CN107563023A - 一种核电厂三维电缆敷设设计系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电厂三维电缆敷设设计系统以及设计方法，其包括：数据输入模块、敷设规则配置模块以及敷设设计模块。本发明通过设置敷设规则配置模块配置电缆敷设的各项规则，同时敷设设计模块根据电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径。以此在PDMS三维布置设计平台中实现三维可视化电缆敷设设计工作，建立完整的电缆敷设设计数据平台，通过信息化手段，实现电缆敷设设计的科学、协同的设计方式。

Description

一种核电厂三维电缆敷设设计系统及方法

技术领域

本发明涉及领域，尤其涉及一种核电厂三维设计模式下的电缆敷设设计系统及方法。

背景技术

核电站电缆敷设设计是核电站电气和仪控设计的重要组成部分，也是核电站防火安全设计的基础。核电站电缆数量繁多，平均每个工程有超过5万根电缆。同时，由于核电站空间紧凑性和复杂性，也造成电缆布置空间复杂。此外，电缆敷设分包院众多，出图深度和接口交换量远超常规工程。这些都给实际核电站电缆敷设设计带来很大的困难。

现有技术中，国内外电缆敷设设计主要采用以下方式：

(1)采用的PERICLES软件(最新版本为PERICLES-III)软件进行设计。但由于PERICLES软件是一个基于纯文本方式的三维电缆敷设设计系统，其无可视化界面、无数据库管理、无电子化流程控制体系。因此造成了PERICLES软件设计非常不直观，且与上下游专业人工交互数据量大，耗时易出错。

(2)采用三维可视化电缆敷设软件用于电缆敷设，如在AutoCAD中进行电缆敷设设计，但上述三维可视化电缆敷设软件大都集中于火力发电厂中的电缆敷设设计系统的开发，不适用于核电电缆的敷设设计。

因此，有必要提供一种能特别适用于核电工程电缆敷设的、能实现三维可视化、数字化、自动化的核电电缆敷设设计系统及方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的由于核电站空间紧凑、复杂，造成电缆布置空间复杂，而目前国际和国内主流的做法是在二维平面及AutoCAD中进行电缆敷设设计工作，无可视化界面、无数据库管理、无电子化流程控制体系的缺陷，本申请提供了一种可适用于核电工程的三维电缆敷设设计系统及方法，其在PDMS三维布置设计平台中实现三维可视化电缆敷设设计工作，建立完整的电缆敷设设计数据平台，通过信息化手段，实现电缆敷设设计的科学、协同的设计方式。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，提供一种核电厂三维电缆敷设设计系统，其包括：

数据输入模块，其用于接收电缆敷设数据；

敷设规则配置模块，其用于设置电缆敷设规则；

敷设设计模块，其分别连接所述数据输入模块和敷设规则配置模块，用于根据所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径。

优选的，还包括：流程控制模块，其分别与所述数据输入模块、敷设规则配置模块以及敷设设计模块连接，用于对所述电缆路径进行校核，并产生校核结果；

电缆敷设数据库，其连接所述数据输入模块、敷设规则配置模块、敷设设计模块，用于存储所述电缆敷设数据、电缆敷设规则以及电缆路径，并供调用以及数据输出模块，其分别连接所述电缆敷设数据库、敷设设计模块以及流程控制模块，用于输出所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则和/或电缆路径和/或校核结果。

优选的，所述敷设设计模块包括：

自动敷设模块，其连接所述数据输入模块以及敷设规则配置模块，用于加载所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息，并结合所述敷设规则进行电缆路径搜索计算，产生计算结果；

以及三维设计模块，其连接所述自动敷设模块，用于显示电缆敷设的起始设备以及终止设备；并根据所述计算结果在所述起始设备与终止设备之间自动敷设电缆，生成电缆路径，并对生成的电缆路径进行三维可视化显示。

优选的，所述敷设设计模块还包括：

调整模块，其连接所述自动敷设模块，用于对所述自动敷设模块中加载的所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息进行手动修改，并结合所述敷设规则重新进行电缆路径搜索计算，重新产生计算结果；以及

容积率控制模块，其连接所述三维设计模块，用于显示已选择的、所述三维设计模块中的电缆路径的当前容积率，并将所述当前容积率与预设的容积率校验标准进行判断，若所述当前容积率不符合容积率校验标准，则产生报警信号。

优选的，所述自动敷设模块包括：

节点删除模块，其用于根据电缆敷设设计规则，裁减电缆敷设设计中的桥架节点，删除不符合敷设条件的拓扑，减少搜索次数；

判断模块，其连接所述节点删除模块，其用于在裁减桥架节点的基础上，判断是否有至少一条电缆路径存在：若没有，则不进行电缆路径搜索计算，减少运算量；若有至少一条电缆路径存在，则进行电缆路径搜索计算，并产生计算结果；

