選煤廠智能化建設(shè)成果專(zhuān)欄

針對(duì)選煤廠BIM模型跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換中非幾何屬性丟失、定位效率低及數(shù)據(jù)管理混亂等核心問(wèn)題，基于Bentley 平臺(tái)提出系統(tǒng)性解決方案。集成C#與C++/CLI混編技術(shù)構(gòu)建可擴(kuò)展基礎(chǔ)功能庫(kù)，突破選煤廠設(shè)備屬性重構(gòu)、無(wú)損遷移與秒級(jí)定位3 大技術(shù)瓶頸。建立面向選煤工藝的3 級(jí)設(shè)備分類(lèi)編碼規(guī)則，設(shè)計(jì)“通用屬性+專(zhuān)用屬性”雙層管理結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩、重介旋流器等典型設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化屬性封裝。開(kāi)發(fā)的分層功能庫(kù)整合幾何處理與文件交互模塊，單元庫(kù)生成工具保障第三方模型批量轉(zhuǎn)換的幾何保真度，基于OBD軸網(wǎng)的自動(dòng)定位技術(shù)將單設(shè)備定位耗時(shí)壓縮至秒級(jí)。該技術(shù)在千萬(wàn)噸級(jí)選煤廠應(yīng)用中，屬性完整率為98.7%，建模周期縮短40%，設(shè)計(jì)變更減少65%，為礦業(yè)工程提供了首個(gè)覆蓋選煤全流程的BIM深度應(yīng)用范式。

文章來(lái)源：《智能礦山》2026年第3期“選煤廠智能化建設(shè)成果專(zhuān)欄”

作者簡(jiǎn)介：楊磊，高級(jí)工程師，主要從事數(shù)字化工程技術(shù)研發(fā)工作。E-mail：yangjiaxu0125@163.com

作者單位：中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司

引用格式：楊磊. 基于 Bentley 平臺(tái)的選煤廠 BIM 模型屬性重構(gòu)與自動(dòng)化技術(shù)研發(fā) [J]. 智能礦山，2026，7（3）：63-70.

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隨著B(niǎo)IM技術(shù)在礦業(yè)工程領(lǐng)域的深度應(yīng)用，選煤廠三維模型的數(shù)字化交付已成為提升設(shè)計(jì)效率與工程質(zhì)量的核心手段。選煤廠BIM模型在跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，非幾何屬性丟失、模型定位精度不足、數(shù)據(jù)管理混亂等問(wèn)題制約著數(shù)字化設(shè)計(jì)的推進(jìn)，存在數(shù)據(jù)信息在從設(shè)計(jì)平臺(tái)向施工、運(yùn)維平臺(tái)傳遞時(shí)，常因數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一、接口不兼容導(dǎo)致關(guān)鍵信息丟失的問(wèn)題。

傳統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中屬性完整率不足60%，影響了后續(xù)工程應(yīng)用中的數(shù)據(jù)復(fù)用價(jià)值，既有Bentley平臺(tái)模型定位依賴人工手動(dòng)放置，單設(shè)備定位耗時(shí)平均超過(guò)5 min，在大型選煤廠的建模過(guò)程中，累計(jì)耗時(shí)占總工期的30%以上，嚴(yán)重制約設(shè)計(jì)效率。而非幾何EC屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同工程、不同項(xiàng)目的屬性定義存在顯著差異，數(shù)據(jù)難以形成系統(tǒng)價(jià)值。Bentley平臺(tái)原生API對(duì)復(fù)雜幾何處理與屬性批量編輯支持不足，二次開(kāi)發(fā)需針對(duì)幾何庫(kù)、元素庫(kù)等基礎(chǔ)功能進(jìn)行定制，開(kāi)發(fā)效率低下且兼容性差，構(gòu)成了選煤廠BIM技術(shù)深化應(yīng)用的共性問(wèn)題。

針對(duì)上述難題，以Bentley平臺(tái)為基礎(chǔ)，采用C#與C++/CLI混編技術(shù)，構(gòu)建可擴(kuò)展二次開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)功能庫(kù)，重點(diǎn)突破模型屬性重構(gòu)、跨平臺(tái)無(wú)損遷移及自動(dòng)定位等關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)制定設(shè)備分類(lèi)編碼規(guī)則與屬性定義標(biāo)準(zhǔn)，建立通用屬性與專(zhuān)用屬性的層級(jí)化管理體系，實(shí)現(xiàn)非幾何信息的完整繼承與擴(kuò)展。結(jié)合OBD軸網(wǎng)系統(tǒng)，研發(fā)模型自動(dòng)定位算法，將單設(shè)備定位時(shí)間縮短至秒級(jí)，提升建模效率。

