CN111563293A - 船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，包括：步骤S1，遍历已建模的电缆桥架网络，获得米字节点和贯穿节点，根据米字节点和贯穿节点获取所有相连的分支，生成各个分支的桥架节点，构建桥架拓扑网络；步骤S2，在桥架拓扑网络上加入电缆的起始设备和终止设备，生成设备节点和作为设备接入点的虚拟节点，构建设备拓扑网络；步骤S3，在设备拓扑网络上加入电缆的必经节点和禁经节点，构建动态拓扑网络。为实现船舶电力网络构架的全流程自动化提供基础。

Description

船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法

技术领域

本发明涉及船舶建模设计领域，尤其涉及船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法。

背景技术

船舶电力网络的构架是船舶电力系统设计的关键环节。主要工作流程如下：电气设计人员首先基于已建模完成的电缆桥架网络，为系统指定电缆路径节点并将节点连成拓扑网络；之后系统根据拓扑网络自动规划出最优电缆路径走向图，即电缆敷设图，如此基本完成了电力网络的设计工作。其中，桥架网络类似真实城市交通网络；路径节点则是指明某条道路该如何通行、以及何时可以通行的指示牌和信号灯；拓扑网络则是基于路径节点绘制出的虚拟网络地图。

在上述的业务流程中，虽然电缆敷设问题有相对成熟的解决方案，可以通过最短路径优化算法实现，但目前没有相关技术能够实现基于真实桥架网络生成虚拟拓扑网络的算法。这相当于卡断了自动化设计的业务流程。

Tribon、CADWIN、Smart3D等公司都提供了电缆敷设自动化解决方案，但是未能给出电缆节点及其拓扑网络自动生成的解决方案。在简单的应用环境内，比如常规船舶、石化工厂，由于电力网络构架较简单，所以大多数使用者直接用桥架作为指示电缆路径的标志牌与信号灯；少部分使用者手工设置路径节点也可以满足业务需求。故现行主流设计软件并不需要向客户提供自动化的节点及拓扑生成解决方案。但是在拥有7万多根电缆的大型邮轮上，其错综复杂、数量庞大的电力网络相当于一个小型城市，所以无论从逻辑上还是从数量级上都无法直接基于桥架构建电缆网络。而由于人工去设置节点和拓扑耗时耗力，所以提出一个自动化的解决方案势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，为实现船舶电力网络构架的全流程自动化提供基础。

实现上述目的的技术方案是：

一种船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，包括：

步骤S1，遍历已建模的电缆桥架网络，获得米字节点和贯穿节点，根据米字节点和贯穿节点获取所有相连的分支，生成各个分支的桥架节点，构建桥架拓扑网络；

步骤S2，在桥架拓扑网络上加入电缆的起始设备和终止设备，生成设备节点和作为设备接入点的虚拟节点，构建设备拓扑网络；

步骤S3，在设备拓扑网络上加入电缆的必经节点和禁经节点，构建动态拓扑网络。

优选的，所述步骤S1，包括：

步骤S11，遍历电缆桥架网络，获得米字节点和贯穿节点；

步骤S12，获取所有相连的分支；

步骤S13，根据自定义属性和规则，识别相连分支的桥架设计要素；

步骤S14，根据桥架设计要素，设置桥架节点；

步骤S15，将所有桥架节点连接形成桥架拓扑网络。

优选的，遍历电缆桥架网络的所有桥架，找到三通以及包含多分支走向的桥架，在其中点位置生成米字节点；

遍历电缆桥架网络的所有贯通件，在其中点位置生成贯穿节点。

优选的，桥架设计要素包括：直段桥架、弯段桥架、截止连接段、自动连接段、电缆管、双层及多层桥架；

所述的步骤S14，包括：

用对比的方法在最长的直段桥架中点设置桥架节点；

对于双层及多层桥架，在每一层桥架上设置桥架节点；

对于同一相连分支之间存在多个等长直段桥架，优先选择靠近分支中点的桥架作为桥架节点。

优选的，所述的步骤S2包括：

步骤S21，在桥架拓扑网络上加入了电缆的起始设备和终止设备；

步骤S22，遍历桥架拓扑网络中所有设备，在设备接线柱位置设置设备节点；

步骤S23，优先寻找与设备节点的信号类型相对应的桥架节点作为虚拟节点；若距离大于预设数值，会寻找与设备节点的信号类型相对应的最近桥架，并在距设备节点最近的桥架位置上创建虚拟节点；若有电缆不能找到桥架节点作为设备接入点时，寻找已创建的“虚拟节点”，若再找不到，则创建新的虚拟节点；

