CN111191330A - 用于管线综合设计中的问题发现的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于在管线综合设计时发现问题的方案，包括：从物探公司获取施工现场的物探报告；从一个或多个管线专业公司分别获取不同类型的管线的初步规划图；对所述物探报告和所述初步规划图执行数据预处理以创建整合的原始三维设计图；基于管线问题决策库对所述原始三维设计图中存在的各种类型的问题进行排查；以及生成包含排查出的问题的具体数据的问题报告。

Description

用于管线综合设计中的问题发现的方法和系统

技术领域

本公开涉及地下管线的综合设计领域，尤其是在进行管线综合设计时能够及时发现可能存在的问题的方案。

背景技术

近年来，随着社会的发展进步，全国各地的城市建设和改建工程越来越多。而市政管线的综合设计是城市总体规划建设中的一项必不可少的内容。城市的地下存在各种工程和市政管线，例如给水、燃气、通信、电力、雨水、污水等等管线。这些管线星罗棋布地分布在城市的各个角落，它们的性能和用途各不相同，承担设计和施工的也不是同一部门，建设时间又通常有先有后。因此，在施工之前的规划设计时，对各种市政管线的空间位置进行综合设计是非常有必要的，这可以防止和解决城市建设中新老管线之间、新新管线之间以及管线与建筑物等之间可能发生的问题，并且也便利了今后对建成的管线的后续管理维护。

而在传统的管线综合设计方案中，主要包括综合规划和综合设计两个阶段。

综合规划：在有条件时应在编制城市总体规划阶段进行，以各项管线工程的规划设计资料为依据，内容一般为编制工程管线综合规划图和主要道路横断面的管线布置图。主要是确定主干管线的走向和平面位置，解决各种主干管线在总体布置上的问题。各种管线在道路断面上的布置同道路横断面设计有关。当有较多的管线集中于一条道路内时，为了合理布置管线，有时需要加宽道路，或修改部分工程管线的布置系统，减少这条道路内的管线数目。

综合设计：一般在编制详细规划阶段进行，以各项管线工程的初步规划(或施工详图)资料为依据。内容一般为编制工程管线设计综合平面图和管线交叉点标高图；修订道路横断面上管线布置图。综合设计不但要确定各种工程管线的平面位置，而且要检查它们的竖向标高，解决各种管线在交叉处发生的问题。根据初步规划资料所作的综合设计，在每项管线工程完成施工详图后，须进行核查。

然而，在综合设计时如何基于不同类型的管线工程的施工图发现其中可能存在的各种管线之间的问题，例如碰撞、交叉、挤压、干扰等等，是管线综合设计方案中的重点和难点。

尽管已经开发出了不少可以用于管线综合设计的软件，并且，所述软件也提供了一定的侦测问题的手段，但是，现有的发现管线综合设计中的问题的机制通常仅仅考虑了一个影响因素或分开考虑几个因素，而无法综合全面地考虑所有影响管线设计的因素，因此，其具有很大的局限性。举例而言，现有软件在衡量两种不同类型的管线的铺设是否存在问题时，通常仅依据它们之间的埋深、走向是否直接冲突来进行判断，而不会同时结合两种管线的类型、材质、铺设规范、地质、环境等其它因素来综合考虑。这样，一些看起来符合要求的管线设计，在实际施工和后续维护中就可能暴露出很多问题。这些隐藏的问题通常只能借助于设计人员的人工筛查或现场施工人员的经验才能发现。

为此，技术人员希望能够有一种在管线综合设计阶段就能综合考虑各种影响管线铺设的因素，进而发现各种潜在问题的新发现机制。

发明内容

本公开涉及一种用于在管线综合设计时发现问题的方案，以提供一张高效、低成本、精确的管线设计图，以减少后续施工和维护的麻烦。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于在管线综合设计时发现问题的方法，包括：从物探公司获取施工现场的物探报告；从一个或多个管线专业公司分别获取不同类型的管线的初步规划图；对所述物探报告和所述初步规划图执行数据预处理以创建整合的原始三维设计图；基于管线问题决策库对所述原始三维设计图中存在的各种类型的问题进行排查；以及生成包含排查出的问题的具体数据的问题报告。

根据本公开的第二方面，提供了一种具有发现问题功能的管线综合设计系统，包括：数据采集模块，被配置为分别从物探公司获取物探报告和从一个或多个管线专业公司获取管线的初步规划图；数据预处理模块，被配置为对所述物探报告和初步规划图进行数据预处理，以创建整合的原始三维设计图；管线问题决策库，被配置为对所述原始三维设计图中存在的各种类型的问题进行排查；以及报告模块，被配置为根据所述管线问题决策库排查出的问题生成相应的问题报告。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