異構(gòu)數(shù)據(jù)集成架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 基礎(chǔ)功能庫(kù)架構(gòu)

基礎(chǔ)功能庫(kù)作為選煤廠BIM模型屬性重構(gòu)與自動(dòng)化處理的核心支撐，采用C#與C++/CLI混編技術(shù)構(gòu)建，旨在彌補(bǔ)Bentley平臺(tái)原生API在復(fù)雜工業(yè)場(chǎng)景下的功能短板，實(shí)現(xiàn)幾何處理、屬性管理、文件交互等功能的模塊化封裝。其架構(gòu)設(shè)計(jì)遵循分層理念，從底層數(shù)據(jù)交互到上層應(yīng)用工具形成完整技術(shù)鏈路，為模型跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換與屬性重構(gòu)提供標(biāo)準(zhǔn)化接口。

功能庫(kù)的開(kāi)發(fā)框架以BentleySDK為基礎(chǔ)，通過(guò)C#實(shí)現(xiàn).NET平臺(tái)的高層應(yīng)用邏輯，同時(shí)利用C++/CLI封裝原生C++代碼補(bǔ)充底層功能，形成“上層靈活調(diào)用+底層高效運(yùn)算”的協(xié)同模式?；炀幖軜?gòu)既保障了與Bentley平臺(tái)的兼容性，又解決了單一語(yǔ)言在幾何算法優(yōu)化、大數(shù)據(jù)量處理時(shí)的性能瓶頸。功能庫(kù)自上而下分為應(yīng)用層、API接口層與數(shù)據(jù)層3個(gè)層級(jí)，應(yīng)用層聚焦模型處理的具體場(chǎng)景，API接口層整合原生與擴(kuò)展接口，數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)異構(gòu)數(shù)據(jù)源交互，其中EC屬性單元庫(kù)的生成以及掛接屬性如圖1所示。

圖1 EC屬性單元庫(kù)的生成以及掛接屬性

C#基礎(chǔ)功能庫(kù)包含12類(lèi)核心工具類(lèi)，涵蓋EC屬性處理、幾何操作、文件IO等維度。DgnECEx類(lèi)專(zhuān)注于Schema文件解析與EC屬性映射，DgnExGeom類(lèi)提供幾何擴(kuò)展功能，DgnIOEx類(lèi)實(shí)現(xiàn)XT文件與Bentley單元庫(kù)的格式轉(zhuǎn)換。C++/CLI補(bǔ)充庫(kù)聚焦。NETAPI缺失的底層功能，提升復(fù)雜場(chǎng)景處理效率。功能庫(kù)的擴(kuò)展性通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，支持新功能模塊無(wú)縫集成，既保障不同選煤廠項(xiàng)目的個(gè)性化需求，又維持跨項(xiàng)目數(shù)據(jù)交互的一致性。功能庫(kù)內(nèi)置設(shè)備分類(lèi)編碼與屬性定義標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)預(yù)定義設(shè)備類(lèi)別及16項(xiàng)通用屬性，實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一，核心工具類(lèi)的功能與適用場(chǎng)景見(jiàn)表1。

表1 核心工具類(lèi)的功能與適用場(chǎng)景

工具類(lèi)名稱(chēng)

核心功能

應(yīng)用場(chǎng)景

技術(shù)貢獻(xiàn)

DgnECEx

EC Schema解析/屬性映射

跨平臺(tái)屬性重構(gòu)

實(shí)現(xiàn)98.7%屬性完整率

DgnExGeom

幾何拓?fù)湫迯?fù)/精度控制

模型轉(zhuǎn)換幾何保真

修復(fù)甲項(xiàng)目3處表面缺陷

DgnIOEx

XT文件解析/格式轉(zhuǎn)換

第三方模型批量導(dǎo)入

轉(zhuǎn)換效率提升80%

ElementLocator

設(shè)備邊界框計(jì)算/區(qū)域匹配

自動(dòng)定位粗校準(zhǔn)

