CN115828488B

CN115828488B - 新风风管布置方法、系统、存储介质及设备

Info

Publication number: CN115828488B
Application number: CN202310140151.6A
Authority: CN
Inventors: 周自强; 彭飞; 李一华; 罗佳晖
Original assignee: Jiangxi Shaoke Intelligent Construction Technology Co ltd; Jiangxi Zhongzhi Technology Co ltd
Current assignee: Jiangxi Shaoke Intelligent Construction Technology Co ltd; Jiangxi Zhongzhi Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-21
Filing date: 2023-02-21
Publication date: 2023-05-05
Anticipated expiration: 2043-02-21
Also published as: CN115828488A

Abstract

本发明公开了一种新风风管布置方法、系统、存储介质及设备，该方法包括：获取待布设风管的布设区域内的风盘，并确定所述风盘内的风管连接点；对所述布设区域进行区域划分，以确定多个类矩形区域，并将所述类矩形区域内的每行的所述风管连接点两两配对连接以确定配对连接线；获取每个所述配对连接线的中心点，并将所述中心点确定为所述风管的末端节点；获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式。本发明解决了现有技术中在进行新风风管布置时效率低的问题。

Description

新风风管布置方法、系统、存储介质及设备

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种新风风管布置方法、系统、存储介质及设备。

背景技术

近些年来BIM（BuildingInformation Model）在建筑领域快速发展，得益于其高度的信息化、集成化，建筑工程的自动化设计从一个概念逐渐成为现实。在引入 BIM 之后，建筑、结构、给排水和暖通等专业的设计师虽然可以利用 BIM 的高度信息化大幅提高工作效率，但其中依然存在大量繁琐而重复的工作需要设计师手动完成，例如，对风机盘管+新风的空调系统中的风管的布置。

现有技术中，风机盘管+新风的空调系统中的风管的布置大部分由设计师根据自己的习惯自行布置，其中，可能存在大量繁琐而重复的工作，导致效率比较低下，并且，风机盘管的布置本身的难点在于如何对房间区域进行矩形分割，而新风风管布置除了矩形分割带来的难点外，最重要的是布线本身是一个NP问题，复杂性高且数学建模也不友好，因此，也尚未出现能对新风风管进行自动化布置的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新风风管布置方法、系统、存储介质及设备，旨在解决现有技术中在布置新风风管时效率低下的问题。

本发明实施例是这样实现的：

一种新风风管布置方法，所述方法包括：

获取待布设风管的布设区域内的风盘，并确定所述风盘内的风管连接点；

对所述布设区域进行区域划分，以确定多个类矩形区域，并将所述类矩形区域内的每行的所述风管连接点两两配对连接以确定配对连接线；

获取每个所述配对连接线的中心点，并将所述中心点确定为所述风管的末端节点；

获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式。

进一步的，上述新风风管布置方法，其中，获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式的步骤包括：

分别获取所述多个类矩形区域的几何对称点，并将所述几何对称点确定为关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式。

进一步的，上述新风风管布置方法，其中，所述获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式的步骤之后还包括：

获取所述风管布置的关键节点，根据预设规则从所述关键节点中选取多个初始关键节点；

根据所述多个初始关键节点与所述末端节点构建最小生成树，并从所述最小生成树中查找长度最小的目标最小生成树对应的目标关键节点；

根据所述目标关键节点与所述拓扑图确定所述风管的布置方式。

进一步的，上述新风风管布置方法，其中，获取所述风管布置的关键节点，根据预设规则从所述关键节点中选取多个初始关键节点的步骤包括：

获取所述风管布置的关键节点的总集合，根据所述关键节点的数量，利用二元序列编码包含初始关键节点的子集合；

所述根据所述多个初始关键节点与所述末端节点构建最小生成树，并从所述最小生成树中查找长度最小的目标最小生成树对应的目标关键节点的步骤包括：

根据所述初始关键节点的子集合与所述末端节点构建最小生成树，并从所述最小生成树中查找长度最小的目标最小生成树对应的目标关键节点。

进一步的，上述新风风管布置方法，其中，所述获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式的步骤包括：

在每个所述类矩形区域内构建各自的拓扑子图，将相邻的所述类矩形区域内的拓扑子图拼接为一个整体以构建拓扑图。

进一步的，上述新风风管布置方法，其中，所述在每个所述类矩形区域内构建各自的拓扑子图，将相邻的所述类矩形区域内的拓扑子图拼接为一个整体以构建拓扑图的步骤包括：

选择两个所述类矩形区域内中的部分节点组成网格，并通过所述网格将两个所述类矩形区域内拓扑子图拼接为一个整体。

根据所述风管布置方式中包含的连线方案，获取多余的关键节点，并将所述多余的关键节点进行剪除。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种新风风管布置系统，所述系统包括：