步骤S24，根据设备节点和虚拟节点构建设备拓扑网络。

优选的，所述步骤S3中，必经节点是强制电缆必须经过的节点；禁经节点是禁止电缆经过的节点。

优选的，禁经节点包括由人员手工添加的显式节点，以及

隐式节点：由于电缆桥架容通率达到极限主动触发的禁经节点。

优选的，所述步骤S13中，根据自定义属性和规则，识别相连分支的桥架设计要素；

自定义属性包括：表达直段桥架特征的属性字段、表达弯段桥架特征的属性字段、表达截止连接段特征的属性字段、表达自动连接段特征的属性字段、表达电缆管特征的属性字段；

规则是指定义双层及多层桥架的规则：定义方向相同、上下平行且间距小于1.5m两个或多个桥架为双层及多层桥架。

本发明的有益效果是：本发明采用树的遍历算法、逻辑判断等方法相结合，提供了一套自动生成路径节点及其拓扑网络的方式，为实现了船舶电力网络构架的全流程自动化提供基础，可以节省大量人力，提高设计质量。打通了目前卡断的船舶电力网络自动化设计的业务流程。

附图说明

图1是本发明的拓扑网络的自动生成方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

路径节点本质是桥架网络的抽象体，是复杂桥架网络简化表达。桥架网络包含非常多的要素，故路径节点的子类也比较复杂。包括以下几个子类：“米字节点”、“贯穿节点”、“桥架节点”、“设备节点”、“虚拟节点”、“必经节点”和“禁经节点”。各类“拓扑网络”本质是将各“路径节点”依照某种规则连接起来。

请参阅图1，本发明的船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，包括下列步骤：

步骤S1，采用树的遍历算法遍历已建模的电缆桥架网络，获得米字节点和贯穿节点，根据米字节点和贯穿节点获取所有相连的分支，生成各个分支的桥架节点，构建桥架拓扑网络。具体地，步骤S1包括：

步骤S11，遍历电缆桥架网络，获得米字节点和贯穿节点。米字节点是一种在电缆桥架网络中表达桥架走向多义性的节点。遍历电缆桥架网络的所有桥架，找到三通以及包含多分支走向的桥架，在其中点位置生成米字节点。贯穿节点是一种在电缆桥架网络中表达桥架穿越多个分舱的节点。采用树的遍历算法，遍历电缆桥架网络的所有贯通件，在其中点位置生成贯穿节点。

步骤S12，在生成“米字节点”和“贯穿节点”后，知道了整个网络的所有分支及分支之间的关联关系情况。获取所有相连的分支。

步骤S13，根据自定义属性和规则，识别相连分支的桥架设计要素，包括：直段桥架、弯段桥架、截止连接段、自动连接段、电缆管、双层及多层桥架。其中，自定义属性来自于电缆桥架标准零部件数字化库，如下：表达直段桥架特征的属性字段：“StraightFeature”；表达弯段桥架特征的属性字段：“Turn Feature”；表达截止连接段特征的属性字段：“End Feature”；表达自动连接段特征的属性字段：“Auto Connect”；表达电缆管特征的属性字段：“Cable Conduit”。

规则是指定义双层及多层桥架的规则，如下：定义方向相同、上下平行且间距小于1.5m两个或多个桥架为双层及多层桥架。

步骤S14，根据桥架设计要素，设置桥架节点。具体包括：

用对比的方法在最长的直段桥架中点设置桥架节点；

对于双层及多层桥架，在每一层桥架上设置桥架节点；

对于同一相连分支之间存在多个等长直段桥架，优先选择靠近分支中点的桥架作为桥架节点。桥架节点不仅用作连接分支，同时也是设备接入的默认点。但有些业务情况需要增补额外的设备接入点，所以后续引入了虚拟桥架节点，简称虚拟节点作为“桥架节点”的增补情况。

步骤S15，将所有桥架节点连接形成桥架拓扑网络。桥架拓扑网络相当于一份电缆路径地图。

步骤S2，通过逻辑判断，在桥架拓扑网络上加入电缆的起始设备和终止设备，生成设备节点和作为设备接入点的虚拟节点，构建设备拓扑网络。具体包括：

步骤S21，在桥架拓扑网络上加入了电缆的起始设备和终止设备。桥架拓扑网络为电缆敷设路径的自动计算提供了所有可通过的路径地图；而加入了设备后的设备拓扑网络，则为电缆敷设路径的自动计算提供了某根电缆的出发与终止点。设备拓扑节点包括设备节点和虚拟节点。

步骤S22，遍历桥架拓扑网络中所有设备，在设备接线柱位置设置设备节点。设备节点是表达设备位置、信号类型、起止设备关系的抽象节点。一个设备可能包含多个电缆信号类型，桥架也是如此。设备只能与所含型号类型集合大于等于自身信号类型集合的桥架形成拓扑关系。