附图说明

为了描述可获得本发明的上述和其它优点和特征的方式，将通过参考附图中示出的本发明的具体实施例来呈现以上简要描述的本发明的更具体描述。可以理解，这些附图只描绘了本发明的各典型实施例，并且因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图并利用附加特征和细节来描述和解释本发明，在附图中：

图1是一张包含各种类型的物探数据的物探报告的数据表的示例图。

图2a示出了各家专业公司提供的初步规划图的文件。

图2b示出了基于六大类管线的CAD图的经整合的CAD整体规划图。

图2c示出了通过将基于物探报告的三维管网图和基于专业公司的CAD图纸的三维规划图进行整合之后构建的原始三维设计图。

图3示出了根据本公开的一个实施例的包含了管线问题决策库的管线综合设计系统的示例框图。

图4a是碰撞条件分析时，两个示例管线的空间示意图。

图4b是碰撞条件分析时，将两个管线抽象成三维体后的空间示意图。

图5示出了经过碰撞条件分析之后的以局部三维管线图形式呈现的问题报告的示例。

图6示出了根据本公开的一个实施例的用于发现管线综合设计中的问题的方法

具体实施方式

本公开涉及一种改进的用于在管线综合设计时发现问题的方案，该方案可以灵活、自动地发现原本难以发现的管线设计中的各种潜在问题，而无需人工费时费力地介入，提高了管线设计图的可靠性和精确性，节省了施工和维护的成本，同时极大地提升了管线的安全性。

首先，在开始管线设计之前，要进行管线数据采集和预处理。

数据采集阶段：

当需要对某个地区的管线进行改扩建项目时，首先需要获取现有已经铺设管线和将要铺设管线的具体数据和图纸。

以将要铺设的市政管线为例，市政地下六大管线(给水、燃气、通信、电力、雨水、污水)一般由相应的专业公司分别给出的初步规划图并进行排查。初步规划图纸一般是主体工程的二维平面布置图以及相应的数据集，例如以二维CAD图形式和EXCEL表格形式存储的管线数据。但所述排查仅仅涉及单个部门的管线可能存在的问题。由于各市政部门之间的管线数据并没有实现共享，因此，这种排查只能发现同一部门(类型)的管线的最基本问题，而无法发现不同部门(类型)的管线之间存在的问题。因此，最终需要一个管线综合设计机构或单位汇总各部门的管线以对来自这些部门的单独的管线初步规划图纸进行整合排查，以形成一份综合的管线设计方案。

除了来自市政专业公司分别给出的初步规划图之外，一般具体的项目负责方(例如业主)还必须将关于该项目的现状地下管线的物探报告提供给管线综合设计机构。所述物探报告包含了现场勘测的现有管线的数据，其可以是例如EXCEL表格形式的数据表格或二维CAD图等形式。

具体而言，所述物探报告探明了地下已知的各种管线，例如电力电缆、电信电缆、交通信号、雨水管道、污水管道、燃气管道、上水管道、输油管、军用通讯管等等，的各种与施工相关的具体数据，并将所述具体数据生成相应的数据表或二维图以方便管线设计人员了解施工现场的实际现有管线分布情况。

上述这些与管线相关的数据可以包括例如管材、管径、地面高程、起终点坐标及埋深、工程道路荷载标准、土壤土质等等。这些数据有助于管线设计人员了解管线并生成相应的三维图。举例而言，在图1中，例示出一张包含物探数据的数据表，从该表中可以发现，物探公司会根据原先的蓝图在现场的一些特定点处打孔，并使用专门的仪器对下方的管线进行排查，从而获取与该管线相关联的各种实际物理参数。这些参数反映了所述管线的真实布设情况，有利于帮助管线设计人员了解现场管线分布的实际情况。应该理解，所述图表中的数据字段仅仅是作为示例进行说明，而非局限于此。技术人员可以根据实际情况对所述数据表中的内容进行增加/删除，这些都在本公开的范畴内。

数据预处理阶段：

在从项目负责方接收到现状地下管线的物探报告之后，可以对所述物探报告中的各种数据进行预处理，例如，根据从所述物探报告中读取的物探数据表格中的管道类型、管径、点坐标、孔数、地面高程、管点埋深、物探点号拓扑关系等等信息，利用相应的绘图软件批量生成相应的三维管网图。下面以例如图1中的表格中的管道K57-K70、K71-K73举例说明所述管道物探数据的三维化流程，以方便理解，所述流程包括：