连接点确定模块，用于获取待布设风管的布设区域内的风盘，并确定所述风盘内的风管连接点；

配对连接线确定模块，用于对所述布设区域进行区域划分，以确定多个类矩形区域，并将所述类矩形区域内的每行的所述风管连接点两两配对连接以确定配对连接线；

末端节点获取模块，用于获取每个所述配对连接线的中心点，并将所述中心点确定为所述风管的末端节点；

布置方式确定模块，用于获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式。

本发明实施例的另一个目的是提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

本发明实施例的另一个目的是提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法的步骤。

本发明通过获取待布设风管的布设区域内的风盘，并确定风盘内的风管连接点；后对布设区域进行区域划分，以确定多个类矩形区域，并将类矩形区域内的每行的风管连接点两两配对连接以确定配对连接线；获取每个所配对连接线的中心点，并将中心点确定为风管的末端节点；获取风管布置的关键节点，根据末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据拓扑图确定所述风管的布置方式，通过设置末端节点和关键节点实现风管的布置的方法能够在约束管线生成位置的同时也保留其丰富的变化，并且不需要设计师手动去完成风管的设计布置，提升了风管布置的效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例中提供的新风风管布置方法的流程图；

图2为本发明一实施例中提供的新风风管布置方法中布设区域内末端节点与关键节点示意图；

图3为本发明一实施例中提供的新风风管布置方法中各类矩形区域的拼接示意图；

图4为本发明一实施例中提供的新风风管布置方法中风管布置完成后多余管线剪枝示意图；

图5为本发明第三实施例中提供的新风风管布置系统的结构示意图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。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。

以下将结合具体实施例和附图来详细说明如何提升新风风管布置的效率。

实施例一

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的新风风管布置方法，所述方法包括步骤S10~S13。

步骤S10，获取待布设风管的布设区域内的风盘，并确定所述风盘内的风管连接点。

其中，风管的作用主要与布设区域内的风盘进行连接，并和干管连接，以保证风盘与外界连通，干管一般在走廊区域敷设，房间内的风盘通过风管连接到干管上，考虑到干管对整个风管系统布置影响很大而工作量相对较少，这部分工作可交由人工自行绘制。为了获取风管的布置方式，首先，需要确定风盘上用于连接风管的风管连接点，具体的，如图2所示，风管连接点可设置为风盘的中心向上或向下偏移一个固定距离的点，其中，该固定距离可以根据实际的经验值进行确定。

步骤S11，对所述布设区域进行区域划分，以确定多个类矩形区域，并将所述类矩形区域内的每行的所述风管连接点两两配对连接以确定配对连接线。

具体的，为了便于对风管的布置，先对布设区域进行区域划分，由于布设区域大多为规则的形状，因此，可以将布设区域划分为多个类矩形区域，并对类矩形区域内的每行的风管连接点两两配对连接以确定配对连接线，便于后续的布置分析。

步骤S12，获取每个所述配对连接线的中心点，并将所述中心点确定为所述风管的末端节点。

具体的，将配对连接线的中心点确定为风管的末端节点，其为在进行风管布置时必须连通的点，如图2所示的T₁、T₂、T₃以及T₄，可以将这些末端节点与对应风机盘管上的风管连接点进行预连接，以便后续分析，另外，末端节点还包括新风干管上的连接点，记为T₀，在初始时，可以在干管设置多个连接点，以便于后续不同布置方式的选择，或者，首先在干管上随机设置多个连接点，从多个连接点中，确定当前布置最优的连接点，在本发明一些可选的实施例当中，当类矩形区域中存在不够配对的独立风盘时，可以从独立风盘的风管连接点处向外延伸一段距离后取其端点为必须连通的末端节点，其中，该距离可以根据实际情况的经验值进行设置。

步骤S13，获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式。

其中，设置关键节点的目的是让风管管线沿着某些特定的节点敷设，这样得到的管线既合理又美观，也符合设计师的思路。关键节点的设置以房间的类矩形分区为单位进行，可选择为矩形的几何对称点，以图 2 中为例，确定的关键点为K₁、K₂、K₃……其中，对可能会触碰边界或触碰障碍物的关键节点进行删除，在完成末端节点与关键节点设置后，还需要以它们为节点构建拓扑图，而风管的布置线路可以根据拓扑图的边确定，具体的，布置方式至少包括风管在每个风盘上的连接点以及风管之间具体的连线方案，例如，会依次途径哪个末端节点和关键节点。

