CN109359351A - 一种管道三维建模方法及管道设计方法 - Google Patents

一种管道三维建模方法及管道设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管道三维建模方法及管道设计方法，其中，管道三维建模方法包括：获取管道物探表；根据管道物探表中的数据，计算出所有管段的端点标高，并将管道中心标高数值放到管道物探表中相应管段同一行的单独一列中；在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串；利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有管道的三维模型。其极大地提高了管道设计效率，既方便了设计人员进行管线综合设计，也可视化地方便了校对审核工作。

Description

一种管道三维建模方法及管道设计方法
技术领域
本发明属于管道建模领域，尤其涉及一种管道三维建模方法及管道设计方法。
背景技术
在进行市政管线综合设计时，管线综合设计人员得到的一般是甲方提供的测绘部门做的AutoCAD现状管线物探平面图，然后在图中新增设计管线或改造原有管线，但都是二维图。图上虽然有代表管道的线条，但由于线条没有管道直径的属性，无法直观的检查观看管道之间是否碰撞，管道净距是否满足规范要求。对于管道之间的水平净距，只能从图中量取两线条的平面距离再减去两管道直径的各一半而得到；对于管道之间的垂直净距，如果图中代表管道的线条端点没有标高，将无法计算；如果图中代表管道的线条端点有标高，只能从图中查询出端点标高、线条长度，手工计算出管道坡度，按坡度推算得到交点位置标高，再根据标高值是管底标高还是管中标高，来计算两个相交管道的垂直净距。面对如蜘蛛网般的各种专业类型的地下管线，做完一个管线综合项目费时又费力。
当前广泛使用的Autodesk Revit软件可以建立设备管线模型，但它做管线时没有坡度的概念，只能适合于建筑室内管线建模，不适合于室外存在坡度的市政管线。虽然在Autodesk Civil3d软件中可以对室外现状管线建模，但也是将AutoCAD物探平面图作为参照底图，采用“从对象创建压力管网”命令拾取线生成管道的方式，人工一根一根地去建模，对于一个管线工程浩瀚的管道数量，设计仍然很费劲。
市场上有很多三维管道建模开发语言，例如采用C++、Lisp、VB等高级语言进行二次开发，但这些对于没学过软件编程的普通的设计人员来说会感到非常困难，自行开发会投入较多的时间和精力。
综上所述，亟需一种仅在AutoCAD图中就能将管线三维模型化，满足规划及设计要求，直观地观看管道空间关系，且使一般设计人员不需要学习复杂专业软件，就可以将市政管道生成三维立体管道，最终提高管道建模及设计效率。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种管道三维建模方法，其在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串；利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有专业管道的三维模型，能够快速准确批量地生成管道三维模型，最终达到提高管道三维模型构建的效率的目的。
本发明的一种管道三维建模方法，包括：
获取管道物探表；
根据管道物探表中的数据，计算出所有管段的端点标高，并将管道中心标高数值放到管道物探表中相应管段同一行的单独一列中；
在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串；
利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有管道的三维模型。
进一步的，在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串之后，还包括：
将生成的AutoCAD命令字符串保存到脚本文件中。
进一步的，利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串之前，还包括：
利用AutoCAD软件执行运行脚本命令来读取脚本文件，进而运行脚本文件中的AutoCAD命令字符串，得到管道三维模型。
例如：将生成的AutoCAD命令字符串保存成脚本文件.scr，然后在AutoCAD中执行“运行脚本”命令读取此脚本文件，即可得到管道的三维模型。
需要说明的是，AutoCAD批处理方法除了在AutoCAD中运行脚本文件生成之外，还可以在AutoCAD的命令行上直接执行。
例如：也可以将生成的AutoCAD命令字符串的那一列直接复制，在AutoCAD命令行中粘贴，即自动执行建模工作。
进一步的，计算所有管段的端点标高的过程包括：
根据管道物探表中管道端点的地面标高、管道埋深和管径，计算出管道中心标高；
通过管道物探表中的“连接方向”，搜索对应的管道另一端的节点地面标高及管道埋深，计算出当前端点管道中心标高；
重复上述过程，计算得到所有管段的端点标高。