1.读入管道K57-K70、K71-K73物探表格数据；

2.根据管道K57-K70、K71-K73管道名称进行管道类型分组，不同分组的管道可以采用不同形状颜色的线条来表示；

3.根据管道K57-K70、K71-K73两端特征点(例如横坐标、纵坐标、埋深、连接点)生成对应的三维结构对象以构建三维图的基本架构；

4.根据管道K57-K70、K71-K73的管径生成相应的三维管道对象；

5.将管道K57-K70、K71-73现场点号(也称为物探号)，地面高程、管点埋深信息，写入管道的PropertySet(属性集)中保存，该属性集可以被用于构建三维管道对象在三维图中的空间布局和拓扑关系；

6.将管道K57-K70、K71-73的三维结构对象与三维管道对象连接起来以构成这些管道的三维管网图。

针对上述流程可以开发一套相应的程序代码来实现，例如，如下所示的代码可以用于将物探数据表转换成三维图纸：

在上述代码中，函数CreatePipeNetworks是一种根据数据表，例如Excel形式的数据表格，用于创建PipeNetwork(管道网络)入口的函数，其功能主要是先读取Excel表格的内容，然后根据不同的参数创建例如civil 3D之类的城市规划软件可使用的PipeNetwork对象，也即管道和网络对象。

函数CreatePipeNetworkByType是一种根据不同管道的类型来创建PipeNetwork对象的函数。这里的类型可以是指例如给水、燃气、通信、电力、雨水、污水等分类，它是创建PipeNetwork最核心的函数。当执行时，首先，根据数据表中的管道的类型，找到对应的PartList信息(PartList，管线零件列表，其标注了每个类型的管线的标准构件，以标识哪些部件应该属于同一管线。每个管道类型都有固定的PartList)。然后，把这种类型的所有管道分成多个相连的管网，最终生成多个管网。在划分好管网之后，分别生成所有的管道和结构。在生成所有的管道和结构之后，把这些对象连接起来。在生成管道的过程中，会根据Excel中的信息，把现场点号、地面高标等信息作为PropertySet属性附加到所生成的管道三维对象上以限定其空间布局和拓扑结构。

函数SplitIntoConnectedNetworks是把一种类型的所有管道根据其是否相连来划分成多个独立的管网，每个管网中的管道、结构都是互相连接的。

根据上述流程并利用上述代码和其包含的函数，来自物探数据表的管线数据内容就能被转换成三维管网图，这种基于物探报告的三维管网图体现了要施工的现场的管网排布现状。

应该理解，所述流程和代码都是出于说明的目的而示出，而非限制性的。本领域的技术人员可以根据物探报告和施工要求的实际情况，对所述流程和代码进行适应性修改，这些修改都在本公开的范畴内。

接着，对来自各家专业公司的针对某种类型的管线的初步规划图进行预处理，所述初步规划图一般是例如一组二维CAD图的文件，每个文件表示了一种类型的管线的二维规划图。如在图2a中所示，其示出了各家专业公司提供的初步规划图文件，其中包含了如上举例的六类管线，可以理解这六类管线仅仅是说明性的，更多或更少的管线也可以被合并整合。所述二维CAD规划图是常用的管线设计手段，在此不再详述。

在接收到所有例如上述的给水、燃气、通信、电力、雨水、污水这六家专业公司的初步规划图之后，可以通过诸如的软件，将此六大类管线的CAD图纸合并成一张整合的CAD规划图，该整合的CAD规划图包含了所有类型的管线和其相关联的数据。例如，可以利用Civil3D城市规划软件导入所述六大类管线的CAD图纸，并利用其合并功能将这些管线同时整合到同一张CAD图纸中。当然其它类似的软件也可以被使用，在此不再累述。

随后，针对该整合后的CAD规划图，可以对其进行三维化以生成整合的三维规划图。例如，在下面例示出一段三维化代码和函数，利用所述代码可以实现所述三维化：

在其中，cmdConvertPolylineToNetwork入口函数用于实现根据2D的Polyline生成3D的Civil 3D Network对象。

public List<NetworkCreationData>GetNetworkDatas(string layerName)表示根据图层信息，收集该图层上面相关的Polyline信息，作为生成Civil 3D Network的输入信息。其主要作用是：找出所有的Polyline，Line等对象，然后根据相连状况，找出StartPoint和End Point。保存所有的线段信息。

public ObjectId CreateNetwork(string name,PartListInfo plInfo,doublepipeDepth,NetworkCreationData data)是最核心的生成Network的函数。根据前面函数得到的Line信息，生成Network对象。根据所处理的图层信息，可以获取处理的对象类型(例如供水管，雨水管等)，然后根据类型信息，可以得到PartList信息。结合PartList和之前得到的Line信息，逐个生成结构对象，然后生成所有的管道对象，再把管道对象连接到相连的结构对象上，最终生成一个相连的Civil 3D管网。

public static void FixupStructureRotation(ObjectId networkId)表示调整结构的旋转角度。默认生成的结构的旋转角度大部分都不对，需要利用此语句手动地调整旋转角度。例如，根据结构和相连的管道信息，调整到对应的旋转角度。

