CN112102476A - 核电厂管道自动布置方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂管道自动布置方法及系统，该方法包括以下步骤：通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图；接收用户提供的约束信息；根据用户提供的约束信息建立核电厂三维环境图；根据核电厂三维环境图以及用户提供的约束信息，进行智能化管道路径搜索，计算管道路径；根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图。本发明中的方法及系统，根据核电厂管道布置所需的条件建立核电厂三维环境图，使用智能化管道路径搜索进行核电厂管路自动布置。为核电厂管道布置提供革新的解决方案，保证管道布置的合理性、减少管道布置工程师的设计负担，缩短设计周期，降低人因风险。

Description

核电厂管道自动布置方法及系统

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种核电厂管道自动布置方法及系统。

背景技术

核电厂的管道布置是核电厂设计的重要环节，为了保障核电厂的运行和安全，在核电厂中设置了几百个各种系统，这些系统的设备、部件采用管道进行连接。管道的布置直接影响系统功能的完整性，是核电厂安全运行的基础。核电厂系统众多，大量系统设备和阀门都采用管道连接，管道数量众多。随着核电厂设计工作的推进，管道布置需要根据其他专业的改进而改进，管道布置需要迭代。由于核电厂的特殊性，核电厂管道布置的过程中需要遵循大量的规则和标准，因此核电厂管道布置工作量巨大，需要耗费大量的生产成本。

目前核电厂工艺系统的管路布局主要依靠人工完成，管路布局设计的工程师需要熟悉厂房布置、系统流程、设备运行操作方式、约束标准等，需要经过长期的经验积累。并且存在人因失误造成管路布局不合理的风险。

因此为了解决以上问题，使得电厂管道布置工作能够保证管道布置的合理性、减少管道布置工程师的设计负担，缩短设计周期，降低人因风险。需要对传统的核电厂管道布置方法进行革新。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种核电厂管道自动布置方法及系统，保证管道布置的合理性、减少管道布置工程师的设计负担，缩短设计周期，降低人因风险。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种核电厂管道自动布置方法，包括以下步骤：

通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图；

接收用户提供的约束信息；

在全范围核电厂三维模型图基础上，根据用户提供的约束信息建立核电厂三维环境图；

根据核电厂三维环境图，进行智能化管道路径搜索，计算管道路径；

根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图。

优选的是，所述建立核电厂三维环境图还包括：

在全范围核电厂三维模型图基础上，根据全范围核电厂三维模型图中的物项边界、厂房建筑边界、辐射分区边界、防火分区边界特点以及用户提供的约束信息，采用划分网格方法，对核电厂三维模型图进行网格划分。

优选的是，核电厂的三维环境图中的每个网格信息包括：

管道可通过率，其为该网格中管道可通过区域与总网格体积之比；和/或，

管道通过价值函数，其为管道通过该网格需要的价值。

优选的是，所述的核电厂管道自动布置方法，还包括以下步骤：

显示全范围核电厂三维模型图、智能化管道路径搜索计算出的管道路径、更新的全范围核电厂三维模型图、更新的核电厂三维环境图中的任意一种或几种。

优选的是，约束信息包括：管道布置需要遵循的布置经验信息、管道布置的布置标准信息、管道布置的约束条件信息、管道起始点信息。

优选的是，所述步骤智能化管道路径搜索包括：

对两点之间的管路搜索；

对含有支管管路进行两点之间的管路搜索前，还包括对分支点的位置进行确定。

优选的是，核电厂布置信息包括：核电厂厂房布置设计信息、核电厂辐射分区布置设计信息、核电厂防火分区布置设计信息、核电厂物项布置信息中的任意一种或几种。

本发明还提供一种上述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，包括：

三维建模模块，用于通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图；三维建模模块还用于在全范围核电厂三维模型图基础上，根据约束信息输入模块输入的用户提供的约束信息建立核电厂三维环境图；

约束信息输入模块，用于接收用户提供的约束信息；

管道路径搜索模块，用于根据三维建模模块建立的核电厂三维环境图以及约束信息输入模块接收的用户提供的约束信息，进行智能化管道路径搜索，计算管道路径，并将搜索结果提供给三维建模模块；管道路径搜索模块还用于根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新三维建模模块建立的全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图。

优选的是，所述三维建模模块建立核电厂三维环境图还包括：

在全范围核电厂三维模型图基础上，根据全范围核电厂三维模型图中的物项边界、厂房建筑边界、辐射分区边界、防火分区边界特点以及用户提供的约束信息，采用划分网格方法，对核电厂三维模型图进行网格划分，建立核电厂三维环境图。

优选的是，所述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，还包括：

可视化输出模块，用于显示三维建模模块建立的全范围核电厂三维模型图、智能化管道路径搜索计算出的管道路径、管道路径搜索模块更新的全范围核电厂三维模型图、更新的核电厂三维环境图中的任意一种或几种。