步骤S23，虚拟节点是设备接入点的特殊情况。虚拟节点的自动生成有点类似递归计算。一开始，优先寻找与设备节点的信号类型相对应的桥架节点作为虚拟节点；若距离大于预设数值，会寻找与设备节点的信号类型相对应的最近桥架，并在距设备节点最近的桥架位置上创建虚拟节点；若有电缆不能找到桥架节点作为设备接入点时，寻找已创建的“虚拟节点”，若再找不到，则创建新的虚拟节点。

设备接入桥架网络并不一定最短就是最优。比如，当有多个毗邻设备时，为这些设备设置一个共同接入点比让这些设备在桥架某段狭小区域内设置多个接入点更容易施工且有利于节约设计空间。这个接入点的优化需要大量的设计经验。

步骤S24，根据设备节点和虚拟节点构建设备拓扑网络。设备拓扑网络相当于为电缆路径地图标定了出发地和目的地。

步骤S3，通过逻辑判断，在设备拓扑网络上加入电缆的必经节点和禁经节点，构建动态拓扑网络。

必经节点是强制电缆必须经过的节点；该类节点是由设计人员手工添加，支持设计人员设置无限多个必经点。

禁经节点是禁止电缆经过的节点，包括显式节点和隐式节点两种。显式节点由设计人员手工添加。隐式节点是由于电缆桥架容通率达到极限后主动触发的禁经节点，此时，其他电缆将不能通过该节点。

动态拓扑网络引入了必经和禁经的概念使拓扑网络更能够符合敏捷设计的需求。动态拓扑网络相当于在电缆路径地图标定出发地和目的地的基础上又加入了避拥堵路线。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，其特征在于，包括：

步骤S1，遍历已建模的电缆桥架网络，获得米字节点和贯穿节点，根据米字节点和贯穿节点获取所有相连的分支，生成各个分支的桥架节点，构建桥架拓扑网络；

步骤S2，在桥架拓扑网络上加入电缆的起始设备和终止设备，生成设备节点和作为设备接入点的虚拟节点，构建设备拓扑网络；

步骤S3，在设备拓扑网络上加入电缆的必经节点和禁经节点，构建动态拓扑网络。

2.根据权利要求1所述的船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：

步骤S11，遍历电缆桥架网络，获得米字节点和贯穿节点；

步骤S12，获取所有相连的分支；

步骤S13，识别相连分支的桥架设计要素；

步骤S14，根据桥架设计要素，设置桥架节点；

步骤S15，将所有桥架节点连接形成桥架拓扑网络。

3.根据权利要求2所述的船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，其特征在于，遍历电缆桥架网络的所有桥架，找到三通以及包含多分支走向的桥架，在其中点位置生成米字节点；

遍历电缆桥架网络的所有贯通件，在其中点位置生成贯穿节点。

4.根据权利要求2所述的船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，其特征在于，桥架设计要素包括：直段桥架、弯段桥架、截止连接段、自动连接段、电缆管、双层及多层桥架；

所述的步骤S14，包括：

用对比的方法在最长的直段桥架中点设置桥架节点；

对于双层及多层桥架，在每一层桥架上设置桥架节点；

对于同一相连分支之间存在多个等长直段桥架，优先选择靠近分支中点的桥架作为桥架节点。

5.根据权利要求1所述的船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，其特征在于，所述的步骤S2包括：

步骤S21，在桥架拓扑网络上加入了电缆的起始设备和终止设备；

步骤S22，遍历桥架拓扑网络中所有设备，在设备接线柱位置设置设备节点；

步骤S23，优先寻找与设备节点的信号类型相对应的桥架节点作为虚拟节点；若距离大于预设数值，会寻找与设备节点的信号类型相对应的最近桥架，并在距设备节点最近的桥架位置上创建虚拟节点；若有电缆不能找到桥架节点作为设备接入点时，寻找已创建的“虚拟节点”，若再找不到，则创建新的虚拟节点；

步骤S24，根据设备节点和虚拟节点构建设备拓扑网络。

6.根据权利要求1所述的船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，其特征在于，所述步骤S3中，必经节点是强制电缆必须经过的节点；禁经节点是禁止电缆经过的节点。

7.根据权利要求1所述的船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，其特征在于，禁经节点包括由人员手工添加的显式节点，以及

隐式节点：由于电缆桥架容通率达到极限主动触发的禁经节点。

8.根据权利要求2所述的船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法，其特征在于，所述步骤S13中，根据自定义属性和规则，识别相连分支的桥架设计要素；

自定义属性包括：表达直段桥架特征的属性字段、表达弯段桥架特征的属性字段、表达截止连接段特征的属性字段、表达自动连接段特征的属性字段、表达电缆管特征的属性字段；

规则是指定义双层及多层桥架的规则：定义方向相同、上下平行且间距小于1.5m两个或多个桥架为双层及多层桥架。

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