CN113704935A - 计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，涉及电缆路径规划领域。它包括以下步骤：步骤1：基于BIMFACE轻量化后的三维模型，提取所有电缆通道元件的elementid和familyid属性；步骤2、根据元件的familyid对所有电缆通道元件进行分类，共分成四类：A)水平桥架；B)竖直桥架；C)配件；D)电气设备；步骤3：为了满足后续电缆敷设路径智能规划的数据需求，需要对元件进行拆分重组，生成新的元件属性。本发明适用于水电站、变电站以及其他厂房的动力站等不同场合，适用桥架、电缆沟、穿管等各种形式的电缆通道。

Description

计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法
技术领域
本发明涉及电缆路径规划领域，更具体地说它是一种计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法。
背景技术
在水电站、变电站以及其它动力站的设计过程中，各类电缆敷设路径的规划设计一直是一项重要而繁琐的工作。
目前普遍采用人工在二维设计图纸上标注各电缆通道并编号，之后根据各电缆的起点和终点，参考一定的敷设规则，手动生成各条电缆的敷设路径；该方法不仅工作量巨大，而且无法做到最优的设计；针对该问题，已有相关学者和工程技术人员研究提出了利用图论的知识将所有电缆通道等效为边、将通道与通道的连接点等效为点，建立电缆路径规划模型，将电缆敷设问题转化为优化问题，然后采用智能优化算法对电缆敷设路径进行智能规划，自动生成电缆敷设路径表。上述方法较大程度提升了电缆敷设路径规划的效率和质量，但是，对于电缆通道较为复杂的大型动力站而言，对电缆通道手动等效依然是一项繁杂的工作，尚有进一步提升的空间。
近年来，三维正向设计逐渐成为各大设计院的首选设计模式；然而，机电工程三维正向设计进展缓慢，究其原因较为关键的一点则是三维模型在设计阶段的利用率并不高，其更多用作工程运维阶段的展示模型；实际上，三维模型中含有较为丰富的元件空间位置信息，若能在三维模型中有效提取电缆通道的长度、空间位置等信息，自动生成各电缆通道关联关系，为后续电缆敷设路径智能规划提供数据基础，则对进一步提升电缆敷设路径规划的效率、推动机电工程三维正向设计的进程具有重要的意义。
因此，研发一种计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法很有必要。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：附图1所示，计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：基于BIMFACE轻量化后的三维模型，提取所有电缆通道元件的elementid和familyid属性；
步骤2、根据元件的familyid对所有电缆通道元件进行分类，共分成四类：
A)水平桥架；
B)竖直桥架；
C)配件：水平弯通/三通/四通、异径接头、垂直凸弯通；其中将水平弯通/三通/四通和异径接头归为I类配件，垂直凸弯通归为II类配件；
D)电气设备；
步骤3：为了满足后续电缆敷设路径智能规划的数据需求，需要对元件进行拆分重组，生成新的元件属性，
一般而言，桥架与桥架间均通过配件相连，不存在桥架与桥架直接相连的情况。对于水平桥架而言，其与配件相连，I类配件为其端节点，II类配件为其中间节点；
对于竖直桥架而言，其与II类配件及电气设备相连，II类配件和电气设备均为其端节点；
为了获取各桥架的关联关系，分别将每一个水平桥架和竖直桥架与所有配件进行最小距离dmin计算，得到与每一个水平桥架和竖直桥架相连配件的elementid以及familyid。
在上述技术方案中，步骤3中：考虑建模误差和测量误差，设定门槛值dset，当两元件间的最小距离dmin小于门槛值dset时，即认为两元件相连，门槛值dset的大小依据模型尺度和建模误差综合考虑。
在上述技术方案中，步骤3中，对于水平桥架所关联配件只包含I类配件的情况，此时无需对该桥架进行拆分处理，记录该桥架和配件的elementid以及桥架的长度。
在上述技术方案中，步骤3中，对于水平桥架所关联配件中同时包含I类配件和II类配件的情况，首先找出I类配件，设I类配件为端节点，其余II类配件为中间节点；此时，计算所有中间节点到某一端节点的距离xi，对所有的xi进行由小到大排序，生成新的yi，并记录yi对应配件的elementid；令di＝yi-yi-1，设y0＝0；通过这样的处理可以将水平桥架拆分成多段，每段的编号重新分配为原桥架的elementid_i，桥架两端点的编号用对应配件的elementid来表示即可，每段桥架的距离为di。