具体的，在本发明一些可选的实施例当中，所述获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式的步骤包括：

在每个所述类矩形区域内构建各自的拓扑子图，将相邻的所述类矩形区域内的拓扑子图拼接为一个整体以构建拓扑图；

其中，先在每个类矩形区域内构建各自的拓扑子图，其如图 2 中虚线所示，由于关键节点是按矩形阵列排布，故拓扑子图自然呈现矩形网格结构，接着需要将相邻类矩形分区内的拓扑子图拼接为一个整体，具体的，选择两个类矩形区域内中的部分节点（拼接点）组成网格，其中，网格为Hanan网格，并通过所述网格将两个所述类矩形区域内拓扑子图拼接为一个整体。如图 3 所示，左右两个类矩形分区内拓扑子图拼接为一个整体，风管的管线可以通过网格中的拼接边从一个类矩形区域穿过另一个类矩形区域。

另外，在本发明一些可选的实施例当中，所述获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式之后还包括：

其中，鉴于算法的局部搜索能力的限制，在达到固定的进化次数后，生成的连线方案中依然存在部分裸露的斯坦纳节点以及相关分支，可以在种群进化过程中或者最后通过后处理将其剪除，如图 4 所示，椭圆标记的是多余的节点和分支，需要后期剪除。

综上，本发明上述实施例中的新风风管布置方法，通过获取待布设风管的布设区域内的风盘，并确定风盘内的风管连接点；后对布设区域进行区域划分，以确定多个类矩形区域，并将类矩形区域内的每行的风管连接点两两配对连接以确定配对连接线；获取每个所配对连接线的中心点，并将中心点确定为风管的末端节点；获取风管布置的关键节点，根据末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据拓扑图确定所述风管的布置方式，通过设置末端节点和关键节点实现风管的布置的方法能够在约束管线生成位置的同时也保留其丰富的变化，并且不需要设计师手动去完成风管的设计布置，提升了风管布置的效率。

实施例二

本实施例也提出一种新风风管布置方法，本实施例中提出的新风风管布置方法与本发明实施例一中提出的新风风管布置方式不同之处在于：

步骤S13之后还包括：

其中，查找出需要经过的目标关键节点，并以此来进行拓扑图中的边的选取，具体的，如图2所示，记所有末端节点的集合为T，所有关键节点的集合为K，由于在进行风管的线路布置时，不会一次性用到所有的关键节点，因此，从集合K中按预设规则选出多个初始关键节点，例如，可以每个类矩形区域中分别选取一个或多个关键节点得到多个初始关键节点，最终确定可以进行风管连线布置的若干节点（称为斯坦纳节点，steinerpoint），具体的，将若干节点组成集合S, 构造由点集T∪S 构成的子图SubGraph（T∪S）的最小生成树MST,从最小生成树中查找长度最小的目标最小生成树对应的目标关键节点。具体的，假设集合K中关键节点的数量为，则所有这样的 MST 的数量为，需要从中找出总长度最小的 MST。可以通过长度的二元序列编码集合S（子集合），例如若集合K中关键节点有10 个，表示子集 S 由 K 中第3，4，9，10 个关键节点组成，后通过点集T∪S 构成的子图的最小生成树的长度大小确定对应的关键节点。

另外，在本发明一些可选的实施例当中，除了对管线总长度的要求外，还希望管线弯头、三通头和四通头的数量尽可能少，设它们的数量分别为，以及，设置多目标数学模型以对多组符合的关键节点进行进一步的筛选选择，具体的，多目标数学模型为

;

该模型可采用 Python geatpy 进化算法包中多目标进化算法模板moea_NSGA2_template 进行求解。

综上，本发明上述实施例中的新风风管布置方法，通过获取待布设风管的布设区域内的风盘，并确定风盘内的风管连接点；后对布设区域进行区域划分，以确定多个类矩形区域，并将类矩形区域内的每行的风管连接点两两配对连接以确定配对连接线；获取每个所配对连接线的中心点，并将中心点确定为风管的末端节点；获取风管布置的关键节点，根据末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据拓扑图确定所述风管的布置方式，通过设置末端节点和关键节点实现风管的布置的方法能够在约束管线生成位置的同时也保留其丰富的变化，并且不需要设计师手动去完成风管的设计布置，提升了风管布置的效率。并且根据实际需求设置了多个目标，最终可以得到多个候选方案，设计师可以根据自身需求调整目标优先级以快速找到符合预期的布线方案。

