CN110880717A - 基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于包括以下步骤a.获取桥架、电缆沟的布置信息生成电缆通道的设计图纸；b.根据电缆通道的布置信息设计图纸生成通道的节点集合并获取所有相邻节点之间的距离；c.设置电缆长度的裕度值，根据起点和终点设备位置获得每根电缆的最优路径节点集合；d.根据起点设备到桥架的距离、最优路径节点集合的所有路径节点间总长度、终点设备到桥架距离计算得到电缆的最终长度。本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，借助计算算法更加高效、智能、协同的进行电缆敷设。

Description

基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法

技术领域

本发明涉及电缆敷设设计领域，具体涉及一种基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法。

背景技术

从现有电缆敷设软件主要有以下两种实现方式：

(1)在桥架和电缆支架布置图上对关键节点进行编号，然后在编制电缆清册时依次顺序列出每根电缆从起点到终点所经过的桥架节点编号，这种方法在一定程度上降低了设计人员的工作量，同时方便现场施工，但是整个敷设没有考虑起始点设备位置，电缆敷设没有数字化，无法对电缆敷设数据进行数字化处理，如计算桥架容积率、动态分配电缆路径、根据电缆类型分配路径等功能，同时设备定位修改及电缆路径修改后，手动又要重新输入敷设路径节点，造成重复工作量增加。

(2)采用三维设计软件将电缆桥架、设备按照在三位软件平台中画出，在三维软件中增加电缆敷设模块，导入电缆和设备列表，敷设计算模块通过读取电缆清册的逻辑信息，结合平面设备布置及路径，自动进行电缆优化敷设，精确统计电缆长度。电缆敷设后，可以生成材料清册(电缆及其连接信息、路径信息等)；最后从三维模型抽取二维图纸作为电缆敷设成品图纸。这种方法要求电气、机务、热控、化学、水工等全部专业设计人员均采用三维设计，且三维平台中需要二次开发电缆敷设模块增加了三维平台的硬件建设成本、二次开发成本及加重了设计人员负担。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，借助计算算法更加高效、智能、协同的进行电缆敷设。

本发明提供了一种基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于包括以下步骤：

a.获取桥架、电缆沟的布置信息生成电缆通道的设计图纸；b.根据电缆通道的布置信息设计图纸生成通道的节点集合并获取所有相邻节点之间的距离；c.设置电缆长度的裕度值，根据起点和终点设备位置获得每根电缆的最优路径节点集合；d.根据起点设备到桥架的距离、最优路径节点集合的所有路径节点间总长度、终点设备到桥架距离计算得到电缆的最终长度。

上述技术方案中，步骤a包括以下步骤：通过读取三维设计软件PDMS的电缆主通道的信息，以生成电缆通道的设计图纸。

上述技术方案中，步骤a包括以下步骤：使用多线段规划电缆主通道的走向；对每段电缆通道的走向进行参数设定，包括桥架的宽度、高度、标高、生根点信息；修改电缆通道的走向的参数；生成电缆通道布置图；在图纸上选择需要绘制电缆通道截面图的位置，生成该位置的截面图；根据电缆通道走向以及设置的参数设计埋铁；绘制桥架并生成桥架的材料清单，以生成电缆通道的设计图纸。

上述技术方案中，步骤b包括以下步骤：

确定节点设置原则，根据人工设置的原则和强制生成的原则，生成出电缆通道的节点信息，包括节点的编号和坐标；获取手动关联的节点与距离，并计算相邻节点间的距离；此时节点信息集合获取完毕。

上述技术方案中，步骤c包括以下步骤：

根据电缆清册读取起始设备和终点设备编号，通过设计图纸获取设备定位信息；

计算起始设备和终点设备到桥架路径最优距离；

根据A*最优路径算法，计算起始节点到终点节点的最优路径，获得每根电缆的最优路径的所有节点集合.

上述技术方案中，步骤d包括以下步骤：

轮询最优路径节点集合，获取两两节点间桥架属性，计算节点之间的垂直高度差(节点的标高差)；从节点集合获取最优路径节点集合中两两节点之间的水平位移差，最优路径节点集合两两节点之间长度为水平位移差加上垂直高度差。

上述技术方案中，起始设备和终点设备到桥架之间的电缆长度为设备起始设备和终点到桥架路径的水平位移加上设备和标高之间的标高差

上述技术方案中，电缆的最终长度＝(起点设备到桥架长度+所有路径节点间长度+终点设备到桥架长度)*(1+裕度)。

上述技术方案中，步骤c还包括计算起始设备和终点设备到桥架路径最短距离，起始设备和终点设备到桥架路径的最近接入点即为起始节点和终点节点；根据A*最优路径算法计算两个节点之间代价(从当前节点到目标节点的代价估计)时，获取两个节点桥架属性和过两个节点的电缆集合，如果目标电缆不满足桥架允许放置的电缆类型和容积率要求，则该代价视为无穷大。

