CN117852235A - 一种自流排水系统智能三维设计方法及设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自流排水系统智能三维设计方法及设计系统，其中，所述方法包括：三维设计软件从上游专业的相关软件自动识别、读取相关数据信息；所述三维设计软件基于所述相关数据信息及配置信息，进行自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的自动三维设计，以及进行井及其水封组件的自动三维设计；当局部管段修改时，根据修改的相关数据信息自动修改相关联管道、井及其水封组件的三维设计。本发明能够提高设计效率和设计质量。

Description

一种自流排水系统智能三维设计方法及设计系统

技术领域

本发明涉及石油炼制、石油化工、煤化工、能源等工业领域，特别是涉及一种自流排水系统智能三维设计方法及设计系统。

背景技术

作为隐蔽工程，地下自流排水系统三维模型是数字工厂建设的一部分，自流排水系统由于不便与其它地下设施交叉躲避、上下游整体关联等特点，一般先在CAD二维软件上进行全局规划、人工计算等详细设计后再进行三维建模抄图。

自流排水系统主要包括自流管道、清扫口等管道附属件、井及水封组件，其设计输入条件主要包括：排水点信息、地面标高信息、结构基础信息、本身自流管道尺寸信息。大部分输入信息以二维图形进行体现，或者无法体现(如地面标高)，这就要求设计人员需根据图形信息进行人工提取、人工加工，将管道位置、管道及井标高等设计结果以二维图形、文字方式在设计软件中体现。人工输入和人工计算工作繁琐、容易出现错误，也存在三维抄图的重复设计工作。

自流排水系统上下游管段相互关联，局部修改将影响其相关联管道的设计内容，而且自流管道三维建模麻烦，修改工作量大，经常出现删除原三维模型再进行重新建模的现象。

因此，期待提供一种自流排水系统智能三维设计方法，能够提高设计效率和设计质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种自流排水系统智能三维设计方法及设计系统，以提高设计效率和设计质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种自流排水系统智能三维设计方法，包括：

三维设计软件从上游专业的相关软件自动识别、读取相关数据信息；

所述三维设计软件基于所述相关数据信息及配置信息，进行自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的自动三维设计，以及进行井及其水封组件的自动三维设计；

当局部管段修改时，根据修改的相关数据信息自动修改相关联管道、井及其水封组件的三维设计。

可选方案中，所述三维设计软件从上游专业的相关软件自动识别、读取相关数据信息包括：

当所述上游专业的相关软件与所述三维设计软件为同一软件时，对所述上游专业的相关软件的所述相关数据信息进行标识并统一数据信息格式，通过读取所述标识自动识别、读取所述相关数据信息；

当所述上游专业的相关软件与所述三维设计软件为不同软件时，通过软件接口自动识别、读取所述相关数据信息。

可选方案中，所述自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的自动三维设计包括：干管设计和支管设计，其中所述干管设计包括：

确定起点位置：人工确定起点信息；

确定管道坡度：通过所述配置信息获取管道坡度；

设计下一干管：人工输入管道直径及管道末端信息，当前管道末端位置作为下一干管的起点，所述下一干管的标高基于相邻管道管顶平接原则自动计算；

所述支管设计包括：

确定起点位置及类别：自动识别水点位置、管径及水点类别、水点所在地面标高；通过所述配置信息自动读取管道最小覆土高度，确定水平管起点标高，并自动搭建立管；

确定管道坡度：通过所述配置信息自动读取管道坡度；

设计下一管段：通过人工输入或者自动获取管段位置及管径；

使支管与其它已建管道相连：通过人工选择或者自动获取管道与管道相连；

使支管与井相连：通过人工选择或者自动获取井与井相连，通过所述始配置信息确定水封类型；

所述自动获取的方法包括：基于所述相关数据信息自动读取水点信息、地下基础三维空间信息，根据不碰撞并满足施工空间原则、管道总长度最短原则，自动躲避地下设施，根据水点由远至近规划水点至干管或支管的路由；支管管径通过所述配置信息和接入点水点数量自动确定。

可选方案中，所述井及其水封组件的自动三维设计包括：

确定井长及井宽尺寸：自动读取井相连接的管道尺寸信息，根据外壁与井内壁最小净距及井长、宽的允许数值自动计算井平面尺寸；

确定井顶标高：自动读取井所在位置的地面标高，根据井距地面高差的配置信息，自动计算井顶标高；

确定水封管道进井标高：自动读取井出水管道管底标高，根据井出水管道管底标高减去水封高度确定入口水封管道标高；

确定井底标高：自动识别与井相连各个管道的最低管底标高，自动读取井底距管道最小净尺寸参数，自动计算井底标高。

可选方案中，所述自动修改相关联管道、井及其水封组件的三维设计包括：主管标高自动修改、支管标高自动修改和局部整体移动时相关联管道自动修改；其中所述主管标高自动修改包括：

