CN112100786A - 一种分区式地下管网三维规划系统及方法 - Google Patents

一种分区式地下管网三维规划系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及地下管网规划技术领域，公开了一种分区式地下管网三维规划系统及方法，包括建模单元，用于建立管网三维模型；预处理单元，用于对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型，只保留至少部分可埋设区域的三维模型；规划单元，用于依据简化后的管网三维模型进行路径无碰撞区域规划；展示单元，用于将路径无碰撞区域规划后的方案展示给用户；规划单元中的预处理单元通过对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型，只保留可埋设区域的三维模型，然后规划单元进行路径无碰撞规划，提供方案给人员作为参考，人员参照此方案可快速确定方案作出决策。

Description

一种分区式地下管网三维规划系统及方法
技术领域
本发明涉及地下管网规划技术领域，具体涉及一种分区式地下管网三维规划系统及方法。
背景技术
我国经济的发展，带动了城市的建设，城市规模的不断扩大和现代化程度的提高，城市地下空间开发利用越来越受到各方面的重视，建设工程规模庞大，使用功能日趋复杂，城市地下管网也越来越庞大、密集，其种类也更趋复杂，与地上各项工程设施的交叉矛盾也日趋突出，相对于城市地下管网的快速发展，对城市地下管线的自动化管理却还很滞后，不能适应管网业务的增长需求，无法对城市地下管网进行合理的规划设计，并在很大程度上制约了城市发展。
发明内容
针对现有技术，本发明提供一种分区式地下管网三维规划系统及方法，目的在于至少解决管网规划设计无依据造成规划不合理的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种分区式地下管网三维规划系统，包括建模单元，用于建立管网三维模型；预处理单元，用于对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型，只保留至少部分可埋设区域的三维模型；规划单元，用于依据简化后的管网三维模型进行路径无碰撞区域规划；展示单元，用于将路径无碰撞区域规划后的方案展示给用户。
在本发明中，优选的，所述基础平台还包括数据单元，所述数据单元用以存储不同类型的数据，包括有管网数据库、基础地理数据库和管网施工数据库，其中所述管网数据库包括管线类型数据库、管线位置数据库、管线参数数据库和管线流向数据库。
一种分区式地下管网三维规划方法，包括以下步骤：
S1，建立管网三维模型；
S2，对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型；
S3，依据简化后的管网三维模型进行无碰撞区域规划并展示出来。
在本发明中，优选的，在步骤S1中还包括以下步骤：
S11，采集地下管网数据信息，并传输到建模单元建立管网三维模型；
S12，对管网数据信息分类别提取并分别存入对应的数据库中；
S13，在管网三维模型上叠加基础地理数据库中的地理数据和城市区域数据；
在本发明中，优选的，在步骤S2中还包括以下步骤：
S21，按照地层构造的不同，在与地面垂直方向上，对地面以下进行深度分层，每层对应一定深度的地下区间；
S22，依据城市区域划分规则，对地面以下区域进行相同的区域划分；
S23，依据后期规划需求规划单元得出预埋管道铺设深度及区域综合空间；
S24，依据步骤S23得出的深度和区域综合空间，将管网三维模型中其他区域三维模型去掉，简化管网三维模型。
在本发明中，优选的，在步骤S24中具体还包括以下步骤：
S241，预处理单元依据预埋要求对比确认预埋深度并依据预埋深度确定预埋所在地质层区间，将该地质层以下的其他地质层去掉；
S242，预处理单元依据预埋要求以及预埋区域确定不符合预埋条件区域，并对不符合预埋条件区域标注处理；
在本发明中，优选的，在步骤S3中，规划单元在处理后的管道三维模型中，设置预埋管道的起点和终点，规划单元给出合适的预埋方案，然后由展示单元展示规划后的管网三维模型，以辅助人员进行管道预埋的方案设计。