以及从加速模块，其连接所述判断模块，用于对电缆路径搜索计算进行加速。

优选的，所述流程控制模块包括：

路径存储模块，其连接所述敷设设计模块，用于存储产生的电缆路径；

校核模块，其连接所述路径存储模块，用于对所述路径存储模块中的电缆路径进行校核，并产生校核结果；

发布模块，其连接所述校核模块，用于对所述校核结果进行判断，若检核结果合格，则发布所述检核结果；若所述检核结果不合格，则不发布所述检核结果，并将所述检核结果通过所述检核模块返回到所述路径存储模块中进行存储，供设计人员对电缆路径进行修改；

以及监控模块，其连接所述数据输入模块以及敷设规则设置模块，用于对

所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行监控，若所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则发生异常，则产生提示信号。

另一方面，还提供一种核电厂三维电缆敷设设计方法，其包括如下步骤：

S1、通过数据输入模块接收电缆敷设数据；

S2、设置电缆敷设规则；

S3、根据所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径。

优选的，还包括：S4、对所述电缆路径进行校核，并产生校核结果；

S5、输出所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则和/或电缆路径和/或校核结果；

以及S6、建立电缆敷设数据库，存储所述电缆敷设数据、电缆敷设规则以及电缆路径，并供调用。

优选的，所述步骤S3包括：

S31、加载所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息，并在三维设计模块中显示电缆敷设的起始设备以及终止设备；

S32、结合所述敷设规则进行电缆路径搜索计算，产生计算结果；

S33、根据所述计算结果在所述起始设备与终止设备之间自动敷设电缆，生成电缆路径，并对生成的电缆路径进行三维可视化显示。

优选的，所述步骤S4中包括：

S41、存储产生的电缆路径；

S42、对所述路径存储模块中的电缆路径进行校核，并产生校核结果；

S43、对所述校核结果进行判断，若检核结果合格，则将所述电缆路径的状态由敷设状态升为校核状态，并且发布所述检核结果，并在发布该检核结果时，将电缆状态从校核状态升为发布状态；若所述检核结果不合格，则不发布所述检核结果，所述电缆路径的状态保持为敷设状态，并将所述检核结果通过所述检核模块返回到所述路径存储模块中进行存储，设计人员可根据所述路径存储模块中的不合格的检核结果对电缆路径进行修改。

优选的，所述步骤S4中还包括：

S44、根据合格的检核结果进行电缆敷设的实际施工，若在所述实际施工的过程中发现问题，则根据所述问题将所述电缆路径进行升版，再将所述升版后的电缆路径进行存储。

优选的，所述步骤S6中包括：

S61、根据三维设计桥架模型进行拓扑数据，获得用于计算电缆路径的网络拓扑图；

S62、获得所述电缆信息和敷设设备信息，制成可编辑文档；

S62、获得所述敷设规则配置数据；

S63、获得电缆路径数据；

以及S64、将所述S61-S63中的数据存储在电缆敷设数据库中，并供设计人员随时调用。

本发明的技术方案所取得的技术效果：

本发明针对核电站电缆敷设设计的问题，在PDMS三维布置设计平台中实现三维可视化电缆敷设设计工作，建立完整的电缆敷设设计数据平台，通过信息化手段，实现电缆敷设设计的科学、协同的设计方式。本发明提出的方法和系统能够实现自动敷设设计、必经段/必不经段设置、容积率控制、敷设设计的编校审、统计分析等功能。具体的，本发明提出统一电缆敷设设计数据库，在统一的数据平台上进行电缆敷设设计，减少数据交互的次数和接口的数量，提高了数据传递和共享的效率，并且本发明采用了核电站电缆敷设设计流程，强调了数据质保的重要性，所有电缆敷设设计数据都必须经过编、校、审数据流程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一中的核电厂三维电缆敷设设计系统结构示意图；