优选的是，管道路径搜索模块包括：

搜索分模块，用于对两点之间的管路搜索；

分支点定位分模块，搜索分模块对含有支管管路进行两点之间的管路搜索前，分支点定位分模块用于对分支点的位置进行确定并发送给搜索分模块。

在核电厂设计施工数字化、智能化的背景下，本发明中的核电厂管道自动布置方法及系统，根据核电厂管道布置所需的条件建立核电厂三维环境图，使用智能化管道路径搜索进行核电厂管路自动布置。为核电厂管道布置提供革新的解决方案，保证管道布置的合理性、减少管道布置工程师的设计负担，缩短设计周期，降低人因风险。

附图说明

图1是本发明实施例1中的核电厂管道自动布置方法的流程示意图；

图2是本发明实施例1中的核电厂管道自动布置方法所用系统的结构示意图；

图3是本发明实施例2中的核电厂管道自动布置方法所用系统的结构示意图；

图4是本发明实施例2中的核电厂管道自动布置方法所用系统的结构示意图；

图5是本发明实施例2中的管道路径搜索模块的结构示意图。

图中：1-三维建模模块；2-约束信息输入模块；3-管道路径搜索模块；4-搜索分模块；5-分支点定位分模块；6-可视化输出模块。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种核电厂管道自动布置方法，包括以下步骤：

S101通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图；

S102接收用户提供的约束信息；

S103在全范围核电厂三维模型图基础上，根据用户提供的约束信息建立核电厂三维环境图；

S104根据核电厂三维环境图以及用户提供的约束信息，进行智能化管道路径搜索，计算管道路径；

S105根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图。

如图2所示，本实施例还提供一种上述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，包括：

三维建模模块1，用于通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图；三维建模模块1还用于在全范围核电厂三维模型图基础上，根据约束信息输入模块2输入的用户提供的约束信息建立核电厂三维环境图；

约束信息输入模块2，用于接收用户提供的约束信息；

管道路径搜索模块3，用于根据三维建模模块1建立的核电厂三维环境图以及约束信息输入模块2接收的用户提供的约束信息，进行智能化管道路径搜索，计算管道路径，并将搜索结果提供给三维建模模块1；管道路径搜索模块3还用于根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新三维建模模块1建立的全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图。

在核电厂设计施工数字化、智能化的背景下，本实施例中的核电厂管道自动布置方法及系统，根据核电厂管道布置所需的条件建立核电厂三维环境图，使用智能化管道路径搜索进行核电厂管路自动布置。为核电厂管道布置提供革新的解决方案，保证管道布置的合理性、减少管道布置工程师的设计负担，缩短设计周期，降低人因风险。

实施例2

如图3所示，本实施例提供一种核电厂管道自动布置方法，包括以下步骤：

S201通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图，显示全范围核电厂三维模型图。核电厂布置信息包括：核电厂厂房布置设计信息、核电厂辐射分区布置设计信息、核电厂防火分区布置设计信息、核电厂物项布置信息。

S202接收用户提供的按照特定格式输入的约束信息，约束信息包括：管道布置需要遵循的布置经验信息、管道布置的布置标准信息、管道布置的约束条件信息、管道起始点信息。

S203在全范围核电厂三维模型图基础上，根据全范围核电厂三维模型图中的物项边界、厂房建筑边界、辐射分区边界、防火分区边界特点以及用户输入的约束信息，采用划分网格方法，对核电厂三维模型图进行网格划分，根据用户提供的管道布置需要遵循的布置经验信息、管道布置的布置标准信息、管道布置的约束条件信息，例如：是否能穿墙，是否能够穿过控制区，建立核电厂三维环境图。核电厂的三维环境图中的每个网格信息包括：管道可通过率，其为该网格中管道可通过区域与总网格体积之比；管道通过价值函数，其为管道通过该网格需要的价值。

S204根据核电厂三维环境图提供的网格信息，以及用户输入的约束信息，尤其是约束信息中的管道起始点信息采用包括但不限于A*算法、Dijkstra算法、遗传算法等智能算法中的任意一种进行智能化管道路径搜索，对含有支管管路，对分支点的位置进行确定，对两点之间的管路搜索，计算管道路径，显示智能化管道路径搜索计算出的管道路径。

S205根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图，显示更新的全范围核电厂三维模型图、更新的核电厂三维环境图，完成核电厂管道自动布置。

如图4所示，本实施例还提供一种上述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，包括：

三维建模模块1，用于通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图；三维建模模块1还用于在全范围核电厂三维模型图基础上，根据约束信息输入模块2输入的用户提供的约束信息建立核电厂三维环境图，发送给管道路径搜索模块3、可视化输出模块6；

约束信息输入模块2，用于接收用户提供的按照特定格式输入的约束信息，发送给三维建模模块1、管道路径搜索模块3；

管道路径搜索模块3，包含智能管路搜索程序，用于根据三维建模模块1建立的核电厂三维环境图提供的网格信息，以及约束信息输入模块2接收的用户提供的约束信息，尤其是约束信息中的管道起始点信息进行智能化管道路径搜索，计算管道路径，并将搜索结果提供给三维建模模块1和可视化输出模块6；管道路径搜索模块3还用于根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新三维建模模块1建立的全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图，发送给可视化输出模块6。