主管管道降低时，主管管道坡度不变，自动整体逐一降低下游主管管道标高，直至不影响下游管道标高，其判定条件为：根据降低后的管道终点标高和管顶平接原则自动计算下游管道起点管顶标高，其计算值不小于原设计值；

主管管道抬高时，主管管道坡度不变，自动整体逐一抬高上游主管管道标高，直至不影响上游管道标高，其判定条件为：根据抬高后的管道起点标高和管顶平接原则自动计算上游管道终点管顶标高，其计算值不大于原设计值；

根据修改后的井出口管道标高，进行井及水封组件标高计算及三维模型修改，并优先维持支线标高不变，修改进井水封组件标高；

所述支管标高自动修改包括：

支线管道降低时，与其相连的上游支管修改方法：

S11：当原连接方式为弯头连接时，连接方式不变，上游管道标高不变；

S12：当原连接方式为直连时，改用45°弯头连接，上游管道标高不变；当45°弯头连接空间不够时维持直连方式，上游管道整体降低，并对其上游管道重复执行步骤S11或S12；

支线管道抬高时，与其相连的上游支管修改方法：

S21：当原连接方式为直连时，整体抬高上游管道标高，并对其上游管道重复执行S21或S22；

S22：当原连接方式为弯头连接时，依次按如下顺序修改：保持原连接方式不变；当原连接方式为90°弯头且连接空间不够时，改用45°弯头连接；当45°弯头连接空间不够时改用直连，整体抬高上游管道标高，并对其上游管道重复执行S21或S22；

所述局部整体移动时，相关联管道自动修改包括：

当人工移动管道与干管相连时，与其相连的井及干管进行整体移动，管道坡度不变，并根据修改后的井出口标高，进行重新计算和建模；

当人工移动管道与干管相连时，与被移动管道相连的上游支管整体进行缩短或延伸，管道坡度保持不变，实现对上游支管的自动修改。

可选方案中，所述配置信息用于自动设计规则的参数值设定，包括：管道最小覆土高度、最小短管长度、水封类型选择原则及计算参数、管道直径选择原则、管道坡度选择原则、管道连接形式选择原则、管道等级、井尺寸计算参数、管道及井命名规则的至少其中之一。

可选方案中，所述相关数据信息为实现自动设计所需的上游专业输入信息，包括：排水点信息、地面标高信息、地下基础设施三维尺寸信息的至少其中之一。

可选方案中，所述排水点信息包括水点类型、水点坐标、水点尺寸的至少其中之一。

可选方案中，所述三维设计软件包括：S3D、PDS、PDMS、E3D、MicroStation。

本发明另一实施例提供了一种自流排水系统智能三维设计系统，基于三维设计软件，包括项目配置模块、信息识别模型、管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型；

所述项目配置模块用于为所述信息识别模型、管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型提供项目配置信息；

所述信息识别模型用于自动识别、读取上游专业的相关软件的相关数据信息，为所述管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型提供设计输入信息；

所述管道设计模型用于基于项目配置信息进行自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的半自动、自动三维设计；

所述井及水封组件设计模型用于基于项目配置信息进行井及其水封组件的自动三维设计；

所述修改模型用于基于项目配置信息，在局部管段修改后进行相关联管道、井及其水封组件的自动三维设计修改。

本发明的有益效果在于：

本发明打通多专业数据的传递，降低人工重复输入工作量；通过嵌入设计模型实现半自动、自动设计，取代传统设计的人工计算、人工建模及修改的繁琐机械工作，提高设计效率、设计质量，并可满足数字化工厂建设需求；通过项目化的参数配置，可助于实现项目标准化设计，消除同项目不同设计人的不同设计风格隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的示例性实施方案的自流排水系统智能三维设计总流程图。