上述技术方案中，将目标电缆添加到过节点的电缆集合中，获取两两节点间桥架属性。

本发明可提高电缆敷设劳动效率，动态分配电缆通道，优化电缆敷设、提高电缆敷设准确率,，根据需要生成电缆敷设成品文件，满足了不同的业主需求。本发明将在设计二维图纸上的设备定位数字化、桥架定位数字化、电缆清册数字化后，将电缆起点设备、电缆路径、终点设备关联起来，借助A*最优路径算法，更加高效、智能、协同的进行电缆敷设。

附图说明

图1是电缆敷设流程图

图2是实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明提供了一种基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，包括以下步骤：

1、电缆敷设前需要通过电缆通道的CAD图纸获取到所有节点信息，包括节点的编号和坐标；

2、设置节点间相邻节点，并计算相邻节点间的水平位移；

3、获取手动设置的竖井方向关联节点与长度，此时节点集合获取完毕；

在完成电缆通道的设计后，软件会自动分析电缆通道，在关键位置(比如通道拐弯处，通道分叉处，通道汇聚处等)设置节点，然后将不同图纸间电缆通道的接口节点关联起来，从而将全厂电缆通道分解成许多个节点构成的网状结构，并通过节点的坐标算出所有相邻坐标的距离，从而将电缆通道完全细化为该算法所需的单向有源网状结构。

4、根据电缆清册读取起始设备和终点设备编号，通过CAD图纸获取设备定位信息；

5、计算起始设备和终点设备到桥架路径最短距离(埋管，垂线垂足即为起始节点和终点节点)；

对电缆清册中的所有起点和终点进行定位，通过二维坐标轴几何算法，找到所有定位点到附近电缆通道的最近接入点(即垂足)，即将所有定位点纳入到本网状结构中，由于电缆通道是有容量限制，所以将所有计算长度均替换为假想长度(比如某段通道容量已到达设定值比如80％，则该段通道的假想长度为无限大)，最后通过该算法计算出每根电缆假想长度的最短的敷设路径，从而实现电缆通道容量限制下的最短路径敷设，最后把综合长度换算成实际长度满足图纸所需。

6、根据A*最短路径算法，获取起始节点到终点节点的最短路径，其中在计算两个节点之间代价(从当前节点到目标节点的代价估计)时，获取两个节点桥架属性和过两个节点的电缆集合，如果目标电缆不满足桥架允许放置的电缆类型和容积率要求，则该代价视为无穷大；

电力工程中电缆通道都是由多个线段构成，电缆的敷设都是单源，是从一个顶点(集中布置的盘柜)到另外一个顶点(就地仪表，盘柜等设备)的最短路径，且是有权图中最短路径并且路径节点是属于静态的节点，并不会动态的发生变化，基本特征非常满足A*算法的特征。

A*算法最大的优势在于其搜索速度，而电缆敷设路径节点相对来说不会特别复杂(每个节点的分支一般不会超过4个)，对搜索精度的影响可以忽略不记，而搜索速度对比Dijkstra算法有着显著的提升；

在电缆敷设路径寻找过程中，不仅仅只考虑两个节点之间的距离因素，还需要考虑诸如电缆类型、容积率等其它一些额外影响因素，这种特性与启发式算法非常切合，因为我们可以通过控制启发式函数来影响其预估代价(例如不满足容积率要求的两个节点可以将代价设置为无穷大)，后续有更多影响因素时，可以更好的扩展算法。

7、遍历最短路径节点集合，将目标电缆添加到过节点的电缆集合中，获取两两节点间桥架属性，计算节点之间的垂直高度差；

8、从节点集合获取上述两节点之间的水平位移差，则两节点间的长度为水平位移+垂直位移；

9、计算起始设备和终点设备到桥架之间的电缆长度，该长度为设备到路径的水平位移加上设备和标高之间的标高差；

10、设置电缆长度的裕度值，则电缆的最终长度＝(起点设备到桥架长度+所有路径节点间长度+终点设备到桥架长度)*(1+裕度)。

本发明的具体实施例如图2所示，为基于本发明设计的一款软件，包括电缆敷设数据存储模块和电缆自动敷设模块。电缆敷设数据存储模块的输入端分别与三维接口模块、电缆通道模块、设备定位模块和电缆清册导入模块电连接。