优选的是，所述三维建模模块1建立核电厂三维环境图还包括：

在全范围核电厂三维模型图基础上，根据全范围核电厂三维模型图中的物项边界、厂房建筑边界、辐射分区边界、防火分区边界特点以及用户提供的约束信息，采用划分网格方法，对核电厂三维模型图进行网格划分，建立核电厂三维环境图。

优选的是，所述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，还包括：

可视化输出模块6，用于显示三维建模模块1建立的全范围核电厂三维模型图、智能化管道路径搜索计算出的管道路径、管道路径搜索模块3更新的全范围核电厂三维模型图、更新的核电厂三维环境图中的任意一种或几种。

如图5所示，优选的是，管道路径搜索模块3包括：

搜索分模块4，用于对两点之间的管路搜索；

分支点定位分模块5，搜索分模块4对含有支管管路进行两点之间的管路搜索前，分支点定位分模块5用于对分支点的位置进行确定并发送给搜索分模块4。

在核电厂设计施工数字化、智能化的背景下，本实施例中的核电厂管道自动布置方法及系统，根据核电厂管道布置所需的条件建立核电厂三维环境图，使用智能化管道路径搜索进行核电厂管路自动布置。为核电厂管道布置提供革新的解决方案，保证管道布置的合理性、减少管道布置工程师的设计负担，缩短设计周期，降低人因风险。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种核电厂管道自动布置方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图；

接收用户提供的约束信息；

在全范围核电厂三维模型图基础上，根据用户提供的约束信息建立核电厂三维环境图；

根据核电厂三维环境图以及用户提供的约束信息，进行智能化管道路径搜索，计算管道路径；

根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图。

2.根据权利要求1所述的核电厂管道自动布置方法，其特征在于，所述建立核电厂三维环境图还包括：

在全范围核电厂三维模型图基础上，根据全范围核电厂三维模型图中的物项边界、厂房建筑边界、辐射分区边界、防火分区边界特点以及用户提供的约束信息，采用划分网格方法，对核电厂三维模型图进行网格划分。

3.根据权利要求2所述的核电厂管道自动布置方法，其特征在于，核电厂的三维环境图中的每个网格信息包括：

管道可通过率，其为该网格中管道可通过区域与总网格体积之比；和/或，

管道通过价值函数，其为管道通过该网格需要的价值。

4.根据权利要求1所述的核电厂管道自动布置方法，其特征在于，还包括以下步骤：

显示全范围核电厂三维模型图、智能化管道路径搜索计算出的管道路径、更新的全范围核电厂三维模型图、更新的核电厂三维环境图中的任意一种或几种。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的核电厂管道自动布置方法，其特征在于，约束信息包括：管道布置需要遵循的布置经验信息、管道布置的布置标准信息、管道布置的约束条件信息、管道起始点信息。

6.根据权利要求1～4任意一项所述的核电厂管道自动布置方法，其特征在于，所述步骤智能化管道路径搜索包括：

对两点之间的管路搜索；

对含有支管管路进行两点之间的管路搜索前，还包括对分支点的位置进行确定。

7.根据权利要求1～4任意一项所述的核电厂管道自动布置方法，其特征在于，核电厂布置信息包括：核电厂厂房布置设计信息、核电厂辐射分区布置设计信息、核电厂防火分区布置设计新型、核电厂物项布置信息中的任意一种或几种。

8.一种权利要求1～7任意一项所述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，其特征在于，包括：

三维建模模块，用于通过核电厂布置信息，构建全范围核电厂三维模型图；三维建模模块还用于在全范围核电厂三维模型图基础上，根据约束信息输入模块输入的用户提供的约束信息建立核电厂三维环境图；

约束信息输入模块，用于接收用户提供的约束信息；

管道路径搜索模块，用于根据三维建模模块建立的核电厂三维环境图以及约束信息输入模块接收的用户提供的约束信息，进行智能化管道路径搜索，计算管道路径，并将搜索结果提供给三维建模模块；管道路径搜索模块还用于根据智能化管道路径搜索计算出的管道路径，更新三维建模模块建立的全范围核电厂三维模型图、核电厂三维环境图。

9.根据权利要求8所述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，其特征在于，所述三维建模模块建立核电厂三维环境图还包括：

在全范围核电厂三维模型图基础上，根据全范围核电厂三维模型图中的物项边界、厂房建筑边界、辐射分区边界、防火分区边界特点以及用户提供的约束信息，采用划分网格方法，对核电厂三维模型图进行网格划分，建立核电厂三维环境图。

10.根据权利要求8所述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，其特征在于，还包括：

可视化输出模块，用于显示三维建模模块建立的全范围核电厂三维模型图、智能化管道路径搜索计算出的管道路径、管道路径搜索模块更新的全范围核电厂三维模型图、更新的核电厂三维环境图中的任意一种或几种。

11.根据权利要求8～10任意一项所述的核电厂管道自动布置方法所用的系统，其特征在于，管道路径搜索模块包括：

搜索分模块，用于对两点之间的管路搜索；

分支点定位分模块，搜索分模块对含有支管管路进行两点之间的管路搜索前，分支点定位分模块用于对分支点的位置进行确定并发送给搜索分模块。

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