图2示出了根据本发明的示例性实施方案的干管建模流程图。

图3示出了根据本发明的示例性实施方案的支管路由人工确定智能建模流程图。

图4示出了根据本发明的示例性实施方案的支管路由自动确定智能建模流程图。

图5示出了根据本发明的示例性实施方案的井及水封组件智能建模流程图。

图6示出了根据本发明的示例性实施方案的单一管道标高后模型智能修改流程图。

图7示出了根据本发明的示例性实施方案的单一管道标高后模型智能修改流程图。

图8示出了示例性支管起点及水封组件示意图。

图9A示出了示例性甲式水封井平面计算模型图。

图9B示出了示例性甲式水封井立面计算模型图。

图10A示出了示例性乙式水封井平面计算模型图。

图10B示出了示例性乙式水封井立面计算模型图。

图11A示出了示例性丙式水封井平面计算模型图。

图11B示出了示例性丙式水封井立面计算模型图。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种自流排水系统智能三维设计方法，包括：

三维设计软件从上游专业的相关软件自动识别、读取相关数据信息；

所述三维设计软件基于所述相关数据信息及配置信息，进行自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的自动三维设计，以及进行井及其水封组件的自动三维设计；

当局部管段修改时，根据修改的相关数据信息自动修改相关联管道、井及其水封组件的三维设计。

本实施例基于数据流传递并嵌入设计规则模型，搭建自流排水智能三维设计集成系统，以下简称集成系统。集成系统包括：1)项目配置模块；2)信息识别模型；3)管道设计模型；4)井及水封组件设计模型；5)修改模型；6)自动编号模型。

项目配置模块用于一次性输入特定项目的初始配置信息；信息识别模型用于识别设计输入信息；管道设计模型用于基于配置信息和本模型进行自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的半自动、自动三维设计；井及水封组件设计模型用于基于配置信息和本模型进行井及其水封组件的自动三维设计；修改模型用于基于配置信息和本模型，在局部管段修改后进行相关联管道、井及其水封组件的自动三维设计修改；自动编号模型用于基于配置信息和本模型进行管道、井自动编号。

优选地，各专业在同一个三维集成设计平台进行设计。三维集成设计平台包括S3D、PDS、PDMS、E3D、MicroStation及其它工厂三维设计软件等。

下文所述干管为自流排水系统中井与相邻井之间的管道，支管为除干管之外的其它管道。

所述1)项目配置模块，为信息识别模型、管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型、自动编号模型提供项目配置信息，主要包括管道最小覆土高度、最小短管长度、水封类型选择原则及计算参数、管道直径选择原则、管道坡度选择原则、管道连接形式选择原则、管道等级、井尺寸计算参数、管道及井命名规则等。

所述2)信息识别模型，基于相同的三维设计软件或不同的第三方设计软件自动识别、读取相关信息，为管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型提供设计输入信息，包括：2.1)排水点信息；2.2)地面标高信息；2.3)结构基础等地下设施尺寸及标高信息。优选地，2.1)排水点信息在三维集成设计平台中采用统一的标识和统一的标准信息格式，包括水点类型、水点坐标、水点尺寸，用于集成系统自动识别读取；优选地，2.2)地面标高信息直接读取三维集成设计平台中的所在X,Y坐标的地面标高值，或者集成系统与厂区竖向设计软件建立接口，集成系统输入X,Y坐标至厂区竖向设计软件并接收其对应的地面Z坐标信息；优选地，2.3)结构基础等其它地下设施尺寸及标高信息，通过三维集成设计平台自有功能和项目PBS结构自动获取。

所述三维设计软件从上游专业的相关软件自动识别、读取相关数据信息包括：当所述上游专业的相关软件与所述三维设计软件为同一软件时，对所述上游专业的相关软件的所述相关数据信息进行标识并统一数据信息格式，用于识别漏斗、地漏、水点直连等排水点类型，并通过三维设计软件读取每个排水点的位置、管径信息等所述相关数据信息；当所述上游专业的相关软件与所述三维设计软件为不同软件时，通过软件接口自动识别、读取所述相关数据信息。

所述3)管道设计模型，优选地，拆分为以下设计模型：

3.1)干管连续建模模型，人工确定起点信息，管道坡度自动从项目配置模块中获取，管道直径及管道末端信息人工输入，管道末端位置作为下一干管的起点，优选地，下一干管标高基于相邻管道管顶平接原则自动计算。通过重复输入管道末端信息进行连续创建，并自动创建管道之间的检查井，在此设计模型中，检查井仅记录位置信息，通过井及水封组件设计模型自动完成三维设计。优选地，干管进井水封类型默认为无水封，当极少数需要水封时通过人工修改方式修改。

