煤机装备设计数据共享服务云平台.pdf
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1、第8 期2023年8 月机械设计与制造Machinery Design&Manufacture285煤机装备设计数据共享服务云平台马鹏淘1 2,丁华 1,2(1.太原理工大学机械与运载工程学院,山西太原0 30 0 2 4;2.煤矿综采装备山西省重点实验室,山西太原0 30 0 2 4)摘要:针对煤机装备设计数据“信息孤岛”的现象,基于“数据超市”理念的共享模式构建了煤机装备设计数据共享服务云平台架构,分析了数据的输入-处理-输出的“数据循环”体系,设计了煤机装备数据汇交、专题数据和应用服务三大主要功能模块。利用C#.net、A j a x、W e b Se r v i c e 数据传输、权限
2、控制和配置文件加密等技术,完成了煤机装备设计数据共享服务云平台的开发。应用实例表明,云平台界面友好,运行稳定,可实现煤机领域数据安全规范汇交、专题数据分级分类共享和应用服务系统高效分析与设计,为煤机装备企业提供科研、设计、制造、设备运行等设计数据支撑与服务。关键词:煤机装备;设计数据;共享;云平台;数据循环中图分类号:TH16Coal Machine Equipment Design Data Sharing Service Cloud Platform(1.School of Mechanical Vehicle Engineering,Taiyuan University of Techn
3、ology,Shanxi Taiyuan 030024,China;2.Shanxi Key Laboratory of Fully Mechanized Coal Mining Equipment,Shanxi Taiyuan 030024,China)Abstract:Aiming at the phenomenon of“information island of coal machine equipment design data,the sharing mode basedon the concept of data supermarket constructs the cloud
4、platform architecture of coal machine equipment design data sharingservice,analyzes the“data cycle”system of data input-processing-output,and designs the three main function modules of coalmachine equipment data interchange,thematic data and application service.The development of the data sharing se
5、rvice cloudplaiform for coal machine equipment design is completed by using technologies such as C.net,Ajax,Web Service data transmis-sion,permission control and profile encryption.Application examples show that the cloud platform interface is friendly and sta-ble,which can realize the convergence o
6、f data security norms in the field of coal machines,the sharing of thematic data classifi-cation and the efficient analysis and design of application service systems,and provide design data support and services for coalmachine equipment enterprises such as scientific research,design,manufacturing an
7、d equipment operation.Key Words:Machine Equipment;Design Data;Shared;Cloud Platform;Data Cycle文献标识码:AMA Peng-taol2,DING Hual-2文章编号:1 0 0 1-3997(2 0 2 3)0 8-0 2 8 5-0 41引言随着大数据共享时代的到来,煤炭工业发展“十三五”规划明确提到要“加强煤炭集成创新,推动物联网、大数据、云计算等现代信息技术在煤炭行业的集成应用,服务煤炭生产、行业管理等工作”。煤机装备行业对数据共享的应用还处于尝试阶段,用行业数据指导决策、用制造业数据推动技术
8、创新,将使大数据成为未来国内煤机装备制造行业持续健康发展的重要助推器。为了在大数据共享时代竞争中抢夺先机,国内外学者逐步开展数据共享研究 1-5,构建规范化的煤机装备设计数据共享服务云平台是当前煤机装备领域的首要任务。目前煤机装备企业进行了数据中心信息化的建设,这些平台的建立在实现企业数据信息管理过程中起到了非常重要的作用。随着煤机装备制造业朝着智能来稿日期:2 0 2 2-0 6-0 8基金项目:国家自然科学基金专项项目(J1924025);山西省科技基础条件平台项目(2 0 1 8 0 5D141002);山西省重点研发项目(2 0 1 90 3D121064)作者简介:马鹏淘,(1 99