实施例三

请参阅图5，所示为本发明第三实施例当中提出的新风风管布置系统，所述系统包括：

连接点确定模块100，用于获取待布设风管的布设区域内的风盘，并确定所述风盘内的风管连接点；

配对连接线确定模块200，用于对所述布设区域进行区域划分，以确定多个类矩形区域，并将所述类矩形区域内的每行的所述风管连接点两两配对连接以确定配对连接线；

末端节点获取模块300，用于获取每个所述配对连接线的中心点，并将所述中心点确定为所述风管的末端节点；

布置方式确定模块400，用于获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式。

进一步的，上述新风风管布置系统，其中，所述布置方式确定模块包括：

布置方式确定单元，用于分别获取所述多个类矩形区域的几何对称点，并将所述几何对称点确定为关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式。

进一步的，上述新风风管布置系统，其中，所述布置方式确定单元包括：

初始关键节点确定子单元，用于获取所述风管布置的关键节点，根据预设规则从所述关键节点中选取多个初始关键节点；

目标关键节点确定子单元，用于根据所述多个初始关键节点与所述末端节点构建最小生成树，并从所述最小生成树中查找长度最小的目标最小生成树对应的目标关键节点；

布置方式确定子单元，用于根据所述目标关键节点与所述拓扑图确定所述风管的布置方式。

进一步的，上述新风风管布置系统，其中，所述初始关键节点确定子单元具体用于：

获取所述风管布置的关键节点的总集合，根据所述关键节点的数量，利用二元序列编码所述初始关键节点的子集合。

所述目标关键节点确定子单元具体用于：

拓扑图构建单元，用于在每个所述类矩形区域内构建各自的拓扑子图，将相邻的所述类矩形区域内的拓扑子图拼接为一个整体以构建拓扑图。

进一步的，上述新风风管布置系统，其中，所述拓扑图构建单元具体用于：

进一步的，上述新风风管布置系统，其中，所述系统还包括：

剪除模块，用于根据所述风管布置方式中包含的连线方案，获取多余的关键节点，并将所述多余的关键节点进行剪除。

上述各模块被执行时所实现的功能或操作步骤与上述方法实施例大体相同，在此不再赘述。

实施例四

本发明另一方面还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述实施例一至二中任意一个所述的方法的步骤。

实施例五

本发明另一方面还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例一至二中任意一个所述的方法的步骤。

以上各个实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读存储介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种新风风管布置方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式；

所述获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图的步骤包括：

分别获取所述多个类矩形区域的几何对称点，并将所述几何对称点确定为关键节点；

根据所述末端节点与关键节点在每个所述类矩形区域内构建各自的拓扑子图，将相邻的所述类矩形区域内的拓扑子图拼接为一个整体以构建拓扑图。

2.根据权利要求1所述的新风风管布置方法，其特征在于，所述获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式的步骤之后还包括：

3.根据权利要求2所述的新风风管布置方法，其特征在于，获取所述风管布置的关键节点，根据预设规则从所述关键节点中选取多个初始关键节点的步骤包括：

根据所述多个初始关键节点的子集合与所述末端节点构建最小生成树，并从所述最小生成树中查找长度最小的目标最小生成树对应的目标关键节点。

4.根据权利要求1所述的新风风管布置方法，其特征在于，所述在每个所述类矩形区域内构建各自的拓扑子图，将相邻的所述类矩形区域内的拓扑子图拼接为一个整体以构建拓扑图的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的新风风管布置方法，其特征在于，所述获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式的步骤之后还包括：

6.一种新风风管布置系统，其特征在于，所述系统包括：

布置方式确定模块，用于获取所述风管布置的关键节点，根据所述末端节点与关键节点构建拓扑图，并根据所述拓扑图确定所述风管的布置方式；

所述布置方式确定模块包括：

布置方式确定单元，用于分别获取所述多个类矩形区域的几何对称点，并将所述几何对称点确定为关键节点；

拓扑图构建单元，用于根据所述末端节点与关键节点在每个所述类矩形区域内构建各自的拓扑子图，将相邻的所述类矩形区域内的拓扑子图拼接为一个整体以构建拓扑图。

7.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任意一项所述的方法的步骤。

8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一所述的方法的步骤。