CN111814287A - 一种三维空间管廊铺设率计算方法 - Google Patents

一种三维空间管廊铺设率计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三维空间管廊铺设率计算方法，在三维空间内，选取不同的管廊路径，根据管廊和管线的数据的空间关系，计算管线在管廊上铺设长度，根据台账数据获取管廊的长度、宽度、层数计算管廊的总体投影面积，根据管线的台账信息获取管线的公称直径、左右间隙，根据空间水平投影坐标关系计算管廊上铺设管线的长度，从而计算该段管线在管廊上的铺设面积，从而算出管廊铺设率,根据不同的管廊铺设率实际情况，以快速、便捷、直观的手段给出不同的管廊租借优惠和实施方案。本发明实现了三维空间内，通过计算管廊铺设率寻找最佳铺设路径计算方法。

Description

一种三维空间管廊铺设率计算方法
技术领域
本发明属于地上综合管廊、管道铺设分析技术领域，涉及一种地上综合管廊铺设率计算方案，具体是一种三维空间管廊铺设率计算方法。
背景技术
目前，随着工业化文明建设的不断创新和环境优美的进步要求，保障像氢气、氯气、甲烷、酒精等高危险、高污染、易燃易爆炸等物料管的安全运输，需要建立高空架空管廊，然而在城市规划运输过程中，化学工业燃料生产公司在长距离大范围运输过程中，需要通过租赁第三方管廊建设单位保障化学工业生产的顺利的向外输出，第三方管廊所有权公司在对客户物料管铺设过程中会根据现场管廊铺设率占用情况给与适当的优惠，同时也需要给出最优的铺设方案。传统的使用方法需要通过不同的图纸核对现有管廊、管道铺设情况，查阅不同的管廊、管道台账信息，然后手动的计算不同路径的管廊铺设率，计算过程繁琐，工作量大，且容易出错，计算不同的管廊路径需要重新查阅相关参数进行整理计算。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维空间管廊铺设率计算方法，借助搭建的三维管廊空间技术，针对现有管廊铺设率计算的问题，通过对管廊和物料管台账信息的录入管理和分析，建立1：1的三维现场管廊、管道场景模型，通过三维空间自动选取管廊路径，提供不同管廊路径的方案，自动算出当前管廊铺设率占用情况，给出最佳的铺设方案。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种三维空间管廊铺设率计算方法，其特征在于：通过数据库存储管廊和管线台账基础信息，以及管廊和管线的关联台账信息，在三维空间中选取铺设管廊的任意管廊路径，每一段管廊路径通过台账基础信息获取管廊的长度Lgl(单位：m)、管廊宽度Wgl(单位：m)、管廊层数Mgl(单位：m),求取管廊投影总面积Sgl＝LglWglMgl(单位：m2),获取该段管廊起始点位置坐标，根据管廊和台账关联信息获取在该段管廊上的管线名ID，根据管线名ID在三维空间查找管线节点台账坐标信息，通过空间计算判断与管廊起始点在同一二维空间平行线上的起始点位置，算出该段管线在管廊上的铺设长度Lgx(单位：m)，根据台帐获取该段管线的公称直径Dgx(单位：mm)、管道两边间距Rgx(单位：mm),管线投影面积Sgx＝Lgx(Dgx+2Rgx)/1000,
该段管廊上所有的管线(这里为N)投影面积为
Figure BDA0002582996770000021
三维空间选择所有管廊(这里为K)铺设率ρ＝(SgxN1+SgxN2+...+SgxNK)/(Sgl1+Sgl2+...+SglK)，，其中SgxNK为第K根管廊上的所有管线投影面积之和，SglK为第K根管廊的投影面积，三维空间内选择不同的管廊路径生成不同的铺设率值，根据实际管廊管线铺设情况，选择最佳的路径。
数据库台账信息中需要存取的管廊、管线台账属性信息如表1：
表1
Figure BDA0002582996770000022
取选取第K段管廊的投影面积：
通过台账信息获取第K段管线的取管廊的长度LglK(单位：m)、管廊宽度WglK(单位：m)、管廊层数MglK(单位：m),K＝1、2...K
第K段管廊总体铺设面积，SglK＝LglKWglKMglK(单位：m2)，