图2a是实施例一中的敷设设计模块结构示意图；

图2b是实施例一中的自动敷设模块结构示意图；

图3是实施例一中的Dijkstra算法原理图；

图4是实施例一中的流程控制模块结构示意图；

图5是实施例一中的电缆敷设数据库结构示意图；

图6是实施例二中的核电厂三维电缆敷设设计的流程示意图；

图7是实施例二中的添加低压电缆类型界面图；

图8是实施例二中的添加低压类型托盘界面图；

图9是实施例二中的匹配低压电缆与低压类型托盘界面图；

图10是实施例二中的匹配电缆颜色与托盘颜色界面图；

图11是实施例二中的配置容积率计算规则界面图；

图12是实施例二中的登录PDMS，打开CRS软件敷设界面图；

图13是实施例二中的搜索，加载电缆界面图；

图14是实施例二中的申明敷设权限，在三维界面中显示电缆的起始设备、终止设备界面图；

图15是实施例二中的在三维界面中显示起始设备和终止设备界面图；

图16是实施例二中的自动敷设路径界面图；

图17是实施例二中的手动调整界面图；

图18是实施例二中的添加了LV/CO/5LX6500B为必经路段界面图；

图19是实施例二中的查询某段托盘容积率界面图；

图20是实施例二中的校核、发布电缆界面图；

图21是实施例二中的电缆路径清单示意图。

具体实施方式

本发明针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种核电厂三维电缆敷设设计系统及方法，其核心思想是：通过设置敷设规则配置模块配置电缆敷设的各项规则，同时敷设设计模块根据电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径。以此在PDMS三维布置设计平台中实现三维可视化电缆敷设设计工作，建立完整的电缆敷设设计数据平台，通过信息化手段，实现电缆敷设设计的科学、协同的设计方式。

实施例一：

如图1所示，本发明中的核电厂三维电缆敷设设计系统主要包括：

数据输入模块1，其用于接收电缆敷设数据；

敷设规则配置模块2，其用于设置电缆敷设规则；

敷设设计模块3，其分别连接所述数据输入模块1和敷设规则配置模块2，用于根据所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径；

流程控制模块4，其分别与所述数据输入模块1、敷设规则配置模块2以及敷设设计模块3连接，用于对所述电缆路径进行校核，并产生校核结果；

电缆敷设数据库5，其连接所述数据输入模块1、敷设规则配置模块2、敷设设计模块3，用于存储所述电缆敷设数据、电缆敷设规则以及电缆路径，并供调用；

以及数据输出模块6，其分别连接所述电缆敷设数据库5、敷设设计模块3以及流程控制模块4，用于输出所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则和/或电缆路径和/或校核结果。

下面对上述各个模块分别进行描述：

1、数据输入模块1。本发明中的数据输入模块1可采用从数据库(如本发明中的电缆敷设数据库5)中自动获取和/或以导入可编辑文档(如Excel文档、TXT文档等)的形式，便捷的接收电缆敷设设计所需要的所有电缆敷设数据。本实施例中，所述电缆敷设数据包括：桥架拓扑信息(所述桥架拓扑信息可通过PDMS生成，其包括点和链接边信息，以及桥架容积率等)、电缆信息(包括电缆类型与等级、电缆端接、电缆在托盘上的起始点/终止点等)以及敷设设备信息(包括电缆的起始设备、终止设备信息等)。

2、敷设规则配置模块2。其可以给设计人员提供一个友好的操作界面，用于供所述设计人员设置电缆敷设规则。所述电缆敷设规则包括：电缆与桥架类型匹配(如电缆电压等级与托盘电压等级的匹配)、电缆与桥架颜色/列别匹配(如电缆颜色与托盘颜色的匹配)、桥架容积率计算等。

3、敷设设计模块3。所述敷设设计模块3采用自动敷设方式完成实际工程中大部分电缆敷设设计，同时辅予必经段/必不经段设置功能满足一些特殊情况设计。此外，系统提供超容告警/容积率查询功能方便设计人员及时、快捷的对电缆敷设设计进行相应调整。具体的，如图1，2a所示，所述敷设设计模块3包括以下几个部分：

(1)、自动敷设模块31，其连接所述数据输入模块以及敷设规则配置模块，用于加载所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息，并结合所述敷设规则进行电缆路径搜索计算，产生计算结果。

本实施例中，为了保证能够自动、准确、快速的搜索到符合核电设计要求的电缆路径，本发明采用迪杰斯特拉(Dijkstra)最短路径算法作为电缆路径搜索算法，进一步用于进行电缆路径搜索计算。

具体的，Dijkstra算法主要特点是以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止，其算法原理图如图3，具体算法过程如下：

(1)首先，引入一个辅助向量D，它的每个分量D[i]表示当前所找到的从起始点(即源点)到其它每个顶点的长度。

例如，D[3]＝2表示从起始点到顶点3的路径相对最小长度为2。需要强调的是，在算法执行过程中，D值是在不断逼近最终结果的，但在算法过程中不一定等于长度。

(2)D初始状态为：若从源点υ到顶点υ_i有弧(即从υ到υ_i存在连接边)，则D[i]为弧上权值(即为从υ到υ_i的边权值)；否则置D[i]为∞。

显然，长度D[j]＝Min{D|υ_i∈V}路径就是从源点υ出发到顶点υ_j长度最短一条路径，此路径为(υ，υ_i)。

(3)寻找下一条长度次短的路径，即找到从源点υ到下一个顶点υ_j最短路径长度所对应的顶点，且这条最短路径长度仅次于从源点υ到顶点υ_j最短路径长度。

假设该次短路径终点是υ_k，则该路径是(υ，υ_k)，或(υ，υ_j，υ_k)，其长度或者是从υ到υ_k的弧上权值，或者是D[j]加上从υ_j到υ_k的弧上的权值。