在上述技术方案中，步骤3中，对于竖直桥架所关联配件只包含II类配件和电气设备的情况，此时无需对该桥架进行拆分处理，记录该桥架和配件的elementid以及桥架的长度。
在上述技术方案中，考虑建模的随机性，还包括步骤S；
步骤S：建模过程中出现以下三种情况：
1)竖直桥架关联水平桥架、II类配件和电气设备的情况：
首先需要将该水平桥架看作中间节点，将II类配件和电气设备看做端节点，此时，计算所有中间节点到某一端节点的距离xi，对所有的xi进行由小到大排序，生成新的yi，并记录yi对应配件的elementid；令di＝yi-yi-1，设y0＝0；通过这样的处理将竖直桥架分成多段，每段的编号重新分配为原桥架的elementid_i，桥架两端点的编号用对应配件的elementid来表示即可，每段桥架的距离为di；
2)配件与配件直接连接的情况：
将相邻配件进行重组；首先以配件为对象，搜索所有与其最小距离dmin小于dset的配件；
若不存在，则视该配件为独立配件，其elementid为原配件的elementid，并定义其属性为独立配件；
若搜索到一个相邻配件，此时继续搜索与该相邻配件距离为0的配件，直到无法再搜到相邻配件，将所有相邻配件组合成一个新配件；对于已经搜索过的配件或相邻配件，下次不再搜索；若新配件中只包含I类配件，则将新配件的familyid定义为融合I类配件；若新配件中只包含II类配件，则将新配件的familyid定义为融合II类配件；若新配件同时包含两类配件，则将新配件的familyid定义为混合配件；定义以上三类新配件的elementid为elementid_N，N表示融合配件所含原始配件的个数；融合I类配件和融合II类配件共享所有下属配件的关联关系；对于混合配件而言，水平桥架将其视为I类配件处理，竖直桥架将其视为II类配件处理；
3)桥架与桥架直接相连：
水平桥架两端均为桥架：在对所有的桥架进行最短距离计算时，若发现某一桥架仅与两桥架直接相连，则将该桥架视为一个配件，定义其属性为II类配件，其elementid保持不变；
水平桥架一端连接桥架一端连接弯通：在对所有的桥架进行最短距离计算时，若发现某一桥架仅与一桥架和一弯通相连，则将该桥架视为一个配件，定义其familyid与该弯通一致。
在上述技术方案中，步骤S中三种情况产生的原因是由于建模不规范造成的；出现这三种情况，需要先处理后再进行步骤2和步骤3；
为了避免出现三种情况，在建模时按照如下规则进行桥架搭建：
1)桥架与桥架之间只能用配件连接；
2)存在多个配件连接在一起的情况，在建模时需将这些相连的配件合成一个整体，作为一个独立配件。
本发明计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法具有如下优点：
1)本发明适用于水电站、变电站以及其他厂房的动力站等不同场合，适用桥架、电缆沟、穿管等各种形式的电缆通道；
2)本发明基于BIM轻量化引擎BIMFACE，能在充分考虑三维建模随机性的情况下获得准确可靠的电缆通道关联关系，相比于人工对电缆通道进行等效的方法，具有效率高、效果好、可靠性高、方便快捷等优点，为工程技术人员进行后续电缆敷设路径智能规划提供了准确可靠的数据。
附图说明
图1为本发明的应用场景示意图。
图2为水平桥架和I类配件示意图。
图3为本发明的特殊情况1示意图。
图4为本发明的特殊情况2示意图。
图5为本发明的特殊情况3示意图。
图6为本发明的特殊情况4示意图。
其中，1-水平桥架，2-I类配件，,21-水平三通，22-异径接头，23-水平弯通，3-II类配件，4-竖直桥架，5-表示电气设备。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点变得更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：基于BIMFACE轻量化后的三维模型，提取所有电缆通道相关元件的elementid和familyid属性；
步骤2、根据元件的familyid对所有电缆通道相关元件进行分类，共分成四类：
A)水平桥架；
B)竖直桥架；
C)配件：水平弯通/三通/四通、异径接头、垂直凸弯通；其中将水平弯通/三通/四通和异径接头归为I类配件，垂直凸弯通归为II类配件；
D)电气设备；
步骤3：为了满足后续电缆敷设路径智能规划的数据需求，需要对相关元件进行拆分重组，生成新的元件属性，最终得到电缆通道关联关系结构如表1所示：
表1电缆通道关联关系表
Figure BDA0003184275930000061
一般而言，桥架与桥架间均通过配件相连，不存在桥架与桥架直接相连的情况；如图1所示，对于水平桥架而言，其与配件相连，I类配件为其端节点，II类配件为其中间节点；对于竖直桥架而言，其与II类配件及电气设备相连，II类配件和电气设备均为端节点；