縮短定位時(shí)間至秒級(jí)

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)選煤廠BIM模型屬性重構(gòu)與跨平臺(tái)無(wú)損遷移的核心基礎(chǔ)，通過(guò)建立統(tǒng)一的設(shè)備分類(lèi)編碼規(guī)則、屬性定義標(biāo)準(zhǔn)及擴(kuò)展機(jī)制，解決不同項(xiàng)目中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混亂、屬性信息難以復(fù)用的問(wèn)題。其設(shè)計(jì)遵循“通用性與專(zhuān)用性結(jié)合”“層級(jí)化與可擴(kuò)展兼容”的原則，覆蓋設(shè)備、軸網(wǎng)等核心要素的全維度信息。

設(shè)備分類(lèi)編碼規(guī)則采用3級(jí)分層體系，以字母與數(shù)字組合形成唯一標(biāo)識(shí)。一級(jí)分類(lèi)涵蓋工藝、機(jī)制等大類(lèi)；2級(jí)分類(lèi)細(xì)分為給料設(shè)備、破碎設(shè)備等子類(lèi)；3級(jí)分類(lèi)精確到具體設(shè)備類(lèi)型，并關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的屬性表。結(jié)合ECSchema定義擴(kuò)展設(shè)備類(lèi)別，包含泵、磁選機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備等，形成覆蓋選煤廠全工藝鏈的分類(lèi)體系，為屬性掛載提供明確的層級(jí)框架，單元庫(kù)放置界面如圖2所示。

圖2 單元庫(kù)放置界面

屬性定義采用“通用屬性+專(zhuān)用屬性”的雙層結(jié)構(gòu)。通用屬性包含16項(xiàng)基礎(chǔ)字段，如位置號(hào)、名稱(chēng)、型號(hào)、制造商、設(shè)備質(zhì)量等，適用于所有選煤廠設(shè)備，數(shù)據(jù)類(lèi)型以字符型為主，部分物理量明確單位。專(zhuān)用屬性針對(duì)設(shè)備功能特性定制，例如振動(dòng)給料機(jī)的專(zhuān)用屬性包括給料量、振動(dòng)頻率、振動(dòng)電機(jī)功率等，數(shù)據(jù)類(lèi)型以數(shù)值型為主，并補(bǔ)充變頻調(diào)速范圍等備注信息，實(shí)現(xiàn)屬性的精細(xì)化描述。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了靈活的擴(kuò)展機(jī)制，通過(guò)ECSchema的繼承特性，新增設(shè)備類(lèi)型可基于已有分類(lèi)擴(kuò)展專(zhuān)用屬性字段。軸網(wǎng)系統(tǒng)屬性單獨(dú)定義，包含名稱(chēng)、類(lèi)型、樓層高程、水平/垂直方向等字段，與設(shè)備屬性形成關(guān)聯(lián)，為模型自動(dòng)定位提供空間數(shù)據(jù)支撐，3級(jí)分類(lèi)體系與雙層屬性定義見(jiàn)表2。

表2 三級(jí)分類(lèi)體系與雙層屬性定義

分類(lèi)層級(jí)

編碼規(guī)則

示例設(shè)備

通用屬性

專(zhuān)用屬性示例

1級(jí)

C工藝設(shè)備

分選設(shè)備

16項(xiàng)

2級(jí)

01分選設(shè)備

旋流器

繼承1級(jí)

入料粒度、處理能力

3級(jí)

01分選類(lèi)型

三產(chǎn)品旋流器

繼承2級(jí)

分選密度、介質(zhì)消耗

1.3 單元庫(kù)生成工具

單元庫(kù)生成工具作為基礎(chǔ)功能庫(kù)的核心應(yīng)用模塊，實(shí)現(xiàn)選煤廠設(shè)備模型從第三方格式到Bentley平臺(tái)單元庫(kù)的批量轉(zhuǎn)換與屬性關(guān)聯(lián)，解決傳統(tǒng)模型導(dǎo)入過(guò)程中幾何信息失真、屬性丟失等問(wèn)題。該工具基于C#與C++/CLI混編的基礎(chǔ)功能庫(kù)開(kāi)發(fā)，集成XT文件解析、幾何拓?fù)湫迯?fù)、EC屬性掛載等功能，形成“文件導(dǎo)入-格式轉(zhuǎn)換-單元入庫(kù)”的自動(dòng)化流程，單元庫(kù)手動(dòng)輸入界面如圖3所示。