(4)一般情况下，假设S为已求得的从源点υ出发的最短路径长度

的顶点集合，则可证明：下一条次最短路径(设其终点为x)要么是弧(υ,x)，或者是从源点υ出发的中间只经过S中的顶点而最后到达顶点x的路径。因此，下一条次短的最短路径长度必是D[j]＝Min{D[i]|υ_i∈V-S}，其中D[j]要么是弧(υ，υ_i)的权值，或者是D[k](υ_k∈S)和弧(υ_k，υ_i)的权值之和。

由此可见，Dijkstra算法是一种矩阵算法，其优点是可以全面准确的搜索到最优的最短电缆敷设路径，稳定性高，但其缺点是算法搜索效率取决于其相邻节点数。Dijkstra算法复杂度是n2，未经优化时，对于电缆数量超过5万根单个核电工程而言，搜索效率非常低。

为此，本发明通过所述自动敷设模块31对上述电缆路径搜索计算的计算方法(如Dijkstra算法)进行优化和加速，获得另一种电缆路径搜索算法。具体的，如图2b所示，所述自动敷设模块31包括：

a、节点删除模块311，其用于根据电缆敷设设计规则，裁减电缆敷设设计中的桥架节点，删除不符合敷设条件的拓扑，减少搜索次数；

b、判断模块312，其连接所述节点删除模块311，其用于在裁减桥架节点的基础上，判断是否有至少一条电缆路径存在：若没有，则不进行电缆路径搜索计算，减少运算量；若有至少一条电缆路径存在，则进行电缆路径搜索计算(如按照上述Dijkstra算法进行计算)，并产生计算结果；

c、从加速模块313，其连接所述判断模块312，用于通过STL数据结构技术，充分利用内存，对电缆路径搜索计算(如通过Dijkstra算法进行电缆路径搜索计算)进行加速。

经过优化加速后，电缆路径搜索效率得到了显著提高，在现有常规PC机上(CPU运算速度2.6G，内存2G)，节点数超过80万时，平均单根电缆路径搜索时间<3秒，与英国CLOUDIS公司CMPIC等软件相比，搜索效率有1～2个量级提高。

(2)、三维设计模块32，其连接所述自动敷设模块31，用于显示电缆敷设的起始设备以及终止设备；即，通过所述自动敷设模块31通过计算，产生计算结果，获得电缆路径可能通过的节点，所述三维设计模块32则根据所述计算结果在所述起始设备与终止设备之间自动敷设电缆，使电缆依次通过所述节点，将不同节点之间的电缆单元连接，最后生成电缆路径，并对生成的电缆路径进行三维可视化显示。

本实施例中，所述三维设计模块32可以为PDMS。PDMS平台自带先进的、成熟的三维图形引擎，可通过二次开发，实现电缆敷设设计过程直观、高效和准确的三维可视化显示。例如：

a、厂房、桥架模型显示：基于整个厂房三维布置设计环境，利用PDMS已有的先进的、成熟三维图形引擎显示真实、精确的厂房和桥架三维设计模型。

b、电气设备模型显示：根据电气设备在电缆敷设设计中所起到的功能和特点，通过在电气设备所在的位置上建立与电气设备大小一致长方体模型来表示电气设备，可形象的表示电气设备的布置，满足设计要求。

c、电缆路径显示：PDMS平台本身无显示电缆路径的功能。因此，为了有效显示电缆路径，在PDMS三维图形引擎框架下，提取数据库(如本发明中的电缆敷设数据库)中已生成的电缆路径信息、上下桥架点信息等，通过PDMS自带开发语言PML进行二次开发，用连线的方式连接起始以及上桥架的点，然后根据路径中的拓扑点信息，逐次标注桥架路径，画出相应的直线，当需要转弯时，根据三维点信息生成转角路径信息，最后连接下桥架点和终止设备点，有效完成电缆路径显示。

(3)、调整模块33，其连接所述自动敷设模块31，用于对所述自动敷设模块31中加载的所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息进行手动修改，并结合所述敷设规则重新进行电缆路径搜索计算，重新产生计算结果。