通过上述一系列代码的加工，经整合的二维CAD规划图可以被转换成三维形式，进而创建出整合三维规划图。

在图2b中例示出了基于六大类管线的CAD图的经整合三维规划图，在其中不同类型的管线以不同颜色标识出来。

注意除了上述六家常见的市政管线公司之外，还可以接收其它管线公司的CAD图纸，例如负责石油管线、军用管线、交通治安信号管线等等的公司也可以提供对应的管线设计图纸以供合并从而实现管线综合设计。

在某些情况下，所述来自各家专业公司的针对某种类型的管线的初步规划图也可能是例如Excel表格形式的数据表，例如与图1所示的物探数据表非常类似的表格，其中的部分字段，例如“现场点号”可以不同。如果管线综合设计机构接收到的初步规划图是数据表，则与前述物探报告预处理相关的流程和代码也可以被用于基于所述数据表来构建相应的三维规划图。

在生成了基于物探报告的三维管网图和基于专业公司的CAD图纸的整合三维规划图之后，可以将所述基于物探数据的三维管网图和基于专业公司的规划数据的三维规划图合并以生成原始的三维管线综合设计图，也即将基于物探数据生成的三维管网图与基于专业公司的CAD图纸的整合三维规划图通过诸如Civil 3D之类的设计软件整合成一张原始三维设计图。

在图2c中里例示出了通过将基于物探报告的三维管网图和基于专业公司的CAD图纸的三维规划图进行整合之后构建的原始三维设计图。与图2b的仅仅包含六家专业公司的管线的经整合CAD规划图相比，该原始三维设计图进一步包含了这六家专业公司都没有提供的而是由物探数据所揭示的现场管线。

可以理解，在该原始三维设计图中，不仅各个专业公司分别提供的管线设计图在整合后可能彼此之间存在各种问题(例如碰撞、干扰、不符合规范等等)，而且，专业公司新规划的管线与物探报告中现有管线的布局可能也存在问题。另外，单独的管线本身可能也由于各种原因存在各种问题(例如不符合行业规范、不符合安全标准、不适合现场环境等等)。这些问题有些可以利用现有的软件来自动识别出来，例如，管线的直接碰撞交叉，但还有些则需要依靠技术人员的经验来手动排查。这种手动排查非但耗时，而且也不全面，很有可能会遗漏某些问题。因此，需要有一种能快速、全面排查出原始三维设计图中各种隐患的方案。为此，如下所述，本公开提供了一种管线问题决策库来解决上述这些问题。

管线问题决策阶段：

为了解决上述问题，本公开提供了一种管线问题决策库，在该决策库中，将针对管线设计中可能发生的各种问题分类成若干子库。每个子库中存储有关于这类问题的特征的参数、变量、函数、公式、样本、代码等等。一旦在输入的三维设计图中的某些数据与所述特征相匹配，所述决策库就会主动发出报警并提供出现问题的相关报告，以供设计人员参考并修改设计图。

为了方便理解，在图3中，示出了根据本公开的一个实施例的包含了管线问题决策库的管线综合设计系统300的示例框图。

如前所述，所述管线综合设计系统包括数据采集模块310来分别从物探公司获取物探报告和从一个或多个专业公司获取管线的初步规划图。

随后，数据预处理模块320对所述物探报告和初步规划图进行预处理，所述预处理包括数据三维化和合并处理，进而创建一张整合的原始三维设计图。

接着，所述系统还进一步提供了一个管线问题决策库330。所述决策库可以包括：碰撞分析库、规范标准库、材料地质库、特种管线库以及其他子库。应该理解，所示出的子库仅仅是作为示例说明，本领域技术人员可以根据实际的设计需求，使得所述决策库包含更多或更少的子库，这都属于本公开的范畴。下面结合各个子库，对所述决策库的结构和原理进行详细描述。