圖3 單元庫(kù)參數(shù)輸入界面

工具支持XT格式文件的批量處理，通過(guò)基礎(chǔ)功能庫(kù)中的DgnIOEx類(lèi)實(shí)現(xiàn)文件解析，提取模型的幾何信息與初步屬性數(shù)據(jù)，并利用GeomEx類(lèi)進(jìn)行幾何拓?fù)錂z查與修復(fù)，確保轉(zhuǎn)換后模型的幾何精度。轉(zhuǎn)換模式包括“新建”與“追加”，分別適用于新項(xiàng)目初始化與已有單元庫(kù)擴(kuò)展。工具通過(guò)解析設(shè)備分類(lèi)編碼規(guī)則自動(dòng)匹配設(shè)備類(lèi)型，調(diào)用DgnECEx類(lèi)掛載通用屬性與專(zhuān)用屬性，實(shí)現(xiàn)幾何與屬性信息的一體化管理。

屬性語(yǔ)義重構(gòu)與空間定位

2.1 屬性重構(gòu)技術(shù)

屬性重構(gòu)技術(shù)的核心在于建立非幾何屬性的語(yǔ)義映射體系，通過(guò)基礎(chǔ)功能庫(kù)的函數(shù)封裝實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)屬性信息的結(jié)構(gòu)化重組。該技術(shù)以ECS chema為載體，將分散的設(shè)備屬性按分類(lèi)編碼規(guī)則進(jìn)行層級(jí)關(guān)聯(lián)，形成可追溯、可擴(kuò)展的屬性數(shù)據(jù)鏈。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，首先通過(guò)Dgn ECEx類(lèi)對(duì)源模型的EC屬性進(jìn)行深度解析，提取屬性名稱(chēng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型、關(guān)聯(lián)設(shè)備等元信息，并與標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的字段進(jìn)行匹配。對(duì)于匹配成功的屬性直接通過(guò)元素API寫(xiě)入目標(biāo)模型；對(duì)于存在格式差異的屬性，調(diào)用C++/CLI補(bǔ)充庫(kù)中的Convert Ex類(lèi)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，確保數(shù)值與單位的一致性。針對(duì)選煤廠設(shè)備的屬性多樣性，重構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)屬性模板機(jī)制?；谠O(shè)備分類(lèi)編碼系統(tǒng)自動(dòng)加載預(yù)定義的專(zhuān)用屬性模板，用戶可通過(guò)可視化界面新增或修改屬性字段。

屬性重構(gòu)的自動(dòng)化通過(guò)批量處理工具實(shí)現(xiàn)。工具支持從SQL數(shù)據(jù)庫(kù)或xls表格導(dǎo)入屬性數(shù)據(jù)，根據(jù)“位置號(hào)”“設(shè)備編號(hào)”等關(guān)鍵字段與模型進(jìn)行自動(dòng)匹配，完成多設(shè)備的屬性批量掛載。對(duì)于已掛載屬性的模型，工具可通過(guò)比對(duì)功能識(shí)別屬性差異，生成修改日志并支持一鍵同步，減少人工校驗(yàn)成本。在屬性繼承機(jī)制方面，采用“基礎(chǔ)類(lèi)+派生類(lèi)”的層級(jí)結(jié)構(gòu)。BaseClass定義通用屬性，各設(shè)備類(lèi)型作為派生類(lèi)繼承通用屬性并擴(kuò)展專(zhuān)用屬性。這種結(jié)構(gòu)確保新增設(shè)備類(lèi)型無(wú)需重復(fù)定義通用屬性，同時(shí)通過(guò)重寫(xiě)機(jī)制允許對(duì)繼承屬性進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整，平衡了屬性管理的統(tǒng)一性與靈活性。

2.2 模型自動(dòng)定位技術(shù)