3.2)支管连续建模模型,用于支管及清扫口的三维设计连续建模。优选地，通过如下技术方案实现：

3.2.1)起点位置及类别：通过2)信息识别模型自动识别水点位置、管径及水点类别、水点所在地面标高；通过1)项目配置模块，自动读取项目配置参数中的管道最小覆土高度，确定水平管起点标高，并自动搭建立管。

3.2.2)管道坡度：通过1)项目配置模块自动读取，下同。

3.2.3)下一管段建模：管段位置及管径通过人工输入或通过3.3)支管路由自动确定模型确定；管径通过人工输入或读取项目配置参数；重复执行3.3.3步骤，直至与井或其它已有管道连接。

3.2.4)支管与其它已建管道相连：通过人工选择管道或3.3)支管路由自动确定模型与管道相连，且优先选用45°弯头连接，当连接短管不满足项目配置要求时，采用平管连接，并自动整体降低支管标高。

3.2.4)支管与井相连：通过人工选择井或3.3)支管路由自动确定模型与井相连，通过1)项目配置模块确定水封类型。

3.3)支管路由自动确定模型，优选地，通过如下技术方案实现：集成系统通过信息识别模型自动读取水点信息、地下基础三维空间信息，根据不碰撞并满足施工空间原则、管道总长度最短原则，自动躲避地下设施，根据水点由远至近规划水点至干管或支管的路由；支管管径通过1)项目配置模块和接入点水点数量自动确定，其它技术实施方案同3.2)支管连续建模模型。此模型适用于结构基础等地下设施三维设计建模已经完成的情况。

所述4)井及水封组件设计模型，优选地，通过如下技术方案实现：

4.1)井长及井宽尺寸：通过1)项目配置模块自动读取管道外壁与井内壁最小净距及井长、宽的允许数值；集成系统根据与井相连的管道管径自动计算井尺寸，并向上取整。

4.2)井顶标高：通过2)信息识别模型读取井所在位置的地面标高，通过1)项目配置模块自动读取井距地面高差信息，自动计算井顶标高。

4.3)水封管道进井标高：通过1)项目配置模块自动读取水封高度，根据井出水管道管底标高减去水封高度确定入口水封管道标高；对于丙式水封，此计算值为井挡墙的底标高。

4.4)井底标高：集成系统自动识别与井相连各个管道的最低管底标高，通过1)项目配置模块自动读取井底距管道最小净尺寸参数，自动计算井底标高。

所述5)修改模型，包括：

5.1)主管标高自动修改模型，优选地，通过如下技术方案实现：

5.1.1)主管某一管段标高降低时，主管管道坡度不变，自动整体逐一降低下游主管管道标高，直至不影响下游管道标高，其判定条件为：根据降低后的管道终点标高和管顶平接原则自动计算下游管道起点管顶标高，其计算值不小于原设计值。

5.1.2)主管管道抬高时，主管管道坡度不变，自动整体逐一抬高上游主管管道标高，直至不影响上游管道标高，其判定条件为：根据抬高后的管道起点标高和管顶平接原则自动计算上游管道终点管顶标高，其计算值不大于原设计值。

5.1.3)根据修改后的井出口管道标高，自动调用4)井及水封组件设计模型，进行井及水封组件标高计算及三维模型修改，并优先维持支线标高不变，修改进井水封组件标高，即：甲式水封井优先修改进井立管，乙式水封井优先修改进井水平管道，丙式水封井优先修改挡墙标高。当支管标高需要修改时自动调用5.2)支管标高自动修改模型。

5.2)支管标高自动修改模型，以尽量不修改上游管道为原则进行自动修改，优选地，通过如下技术方案实现：

5.2.1)支线管道降低时，与其相连的上游支管按如下方案修改：

5.2.1.1)当原连接方式为弯头连接时，连接方式不变，上游管道标高不变。

5.2.1.2)当原连接方式为直连时，改用45°弯头连接，上游管道标高不变；当45°弯头连接空间不够时维持直连方式，上游管道整体降低，并对其上游管道重复执行5.2.1条。

5.2.2)支线管道抬高时，与其相连的上游其它支线按如下方案修改：

5.2.2.1)当原连接方式为直连时，整体抬高上游管道标高，并对其上游管道重复执行5.2.2条。

5.2.2.2)当原连接方式为弯头连接时，依次按如下顺序修改：保持原连接方式不变；当原连接方式为90°弯头且连接空间不够时，改用45°弯头连接；当45°弯头连接空间不够时改用直连，整体抬高上游管道标高，并对其上游管道重复执行5.2.2条。