碰撞分析库

首先，碰撞分析库主要被配置用于针对各类管线在水平位置、交叉位置根据其坐标及埋深进行三维碰撞分析，通过空间算法得出各类管线之间是否存在碰撞关系。所述碰撞分析可包括两步：1)利用空间向量分析初步判断管线之间是否可能存在碰撞(粗选)；2)对于可能存在碰撞的管线，计算它们彼此之间的最小间距，随后，基于所述最小间距来确定其是否真的碰撞(精确分析)。

具体而言，如图4a所示，假设ap1、ap2分别是线段a(所述线段a表示一段管道a)的两个端点，而bp1、bp2分别是线段b(所述线段b表示一段管道b)的两个端点，则所述确定线段a和b是否可能存在碰撞关系包括下述条件：

条件1：是否向量ap1->bp1、ap1->bp2分别位于向量ap1->ap2的左右2端。

条件2：是否向量bp1->ap1、bp1->ap2分别位于向量bp1->bp2的左右2端。

当条件1和条件2同时满足时，则线段a,b存在相交面，也即可能发生碰撞。

如果以代码来描述上述条件和判断，则可以如下所示地来实现：

如果根据上述流程确定所述管线ap和bp存在相交的面，并因此可能存在碰撞关系，则进一步通过对管线对象本身的顶点进行第二轮精确的碰撞分析，来确定是否碰撞。

具体而言，首先，根据物探报告和/或规划图中的与所述管线ap和bp相关的数据，计算它们之间的最小间距。随后，将该最小间距与这两根管线的管径(直径)的和进行对比，如果最小间距小于或等于这两根管线的管径之和，则它们之间必然发生碰撞，而如果最小间距大于这两根管线的管径之和，则它们不存在碰撞。

如果这些管线之间不存在碰撞关系，流程可以进入下一决策子库。

而当管道的空间关系存在碰撞时，系统将记录所述碰撞分析的结果，所述分析结果指明了哪些现存管线与规划管线在哪里发生了碰撞，或者，哪些规划的管线彼此之间存在碰撞等等。根据所述结果，设计人员可以对原始三维设计图中的相关管线的规划进行重新设计，以避免所述碰撞。在一些实施例中，也可以在完成原始三维设计图的所有三维体的全部碰撞分析之后，再生成一份总的碰撞分析报告，该报告中详细记录了所述碰撞分析中的所有碰撞分析结果，从而允许设计人员批量化重新设计所述管道以提高效率。

在图5中示出了经过碰撞条件分析之后的以局部三维管线图形式呈现的碰撞问题报告，在其右下角的窗口中显示了已经发现的与之相关联的各处碰撞，当设计人员点击该窗口中的某条记录时，就会如图左上所示，弹出与该碰撞相关联的具体数据信息以便设计人员了解发生问题的具体情况。当然，其他形式的问题报告也是允许的。

由于在整合了六家专业公司管线规划图和物探管网图之后，原始三维设计图中的不规则三维体的顶点数量巨大，由此带来的计算量也是庞大的。为提高三维空间下碰撞检测的效率，在一些实施例中，可以在进行三维碰撞条件分析之前，先对待分析的三维体进行抽象，以减少计算量。如图4b所示，首先，对管线的三维对象(也称为“三维体”)用在空间上有8个顶点的立方体(也称为“空间盒”)进行抽象，随后，通过判断空间盒的位置关系进行第一轮粗选，例如前述的碰撞条件判断流程，所述粗选包括将完全不可能在空间上发生碰撞的三维体(例如彼此远离的三维体)排除到后续的碰撞分析之外，以筛选出空间上有可能产生碰撞的三维体。在过滤出空间盒可能碰撞的三维体之后，进一步基于管道对象本身的顶点坐标根据最小间距和管径和之间的关系来最终确定是否存在碰撞关系。这种改进的分析过程可将大量无关对象在第一轮筛选中就排除掉，而仅仅对小部分的三维体执行碰撞条件分析，从而大大提高了分析运算的速度。

在原始的三维设计图中的各三维体经过碰撞条件分析后，可以首先将这些三维体中的空间碰撞问题标识出来，但应理解，“碰撞”仅仅是管道设计中存在的一种类型的问题，因此，还可以引入更多的子库以发现其它类型的问题，例如：

规范标准库

为了合理利用城市用地，统筹安排工程管线在地上和地下的空间位置，协调工程管线之间以及工程管线与其他相关工程设施之间的关系，并为工程管线综合规划编制和管理提供依据，相关部门已经制定了《城市工程管线综合规划规范》，该规范是国家标准，其中的部分条款为强制性条文，必须严格执行。因此，在进行管道三维设计时，也需要构建相关的规范标准库以将不符合所述规范的问题排查出来。具体的《城市工程管线综合规划规范》可以在例如住房和城乡建设部的网站上找到，在此，仅以该规范中的管道之间的间距和净距为例来描述如何根据所述规范进行问题发现。