在本发明中，优选的，在步骤S11中，采集的地下管网数据信息包括雨水管线、污水管线、给水管线、中水管线、供热管线、燃气管线、通讯管线、强弱电管线，不同管线在管线类型数据库中不同的地址存储，在建立管网三维模型时用不同字母和颜色代表不同的管线，以方便人员查看区分。
在本发明中，优选的，在步骤S12中，提取各类管线的管径、管深、管点、相对应的位置信息存入管线参数数据库中。
在本发明中，优选的，在步骤S13中，地理数据主要是包括对应位置的地形以及浅地层构造，城市区域数据包括具体的区域，街道信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的系统中设有规划单元，规划单元中的预处理单元通过对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型，只保留可埋设区域的三维模型，然后规划单元进行路径无碰撞规划，提供方案给人员作为参考，人员参照此方案可快速确定方案作出决策。
附图说明
图1为本发明所述的一种分区式地下管网三维规划系统的结构框图。
图2为本发明所述的一种分区式地下管网三维规划方法的流程图。
图3为本发明所述的一种分区式地下管网三维规划方法的预处理和规划流程图。
具体实施方式
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参见图1至图3，本发明一较佳实施方式提供一种分区式地下管网三维规划系统，主要对地下管网系统的三维模型进行处理以辅助相关人员对现有的地下管网结构更好的了解以及合理的规划后期管网的增设和预埋，系统主要采用现有的地理信息系统平台，为后续管网模型建立以及后续处理提供支撑，包括有互相连接的建模单元、数据单元、预处理单元、规划单元和展示单元，建模单元用于管网三维模型的建立；数据单元用以存储不同类型的数据；预处理单元用于对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型，只保留至少部分可埋设区域的三维模型；规划单元，用于依据简化后的管网三维模型进行路径无碰撞区域规划；展示单元，用于将路径无碰撞区域规划后的方案展示给用户。
在该实施方式中，数据单元采用现有的SQLServer数据库为架构，里面包括有模型数据库、管网数据库、基础地理数据库和管网施工数据库，其中管网数据库包括管线类型数据库、管线位置数据库、管线参数数据库和管线流向数据库，不同的管线设置有对应的ID码，将其对应的不同类型、坐标、参数和流向信息分别存入对应的数据库中保存，然后通过对应的管线的ID码进行关联，方便后期通过SQL语言操作数据单元进行特定管线的查询；基础地理数据库内包括有城市的地形地貌数据、街道建筑物数据；管网施工数据库包括有已建管网数据和各管线施工要求数据。
进一步的，在基础平台上，通过现有技术手段对地下管网数据前期采集后，由建模单元建立管网三维模型并存储在模型数据库中，同时对于不同的管线的不同参数数据进行分类存储，分别存储在对应的数据库中，之间通过相同的管线ID码进行关联，方便后续进行调用，在将数据分类存储后，规划单元依次对指定数据调用和比对处理，对管网三维模型进行预处理，最后再依据预处理结果对预埋管线进行规划建设，给出规划方案，辅助人员进行规划决策，通过前期的数据分储，到中期数据的调用与对比处理，将管网三维模型进行缩减，去除掉无参考价值模型，使得规划方案的参考价值更高，人员能依据处理后模型及规划方案快速做出决策。
本发明另一较佳实施方式提供一种分区式地下管网三维规划方法，包括以下步骤：
S1，建立管网三维模型；
S2，对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型；
S3，依据简化后的管网三维模型进行无碰撞区域规划并展示出来。
具体的，在步骤S1中还包括以下步骤：
S11，采集地下管网数据信息，并传输到建模单元建立管网三维模型；
S12，对管网数据信息分类别提取并分别存入对应的数据库中；
S13，在管网三维模型上叠加基础地理数据库中的地理数据和城市区域数据；