5.3)局部整体移动时，相关联管道自动修改模块，优选地，通过如下技术方案实现：

5.3.1)当人工移动管道与干管相连时，与其相连的井及干管进行整体移动，管道坡度不变，并根据修改后的井出口标高，自动调用4)井及水封组件设计模型进行重新计算和建模。

5.3.2)与被移动管道相连的上游管道整体进行缩短或延伸，管道坡度保持不变，并自动调用5.2)支管标高自动修改模块，对其上游管道进行自动修改。

所述6)自动编号模型，包括：管道自动编号、井自动编号，优选地，采用xml或正则表达式搭建命名规则，读取项目PBS结构中的相关配置参数，自动增加管道序号。

本发明的效果是：打通多专业数据的传递，降低人工重复输入工作量；通过嵌入设计模型实现半自动、自动设计，取代传统设计的人工计算、人工建模及修改的繁琐机械工作，提高设计效率、设计质量，并可满足数字化工厂建设需求；通过项目化的参数配置，提高标准化设计。

以下参照图1详细描述根据本发明示例性实施方案的自流排水系统智能三维设计总体实施流程。

在项目搭建初期，在项目配置模块一次性输入本项目的配置参数、自流排水设计规则模型所需的配置参数，如管道最小覆土高度、最小短管长度、水封类型选择原则及计算参数、管道直径选择原则、管道坡度选择原则、管道连接形式选择原则、管道等级、井尺寸计算参数、管道及井命名规则等。

信息识别模型、自动编号模型嵌入集成系统底层，需要时自动调用，设计人员不可见。

自流排水系统设计阶段，先进入干管设计模块，调用干管连续建模模型，连续创建干管三维模型和检查井占位模型，干管管道及井的编号通过自动调用自动编号模型完成。

集成系统设置支管建模模块，地上配管专业完成水点提资后，启用此模块调用支管路由自动确定模型或支管连续建模模型，并通过信息识别模型自动识别水点信息，进行支管管道及清扫口、地漏、漏斗建模，支管与井连接处，根据支管管径自动记录此支管进井的水封型式。支管管道的编号通过自动调用自动编号模型完成。对于调用模型选择问题，通过读取项目配置参数进行选择，优选地，在地下其它基础设施模型已完成的情况下选择支管路由自动确定模型，否则选用支管连续建模模型。

集成系统设置井及水封组件设计模块，调用井及水封组件设计模型，自动进行井尺寸及标高计算、水封组件标高及长度计算，并生成三维模型。

集成系统设置修改模块，如果某管段需要人工修改，为避免其相关管道和井重复建模，可通过修改模块调用修改模型，自动进行管道标高修改、管道连接形式修改、井及水封组件修改，并重新生成三维模型。

以下参照图2详细描述根据本发明示例性实施方案的自流排水系统干管建模实施方式。

对于自流污水系统，干管设计相对较少，以集成系统辅助人工输入方式完成干管管道设计。干管起点信息，主要包括起点定位、管径、埋深，起点定位可通过输入起点坐标、位置捕捉+输入偏移量等方式实现。仅需确定第一根管道起点定位信息，后续管道起点定位自动根据上一干管终点确定，管道标高默认根据管顶平接原则进行自动计算，也可人工输入。

管道末端定位信息可通过管道方向+输入管道长度、输入末端坐标、管道末端位置捕捉+输入偏移量等方式实现。管道坡度通过自动读取项目配置参数实现，并自动确定管道末端标高。据此自动搭建管道三维模型。

通过重复输入管道末端定位信息进行干管连续建模，并自动创建管道之间的检查井，此时，检查井仅记录位置信息，后续通过井及水封组件设计模型自动完成三维设计。干管进井水封模式默认无水封，当极少数需要水封时通过人工修改方式修改。

以下参照图3、图8详细描述根据本发明示例性实施方案的自流排水系统支管路由人工确定模式时的支管智能建模的实施方式。

地上配管设计专业采用统一格式标记水点类别信息，通过信息识别模型自动识别和读取水点类别、水点坐标、管径、水点所在地面标高等信息，通过读取项目配置模块中的配置参数自动计算立管起点管径、起点标高、水平管道起点标高，并自动搭建立管模型；水平管道末端定位信息可通过管道方向+输入管道长度、输入末端坐标、管道末端位置捕捉+输入偏移量等方式实现，管道坡度通过自动读取项目配置参数实现，并自动确定管道末端标高，据此自动搭建管道三维模型。