9、5-),男,山西汾阳人,硕士研究生,主要研究方向:煤机装备数据共享平台;丁华,(1 97 9-),女,山西太原人,博士研究生,教授,主要研究方向:现代机械设计,煤机装备云平台化方向发展,目前科研人员已经设计出采煤机零件网络参数化CAD系统 6 、刮板输送机参数化CAE系统 7 、刮板输送机三维参数化设计系统 8 、采煤机数字化集成系统 9,这些服务系统虽然为煤机装备企业和科研人员提供了一定的基础服务,但具有单一建设和单一应用的特点,缺乏对煤机装备全生命设计周期的策划,数据资源的合理使用,无法实现数据的高效利用,因此构建综合性数据共享服务云平台成为煤机装备企业智能化发展的首要任务。针对主要煤机装
10、备(即采煤机、掘进机、提升机和刮板输送机)设计数据共享需求,提出构建一种综合性数据共享服务云平台,开发了数据汇交模块、专题数据模块和应用服务模块供煤机装备领域人员使用,解决了单一建设、单一应用和数据零散分布286的问题,达到了数据统一规划和系统综合应用的目标,提高了煤机装备设计数据共享化程度。2煤机装备设计数据共享服务云平台架构和系统功能设计2.1煤机装备设计数据共享服务云平台架构煤机装备设计数据共享服务云平台架构分为五部分。其中,物理层处于架构最底层的位置,由服务器设备、存储设备和网络设备组成;云平台层处于核心位置,由分布式数据库和操作系统组成;服务层由环境服务、测试服务和应用系统组成,用户
11、实名登录可进行在线操作应用服务进行设计产品;应用层由基础技术应用、专业技术应用和行业应用三部分组成,将平台所有服务功能提供给用户使用;用户层由设计人员、领域专家和管理员组成。2.2系统功能设计针对主要煤机装备制造领域需求,平台开发了数据汇交、专题数据和应用服务三大主要功能模块。数据汇交模块提供汇交注册、汇交申请、数据上传与审核、数据发布等服务。专题数据模块对煤机装备企业数据进行数据挖掘、深度分析和分级分类等加工处理,形成煤机装备专题数据库。应用服务模块面向煤机装备的设计、分析、制造一体化过程,以专题数据库为基础,形成面向煤机装备的各个阶段提供共享服务的应用服务系统。煤机装备设计数据共享服务云平
12、台功能,如图1 所示。采煤机捆进机数据汇交专题服务库优化做计胖图1 煤机装备设计数据共享服务云平台功能图Fig.1 Function Diagram of Data Sharing Service CloudPlatform for Coal Machinery Equipment Design2.2.1数据汇交模块(1)汇交注册。在煤机装备数据汇交注册中,首先确认汇交数据申请者(个人或团队)具有自主知识产权,并且保证汇交数据的真实性,汇交注册人员包括个人实名注册用户、企业实名注册用户和科研单位注册用户。(2)汇交申请。汇交注册人员按统一要求规范化整理拟汇交的数据,按要求拟定汇交数据说明文档,
13、将汇交数据实体样例、数据质量承诺书、申请数据汇交凭证文档上传到平台,填写元数据,提交汇交申请。(3)汇交审核。平台管理员对提交材料进行数据汇交审核,如审核通过,用户需提交后续完整的数据集。如果不通过,将由用户进一步完善材料。(4)汇交人库。平台管理员将上传的数据进行分类整理入库管理,按共享协议发布供用户在线浏览和下载使用。2.2.2专题数据模块煤机装备设计数据是指在煤机装备设计、分析、生产、运行、监测、优化、评价、研究工作中产生的海量数据。马鹏淘等:煤机装备设计数据共享服务云平台2.2.3应用服务模块应用服务模块面向煤机装备的设计、分析、制造一体化过程,集成CAD建模系统、CAE分析系统、优化
14、设计系统等应用服务系统,这些应用服务系统以专题数据库为基础,面向煤机装备的各个阶段提供共享服务。CAD建模系统提供在线参数建模系统,用户只需输人新的驱动参数,就能够直接从库中调出所需模型;CAE分析系统提供煤机装备运动学、静力学、刚体动力学、刚柔混合动力学分析,以及关键零部件的结构强度、优化设计、结构模态和寿命预测分析;优化设计系统根据设计所需性能目标,构建目标函数,在符合给定的各种约束条件下,选出一种最优方案。系统整合了机构优化煤机装备科学数据共享服务平台设计、机械零件优化设计、机械系统优化设计、结构优化设计、形状优化设计、可靠性优化设计、复杂系统优化设计等算法、原理、刮板输送机提升机应用服
15、务第8 期本模块设计资料库包括常用的计量单位、物理常数、极限配合与公差值、表面粗糙度等设计资料;计算资源库包括煤机装备各零部件本身的数据和相应的计算公式;CAE分析库包括零部件的瞬态动力学分析、结构静力学分析、模态分析、疲劳分析等结果,分析数据包括前期处理信息、求解结果、后期处理过程信息和分析报告等;材料库包括材料的特性、使用要求、应用场景、物理和力学性能、疲劳极限、疲劳寿命等信息;企业产品信息库包含煤机装备各种产品的型号、基本参数、使用寿命、价格及生产厂家等信息;文献库提供有关煤机装备的全球优质学术资源,包含学术期刊、学位论文、会议文章等各种资源类型。方法、方案、模型、软件、技术等信息,帮助
16、设计者进行优化设计。3数据共享体系3.1“数据超市 理念的共享模式煤机装备设计数据共享服务云平台的目的就是为用户提供方便快捷的数据查询和应用服务功能,让用户能够精准找到所需数据和便捷的操作综合性服务系统。以服务为核心的“数据超市”理念的共享模式就是收集和整理海量的煤机装备设计数据,通过共享云平台的数据汇交、专题数据和应用服务三大功能模块为用户提供数据汇交、数据查询下载和在线分析设计等服务。数据使用者数据管理者角色管理、用户分级分布式数据数据目录服应用服务查询技术数据访间、煤机装备设计数据超市浏览、下载专题数据关系数据库图2“数据超市”理念的共享模式Fig.2 The Sharing Mode
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- 关 键 词:
- 装备 设计 数据 共享 服务 平台
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