为了获取各桥架的关联关系，分别将每一个水平桥架和竖直桥架与所有配件进行最小距离dmin计算，得到与每一个水平桥架和竖直桥架相连配件的elementid以及familyid。
步骤3中：考虑建模误差和测量误差，设定门槛值dset，当两元件间的最小距离dmin小于门槛值dset时，即认为两元件相连，门槛值dset的大小依据模型尺度和建模误差综合考虑。
步骤3中，对于水平桥架所关联配件只包含I类配件的情况，如图2所示，此时无需对该桥架进行拆分处理，记录该桥架和配件的elementid以及桥架的长度。
步骤3中，对于水平桥架所关联配件中同时包含I类配件和II类配件的情况，如图1所示，首先找出I类配件，设I类配件为端节点，其余II类配件为中间节点；此时，计算所有中间节点到某一端节点的距离xi，对所有的xi进行由小到大排序，生成新的yi，并记录yi对应配件的elementid；令di＝yi-yi-1，设y0＝0。通过这样的处理可以将水平桥架拆分成多段，每段的编号重新分配为原桥架的elementid_i，桥架两端点的编号用对应配件的elementid来表示即可，每段桥架的距离为di。
步骤3中，对于竖直桥架所关联配件只包含II类配件和电气设备的情况，如图1所示，此时无需对该桥架进行拆分处理，记录该桥架和配件的elementid以及桥架的长度。
考虑建模的随机性，还包括步骤S；
步骤S：建模过程中出现以下三种特殊情况：
1)竖直桥架关联水平桥架、II类配件和电气设备的情况，如图3所示：首先需要将该水平桥架看作中间节点，将II类配件和电气设备看做端节点，此时，计算所有中间节点到某一端节点的距离xi，对所有的xi进行由小到大排序，生成新的yi，并记录yi对应配件的elementid。令di＝yi-yi-1，设y0＝0；通过这样的处理将竖直桥架分成多段，每段的编号重新分配为原桥架的elementid_i，桥架两端点的编号用对应配件的elementid来表示即可，每段桥架的距离为di；
2)配件与配件直接连接的情况：
将相邻配件进行重组，重组后结果如表2所示；首先以配件为对象，搜索所有与其最小距离dmin小于dset的配件；
若不存在，则视该配件为独立配件，其elementid为原配件的elementid，并定义其属性为独立配件；
若搜索到一个相邻配件，此时继续搜索与该相邻配件距离为0的配件，直到无法再搜到相邻配件，将所有相邻配件组合成一个新配件；对于已经搜索过的配件或相邻配件，下次不再搜索；若新配件中只包含I类配件，则将新配件的familyid定义为融合I类配件；若新配件中只包含II类配件，则将新配件的familyid定义为融合II类配件；若新配件同时包含两类配件，则将新配件的familyid定义为混合配件；定义以上三类新配件的elementid为elementid_N，N表示融合配件所含原始配件的个数；融合I类配件和融合II类配件共享所有下属配件的关联关系；对于混合配件而言，水平桥架将其视为I类配件处理，竖直桥架将其视为II类配件处理；以图4所示情况为例，此时可以将水平三通、异径接头和水平弯通这三个配件合成一个新配件，新配件elementid为elementid_3，其familyid为融合I类配件。
表2配件重组后属性表
Figure BDA0003184275930000081
3)桥架与桥架直接相连：
如图5所示，水平桥架两端均为桥架：在对所有的桥架进行最短距离计算时，若发现某一桥架仅与两桥架直接相连，则将该桥架视为一个配件，定义其属性为II类配件，其elementid保持不变；
如图6所示，水平桥架一端连接桥架一端连接弯通：在对所有的桥架进行最短距离计算时，若发现某一桥架仅与一桥架和一弯通相连，则将该桥架视为一个配件，定义其familyid与该弯通一致。
步骤S中三种特殊情况产生的原因是由于建模不规范造成的；出现三种特殊情况，需要先处理后再进行步骤2和步骤3；
为了避免出现三种特殊情况，在建模时按照如下规则进行桥架搭建：
1)桥架与桥架之间只能用配件连接。
2)存在多个配件连接在一起的情况，在建模时需将这些相连的配件合成一个整体，作为一个独立配件。
其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：基于BIMFACE轻量化后的三维模型，提取所有电缆通道元件的elementid和familyid属性；
步骤2、根据元件的familyid对所有电缆通道元件进行分类，共分成四类：
A)水平桥架；
B)竖直桥架；
C)配件：水平弯通/三通/四通、异径接头、垂直凸弯通；其中将水平弯通/三通/四通和异径接头归为I类配件，垂直凸弯通归为II类配件；
D)电气设备；
步骤3：为了满足后续电缆敷设路径智能规划的数据需求，需要对元件进行拆分重组，生成新的元件属性；
对于水平桥架而言，其与配件相连，I类配件为其端节点，II类配件为其中间节点；