在所述规范中，根据管线类型，燃气管、上水管、电力电缆、电信通讯为浅埋管，覆土不小于0.6～0.7米；雨水、污水管为深埋管，覆土深度不小于0.7～1米。而且，在它们彼此之间也就有最小间距的要求，具体的标准参见下面的表1和表2：

表1：管线之间最小水平间距的示例(米)

表2：管线之间最小垂直净距的示例(米)

为了查找原始三维设计图是否存在不符合所述规范的问题，可以读取设计图中各个管道的相关数据，并通过计算来获得各类管线的最小水平间距、最小垂直净距，随后将它们与上述表格中的规范要求进行匹配，进而根据匹配结果来判断所述三维设计图中的三维体的布局是否满足所述规范。

下面还是以图1的表格中的现状给水管道K57-K70为例进行说明。

根据物探数据和专业公司(例如电力公司)提供的数据，计算现状给水管道K57-K70与规划电力电缆之间的水平间距，将计算出的水平间距例如0.6米与表格1中的“给水管线-电力管线”字段的数值0.5(最小间距要求)进行比较，可以得出其符合所述规范；

随后，进一步计算现状给水管道K57-K70与规划电力电缆之间的垂直净距，将计算出的垂直净距例如0.6米与表格2中的“给水管线-电力管线”字段的数值0.5(最小净距要求)进行比较，可以得出其符合所述规范。

这样，通过将各管线和它们之间的参数与规范中的规定值进行比较，就能自动判断出所有的三维体是否都满足所述规范的要求。如果所述管线符合所有规范要求，则流程可以进入下一决策子库。

而如果所述管线不符合一项或多项规范，则所述规范标准库可以逐条存储指明哪条管线不符合哪项规范的记录，或提供最终的规范报告来呈现所有不符合规范的问题。根据所述记录或报告，设计人员可以对三维设计图中的相关管线的规划进行重新设计，以符合规范要求。

应该理解上述表格仅仅是出于说明的目的进行举例说明，所述表格实际上还可以包含更多的限定规则，且可以采用除表格之外的其它形式来实现，这些都属于本公开的范畴。

材料地质库

在进行完规范标准分析之后，还可以提供一个材料地质库，材料地质库针对管线所使用的材料和施工现场的地质条件和环境给出了相关的要求，例如按照南方气候，城市管网聚乙烯给水管在机动车道下的覆土深度不允许小于1米；而北方气候条件则要求城市管网必须埋设在冰冻线之下以避免管道水流冻住，如果同样是聚乙烯给水管，则在机动车道下的覆土深度不允许小于例如1.5米，越是往北面埋深越深。再比如，针对松软土质的管道铺设，其间距应该拉得更大，以避免土层松动下沉导致管道的间距变小进而彼此影响。

在传统的管道综合设计中，这些因素一般都依赖于人为经验，而没有系统地加入到管线设计系统中。例如，长期居住在某个城市的设计人员在设计管线时对此方面考虑可能比较周全，但如果是由来自其它城市的设计人员进行设计则可能就疏忽了这方面的因素。以表格形式来表示所述材料地质库中的示例数据结构，如下述表格所示：

序号	管线名称	材质	北方埋深	南方埋深
					1	给水管线	聚乙烯	1.5	1.0

表3：管线的材料和地质关系的示例(米)

举例而言，规划的给水管道在进行材料地质匹配时，如果施工地点处于南方城市地区，则在机动车道下覆土深度为1.2米，就满足所述材料地质库所规定的标准，流程可以进入下一子库的分析。但同样的深度如果换到北方城市，就可能因为1.2米的覆土深度没有达到1.5米的要求而出现问题。这时，系统就可以给出相关的警告/报告向设计人员提示该问题，以便设计人员重新设计。

应该理解上述表格仅仅是出于说明的目的进行举例说明，所述表格实际上还可以包含更多的限定规则，且可以采用除表格之外的其它形式来实现，这些都属于本公开的范畴

特种管线库

在经过材料地质库的筛选排查之后，还可以提供一个特种管线库。尽管在大多数的市政管线综合设计中，碰到特种管线的概率并不是太高，但如果施工地点确实存在这种特种管线，则其对市政管线铺设还是存在一定的影响。传统的管线设计方案中，针对特种管线也是主要依靠人力经验来进行人工调整，而没有纳入到设计软件中作为其一部分的设计考虑因素。在本公开的方案中，可以提供一个特种管线库，例如，如果现状管线为大于1.6MPa的燃气管线、输油管和军用通讯管这三类特种管线，则需要将它们作为特殊管线，按照特殊的专业标准执行。下面的表4是特种管线库中的数据的一个示例：