例如：若需要满足一些特定电缆敷设的设计需要，可通过所述调整模块进行必经段/必不经段设置，即，由设计人员指定电缆必经/必不经过的桥架路段后，在进行电缆路径搜索计算时强制将指定的路径加入到计算中，从而搜索到符合必经/必不经过的桥架路段的最优电缆敷设路径。

或者，若所述自动敷设模块31计算产生的电缆路径不符合要求，则可通过所述调整模块手动调整电缆在托盘上的起始点、终止点，对电缆路径进行人工干预，重新进行电缆路径搜索计算，并重新产生调整后的电缆路径。

(4)容积率控制模块33，其连接所述三维设计模块32，用于显示已选择的、所述三维设计模块32中的电缆路径的当前容积率，并将所述当前容积率与预设的容积率校验标准进行判断，若所述当前容积率不符合容积率校验标准，则产生报警信号。

具体的，由于容积率控制是电缆敷设中的关键一环，本实施例根据电缆电压等级和敷设类型的不同，分别采用不同的方式进行桥架容积率计算和校验，表1即为预设的容积率检验标准。

当所述三维设计模块32中显示出所述电缆路径后，可先选择所述电缆路径中的某部分，如某段托盘模型，所述容积率控制模块进而显示该部分电缆路径的当前容积率以及已敷设电缆根数，并进一步将所述当前容积率与所述表1中的容积率校验标准做对比，若不符合容积率校验标准，则会给出超容报警。由此，设计人员可以随时查询所关心的桥架容积率，并且便于设计人员对容积率进行调整。

4、流程控制模块34。对于复杂的电缆敷设设计，如核电工程的电缆敷设设计的第一要素就是保证设计质量，由于核电站设计复杂性，必须具有严格的编校审流程来控制设计过程。传统的人工编校审方式不仅易产生人为疏忽和遗漏，而且其设计过程不易跟踪和追溯，制约设计效率和质量。对此，本实施例中的流程控制模块即提供了一种自动化和可视化的全寿命周期设计过程控制体系，用于控制电缆敷设设计全寿命周期过程。

具体的，如图4所示，所述流程控制模块34包括：

路径存储模块341，其连接所述敷设设计模块3，用于存储产生的电缆路径；

校核模块342，其连接所述路径存储模块341，用于对所述路径存储模块341中的电缆路径进行校核，并产生校核结果；

发布模块343，其连接所述校核模块342，用于对所述校核结果进行判断，若检核结果合格，则发布所述检核结果(如将所述检核结果发布至WEB网页)；若所述检核结果不合格，则不发布所述检核结果，并将所述检核结果通过所述检核模块返回到所述路径存储模块中进行存储，设计人员可根据所述路径存储模块中的不合格的检核结果对电缆路径进行修改。同时，为便于设计人员技术查看电缆路径的状态，所述发布模块还可根据所述检核结果设置并改变所述电缆路径的状态：若判断得出检核结果合格，则将所述电缆路径的状态由敷设状态(Draft)升为校核状态(Check)，并在发布该检核结果时，将电缆状态从校核状态(Check)升为发布状态(Validated)；若检核结果不合格，则所述电缆路径的状态保持为敷设状态(Draft)。

此外，若要对所述电缆路径进行修改，则要通过所述发布模块将电缆状态从发布状态(Validated)降到敷设状态(Draft)后才能进行所述电缆路径的修改；

以及监控模块344，其连接所述数据输入模块1以及敷设规则设置模块2，用于对所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行监控，若所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则发生异常，则产生提示信号。

5、电缆敷设数据库5。电缆敷设设计的数字化是提升设计信息化水平的关键一环，是实现整个设计数据协同的基础。因此，本实施例中，通过设置电缆敷设数据库来与所述数据输入模块、敷设规则配置模块、敷设设计模块连接，并采用SQL Sever数据库技术，对整个电缆敷设设计中的主要设计数据，例如所述电缆敷设数据、电缆敷设规则以及电缆路径等进行数字化，并进行存储，并供设计人员随时调用。所述电缆敷设数据库的架构见图5所示。

上述电缆敷设数据库5的建立，不仅可以通过Excel表方式导入电缆/设备端接等输入信息，而且可通过数据库自动联动方式，直接获取桥架拓扑信息，极大提高了数据输入效率和质量。同时，上述电缆敷设数据库也为电缆敷设结果数据处理(如生成统计报表)和以各种形式发布(如网页形式发布到下游设计人员和施工现场)提供了很好的基础和平台，显著提高了电缆敷设设计数据协同效率和质量。

6、数据输出模块6。其分别连接所述电缆敷设数据库6、敷设设计模块3以及流程控制模块4，用于通过网页和/或单机客户端等方式输出所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则和/或电缆路径和/或校核结果，便于相关人员快速、便捷的查询和获取相关数据。