若要求取管线在管廊上的铺设面积，需要求取管线在管廊上的铺设长度Lgx：
根据管廊台账获取管廊起点坐标信息Pgl0、终点坐标信息Pgl1、某段管线起点坐标信息Pgx0、终点坐标信息Pgx1
根据管廊台账获取管廊水平投影面起点坐标信息Pgl0、终点坐标信息Pgl1、某段管线水平投影面起点坐标信息PgxK、终点坐标信息PgxK+1，
判断PgxK Pgx(K+1)与线段Pgl0Pgl1是否平行，
1)求取管线线段二维投影面上笛卡尔坐标系函数的斜率aK:
aK＝(PgxK.Y-PgxK-1.Y)/(PgxK.X-PgxK-1.X)
2)求取管廊线段二维投影面上笛卡尔坐标系函数的斜率b：
b＝(Pgl0.Y-Pgl1.Y)/(Pgl0.X-Pgl1.X)
3)如果|aK|＝|b|，(误差在0.001左右)则PgxK Pgx(K+1)与Pgl0Pgl1平行
求平行于管廊起始点连接线的管线的节点在管廊二维平面上笛卡尔坐标系函数线上投影的交点
1)如果b＝0,交点
P`gxK.X＝PgxK.X,P`gxK.Y＝Pgl0.Y(注释：Pgl0.Y＝Pgl1.Y)
P`gxK+1.X＝PgxK+1.X,P`gxK+1.Y＝Pgl0.Y(注释：Pgl0.Y＝Pgl1.Y)
2)如果b！＝0(即b不等于零)，分别求出经过管线节点PgxK、Pgx(K+1)且垂直于Pgl0Pgl1的函数为
y＝-1/b(x-PgxK.X)+PgxK.Y, ①
y＝-1/b(x-PgxK+1.X)+PgxK+1.Y ②
管廊线Pgl0Pgl1函数为
y＝b(x-Pgl0.X)+Pgl0.Y③
通过①、②、③求出PgxK、Pgx(K+1)对应投影交点坐标
P`gxK.X＝(PgxK.X+b2Pgl0.X+bPgxK.Y-bPgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK.Y＝(bPgxK.X-bPgl0.X+b2PgxK.Y+Pgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK+1.X＝(PgxK+1.X+b2Pgl0.X+bPgxK+1.Y-bPgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK+1.Y＝(bPgxK+1.X-bPgl0.X+b2PgxK+1.Y+Pgl0.Y)/(b2+1)
依次判断平行于管廊起始点坐标管线节点投影在管廊线上交点坐标P`gxK、P`gxK+1与管廊起始点连接线段Pgl0Pgl1关系，其中
1)若存在P`gxK在管廊线段Pgl0Pgl1上、而P`gxK+1不在管廊线段上，同时Pgl1在P`gxK P`gxK+1上，则
Lgx+＝P`gxKPgl1
2)若存在P`gxK+1在管廊线段Pgl0Pgl1上、而Pg、xK不在管廊线段上，同时Pgl0在Pgx0P`gxK+1上，则
Lgx+＝P`gxK+1Pgl0
3)若存在P`gxK、P`gxK+1都在管廊线段Pgl0Pgl1上，则Lgx+＝P`gxKP`gxK+1
4)若存在Pgl0、Pgl1都在管线段P`gxK P`gxK+1上，则Lgx＝Pgl0Pgl1
求取该段管廊上N根管线的投影面积：
N根管道投影面积
Figure BDA0002582996770000041
求取三维空间选择管廊路径上所有管廊的铺设率：其中第K根管廊管线的投影面积为SgxNK,则所选管廊的总的铺设率为
ρ＝(SgxN1+SgxN2+...+SgxNK)/(Sgl1+Sgl2+...+SglK)
本发明在三维空间内，选取不同的管廊路径，根据管廊和管线的数据的空间关系，计算管线在管廊上铺设长度，根据台账数据获取管廊的长度、宽度、层数计算管廊的总体投影面积，根据管线的台账信息获取管线的公称直径、左右间隙，根据空间水平投影坐标关系计算管廊上铺设管线的长度，从而计算该段管线在管廊上的铺设面积，从而算出管廊铺设率,管廊铺设率算法的实现在三维管网等相关应用单位，在与客户合同签订中，根据不同的管廊铺设率实际情况，以快速、便捷、直观的手段给出不同的管廊租借优惠和实施方案。