通过重复输入管道末端定位信息进行支管连续建模，并根据项目配置参数、所在地面标高信息，在管道转弯处自动创建水封组件，直至管道终点选择井或其它已建支管上。支管与井连接处，根据支管管径自动记录此支管进井的水封型式，用于后续水封组件模型自动生成。支管与已建支管连接时，根据安装空间自动选择连接方式，优先采用45°弯头连接；当安装空间不够时改为直连，并相应整体修改上游所有支管标高。

以下参照图4详细描述根据本发明示例性实施方案的自流排水系统支管路由自动确定时的支管智能建模的实施方式。

支管起点信息识别实施方式同上文所述，集成系统通过信息识别模型自动读地下基础三维空间信息，根据不碰撞并满足施工空间原则、管道总长度最短原则，自动躲避地下设施，根据水点由远至近规划水点至干管或支管的路由；支管管径通过配置参数和接入点水点数量自动确定。

路由确定后的支管建模、清扫组件自动建模实施同上文所述。

以下参照图5、图9A、图9B、图10A、图10B、图11A、图11B详细描述根据本发明示例性实施方案的井及水封组件建模实施方式。

井的位置已在干管建模中完成，进井水封类型已在干管建模、支管建模中完成。

井设计模块读取井进、出口管道管径，并根据项目配置参数进行井平面尺寸计算，为便于计算说明，定义如下：

Dn-进、出口管道直径，其中n为变量，指每个进、出口管道；

L–井内壁长度，即与出水管道平行的一边；

W–井内壁宽度，即与出水管道垂直的一边；

L0–无水封、乙式水封、丙式水封时，管道外壁与井内壁净距；

L1–甲式水封时，管道外壁与井内壁净距；

Lmin–当井无进水口时井的最小井内壁尺寸；

B1–井壁厚度；

B3–丙式水封井隔断厚度。

L0、L1、Lmin、B1、B3值可在项目配置参数中输入。

井长、宽计算方法为，根据每个进口水封类型，出口为无水封类型，算出井四个边的尺寸，各取大值得出L、W。计算示例见下：

1)进口为甲式水封时：

L(W)＝Max(2*L1+Dn)，且L(W)≥Lmin

2)进口为乙式水封或无水封时：

L(W)＝Max(2*L0+Dn)，且L(W)≥Lmin

3)进口为丙式水封时，井长、宽参照两个井的组合体进行计算，每个井的井长L3、L4及井宽W计算同上，井内壁总长度L＝L3+L4+B3。

井平面尺寸确定后，井进、出管道自动沿管道方向缩短至距井一定距离，具体数值读取项目配置参数。

读取井所在位置地面标高，根据项目配置参数进行井平面尺寸计算，为便于计算说明，参照图9～图11，定义如下：

Ht–井顶标高；

H0–井所在地面标高；

Hn–井入口管道不考虑水封时的管底标高；

Hn’–水封管道管底标高；

Hd–井出口管道的管底标高；

hf–水封井水头损失；

hs–最小水封高度；

h1–井底下沉余量；

He–井内底标高；

hf、hs、h1值可在项目配置参数中输入。

井及水封组件各部分标高计算方法为，根据每个进口水封类型及出口管底标高，计算各进口管道水封组件标高，进而计算井顶、井内底标高，计算示例见下：

1)井内水封段标高：

a)甲、丙式水封时：

Hn’＝Hd-hs

b)乙式水封时：

Hn’＝Hd-hs-Dn

Dn为入口管道管径

c)无水封时：

Hn’＝0

2)井底标高He＝Min(Hn’)-h1

3)井顶标高He＝H0+h2

根据以上计算值，以及项目配置参数中输入的甲式水封距井内壁距离Lc1、乙式水封进井水平管道起点距井内壁距离Lc2等参数，进行井及水封组件的三维模型自动搭建。

以下参照图6详细描述根据本发明示例性实施方案的单一管道标高后模型智能自动修改实施方式。

1)主管某一管段标高降低时，自动触发修改模块，并按如下顺序进行执行：

1.1)主管标高自动修改：主管管道坡度不变，自动整体逐一降低下游主管管道标高，下游主管起点标高计算原则为管顶标高同其上游管道末端管顶标高，当计算出的下游主管管顶标高不小于原设计管顶标高时，干管管道自动修改终止。

1.2)井及水封组件修改：井平面尺寸不变，自动调用井及水封组件建模模块，根据修改后的井出口管道管底标高，自动进行各进口管道及水封组件、井底的标高计算。一般情况下，计算后的Hn值不大于原Hn值，此时进井支管无需修改，仅修改进井水封组件和井的模型，否则自动调用支管标高自动修改模块，进行支管降低模型修改。