实施例二：

如图6所示，本发明中的核电厂三维电缆敷设设计方法包括如下步骤：

S1、通过数据输入模块接收电缆敷设数据；

S2、设置及设置电缆敷设规则；

S3、根据所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径；

S4、对所述电缆路径进行校核，并产生校核结果；

S5、输出所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则和/或电缆路径和/或校核结果；

S6、建立电缆敷设数据库，存储所述电缆敷设数据、电缆敷设规则以及电缆路径，并供调用。

优选的，所述步骤S3包括以下步骤：

S31、加载所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息，并在三维设计模块中显示电缆敷设的起始设备以及终止设备；

S32、结合所述敷设规则进行电缆路径搜索计算，产生计算结果；

S33、根据所述计算结果在所述起始设备与终止设备之间自动敷设电缆，生成电缆路径，并对生成的电缆路径进行三维可视化显示；

其中，所述步骤S32包含两种进行电缆路径搜索计算的方法：

第一种：通过迪杰斯特拉(Dijkstra)最短路径算法作为电缆路径搜索算法，以此来获得所述电缆路径；

第二种：所述进行电缆路径搜索计算的过程包括如下步骤：

S321、裁减电缆敷设设计中的桥架节点，删除不符合敷设条件的拓扑，减少搜索次数；

S322、在裁减桥架节点的基础上，判断是否有至少一条电缆路径存在：若没有，则不进行电缆路径搜索计算，减少运算量；若有至少一条电缆路径存在，则进行电缆路径搜索计算(如按照上述Dijkstra算法进行计算)，并产生计算结果；

同时，在进行步骤S321、S322的过程中，同时通过STL数据结构技术，充分利用内存，对电缆路径搜索计算(如通过Dijkstra算法进行电缆路径搜索计算)进行加速；

若需要调整所述电缆路径，则步骤S3还可以包括S34、对所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息进行修改，并结合所述敷设规则重新进行电缆路径搜索计算，重新产生计算结果；

以及S35、查询已选择的、所三维设计模块中的电缆路径的当前容积率，并将所述当前容积率与预设的容积率校验标准进行判断，若所述当前容积率不符合容积率校验标准，则产生报警信号。

进一步的，所述步骤S4中包括：

S41、存储产生的电缆路径；

S42、对所述路径存储模块中的电缆路径进行校核，并产生校核结果；

S43、对所述校核结果进行判断，若检核结果合格，则将所述电缆路径的状态由敷设状态(Draft)升为校核状态(Check)，并且发布所述检核结果(如将所述检核结果发布至WEB网页)，并在发布该检核结果时，将电缆状态从校核状态(Check)升为发布状态(Validated)；若所述检核结果不合格，则不发布所述检核结果，所述电缆路径的状态保持为敷设状态(Draft)，并将所述检核结果通过所述检核模块返回到所述路径存储模块中进行存储，设计人员可根据所述路径存储模块中的不合格的检核结果对电缆路径进行修改；进一步的，若要对所述电缆路径进行修改，则要通过所述发布模块将电缆状态从发布状态

(Validated)降到敷设状态(Draft)后才能进行所述电缆路径的修改；

以及S44、根据合格的检核结果进行电缆敷设的实际施工，若在所述实际施工的过程中发现问题，如电缆路径问题、端接清单问题等，则根据所述问题将所述电缆路径进行升版，如进行路径升版、端接清单升版等，再将所述升版后的电缆路径进行存储。

进一步的，所述步骤S6包括：

S61、根据三维设计桥架模型进行拓扑数据，如点和链接边的数据信息生成，获得用于计算电缆路径的网络拓扑图；

S62、获得所述电缆信息和敷设设备信息，制成可编辑文档(如Excel、TXT文档等)；

S62、获得所述敷设规则配置数据，具体包括：桥架容积率、电缆类型、电压等级等；

S63、获得电缆路径数据；

S64、将所述S61-S63中的数据存储在电缆敷设数据库中，并供设计人员随时调用。

下面以实际的案例来详细说明上述实施例二中的方法流程：

第一步：项目建立：由项目管理员登陆PDMS，在CRS(Cable Routing System,即本发明中三维电缆敷设设计系统的一种具体形式)软件中建立电缆敷设工程项目，并建立用户，为用户授权。

第二步：配置敷设规则，由项目电缆敷设管理员根据专业人员要求，配置后台电缆敷设规则，例如：

1)电缆电压等级与托盘电压等级关系设置，首先添加低压电缆类型，如图7，再添加低压类型托盘，如图8，再把低压电缆与低压类型托盘匹配，如图9；

2)配置电缆颜色与托盘颜色的匹配关系，如图10。

3)配置容积率计算规则：设置电缆长度裕量Margin，设置容积率数值Fillingrate，设定低压电缆主芯体截面积临界值Section Limits，当低压电缆主芯体截面积小于等于临界值时，低压电缆按照面积(By Area)方法计算容积率；当低压电缆主芯体截面积大于临界值时，低压电缆按照宽度(By Width)方法计算容积率，如图11。