进一步的，对于圆形管道，在管道物探表的新一列上用连接符号“&”将“Cylinder”、管道起点坐标、管径、指定端点和管道终点坐标连接起来，构成AutoCAD命令字符串。
进一步的，所述管道物探表中的数据，包括：管道端点的地面标高、管道埋深、管点坐标、管径、管点编号、材质和连接方向。
本发明的第二目的是提供一种管道设计方法，其在Excel表中生成AutoCAD命令字符串；利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有管道的三维模型，进而利用生成的三维模型，达到提高管道设计的效率的目的。
本发明的一种管道设计方法，包括：
将管道物探表中的数据均存储至Excel表格中；
对Excel表格中管道的管道端点的地面标高、管道埋深、管径或材质进行修改，或增加管道相关数据，形成更新后的Excel表格；
根据更新后的Excel表格中的数据，计算出所有管段的端点标高，并将管道中心标高数值放到管道物探表中相应管段同一行的单独一列中；
在更新后的Excel表格中生成AutoCAD命令字符串；
利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有现有管道的三维模型。
进一步的，在更新后的Excel表格中生成AutoCAD命令字符串之后，还包括：
将生成的AutoCAD命令字符串保存到脚本文件中；
利用AutoCAD软件执行运行脚本命令来读取脚本文件，进而运行脚本文件中的AutoCAD命令字符串，得到管道三维模型。
进一步的，计算所有管段的端点标高的过程包括：
根据更新后的Excel表格中管道端点的地面标高、管道埋深和管径，计算出管道中心标高；
通过更新后的Excel表格中的“连接方向”，搜索对应的管道另一端的节点地面标高及管道埋深，计算出当前端点管道中心标高；
重复上述过程，计算得到所有管段的端点标高。
进一步的，对于圆形管道，在更新后的Excel表格的新一列上用连接符号“&”将“Cylinder”、管道起点坐标、管径、指定端点和管道终点坐标连接起来，构成AutoCAD命令字符串；
或更新后的Excel表格的数据，包括：管道端点的地面标高、管道埋深、管点坐标、管径、管点编号、材质和连接方向。
类似的，采用Excel表格中建立CAD命令的方法，同样可得到综合管廊、水池、桥墩等的三维实体模型；发挥excel表中各单元格数据之间可一变具变的优势，能大大提高修改设计的效率，具有参数化尺寸驱动绘图异曲同工的效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的一种管道三维建模方法，在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串；利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有管道的三维模型，能够快速准确批量地生成管道三维模型，最终达到了提高管道三维模型构建的效率的目的。
(2)本发明的一种管道设计方法，在Excel表中生成AutoCAD命令字符串；利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，生成所有管道的三维模型，进而利用生成的三维模型，达到了提高管道设计及修改的效率的目的。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的一种管道三维建模方法流程图。
图2是本发明的一种管道设计方法流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1是本发明的一种管道三维建模方法流程图。
如图1所示，本发明的一种管道三维建模方法，包括：
步骤1：获取管道物探表。
测绘部门提供的管道物探表中各管段的管径、坐标、地面标高及管道埋深等属性齐全。
步骤2：根据管道物探表中的数据，计算出所有管段的端点标高，并将管道中心标高数值放到管道物探表中相应管段同一行的单独一列中。
在具体实施中，所述管道物探表中的数据，包括：管道端点的地面标高、管道埋深、管点坐标、管径、管点编号、材质和连接方向。
例如：给水管道的管道物探表形式一般为表1：
表1给水管道的管道物探表
每个管线都有一个起点、一个终点。对于相连的多根管线，前一个管线的终点的编号与它相连的下一个管线的起点的编号相同，也可能与两个管线的起点的编号相同。而excel表中无法分辨哪是起点、哪是终点，故与此点相连的每一个管道它都单独一行。
例如AB、BC两个管段，AB的起点为A，连接方向为B；在B点，连接方向有A，也有C，BA单独一行，BC单独一行。在excel表中有专门一列注明“连接方向”。
对于表中成百上千个管段，如果人工根据表中坐标、管径一根根地在AutoCAD中输入数据来建模，工作量很大。因而考虑让这些重复劳动由计算机来完成，通过简单转换就可以得到三维管线模型。
在具体实施中，计算所有管段的端点标高的过程包括：
根据管道物探表中管道端点的地面标高、管道埋深和管径，计算出管道中心标高；
通过管道物探表中的“连接方向”，搜索对应的管道另一端的节点地面标高及管道埋深，计算出当前端点管道中心标高；