本发明实现了三维空间内，通过计算管廊铺设率寻找最佳铺设路径计算方法，提供不同管廊路径的方案，自动算出当前管廊铺设率占用情况，给出最佳的铺设方案。
附图说明
图1管廊铺设率计算算法逻辑图。
图2三维建模管廊、管线台账信息图。
图3三维空间水平投影面管廊管线铺设平面图。
图4铺设率输出结果图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例与实施例中的特征相互组合。下面将参考附图并结合实施例详细说明本发明。
为了使技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明是基于三维技术和数据库管理基础上进行实施。
一种三维空间管廊铺设率计算方法，通过数据库存储管廊和管线台账基础信息，以及管廊和管线的关联台账信息，在三维空间中选取铺设管廊的任意管廊路径，每一段管廊路径通过台账基础信息获取管廊的长度Lgl(单位：m)、管廊宽度Wgl(单位：m)、管廊层数Mgl(单位：m),求取管廊投影总面积Sgl＝LglWglMgl(单位：m2),获取该段管廊起始点位置坐标，根据管廊和台账关联信息获取在该段管廊上的管线名ID，根据管线名ID在三维空间查找管线节点台账坐标信息，通过空间计算判断与管廊起始点在同一二维空间平行线上的起始点位置，算出该段管线在管廊上的铺设长度Lgx(单位：m)，根据台帐获取该段管线的公称直径Dgx(单位：mm)、管道两边间距Rgx(单位：mm),管线投影面积Sgx＝Lgx(Dgx+2Rgx)/1000,该段管廊上所有的管线(这里为N)投影面积为
Figure BDA0002582996770000051
三维空间选择所有管廊(这里为K)铺设率ρ＝(SgxN1+SgxN2+...+SgxNK)/(Sgl1+Sgl2+...+SglK)，，其中SgxNK为第K根管廊上的所有管线投影面积之和，SglK为第K根管廊的投影面积，三维空间内选择不同的管廊路径生成不同的铺设率值，根据实际管廊管线铺设情况，选择最佳的路径。
本实施例中，图1、管廊铺设率计算算法逻辑图，图2、三维建模管廊、管线台账信息图。
步骤1，录入管廊、管线台账信息，本实例中，为管廊一段、管廊二段，管廊一段管线1、2、3、4，管廊二段管线1、2、3、4。
步骤2，三维场景建模，建模标准管廊标注起始点与管线节点在同一水平位置，管廊垂直水平投影按照直线段进行分段。
步骤3，在三维模型导入到系统平台，管廊添加对应的碰撞体。
步骤4，在三维系统平台中，三维空间内，选择不同的管廊路径(这里是管廊一段、管廊二段)，获取管廊台账信息和管廊关联的管线台账信息
步骤5，计算管廊铺设率
步骤5.1，计算管廊的投影面积，计算公式如下
通过台账信息获取第K段管线的取管廊的长度LglK(单位：m)、管廊宽度WglK(单位：m)、管廊层数MglK(单位：m),K＝1、2...K
第K段管廊总体铺设面积，SglK＝LglKWglKMglK(单位：m2)
步骤5.2，算出每段管廊中管线投影面积之和
如图3，根据公式判断在管廊水平面，管线在所在管廊上的铺设长度Lgx，具体判断方法如下：
根据管廊台账获取管廊起点坐标信息Pgl0、终点坐标信息Pgl1、某段管线起点坐标信息Pgx0、终点坐标信息Pgx1
根据管廊台账获取管廊水平投影面起点坐标信息Pgl0、终点坐标信息Pgl1、某段管线水平投影面起点坐标信息PgxK、终点坐标信息PgxK+1，
判断PgxK Pgx(K+1)与线段Pgl0 Pgl1是否平行，
1)根据管廊台账获取管廊水平投影面起点坐标信息Pgl0、终点坐标信息Pgl1、某段管线水平投影面起点坐标信息PgxK、终点坐标信息PgxK+1，
判断PgxK Pgx(K+1)与线段Pgl0 Pgl1是否平行，
1)求取管线线段二维投影面上笛卡尔坐标系函数的斜率aK:
aK＝(PgxK.Y-PgxK-1.Y)/(PgxK.X-PgxK-1.X)
2)求取管廊线段二维投影面上笛卡尔坐标系函数的斜率b：
b＝(Pgl0.Y-Pgl1.Y)/(Pgl0.X-Pgl1.X)
3)如果|aK|＝|b|，(误差在0.001左右)则PgxK Pgx(K+1)与Pgl0Pgl1平行
