孟亚辉. 浅谈软件项目开发过程中的需求分析[J]. 科技信息，2009，26(11): 43-44.

Technology Innovation of the General Layout Design of Offshore Platform and the Intelligent Software Development and Application

CHEN Shao-kai, ZHU Hai-shan, LI Qing-ping, CHENG Bing,ZHANG Zi-bo, JING Yu-xiao, XIE Jin-qiu

(CNOOC Research Institute, Beijing 100028, China)

Based on studying, comparing and analyzing the current design codes, the drawing contents and the result files of the general layout design of the offshore platform, the basic drawing data were categorized according to the purpose and function, and an intelligent drawing and checking software of the new design technology was autonomously developed by using C language. With the successful development of the software, the general layout design has realized the intelligent along with the improvement of design efficiency and quality. The software has been successfully applied in the general layout design for several previous study projects with achieving good effects, and the standardization of design results has been further promoted along with carrying out the technology innovation.

offshore platform; general layout design; technology innovation; intelligent drawing; development and application

2015-03-22

国家科技重大专项“深水流动安全保障与水合物风险控制技术”(2011ZX05026-004)。

陈绍凯(1983-)，男，硕士研究生。

1001-4500(2015)05-0068-06

P75

A