重复上述过程，计算得到所有管段的端点标高。
步骤3：在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串。
在具体实施中，对于圆形管道，在管道物探表的新一列上用连接符号“&”将“Cylinder”、管道起点坐标、管径、指定端点和管道终点坐标连接起来，构成AutoCAD命令字符串。
步骤4：利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有管道的三维模型。
在具体实施中，在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串之后，还包括：
将生成的AutoCAD命令字符串保存到脚本文件中。
利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串之前，还包括：
利用AutoCAD软件执行运行脚本命令来读取脚本文件，进而运行脚本文件中的AutoCAD命令字符串，得到管道三维模型。
例如：将生成的AutoCAD命令字符串保存成脚本文件.scr，然后在AutoCAD中执行“运行脚本”命令读取此脚本文件，即可得到管道的三维模型。
因为脚本文件中写有一行行的CAD建模命令，当CAD调取此文件后就会自动执行，从而形成管道模型。
例如脚本文件中写如下一行：
cylinder 20,20,20d 8A 60,60,60
当CAD调取此文件后就会在屏幕上画出从点20,20,20到点60,60,60直径为8的圆柱实体；d是指定直径；A是指定端点。
需要说明的是，AutoCAD批处理方法除了在AutoCAD中运行脚本文件生成之外，还可以在AutoCAD的命令行上直接执行。
例如：也可以将生成的AutoCAD命令字符串的那一列直接复制，在AutoCAD命令行中粘贴，即自动执行建模工作。
AutoCAD可以根据脚本文件中一连串命令自动执行。但在脚本文件中直接键入大量字符串内容较繁琐，也容易出错，因此考虑利用EXCEL可自动填充公式的优势，先在excel管线物探表中生成不同命令字符串，再保存到脚本文件中，然后在AutoCAD中执行。
对于电力、电信等矩形断面的管道建模，采用AutoCAD的“扫掠”命令sweep，按类似上述建立给水管道模型的方法即可生成方形立体管道实体。
本发明的方法通过计算机来自动建模，能快速达到管道的三维模型，极大地提高了管道设计效率，既方便了设计人员进行管线综合设计，也可视化地方便了校对审核工作。
如图2所示，本实施例还提供了一种管道设计方法，其至少包括：
步骤a：将管道物探表中的数据均存储至Excel表格中。
在具体实施中，所述管道物探表中的数据，包括：管道端点的地面标高、管道埋深、管点坐标、管径、管点编号、材质和连接方向。
例如：给水管道的管道物探表形式一般为表1：
表1给水管道的管道物探表
每个管线都有一个起点、一个终点。对于相连的多根管线，前一个管线的终点的编号与它相连的下一个管线的起点的编号相同，也可能与两个管线的起点的编号相同。而excel表中无法分辨哪是起点、哪是终点，故与此点相连的每一个管道它都单独一行。
例如AB、BC两个管段，AB的起点为A，连接方向为B；在B点，连接方向有A，也有C，BA单独一行，BC单独一行。在excel表中有专门一列注明“连接方向”。
步骤b：对Excel表格中管道的管道端点的地面标高、管道埋深、管径或材质进行修改，或增加管道相关数据，形成更新后的Excel表格。
一般，一个管线综合设计需要增加新管道才进行。新管道之间及与现状管道之间的间距要符合规范要求，如果管线太多实在布置不开时，有可能废掉部分现状管道。新管道的管位根据规划确定，一般平行或垂直道路中心线，但由于它在物探表中没有任何数据，因此，将物探表中的数据存储至Excel表格中；而且Excel表格中各单元格数据之间有一变具变的特点，利用尺寸参数驱动，方便图纸修改。
步骤c：根据更新后的Excel表格中的数据，计算出所有管段的端点标高，并将管道中心标高数值放到管道物探表中相应管段同一行的单独一列中。
具体地，计算所有管段的端点标高的过程包括：
根据更新后的Excel表格中管道端点的地面标高、管道埋深和管径，计算出管道中心标高；
通过更新后的Excel表格中的“连接方向”，搜索对应的管道另一端的节点地面标高及管道埋深，计算出当前端点管道中心标高；
重复上述过程，计算得到所有管段的端点标高。
步骤d：在更新后的Excel表格中生成AutoCAD命令字符串。
在具体实施中，对于圆形管道，在更新后的Excel表格的新一列上用连接符号“&”将“Cylinder”、管道起点坐标、管径、指定端点和管道终点坐标连接起来，构成AutoCAD命令字符串。
步骤e：利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有管道的三维模型。
在具体实施中，在更新后的Excel表格中生成AutoCAD命令字符串之后，还包括：
将生成的AutoCAD命令字符串保存到脚本文件中；
利用AutoCAD软件执行运行脚本命令来读取脚本文件，进而运行脚本文件中的AutoCAD命令字符串，得到管道三维模型。