第三步：电缆敷设数据导入：

所述电缆敷设数据电缆端接表、电缆规格表等，由项目电缆敷设管理员导入后台数据库，为下一步敷设电缆路径提供数据基础。

第四步：计算并敷设电缆路径：

登录PDMS，打开CRS软件敷设界面，如图12所示。

1)搜索并加载电缆

如下图13所示：选择电缆编号的搜索条件，输入5DCAB06*内容，搜索得到电缆编号包含‘5DCAB06’所有电缆；

2)如图14所示，点选其中一条电缆，首先申明敷设权限，再把电缆的起始设备、终止设备显示在三维界面中。

3)起始设备和终止设备显示在三维界面中，会分别用Start和End标示，如下图15所示，再点击敷设按钮，自动敷设路径，如图16所示。

若自动敷设路径不符合要求，可通过手动调整电缆在托盘上起始点、终止点、电缆必经段等操作，对电缆路径进行人工干预，修改得到合适路径。选择起始托盘节点、终止托盘节点和添加必经段功能，如下图17，通过添加某段托盘为某电缆必经路段，得到需要的路径。

如上例，添加了LV/CO/5LX6500B为必经路段，得到路径如下图18所示。

4)容积率查询

电缆敷设后，可查询某段托盘容积率情况，选择PDMS中某段托盘模型，查询结果如下图19所示，可查询所选托盘段已敷设电缆根数及当前容积率。

第五步：校核、发布电缆

电缆敷设完成后，由电缆校核人员，校核电缆。首先校核人选中某条电缆申明校核权限，若通过校核，电缆状态由敷设状态Draft升为校核状态Check；若不通过，电缆状态仍为敷设状态Draft，如下图20。

通过校核后的电缆，由电缆敷设管理员在后台数据平台上统一发布。发布后的电缆状态由校核状态Check升为发布状态Validated。

若后续有电缆路径修改，需将电缆状态从Validated状态降到Draft状态后，敷设人员方可修改路径。

第六步：路径清单打印

电缆敷设完成后，可批量选择打印电缆路径，选择需要打印路径的电缆，即可输出.XLS格式的电缆路径清单，如下图21所示，路径清单一般在电缆状态升为发布状态后，再打印路径清单。

本发明于2011年9月通过了核能行业协会鉴定，并广泛应用于中广核集团在建项目的电缆敷设设计中，完成超过50万根以上的电缆敷设设计工作。经过大量的实际应用，充分论证了本发明的可靠性和有效性。CRS系统界面友好，使用方便，敷设效率高，减少了大量人工处理数据工作和设计错误，提高电缆敷设设计的效率和质量。

本发明具有灵活电缆敷设规则配置功能。设计人员可根据实际项目特点，配置所需要的电缆敷设规则，满足实际项目设计要求。因此，本发明具有很好的通用性，不仅可以广泛应用于国内外所有的在建、待建的核电站项目电缆敷设设计中，也可以推广应用于国内外后续所有采用三维模型设计的大型工程的电缆敷设设计中，如火电、水电和化工行业中。

综上所述，本发明针对核电站电缆敷设设计的问题，在PDMS三维布置设计平台中实现三维可视化电缆敷设设计工作，建立完整的电缆敷设设计数据平台，通过信息化手段，实现电缆敷设设计的科学、协同的设计方式。本发明提出的方法和系统能够实现自动敷设设计、必经段/必不经段设置、容积率控制、敷设设计的编校审、统计分析等功能。具体的，本发明提出统一电缆敷设设计数据库，在统一的数据平台上进行电缆敷设设计，减少数据交互的次数和接口的数量，提高了数据传递和共享的效率，并且本发明采用了核电站电缆敷设设计流程，强调了数据质保的重要性，所有电缆敷设设计数据都必须经过编、校、审数据流程。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种核电厂三维电缆敷设设计系统，其特征在于，包括：

数据输入模块，其用于接收电缆敷设数据；

敷设规则配置模块，其用于设置电缆敷设规则；

敷设设计模块，其分别连接所述数据输入模块和敷设规则配置模块，用于根据所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：流程控制模块，其分别与所述数据输入模块、敷设规则配置模块以及敷设设计模块连接，用于对所述电缆路径进行校核，并产生校核结果；