求平行于管廊起始点连接线的管线的节点在管廊二维平面上笛卡尔坐标系函数线上投影的交点
1)如果b＝0,交点
P`gxK.X＝PgxK.X,P`gxK.Y＝Pgl0.Y(注释：Pgl0.Y＝Pgl1.Y)
P`gxK+1.X＝PgxK+1.X,P`gxK+1.Y＝Pgl0.Y(注释：Pgl0.Y＝Pgl1.Y)
2)如果b！＝0，分别求出经过管线节点PgxK、Pgx(K+1)且垂直于Pgl0Pgl1的函数为
y＝-1/b(x-PgxK.X)+PgxK.Y, ①
y＝-1/b(x-PgxK+1.X)+PgxK+1.Y ②
管廊线Pgl0Pgl1函数为
y＝b(x-Pgl0.X)+Pgl0.Y③
通过①、②、③求出PgxK、Pgx(K+1)对应投影交点坐标
P`gxK.X＝(PgxK.X+b2Pgl0.X+bPgxK.Y-bPgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK.Y＝(bPgxK.X-bPgl0.X+b2PgxK.Y+Pgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK+1.X＝(PgxK+1.X+b2Pgl0.X+bPgxK+1.Y-bPgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK+1.Y＝(bPgxK+1.X-bPgl0.X+b2PgxK+1.Y+Pgl0.Y)/(b2+1)
依次判断平行于管廊起始点坐标管线节点投影在管廊线上交点坐标P`gxK、P`gxK+1与管廊起始点连接线段Pgl0Pgl1关系，其中
1)若存在P`gxK在管廊线段Pgl0Pgl1上、而P`gxK+1不在管廊线段上，同时Pgl1在P`gxKP`gxK+1上，则
Lgx+＝P`gxKPgl1
2)若存在P`gxK+1在管廊线段Pgl0Pgl1上、而P`gxK不在管廊线段上，同时Pgl0在Pgx0P`gxK+1上，则
Lgx+＝P`gxK+1Pgl0
3)若存在P`gxK、P`gxK+1都在管廊线段Pgl0Pgl1上，则Lgx+＝P`gxKP`gxK+1
4)若存在Pgl0、Pgl1都在管线段P`gxKP`gxK+1上，则Lgx＝Pgl0Pgl1
求取该段管廊上N根管线的投影面积，这里N为4：
N根管道投影面积
Figure BDA0002582996770000081
步骤5.3，求取三维空间选择管廊路径上所有管廊的铺设率：则所选两端管廊的总的铺设率为：
ρ＝(SgxN1+SgxN2)/(Sgl1+Sgl2)
步骤6，铺设率输出结果图，如图4。
本发明自动算出当前管廊铺设率占用情况，给出最佳的铺设方案。

Claims (5)

1.一种三维空间管廊铺设率计算方法，其特征在于：通过数据库存储管廊和管线台账基础信息，以及管廊和管线的关联台账信息，在三维空间中选取铺设管廊的任意管廊路径，每一段管廊路径通过台账基础信息获取管廊的长度Lgl、管廊宽度Wgl、管廊层数Mgl,求取管廊投影总面积Sgl＝LglWglMgl,获取该段管廊起始点位置坐标，根据管廊和台账关联信息获取在该段管廊上的管线名ID，根据管线名ID在三维空间查找管线节点台账坐标信息，通过空间计算判断与管廊起始点在同一二维空间平行线上的起始点位置，算出该段管线在管廊上的铺设长度Lgx，根据台帐获取该段管线的公称直径Dgx、管道两边间距Rgx,管线投影面积Sgx＝Lgx(Dgx+2Rgx)/1000；该段管廊上所有的管线N投影面积为
Figure FDA0002582996760000011
三维空间选择所有管廊K铺设率ρ＝(SgxN1+SgxN2+...+SgxNK)/(Sgl1+Sgl2+...+SglK)，，其中SgxNK为第K根管廊上的所有管线投影面积之和，SglK为第K根管廊的投影面积，三维空间内选择不同的管廊路径生成不同的铺设率值，选择最佳的路径。
2.根据权利要求1所述的三维空间管廊铺设率计算方法，其特征在于：数据库台账信息中存取的管廊、管线台账属性信息如下表：
Figure FDA0002582996760000012