序号	管线名称	1.6MPa以上的燃气管线	输油管	军用通讯管线
					1	给水管线	1.5	1.5	2.0

表4：市政管线与特种管线之间的水平间距的示例(米)

例如，如果规划的给水管线与例如输油管的特种管线的水平间距大于1.5米，则所述规划给水管线的设计符合管线综合设计要求。而如果规划的给水管线与例如输油管的特种管线的水平间距小于1.5米，则所述规划给水管线的设计就不符合管线综合设计要求。这时，系统就可以给出相关的警告/报告向设计人员提示该问题，以便设计人员重新设计。

应该理解上述表格仅仅是出于说明的目的进行举例说明，所述表格实际上还可以包含更多的限定规则，且可以采用除表格之外的其它形式来实现，这些都属于本公开的范畴。

在如上所述经过了管线问题决策库中各个子库的排查之后，所述系统的报告模块340可以单独出据每个子库的问题排查报告，也可以汇总各个子库发现的问题来统一出据一张综合的问题排查报告，所述问题排查报告可以包含出现的问题类型、所涉及的管线、位置、坐标等等。根据这些信息，设计人员可以在后续的设计中，手动对这些问题进行更正，或在由系统给出相关修改意见之后再由设计人员人工确认。

还应该理解，上述决策库中所包含的四个子库仅仅是出于说明的目的进行描述，实际上，技术人员可以根据设计和施工需求增加更多的子库以适应新的问题的发现要求，或减少子库数目以提高处理速度和节省资源，这些改变都在本公开的范畴内。

在图6中，示出了根据本公开的一个实施例的用于发现管线综合设计中的问题的方法。根据所述方法，可以自动从基于物探数据和专业公司的规划数据构建的原始三维设计图中排查出可能存在的各方面的问题，而无需人工参与，进而，提供了一种快速、高效、成本低廉的管线综合设计方案。

如图6所示，在步骤610中，首先从物探公司获取施工现场的物探报告。如前所述，所述物探报告探明了地下已知的各种管线及其与施工相关的各种具体物理数据，例如，类型、材质、埋深、管径、地面高程等等，并将所述具体数据生成相应的数据表或二维图以方便管线设计人员了解施工现场的实际管线分布情况。所述物探报告通常是例如Execl表格形式的数据，或者也可以是二维CAD图等形式。

在步骤620，从各专业公司分别获取不同类型的管线的初步规划图，所述不同类型的管线可以例如涉及给水、燃气、通信、电力、雨水、污水等分类的管线。所述初步规划图一般都采用CAD图的形式，但也可以是Execl表格等其它形式。

在获取了物探报告和初步规划图之后，需要对这些数据执行数据预处理，所述预处理包括下述步骤：

在步骤630，在此对所述物探报告执行数据预处理。所述物探报告的预处理可以包括将诸如Execl表格形式的物探数据转换成三维管网图，具体的转换过程可以参考先前的“数据预处理阶段”中所述的相关内容，在此不再详述。

在步骤640，将各专业公司的初步规划图(例如CAD图)合并成整合的规划图，并对所述整合的规划图进行三维化，以生成整合的三维规划图。此过程在“数据预处理阶段”中也已经详细描述，在此不再重复。

在步骤650，将来自步骤630的三维管网图和来自步骤640的三维规划图合并成原始三维设计图，该原始三维设计图不仅包含了各专业公司的规划管线的布局，而且同时还包含了由物探报告所提供的各现场管线的勘测状况。在该原始三维设计图中，不仅各个专业公司分别提供的管线设计在整合后可能彼此之间存在问题(例如碰撞或冲突)，而且，专业公司新设计的管线与物探报告中现有管线的布局可能也存在问题。另外，单独的管线本身可能也由于各种原因存在各种问题。

在执行完上述数据预处理步骤之后，接着在步骤660中，利用一个管线问题决策库对原始三维设计图中存在的各种类型的问题进行排查。所述管线问题决策库可以包括例如碰撞分析库、规范标准库、材料地质库、特种管线库以及其他子库。每种子库都能针对某一类问题对所述原始三维设计图进行排查以查找该三维设计图是否存在此类问题。具体的子库的工作过程，在上述的“管线问题决策阶段”已经详细地说明，在此不再累述。应该理解，所述决策库中所例示的四个子库仅仅是出于说明的目的进行描述，实际上，技术人员可以根据设计和施工需求增加更多的子库以适应新问题的排查要求，或减少子库数目以提高处理速度和节省资源。