自動(dòng)定位技術(shù)的核心是建立基于OBD軸網(wǎng)的坐標(biāo)映射體系。通過(guò)DgnAxisEx類(lèi)讀取軸網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵信息，包括軸網(wǎng)名稱(chēng)、坐標(biāo)原點(diǎn)、坐標(biāo)軸方向及間距，構(gòu)建空間坐標(biāo)基準(zhǔn)?；诖耍O(shè)備模型在導(dǎo)入時(shí)可根據(jù)自身屬性中的“定位坐標(biāo)”字段，自動(dòng)匹配至相應(yīng)軸網(wǎng)位置，軸網(wǎng)-設(shè)備空間綁定效果如圖4所示。

圖4 軸網(wǎng)-設(shè)備空間綁定模型

在定位算法設(shè)計(jì)上，采用“粗定位+精校準(zhǔn)”的2步法策略。粗定位階段，通過(guò)基礎(chǔ)功能庫(kù)中的Element Locator類(lèi)，依據(jù)設(shè)備模型的邊界框與軸網(wǎng)坐標(biāo)進(jìn)行初步匹配，快速確定模型在軸網(wǎng)中的大致區(qū)域，縮小搜索范圍。精校準(zhǔn)階段，則利用Geom Ex類(lèi)中的幾何算法，對(duì)模型與周邊結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系進(jìn)行精確計(jì)算，微調(diào)模型位置，確保定位精度控制在毫米級(jí)。

自動(dòng)定位技術(shù)支持多模型的批量處理。用戶可通過(guò)可視化界面選擇待定位的設(shè)備模型組，系統(tǒng)自動(dòng)讀取模型屬性中的定位信息，并按照軸網(wǎng)坐標(biāo)依次完成定位操作。系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位狀態(tài)，若出現(xiàn)坐標(biāo)沖突或模型干涉，自動(dòng)暫停并給出提示，引導(dǎo)用戶進(jìn)行調(diào)整，確保定位過(guò)程的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。為適應(yīng)復(fù)雜工程場(chǎng)景，設(shè)計(jì)了靈活的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)制。對(duì)于不同坐標(biāo)系下的模型數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過(guò)DgnIOEx類(lèi)中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)，依據(jù)軸網(wǎng)系統(tǒng)的基準(zhǔn)參數(shù)，將模型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至統(tǒng)一坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)模型的無(wú)縫定位。

2.3 跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換優(yōu)化

跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換優(yōu)化技術(shù)旨在解決選煤廠BIM模型在不同設(shè)計(jì)平臺(tái)間遷移時(shí)的兼容性問(wèn)題，通過(guò)基礎(chǔ)功能庫(kù)的模塊化工具鏈，實(shí)現(xiàn)幾何信息與屬性數(shù)據(jù)的完整傳遞。該技術(shù)聚焦數(shù)據(jù)格式適配、幾何信息保真及屬性關(guān)聯(lián)維護(hù)3大核心環(huán)節(jié)，構(gòu)建全流程自動(dòng)化轉(zhuǎn)換框架。數(shù)據(jù)格式適配通過(guò)基礎(chǔ)功能庫(kù)中的DgnIOEx類(lèi)實(shí)現(xiàn)多格式兼容。針對(duì)XT、IFC等第三方格式文件，工具鏈自動(dòng)解析文件結(jié)構(gòu)，提取幾何拓?fù)鋽?shù)據(jù)與屬性元信息，并轉(zhuǎn)換為Bentley平臺(tái)支持的內(nèi)部格式。轉(zhuǎn)換過(guò)程中，通過(guò)預(yù)設(shè)的格式映射規(guī)則，確保不同平臺(tái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

幾何信息保真依托C++/CLI封裝的幾何處理函數(shù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)換前，GeomEx類(lèi)對(duì)模型進(jìn)行拓?fù)錂z查，識(shí)別并修復(fù)重疊面、懸邊等幾何缺陷；轉(zhuǎn)換中，采用高精度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法，將模型坐標(biāo)從源平臺(tái)坐標(biāo)系映射至目標(biāo)平臺(tái)，確保空間位置偏差控制在0.5 mm以內(nèi)；轉(zhuǎn)換后，通過(guò)網(wǎng)格簡(jiǎn)化與精度保留平衡機(jī)制，在保證關(guān)鍵幾何特征的前提下，優(yōu)化模型文件大小。