3.根据权利要求2所述的三维空间管廊铺设率计算方法，其特征在于：求取选取第K段管廊的投影面积：
通过台账信息获取第K段管线的取管廊的长度LglK、管廊宽度WglK、管廊层数MglK,K＝1、2...K
第K段管廊总体铺设面积，SglK＝LglKWglKMglK。
4.根据权利要求2所述的三维空间管廊铺设率计算方法，其特征在于：求取管线在管廊上的铺设面积；管线在管廊上的铺设长度Lgx：
根据管廊台账获取管廊水平投影面起点坐标信息Pgl0、终点坐标信息Pgl1、某段管线水平投影面起点坐标信息PgxK、终点坐标信息PgxK+1，
判断PgxKPgx(K+1)与线段Pgl0 Pgl1是否平行，
1)求取管线线段二维投影面上笛卡尔坐标系的函数的斜率aK:
aK＝(PgxK.Y-PgxK-1.Y)/(PgxK.X-PgxK-1.X)
2)求取管廊线段二维投影面上笛卡尔坐标系函数的斜率b：
b＝(Pgl0.Y-Pgl1.Y)/(Pgl0.X-Pgl1.X)
3)如果|aK|＝|b|，则PgxKPgx(K+1)与Pgl0 Pgl1平行；
求管线的节点在管廊在二维平面上笛卡尔坐标系函数线上投影的交点
1)如果b＝0,交点
P`gxK.X＝PgxK.X,P`gxK.Y＝Pgl0.Y,注释：Pgl0.Y＝Pgl1.Y
P`gxK+1.X＝PgxK+1.X,P`gxK+1.Y＝Pgl0.Y,注释：Pgl0.Y＝Pgl1.Y
2)如果b！＝0，分别求出经过管线节点PgxK、Pgx(K+1)且垂直于Pgl0 Pgl1的函数为
y＝-1/b(x-PgxK.X)+PgxK.Y, ①
y＝-1/b(x-PgxK+1.X)+PgxK+1.Y ②
管廊线Pgl0 Pgl1函数为
y＝b(x-Pgl0.X)+Pgl0.Y③
通过①、②、③求出PgxK、Pgx(K+1)对应投影交点坐标
P`gxK.X＝(PgxK.X+b2Pgl0.X+bPgxK.Y-bPgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK.Y＝(bPgxK.X-bPgl0.X+b2PgxK.Y+Pgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK+1.X＝(PgxK+1.X+b2Pgl0.X+bPgxK+1.Y-bPgl0.Y)/(b2+1)
P`gxK+1.Y＝(bPgxK+1.X-bPgl0.X+b2PgxK+1.Y+Pgl0.Y)/(b2+1)
依次判断平行于管廊起始点坐标连接线的管线节点投影在该管廊线上交点坐标P`gxK、P`gxK+1与管廊起始点连接线段Pgl0 Pgl1关系，其中
1)若存在P`gxK在管廊线段Pgl0 Pgl1上、而P`gxK+1不在管廊线段上，同时Pgl1在P`gxKP`gxK+1上，则
Lgx+＝P`gxKPgl1
2)若存在P`gxK+1在管廊线段Pgl0 Pgl1上、而P`gxK不在管廊线段上，同时Pgl0在Pgx0P`gxK+1上，则
Lgx+＝P`gxK+1Pgl0
3)若存在P`gxK、P`gxK+1都在管廊线段Pgl0 Pgl1上，则Lgx+＝P`gxKP`gxK+1
4)若存在Pgl0、Pgl1都在管线段P`gxK P`gxK+1上，则Lgx＝Pgl0Pgl1。
5.根据权利要求1所述的三维空间管廊铺设率计算方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1，录入管廊、管线台账信息；
步骤2，三维场景建模，建模标准管廊标注起始点与管线节点在同一水平位置，管廊垂直水平投影按照直线段进行分段；
步骤3，在三维模型导入到系统平台，管廊添加对应的碰撞体；
步骤4，在三维系统平台中，三维空间内，选择不同的管廊路径，获取管廊台账信息和管廊关联的管线台账信息；
步骤5，计算管廊铺设率
步骤5.1，计算管廊的投影面积
步骤5.2，算出每段管廊中管线投影面积之和
步骤5.3，求取三维空间选择管廊路径上所有管廊的铺设率
步骤6，铺设率输出结果。
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