1.3)支管降低修改：当支线管道降低时，与其相连的上游其它支线按如下方案修改：

1.3.1)当原连接方式为弯头连接时，连接方式不变，上游管道标高不变。

1.3.2)当原连接方式为直连时，管道坡度不变，并依次按如下顺序判定选择：改用45°弯头连接，上游游管道标高不变；45°弯头连接空间不够时维持直连，上游管道整体降低，并对其上游管道重复执行1.3条。

当与井非直接相连的支管需要人工降低时，可将与其相连的下游所有支管、下游第一根干管整体降低，这样集成系统将会自动调用修改模块。

2)主管某一管段标高抬高时，自动触发修改模块，并按如下顺序进行执行：

2.1)主管标高自动修改：主管管道坡度不变，自动整体逐一抬高上游主管管道标高，上游主管终点标高计算原则为管顶标高同其下游管道起点管顶标高，当计算出的上游主管终点管顶标高不小于原设计管顶标高时，干管管道自动修改终止。

2.2)井及水封组件修改：井平面尺寸不变，自动调用井及水封组件建模模块，根据修改后的井出口管道管底标高，自动进行各进口管道及水封组件、井底的标高计算。一般情况下，计算后的Hn值大于原Hn值，此时自动调用支管标高自动修改模块，进行支管抬高模型修改，否则终止模型修改。

2.3)支管抬高修改：当支线管道抬高时，与其相连的上游其它支线按如下方案修改：

2.3.1)当原连接方式为直连时，整体抬高上游管道标高，并对其上游管道重复执行2.3条。

2.3.2)当原连接方式为弯头连接时，优先保证上游管道标高不变，依次按如下顺序修改：保持原连接方式不变；当原连接方式为90°弯头且连接空间不够时，改用45°弯头连接；当45°弯头连接空间不够时改用直连，整体抬高上游管道标高，并对其上游管道重复执行2.3条。

当与井非直接相连的支管需要人工抬高时，可将其与下游管道连接方式人工改为45°弯头连接，下游所有管道维持不变，上游管道自动修改；如45°弯头连接空间不够时，集成系统报警，可将与其相连的下游所有支管人工整体抬高，集成系统将会自动调用修改模块，对相关联支管、井及水封组件修改。

以下参照图7详细描述根据本发明示例性实施方案的管道整体移动后模型智能自动修改实施方式。

通过三维设计软件自有功能对一根管道(含井)沿与其相连的下游主管或支管方向人工移动，此时管道坡度保持不变，管道标高自动修改，自动触发修改模块，并按如下顺序进行执行：

当人工移动管道与干管相连时，与其相连的井及干管进行整体移动，管道坡度不变，并根据修改后的井出口标高，自动调用井及水封组件设计模型进行重新计算和建模。

与人工移动管道相连的上游管道整体进行缩短或延伸，管道坡度保持不变，并自动调用支管标高自动修改模块，对其上游管道进行自动修改，实施方式同图6。

下面是一个使用本方法的实施例：

(1)在项目配置模块中配置如下信息：

管道最小覆土高度：700mm；

最小短管长度:100mm；

水封类型选择原则:DN＜200时采用甲式水封,DN≥200时采用乙式水封；

最小水封高度250mm；

管道直径选择原则：漏斗及立管直径＝水点直径+50，两个水点合并后直径不小于DN100,三个及以上直径不小于DN150；

管道坡度：管道公称直径的倒数；

漏斗距地面高度：200mm；

不同标高时管道优先连接形式：45°弯头；

管道等级:A1TB08U；

无水封时管道外壁与井内壁净距L0：300mm；

甲式水封时管道外壁与井内壁净距L1：400mm；

井距地面高度：50mm；

井底下沉余量h1：200mm；

井尺寸允许值：1000mm、1500mm、2000mm；

管道命名规则：管径-介质代码-单元号&两位自动序列号-管道等级；

井命名规则：介质代码-单元号&两位自动序列号。

(2)干管连续建模

在三维设计软件42单元下的PD层里新建干管，PD层人工输入起点坐标E＝0.00,N＝0.00,管底U＝-1500mm，DN＝300，管道方向输入E，管道长度10000mm，此时自动生成管道300-PD-4201-A1TB08U，管道坡度0.333％，自动生成检查井PD-4201；管径及管道方向保持不变，连续输入管道长度10000mm、10000mm，自动生成管道300-PD-4202-A1TB08U、300-PD-4203-A1TB08U及检查井PD-4203、PD-4203。三个检查井的E坐标分别为E10000mm、E20000mm、E30000mm。