屬性關(guān)聯(lián)維護(hù)通過(guò)EC屬性映射引擎實(shí)現(xiàn)。引擎基于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立源平臺(tái)屬性與目標(biāo)平臺(tái)EC屬性的映射關(guān)系表，支持一對(duì)一、多對(duì)一的屬性關(guān)聯(lián)模式。對(duì)于多平臺(tái)共有的屬性，直接通過(guò)字段匹配完成關(guān)聯(lián)；對(duì)于平臺(tái)特有屬性，通過(guò)擴(kuò)展字段進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)。轉(zhuǎn)換完成后，系統(tǒng)自動(dòng)生成屬性關(guān)聯(lián)報(bào)告，包含匹配成功率、未匹配屬性清單等信息，便于用戶進(jìn)行人工補(bǔ)全?？缙脚_(tái)轉(zhuǎn)換的自動(dòng)化通過(guò)批量任務(wù)調(diào)度工具實(shí)現(xiàn)。用戶可通過(guò)界面設(shè)置轉(zhuǎn)換優(yōu)先級(jí)、輸出路徑等參數(shù)，工具自動(dòng)按隊(duì)列處理轉(zhuǎn)換任務(wù)，并實(shí)時(shí)反饋進(jìn)度。優(yōu)化前后關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 優(yōu)化前后關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比

指標(biāo)

傳統(tǒng)方法

本技術(shù)

提升幅度

驗(yàn)證項(xiàng)目

屬性完整率

≤60%

98.7%

+64.5%

丁選煤廠184臺(tái)設(shè)備

設(shè)備定位時(shí)間

300 s

18 s

94%

甲選煤廠32臺(tái)設(shè)備

幾何缺陷修復(fù)率

人工修復(fù)≤70%

自動(dòng)修100%

+30%

丙選煤廠27臺(tái)設(shè)備

設(shè)計(jì)變更率

35%

12%

-65%

丙選煤廠工藝系統(tǒng)

實(shí)例應(yīng)用與遷移驗(yàn)證

3.1 應(yīng)用場(chǎng)景

BIM模型屬性重構(gòu)與自動(dòng)化技術(shù)在甲選煤廠中執(zhí)行全流程部署，通過(guò)屬性重構(gòu)技術(shù)對(duì)帶式輸送機(jī)棧橋模型完成8項(xiàng)專(zhuān)用參數(shù)遷移（圖5），并基于OBD軸網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)16條棧橋與32臺(tái)分選設(shè)備實(shí)施秒級(jí)自動(dòng)空間定位。在乙選煤廠中，對(duì)171臺(tái)非標(biāo)設(shè)備執(zhí)行單元庫(kù)格式轉(zhuǎn)換（圖6），采用通用加專(zhuān)用屬性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩篩孔尺寸與電機(jī)功率的層級(jí)化掛載。針對(duì)丙選煤廠主廠房電纜橋架模型（圖7），批量轉(zhuǎn)換27臺(tái)溜槽過(guò)程中觸發(fā)幾何拓?fù)湫迯?fù)功能，同時(shí)為齒輥破碎機(jī)編碼C010201動(dòng)態(tài)綁定10項(xiàng)工藝參數(shù)。在丁選煤廠主廠房設(shè)備建模中（圖8），結(jié)合軸網(wǎng)坐標(biāo)對(duì)振動(dòng)給料機(jī)編碼C010101實(shí)施毫米級(jí)精定位，并對(duì)184臺(tái)非標(biāo)設(shè)備執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化屬性封裝。

圖5 甲選煤廠設(shè)備及非標(biāo)模型

圖6 乙選煤廠非標(biāo)設(shè)備建模

圖7 丙選煤廠主廠房電纜橋架模型

圖8 丁選煤廠主廠房設(shè)備建模

3.2 實(shí)施流程

實(shí)施流程以模型跨平臺(tái)遷移為起點(diǎn)，通過(guò)單元庫(kù)生成工具實(shí)現(xiàn)第三方格式向Bentley平臺(tái)的高效轉(zhuǎn)換。以丙選煤廠重介旋流器模型為例，選取XT格式安裝文件后，工具啟動(dòng)批量解析功能提取幾何數(shù)據(jù)與初步屬性；幾何拓?fù)湫迯?fù)模塊自動(dòng)檢測(cè)并修正曲面缺陷，確保模型完整性；轉(zhuǎn)換過(guò)程依據(jù)設(shè)備分類(lèi)編碼規(guī)則，為三產(chǎn)品旋流器自動(dòng)匹配編碼C010301及關(guān)聯(lián)屬性表，同步掛載16項(xiàng)通用屬性與設(shè)備專(zhuān)屬參數(shù)，生成兼具幾何精度與屬性結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化單元庫(kù)，流程階段見(jiàn)表4。