电缆通道模块获取全场电缆通道走向规划、桥架和电缆沟的布置信息并输出至电缆敷设数据存储模块。

操作人员通过三维设计平台设计电缆主通道，并通过三维接口模块将设计的电缆主通道反馈至电缆敷设数据存储模块。

设备定位模块获取全场设备清册，对仪表、盘柜、执行机构等设备进行定位，导入仪表、盘柜、执行机构的清单，在AUTOCAD环境下操作软件对每个需要定位的设备进行定位，并通过软件自动对定位点进行埋管，并人工检查是否需要调整。

电缆清册导入模块获取电缆清册并将相关信息输出至电缆敷设数据存储模块，电缆敷设数据存储模块用于进一步处理有关数据。

电缆自动敷设模块接收电缆敷设数据存储模块输出的处理后的信息，包括：桥架的图纸、电缆清册、设备清册。

电缆敷设模块在已经设计好的电缆通道的图纸上根据人工设置的原则和强制生成的原则(例如:拐角,三通,四通等会强制生成节点)自动生成关键节点；人工检查，,按需调整后，对不同图之间的节点接口进行人工关联,从而将全厂电缆通道分解成许多个节点构成的网状结构；打开电缆敷设窗口，导入所有桥架，设备定位的图纸，再导入需要敷设的电缆清单，配置好敷设原则(比如容积率上限,不同类型电缆分层敷设原则,电缆长度裕度值等)后点击开始敷设；敷设完毕后,根据需求检查电缆的敷设路径，选择某根电缆，单击路径演示，在CAD图上演示该电缆走向；检查无误后，根据业主需要生成不同的成品图。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于包括以下步骤：

a.获取桥架、电缆沟的布置信息生成电缆通道的设计图纸；b.根据电缆通道的布置信息设计图纸生成通道的节点集合并获取所有相邻节点之间的距离；c.设置电缆长度的裕度值，根据起点和终点设备位置获得每根电缆的最优路径节点集合；d.根据起点设备到桥架的距离、最优路径节点集合的所有路径节点间总长度、终点设备到桥架距离计算得到电缆的最终长度。

2.根据权利要求1所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于步骤a包括以下步骤：通过读取三维设计软件PDMS的电缆主通道的信息，以生成电缆通道的设计图纸。

3.根据权利要求1所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于步骤a包括以下步骤：使用多线段规划电缆主通道的走向；对每段电缆通道的走向进行参数设定，包括桥架的宽度、高度、标高、生根点信息；修改电缆通道的走向的参数；生成电缆通道布置图；在图纸上选择需要绘制电缆通道截面图的位置，生成该位置的截面图；根据电缆通道走向以及设置的参数设计埋铁；绘制桥架并生成桥架的材料清单，以生成电缆通道的设计图纸。

4.根据权利要求1所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于步骤b包括以下步骤：

确定节点设置原则，根据人工设置的原则和强制生成的原则，生成出电缆通道的节点信息，包括节点的编号和坐标；获取手动关联的节点与距离，并计算相邻节点间的距离；此时节点信息集合获取完毕。

5.根据权利要求1所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于步骤c包括以下步骤：

根据电缆清册读取起始设备和终点设备编号，通过设计图纸获取设备定位信息；

计算起始设备和终点设备到桥架路径最优距离；

根据A*最优路径算法，计算起始节点到终点节点的最优路径，获得每根电缆的最优路径的所有节点集合。

6.根据权利要求1所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于步骤d包括以下步骤：

轮询最优路径节点集合，获取两两节点间桥架属性，计算节点之间的垂直高度差；从节点集合获取最优路径节点集合两两节点之间的水平位移差，最优路径节点集合两两节点之间长度为水平位移差加上垂直高度差。

7.根据权利要求1所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于步骤d中起始设备和终点设备到桥架之间的电缆长度为设备起始设备和终点到桥架路径的水平位移加上设备和标高之间的标高差。

8.根据权利要求1所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于步骤d中，电缆的最终长度＝(起点设备到桥架长度+所有路径节点间长度+终点设备到桥架长度)*(1+裕度)。

9.根据权利要求5所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于步骤c还包括计算起始设备和终点设备到桥架路径最短距离，起始设备和终点设备到桥架路径的最近接入点即为起始节点和终点节点；根据A*最优路径算法计算两个节点之间代价(从当前节点到目标节点的代价估计)时，获取两个节点桥架属性和过两个节点的电缆集合，如果目标电缆不满足桥架允许放置的电缆类型和容积率要求，则该代价视为无穷大。

10.根据权利要求9所述的基于设备和桥架定位数字化的电缆自动敷设方法，其特征在于；将目标电缆添加到过节点的电缆集合中，获取两两节点间桥架属性。

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