例如：将生成的AutoCAD命令字符串保存成脚本文件.scr，然后在AutoCAD中执行“运行脚本”命令读取此脚本文件，即可得到管道的三维模型。
因为脚本文件中写有一行行的CAD建模命令，当CAD调取此文件后就会自动执行，从而形成管道模型。
例如脚本文件中写如下一行：
cylinder 20,20,20d 8A 60,60,60
当CAD调取此文件后就会在屏幕上画出从点20,20,20到点60,60,60直径为8的圆柱实体；d是指定直径；A是指定端点。
需要说明的是，AutoCAD批处理方法除了在AutoCAD中运行脚本文件生成之外，还可以在AutoCAD的命令行上直接执行。
例如：也可以将生成的AutoCAD命令字符串的那一列直接复制，在AutoCAD命令行中粘贴，即自动执行建模工作。
AutoCAD可以根据脚本文件中一连串命令自动执行。但在脚本文件中直接键入大量字符串内容较繁琐，也容易出错，因此考虑利用EXCEL可自动填充公式的优势，先在excel管线物探表中生成不同命令字符串，再保存到脚本文件中，然后在AutoCAD中执行。
类似的，采用Excel表格中建立CAD命令的方法，同样可得到综合管廊、水池、桥墩等的三维实体模型；发挥Excel表中各单元格数据之间可一变具变的优势，能大大提高修改设计的效率，具有参数化尺寸驱动绘图异曲同工的效果。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种管道三维建模方法，其特征在于，包括：
获取管道物探表；
根据管道物探表中的数据，计算出所有管段的端点标高，并将管道中心标高数值放到管道物探表中相应管段同一行的单独一列中；
在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串；
利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有管道的三维模型。
2.如权利要求1所述的一种管道三维建模方法，其特征在于，在管道物探表中生成AutoCAD命令字符串之后，还包括：
将生成的AutoCAD命令字符串保存到脚本文件中。
3.如权利要求2所述的一种管道三维建模方法，其特征在于，利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串之前，还包括：
利用AutoCAD软件执行运行脚本命令来读取脚本文件，进而运行脚本文件中的AutoCAD命令字符串，得到管道三维模型。
4.如权利要求1所述的一种管道三维建模方法，其特征在于，计算所有管段的端点标高的过程包括：
根据管道物探表中管道端点的地面标高、管道埋深和管径，计算出管道中心标高；
通过管道物探表中的“连接方向”，搜索对应的管道另一端的节点地面标高及管道埋深，计算出当前端点管道中心标高；
重复上述过程，计算得到所有管段的端点标高。
5.如权利要求1所述的一种管道三维建模方法，其特征在于，对于圆形管道，在管道物探表的新一列上用连接符号“&”将“Cylinder”、管道起点坐标、管径、指定端点和管道终点坐标连接起来，构成AutoCAD命令字符串。
6.如权利要求1所述的一种管道三维建模方法，其特征在于，所述管道物探表中的数据，包括：管道端点的地面标高、管道埋深、管点坐标、管径、管点编号、材质和连接方向。
7.一种管道设计方法，其特征在于，包括：
将管道物探表中的数据均存储至Excel表格中；
对Excel表格中管道的管道端点的地面标高、管道埋深、管径或材质进行修改，或增加管道相关数据，形成更新后的Excel表格；
根据更新后的Excel表格中的数据，计算出所有管段的端点标高，并将管道中心标高数值放到管道物探表中相应管段同一行的单独一列中；
在更新后的Excel表格中生成AutoCAD命令字符串；
利用AutoCAD软件运行AutoCAD命令字符串，分图层生成所有管道的三维模型。
8.如权利要求7所述的一种管道设计方法，其特征在于，在更新后的Excel表格中生成AutoCAD命令字符串之后，还包括：
将生成的AutoCAD命令字符串保存到脚本文件中；
利用AutoCAD软件执行运行脚本命令来读取脚本文件，进而运行脚本文件中的AutoCAD命令字符串，得到管道三维模型。
9.如权利要求7所述的一种管道设计方法，其特征在于，计算所有管段的端点标高的过程包括：
根据更新后的Excel表格中管道端点的地面标高、管道埋深和管径，计算出管道中心标高；
通过更新后的Excel表格中的“连接方向”，搜索对应的管道另一端的节点地面标高及管道埋深，计算出当前端点管道中心标高；
重复上述过程，计算得到所有管段的端点标高。
10.如权利要求7所述的一种管道设计方法，其特征在于，对于圆形管道，在更新后的Excel表格的新一列上用连接符号“&”将“Cylinder”、管道起点坐标、管径、指定端点和管道终点坐标连接起来，构成AutoCAD命令字符串；
或更新后的Excel表格的数据，包括：管道端点的地面标高、管道埋深、管点坐标、管径、管点编号、材质和连接方向。
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