对于竖直桥架而言，其与II类配件及电气设备相连，II类配件和电气设备均为其端节点；
为了获取各桥架的关联关系，分别将每一个水平桥架和竖直桥架与所有配件进行最小距离dmin计算，得到与每一个水平桥架和竖直桥架相连配件的elementid以及familyid。
2.根据权利要求1所述的计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，步骤3中：考虑建模误差和测量误差，设定门槛值dset，当两元件间的最小距离dmin小于门槛值dset时，即认为两元件相连，门槛值dset的大小依据模型尺度和建模误差综合考虑。
3.根据权利要求2所述的计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，步骤3中，对于水平桥架所关联配件只包含I类配件的情况，此时无需对该桥架进行拆分处理，记录该桥架和配件的elementid以及桥架的长度。
4.根据权利要求2所述的计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，步骤3中，对于水平桥架所关联配件中同时包含I类配件和II类配件的情况，首先找出I类配件，设I类配件为端节点，其余II类配件为中间节点；此时，计算所有中间节点到某一端节点的距离xi，对所有的xi进行由小到大排序，生成新的yi，并记录yi对应配件的elementid；令di＝yi-yi-1，设y0＝0；通过这样的处理可以将水平桥架拆分成多段，每段的编号重新分配为原桥架的elementid_i，桥架两端点的编号用对应配件的elementid来表示即可，每段桥架的距离为di。
5.根据权利要求4所述的计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，步骤3中，对于竖直桥架所关联配件只包含II类配件和电气设备的情况，此时无需对该桥架进行拆分处理，记录该桥架和配件的elementid以及桥架的长度。
6.根据权利要求5所述的计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，考虑建模的随机性，还包括步骤S；
步骤S：建模过程中出现以下三种情况：
1)竖直桥架关联水平桥架、II类配件和电气设备的情况：
首先需要将该水平桥架看作中间节点，将II类配件和电气设备看做端节点，此时，计算所有中间节点到某一端节点的距离xi，对所有的xi进行由小到大排序，生成新的yi，并记录yi对应配件的elementid；令di＝yi-yi-1，设y0＝0；通过这样的处理将竖直桥架分成多段，每段的编号重新分配为原桥架的elementid_i，桥架两端点的编号用对应配件的elementid来表示即可，每段桥架的距离为di；
2)配件与配件直接连接的情况：
将相邻配件进行重组；首先以配件为对象，搜索所有与其最小距离dmin小于dset的配件；
若不存在，则视该配件为独立配件，其elementid为原配件的elementid，并定义其属性为独立配件；
若搜索到一个相邻配件，此时继续搜索与该相邻配件距离为0的配件，直到无法再搜到相邻配件，将所有相邻配件组合成一个新配件；对于已经搜索过的配件或相邻配件，下次不再搜索；若新配件中只包含I类配件，则将新配件的familyid定义为融合I类配件；若新配件中只包含II类配件，则将新配件的familyid定义为融合II类配件；若新配件同时包含两类配件，则将新配件的familyid定义为混合配件；定义以上三类新配件的elementid为elementid_N，N表示融合配件所含原始配件的个数；融合I类配件和融合II类配件共享所有下属配件的关联关系；对于混合配件而言，水平桥架将其视为I类配件处理，竖直桥架将其视为II类配件处理；
3)桥架与桥架直接相连：
水平桥架两端均为桥架：在对所有的桥架进行最短距离计算时，若发现某一桥架仅与两桥架直接相连，则将该桥架视为一个配件，定义其属性为II类配件，其elementid保持不变；
水平桥架一端连接桥架一端连接弯通：在对所有的桥架进行最短距离计算时，若发现某一桥架仅与一桥架和一弯通相连，则将该桥架视为一个配件，定义其familyid与该弯通一致。
7.根据权利要求6所述的计及三维建模随机性的电缆通道属性及关联关系提取方法，其特征在于，步骤S中三种情况产生的原因是由于建模不规范造成的；出现这三种情况，需要先处理后再进行步骤2和步骤3；
为了避免出现三种情况，在建模时按照如下规则进行桥架搭建：
1)桥架与桥架之间只能用配件连接；
2)存在多个配件连接在一起的情况，在建模时需将这些相连的配件合成一个整体，作为一个独立配件。
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