最后，在步骤670，生成对应于每个子库的多份问题排查报告或直接提供一份综合的问题排查报告以供设计人员审阅。所述问题排查报告可以包括出现的问题类型、所涉及的管线、位置、坐标等等。设计人员只需查阅该问题排查报告就能基本了解所述原始三维设计图中存在的各种问题，从而有的放矢地对所述设计图进行相应的修改，进而快速生成最终的三维设计图。

与现有的主要依靠人工排查所述管线设计中的问题的方案相比，本公开的管线设计方案充分利用了计算资源的处理能力来取代人工劳动，不仅提高了效率，而且还避免了人力排查时很容易出现的遗漏和差错。还有，在一些实施例中，还可以通过向子库添加新的参数、规则等来增加新样本以发现新问题，构建新子库来扩展排查问题的类型范围，或者选择或跳过某些子库以加快排查的速度。因此，本公开的综合管线设计方案更加灵活高效。

上述对本公开特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。而且，相关领域的技术人员将领会，在不偏离如所附权利要求书所定义的本公开的精神和范围的情况下，所述实施例可以在形式和细节方面进行各种修改。因此，此处所公开的本公开的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (10)

1.一种用于在管线综合设计时发现问题的方法，包括：

从物探公司获取施工现场的物探报告；

从一个或多个管线专业公司分别获取不同类型的管线的初步规划图；

对所述物探报告和所述初步规划图执行数据预处理以创建整合的原始三维设计图；

基于管线问题决策库对所述原始三维设计图中存在的各种类型的问题进行排查；以及

生成包含排查出的问题的具体数据的问题报告。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物探报告是数据表格的形式，并且对所述物探报告执行数据预处理包括：

将所述物探报告从所述数据表格形式转换为三维管网图。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初步规划图是二维CAD图，并且对所述初步规划图执行数据预处理包括：

将所述不同类型的管线的初步规划图合并成整合的CAD图；以及

将整合的CAD图转换成整合的三维规划图。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述物探报告和所述初步规划图执行数据预处理还包括：

将所述三维管网图和所述整合的三维规划图合并成所述原始三维设计图。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管线问题决策库包括：碰撞分析库、规范标准库、材料地质库、特种管线库以及其他子库；

其中，所述碰撞分析库被配置用于针对各类管线在水平位置、交叉位置，根据其坐标及埋深进行三维碰撞分析，通过空间算法得出各类管线之间是否存在碰撞问题；

所述规范标准库被配置用于根据规范标准从所述原始三维设计图中排查出不符合规范的问题；

所述材料地质库被配置用于针对管线所使用的材料和施工现场的地质条件和环境的相关要求排查出不符合所述要求的问题；以及

所述特种管线库被配置用于针对特种管线的特殊的专业标准排查不符合所述专业标准的问题。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碰撞分析库通过下述步骤来判定是否存在碰撞问题：

利用空间向量分析初步判断各管线之间是否有可能存在碰撞；

对于有可能存在碰撞的管线：

计算所述管线之间的最小间距；

通过将所述最小间距与所述管线的管径和相比较来确定是否真的存在碰撞问题。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物探报告包括：现场勘测的现有管线的数据，以方便管线设计人员了解施工现场的现有管线分布情况。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述物探报告从所述数据表格形式转换为所述三维管网图包括：

从所述数据表格读入管道的物探数据；

根据管道的管道名称进行管道类型分组，不同分组的管道可以采用不同形状颜色的线条来表示；

根据管道的两端特征点生成对应的三维结构对象以构建三维图的基本架构；

根据管道的管径生成相应的三维管道对象；

将管道的部分物探数据写入属性集中保存，所述属性集可以被用于构建所述三维管道对象在三维图中的空间布局和拓扑关系；以及

将管道的所述三维结构对象与所述三维管道对象连接起来以构成所述管道的三维管网图。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述问题报告，设计人员对所述原始三维设计图进行相应的修改以避免排查出的问题的再次出现。

10.一种具有发现问题功能的管线综合设计系统，包括：

数据采集模块，被配置为分别从物探公司获取物探报告和从一个或多个管线专业公司获取管线的初步规划图；

数据预处理模块，被配置为对所述物探报告和初步规划图进行数据预处理，以创建整合的原始三维设计图；

管线问题决策库，被配置为对所述原始三维设计图中存在的各种类型的问题进行排查；以及

报告模块，被配置为根据所述管线问题决策库排查出的问题生成相应的问题报告。

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