表4 流程階段

技術(shù)實(shí)現(xiàn)

實(shí)際應(yīng)用

模型轉(zhuǎn)換

XT文件批量解析→幾何拓?fù)湫迯?fù)→設(shè)備編碼匹配→單元庫(kù)生成

丙選煤廠27臺(tái)溜槽幾何缺陷自動(dòng)修復(fù)

屬性掛載

通用屬性批量綁定→專(zhuān)用屬性動(dòng)態(tài)加載→工藝參數(shù)結(jié)構(gòu)化關(guān)聯(lián)

丁選煤廠184臺(tái)設(shè)備專(zhuān)用參數(shù)精準(zhǔn)映射

空間定位

OBD軸網(wǎng)坐標(biāo)提取→粗定位區(qū)域劃定→精校準(zhǔn)微調(diào)→毫m級(jí)精度控制

甲選煤廠32臺(tái)分選設(shè)備秒級(jí)定位

成果輸出

屬性完整性校驗(yàn)報(bào)告→定位偏差分析→協(xié)同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)包

乙選煤廠非標(biāo)設(shè)備運(yùn)維交互數(shù)據(jù)集

屬性管理環(huán)節(jié)，依托雙層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制。在丁選煤廠主廠房建模中，屬性管理工具首先為184臺(tái)非標(biāo)設(shè)備綁定通用屬性表，錄入位置號(hào)與制造商等基礎(chǔ)信息；隨后根據(jù)設(shè)備類(lèi)型動(dòng)態(tài)加載專(zhuān)用屬性模板，例如為齒輥破碎機(jī)編碼C010201掛載入料粒度與處理能力等10項(xiàng)工藝參數(shù)。

空間定位階段，系統(tǒng)讀取甲選煤廠OBD軸網(wǎng)數(shù)據(jù)，提取水平軸編號(hào)與高程信息；用戶輸入坐標(biāo)偏移量后，自動(dòng)定位算法通過(guò)粗定位快速劃定設(shè)備區(qū)域，再經(jīng)精校準(zhǔn)將模型精度控制在3 mm內(nèi)，流程終結(jié)時(shí)生成屬性完整性報(bào)告與定位偏差分析。

3.3 效果驗(yàn)證

在丁選煤廠項(xiàng)目中，技術(shù)應(yīng)用顯著提升屬性數(shù)據(jù)完整性。184臺(tái)非標(biāo)設(shè)備經(jīng)跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換后，通用屬性與專(zhuān)用屬性完整保留率達(dá)98.7%，其中振動(dòng)給料機(jī)的9項(xiàng)專(zhuān)用參數(shù)全部精準(zhǔn)映射，無(wú)數(shù)據(jù)丟失或格式異常。模型定位精度經(jīng)激光掃描實(shí)測(cè)驗(yàn)證，12臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備的安裝位置與設(shè)計(jì)坐標(biāo)偏差均<3 mm，滿足高精度施工標(biāo)準(zhǔn)。效率層面，單設(shè)備屬性掛載時(shí)間從傳統(tǒng)20 min縮短至1.5 min，定位耗時(shí)由5 min壓縮至20 s，整體建模周期縮減40%，降低了人工成本。項(xiàng)目實(shí)施效果匯總見(jiàn)表5。

表5 項(xiàng)目實(shí)施效果匯總

項(xiàng)目

設(shè)備規(guī)模/臺(tái)