进一步的，在步骤S11中，利用现有地下管线采集设备，采集地下管网数据，采集的地下管网数据信息包括雨水管线、污水管线、给水管线、中水管线、供热管线、燃气管线、通讯管线、强弱电管线，不同管线对应的管径、壁厚都不同，故将不同管线在管线类型数据库中对应不同的地址存储，建模单元依据采集数据进行管网三维模型的建立，且在建立时用不同字母和颜色代表不同的管线，以方便人员查看区分。
进一步的，在步骤S12中，数据单元将采集的地下管网数据进行分类提前，分别提取各类管线的管径、管深、管点存入管线参数数据库中，管线位置信息存入管线位置数据库中，管线流向存入管线流向数据库。
进一步的，在步骤S13中，地理数据主要是包括对应位置的地形以及浅地层构造，城市区域数据包括具体的区域，街道信息，管网三维模型主要建立的为地下模型，通过地理数据库会在对应的地面位置叠加地上城市区域信息以及地下浅地层的土壤构造，以方便后续在规划时提供更为完整的信息供参考和决策。
在本实施方式中，在步骤S2中还包括以下步骤：
S21，按照地层构造的不同，在与地面垂直方向上，对地面以下进行深度分层，每层对应一定深度的地下区间；
S22，依据城市区域划分规则，对地面以下区域进行相同的区域划分；
S23，依据后期规划需求规划单元得出预埋管道铺设深度及区域综合空间；
S24，依据步骤S23得出的深度和区域综合空间，将管网三维模型中其他区域三维模型去掉，简化管网三维模型。
具体的，在步骤S24中具体还包括以下步骤：
S241，预处理单元依据预埋要求对比确认预埋深度并依据预埋深度确定预埋所在地质层区间，将该地质层以下的其他地质层去掉；
S242，预处理单元依据预埋要求以及预埋区域确定不符合预埋条件区域，并对不符合预埋条件区域标注处理；
在本实施方式中，在步骤S21中，依据步骤S13中浅地层构造，自地面开始由上往下划分，一个地质层为一地下区间。
具体的，在城市浅地层一般分为五个土壤层，自上往下一次为路基层、表土层、生土层、母质层和基岩层，每一土壤层具有一定厚度和深度，按照其厚度为对应层次的地下区间范围，不同的管线类型在埋设时依照要求位于在不同的地下区间范围，通过对浅地层的区间划分，有利于后期在管线埋设时缩小范围，规范要求，以进行合理的规划。
在本实施方式中，在步骤S22中，依据城市所在具体区域分布情况，将管网三维模型进行区域划分，使得其划分的区域与对应城市的区域保持一致，管网三维模型的区域划分依据对应城市的现有区域划分，通过对管网的位置数据与城市的区域数据进行对比匹配得出，并将划分好的区域分别进行编号存储到管线位置数据库中。
具体的，每一管线类型对应有各自的ID码，依据预埋管类型对应的ID码在管网施工数据库中提取相应的管网施工数据，里面包括预埋深度，依据预埋深度确定需埋设的地下区间，然后该地下区间以下的区间范围内管网三维模型去掉，减小管网三维模型，同时依据预埋设区域，将无关区域的管网三维模型去掉，需要说明的是，由于管线是互相连通的，故在去掉其他区域的三维模型时是将管线在分割位置截断，而不是将管线都去掉；经过预处理，呈现的管网三维模型较小，对其加载较快，方便人员进行操作，且依据提取的管网施工数据中的需避让建筑，在管网三维模型上对应的位置进行标注处理，方便人员直观的查看可埋设区域的是否可施工。
在本实施方式中，在步骤S3中，规划单元在处理后的管道三维模型中，设置预埋管道的起点和终点，规划单元给出合适的预埋方案，并通过展示单元在处理后的管网三维模型中展示出来，辅助人员进行管道预埋的方案设计。
具体的，在预处理后的管网三维模型上，设置好起始点和结束点后，规划单元依据现有的神经网络路径规划算法，避开已有的管线，规划出路径作为管道预埋方案，并通过展示单元在管网三维模型中展示，人员可通过对管网三维模型进行查看，以参照此方案并结合三维模型中呈现的管网，快速进行管道铺设方案的建立，加快管线的规划，以及规划的合理度。
工作原理：