电缆敷设数据库，其连接所述数据输入模块、敷设规则配置模块、敷设设计模块，用于存储所述电缆敷设数据、电缆敷设规则以及电缆路径，并供调用以及数据输出模块，其分别连接所述电缆敷设数据库、敷设设计模块以及流程控制模块，用于输出所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则和/或电缆路径和/或校核结果。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述敷设设计模块包括：

自动敷设模块，其连接所述数据输入模块以及敷设规则配置模块，用于加载所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息，并结合所述敷设规则进行电缆路径搜索计算，产生计算结果；

以及三维设计模块，其连接所述自动敷设模块，用于显示电缆敷设的起始设备以及终止设备；并根据所述计算结果在所述起始设备与终止设备之间自动敷设电缆，生成电缆路径，并对生成的电缆路径进行三维可视化显示。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述敷设设计模块还包括：

调整模块，其连接所述自动敷设模块，用于对所述自动敷设模块中加载的所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息进行手动修改，并结合所述敷设规则重新进行电缆路径搜索计算，重新产生计算结果；以及

容积率控制模块，其连接所述三维设计模块，用于显示已选择的、所述三维设计模块中的电缆路径的当前容积率，并将所述当前容积率与预设的容积率校验标准进行判断，若所述当前容积率不符合容积率校验标准，则产生报警信号。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述自动敷设模块包括：

节点删除模块，其用于根据电缆敷设设计规则，裁减电缆敷设设计中的桥架节点，删除不符合敷设条件的拓扑，减少搜索次数；

判断模块，其连接所述节点删除模块，其用于在裁减桥架节点的基础上，判断是否有至少一条电缆路径存在：若没有，则不进行电缆路径搜索计算，减少运算量；若有至少一条电缆路径存在，则进行电缆路径搜索计算，并产生计算结果；

以及从加速模块，其连接所述判断模块，用于对电缆路径搜索计算进行加速。

6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述流程控制模块包括：

路径存储模块，其连接所述敷设设计模块，用于存储产生的电缆路径；

校核模块，其连接所述路径存储模块，用于对所述路径存储模块中的电缆路径进行校核，并产生校核结果；

发布模块，其连接所述校核模块，用于对所述校核结果进行判断，若检核结果合格，则发布所述检核结果；若所述检核结果不合格，则不发布所述检核结果，并将所述检核结果通过所述检核模块返回到所述路径存储模块中进行存储，供设计人员对电缆路径进行修改；

以及监控模块，其连接所述数据输入模块以及敷设规则设置模块，用于对所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行监控，若所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则发生异常，则产生提示信号。

7.一种核电厂三维电缆敷设设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过数据输入模块接收电缆敷设数据；

S2、设置电缆敷设规则；

S3、根据所述电缆敷设数据以及电缆敷设规则进行三维电缆敷设设计，获得电缆路径。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：S4、对所述电缆路径进行校核，并产生校核结果；

S5、输出所述电缆敷设数据和/或电缆敷设规则和/或电缆路径和/或校核结果；

以及S6、建立电缆敷设数据库，存储所述电缆敷设数据、电缆敷设规则以及电缆路径，并供调用。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、加载所述电缆敷设数据中的电缆信息以及敷设设备信息，并在三维设计模块中显示电缆敷设的起始设备以及终止设备；

S32、结合所述敷设规则进行电缆路径搜索计算，产生计算结果；

S33、根据所述计算结果在所述起始设备与终止设备之间自动敷设电缆，生成电缆路径，并对生成的电缆路径进行三维可视化显示。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中包括：

S41、存储产生的电缆路径；

S42、对所述路径存储模块中的电缆路径进行校核，并产生校核结果；

S43、对所述校核结果进行判断，若检核结果合格，则将所述电缆路径的状态由敷设状态升为校核状态，并且发布所述检核结果，并在发布该检核结果时，将电缆状态从校核状态升为发布状态；若所述检核结果不合格，则不发布所述检核结果，所述电缆路径的状态保持为敷设状态，并将所述检核结果通过所述检核模块返回到所述路径存储模块中进行存储，设计人员可根据所述路径存储模块中的不合格的检核结果对电缆路径进行修改。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中还包括：

S44、根据合格的检核结果进行电缆敷设的实际施工，若在所述实际施工的过程中发现问题，则根据所述问题将所述电缆路径进行升版，再将所述升版后的电缆路径进行存储。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中包括：

S61、根据三维设计桥架模型进行拓扑数据，获得用于计算电缆路径的网络拓扑图；

S62、获得所述电缆信息和敷设设备信息，制成可编辑文档；

S62、获得所述敷设规则配置数据；

S63、获得电缆路径数据；

以及S64、将所述S61-S63中的数据存储在电缆敷设数据库中，并供设计人员随时调用。