屬性完整率/%

定位效率/

(s·臺(tái)^-1

周期縮減

關(guān)鍵成果

甲選煤廠

16棧橋+32

100

18

帶寬/帶速參數(shù)無(wú)損遷移

丁選煤廠

84

98.7

15

40%

9項(xiàng)振動(dòng)參數(shù)全映射

丙選煤廠

27

100

10項(xiàng)工藝參數(shù)零誤差

乙選煤廠

71

99.4

98%屬性支持運(yùn)維調(diào)用

丙選煤廠項(xiàng)目進(jìn)一步驗(yàn)證技術(shù)可靠性。27臺(tái)溜槽模型批量轉(zhuǎn)換后幾何精度達(dá)標(biāo)率為100%，曲面連續(xù)性保持原始狀態(tài)，3處自動(dòng)修復(fù)的拓?fù)淙毕菥ㄟ^(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。屬性管理方面，齒輥破碎機(jī)等設(shè)備的10項(xiàng)工藝參數(shù)與工藝臺(tái)賬比對(duì)誤差為零，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)追溯。提升了設(shè)計(jì)協(xié)同效率，多專(zhuān)業(yè)模型對(duì)接時(shí)間從72 h縮短至8 h，因?qū)傩藻e(cuò)誤引發(fā)的設(shè)計(jì)變更減少65%。

乙選煤廠171臺(tái)非標(biāo)設(shè)備的數(shù)據(jù)交互測(cè)試顯示，運(yùn)維系統(tǒng)可直接調(diào)用篩孔尺寸、電機(jī)功率等98%的屬性字段，證實(shí)技術(shù)對(duì)全生命周期數(shù)據(jù)傳遞的有效支撐。

總 結(jié)

（1）針對(duì)選煤廠BIM模型跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換中的屬性丟失、定位效率低下及數(shù)據(jù)管理混亂等問(wèn)題，以Bentley平臺(tái)為基礎(chǔ)，采用C#與C++/CLI混編技術(shù)構(gòu)建可擴(kuò)展二次開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)功能庫(kù)，形成了涵蓋屬性重構(gòu)、自動(dòng)定位及跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換優(yōu)化的完整技術(shù)體系。

（2）建立3級(jí)分層的設(shè)備分類(lèi)編碼規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了工藝機(jī)制、給料設(shè)備、破碎設(shè)備等全品類(lèi)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化分類(lèi)，并設(shè)計(jì)“通用屬性+專(zhuān)用屬性”的雙層結(jié)構(gòu)，覆蓋16項(xiàng)通用屬性及設(shè)備專(zhuān)屬的專(zhuān)用參數(shù)，為屬性信息的結(jié)構(gòu)化管理提供了統(tǒng)一框架。

（3）模型自動(dòng)定位技術(shù)基于OBD軸網(wǎng)系統(tǒng)，采用“粗定位+精校準(zhǔn)”算法，將單設(shè)備定位時(shí)間從5 min縮短至秒級(jí)，定位精度控制小于±3 mm?？缙脚_(tái)轉(zhuǎn)換優(yōu)化通過(guò)數(shù)據(jù)格式適配、幾何信息保真與屬性關(guān)聯(lián)維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了不同平臺(tái)間模型數(shù)據(jù)的無(wú)損遷移，屬性完整率提升至98.7%。該技術(shù)在多個(gè)等選煤廠項(xiàng)目中的應(yīng)用顯示，大型項(xiàng)目建模周期縮短40%，設(shè)計(jì)變更減少65%。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊中心擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡(jiǎn)介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)有限公司主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

刊載欄目：企業(yè)/團(tuán)隊(duì)/人物專(zhuān)訪政策解讀視角·觀點(diǎn)智能示范礦井對(duì)話革新·改造學(xué)術(shù)園地、專(zhuān)題報(bào)道等。

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

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期刊成果：創(chuàng)刊5年來(lái)，策劃出版了“中國(guó)煤科煤礦智能化成果”“陜煤集團(tuán)智能化建設(shè)成果”“聚焦煤炭工業(yè)‘十四五’高質(zhì)量發(fā)展”等特刊/專(zhuān)題30多期。主辦“煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)”“煤炭清潔高效利用先進(jìn)成果發(fā)布會(huì)”“《智能礦山》理事、特約編輯年會(huì)暨智能化建設(shè)論壇”“智能礦山零距離”“礦山智能化建設(shè)運(yùn)維與技術(shù)創(chuàng)新高新研修班”等活動(dòng)20余次。組建了理事會(huì)、特約編輯團(tuán)隊(duì)、卓越人物等千余人產(chǎn)學(xué)研用高端協(xié)同辦刊團(tuán)隊(duì)，打造了“刊-網(wǎng)-號(hào)-群-庫(kù)”全覆蓋的1+N全媒體傳播平臺(tái)，全方位發(fā)布礦山智能化領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品、新經(jīng)驗(yàn)。

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