首先采集地下管网数据信息，并传输到建模单元建立管网三维模型，同时对管网数据信息分类别提取并分别存入对应的数据库中，在管网三维模型上叠加基础地理数据库中的地理数据和城市区域数据，按照地层构造的不同，在与地面垂直方向上，对地面以下进行深度分层，每层对应一定深度的地下区间；依据城市区域划分规则，对地面以下区域进行相同的区域划分；依据后期规划需求得出预埋管道铺设深度及对应区域，规划单元对三维坐标空间进行预处理，依据铺设深度确定地下区间并将该地下区间以下的三维模型去掉，依据规划区域去掉其他无关区域的管网三维模型，经过预处理后的管网三维模型较小，范围明确，最后在预处理后的管网三维模型上，设置好预埋管道的起始点和结束点后，规划单元依据现有的路径规划算法，避开已有的管线，规划出路径作为管道预埋方案，并在管网三维模型中展示，人员可参照此方案，快速进行管道铺设方案的建立，加快管线的规划，以及规划的合理度。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种分区式地下管网三维规划系统，其特征在于，包括建模单元，用于建立管网三维模型；
预处理单元，用于对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型，只保留至少部分可埋设区域的三维模型；
规划单元，用于依据简化后的管网三维模型进行路径无碰撞区域规划；
展示单元，用于将路径无碰撞区域规划后的方案展示给用户。
2.根据权利要求1所述的一种分区式地下管网三维规划系统，其特征在于，还包括数据单元，所述数据单元用以存储不同类型的数据，包括有管网数据库、基础地理数据库和管网施工数据库，其中所述管网数据库包括管线类型数据库、管线位置数据库、管线参数数据库和管线流向数据库。
3.一种分区式地下管网三维规划方法，基于权利要求1或2所述的一种分区式地下管网三维规划系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1，建立管网三维模型；
S2，对管网三维模型进行预处理，简化管网三维模型；
S3，依据简化后的管网三维模型进行无碰撞区域规划并展示出来。
4.根据权利要求3所述的一种分区式地下管网三维规划方法，其特征在于，在步骤S1中还包括以下步骤：
S11，采集地下管网数据信息，并传输到建模单元建立管网三维模型；
S12，对管网数据信息分类别提取并分别存入对应的数据库中；
S13，在管网三维模型上叠加基础地理数据库中的地理数据和城市区域数据。
5.根据权利要求3所述的一种分区式地下管网三维规划方法，其特征在于，在步骤S2中还包括以下步骤：
S21，按照地层构造的不同，在与地面垂直方向上，对地面以下进行深度分层，每层对应一定深度的地下区间；
S22，依据城市区域划分规则，对地面以下区域进行相同的区域划分；
S23，依据后期规划需求规划单元得出预埋管道铺设深度及区域综合空间；
S24，依据步骤S23得出的深度和区域综合空间，将管网三维模型中其他区域三维模型去掉，简化管网三维模型。
6.根据权利要求5所述的一种分区式地下管网三维规划方法，其特征在于，在步骤S24中具体还包括以下步骤：
S241，预处理单元依据预埋要求对比确认预埋深度并依据预埋深度确定预埋所在地质层区间，将该地质层以下的其他地质层去掉；
S242，预处理单元依据预埋要求以及预埋区域确定不符合预埋条件区域，并对不符合预埋条件区域标注处理。
7.根据权利要求3所述的一种分区式地下管网三维规划方法，其特征在于，在步骤S3中，规划单元在处理后的管道三维模型中，设置预埋管道的起点和终点，规划单元给出合适的预埋方案，然后由展示单元展示，以辅助人员进行管道预埋的方案设计。
8.根据权利要求4所述的一种分区式地下管网三维规划方法，其特征在于，在步骤S11中，采集的地下管网数据信息包括雨水管线、污水管线、给水管线、中水管线、供热管线、燃气管线、通讯管线、强弱电管线，不同管线在管线类型数据库中不同的地址存储，在建立管网三维模型时用不同字母和颜色代表不同的管线，以方便人员查看区分。
9.根据权利要求4所述的一种分区式地下管网三维规划方法，其特征在于，在步骤S12中，提取各类管线的管径、管深、管点、相对应的位置信息存入管线参数数据库中。
10.根据权利要求4所述的一种分区式地下管网三维规划方法，其特征在于，在步骤S13中，地理数据主要是包括对应位置的地形以及浅地层构造，城市区域数据包括具体的区域，街道信息。
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