(3)支管连续建模

在三维设计软件42单元下的PD层里启动支管连续建模，自动识别地上配管专业水点信息：水点PD-01,DN50,漏斗。自动识别水点位置E＝6000mm,N＝5000mm，根据坐标信息自动从竖向布置软件中读取所在地面标高为U＝0.00mm；自动计算立管管径DN100；自动识别最近检查井PD-4202,自动向东生成支管100-PD-4204-A1TB08U/B1,起点立管漏斗顶标高U＝200mm，起点水平管管顶标高U＝-700mm,管道坡度1％；自动向南生成支管100-PD-4204-A1TB08U/B2，并在拐弯处生成DN100清扫口及立管，管道坡度1％，进井水封形式自动选择为甲式水封。

(4)井及水封组件建模

井PD-4202长度自动计算并向上取整为1000mm，宽度自动计算并向上取整为1000mm。

根据井PD-4202出口管道300-PD-4202-A1TB08U起点管内底标高U-1533mm，自动计算100-PD-4204-A1TB08U井内水封组件立管底标高Hn’为U-1783mm，并生成水封组件模型。

井底标高自动计算为U-1983mm；根据井坐标信息自动从竖向布置软件中读取井PD-4202所在地面标高为U＝0.00mm；井顶标高自动计算为U200mm。

根据以上计算数据自动生成井PD-4202三维模型，同理生成井PD-4201、井PD-4203三维模型。

(5)设计修改

设计完成后，由于特殊原因需降低管道300-PD-4202-A1TB08U及100-PD-4204-A1TB08U/B2标高，降低值为500mm，以下修改将自动完成：

下游管道300-PD-4203-A1TB08U坡度不变，整体下降500mm；井PD-4202、PD-4203井底均下降500mm；支管100-PD-4204-A1TB08U/B1起点标高及坡度保持不变，但与100-PD-4204-A1TB08U/B2连接方式自动改为45°弯头连接；自动更新三维模型。

本发明另一实施例提供了一种自流排水系统智能三维设计系统，基于三维设计软件，包括项目配置模块、信息识别模型、管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型；

所述项目配置模块用于为所述信息识别模型、管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型、自动编号模型提供项目配置信息；

所述信息识别模型用于自动识别、读取上游专业的相关软件的相关数据信息，为所述管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型提供设计输入信息；

所述管道设计模型用于基于项目配置信息进行自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的半自动、自动三维设计；

所述井及水封组件设计模型用于基于项目配置信息进行井及其水封组件的自动三维设计；

所述修改模型用于基于项目配置信息，在局部管段修改后进行相关联管道、井及其水封组件的自动三维设计修改。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种自流排水系统智能三维设计方法，其特征在于，所述方法包括：

三维设计软件从上游专业的相关软件自动识别、读取相关数据信息；

所述三维设计软件基于所述相关数据信息及配置信息，进行自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的自动三维设计，以及进行井及其水封组件的自动三维设计；

当局部管段修改时，根据修改的相关数据信息自动修改相关联管道、井及其水封组件的三维设计。

2.根据权利要求1所述的自流排水系统智能三维设计方法，其特征在于，所述三维设计软件从上游专业的相关软件自动识别、读取相关数据信息包括：

当所述上游专业的相关软件与所述三维设计软件为同一软件时，对所述上游专业的相关软件的所述相关数据信息进行标识并统一数据信息格式，通过读取所述标识自动识别、读取所述相关数据信息；

当所述上游专业的相关软件与所述三维设计软件为不同软件时，通过软件接口自动识别、读取所述相关数据信息。

3.根据权利要求1所述的自流排水系统智能三维设计方法，其特征在于，所述自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的自动三维设计包括：干管设计和支管设计，其中所述干管设计包括：

确定起点位置：人工确定起点信息；

确定管道坡度：通过所述配置信息获取管道坡度；

设计下一干管：人工输入管道直径及管道末端信息，当前管道末端位置作为下一干管的起点，所述下一干管的标高基于相邻管道管顶平接原则自动计算；

所述支管设计包括：

确定起点位置及类别：自动识别水点位置、管径及水点类别、水点所在地面标高；通过所述配置信息自动读取管道最小覆土高度，确定水平管起点标高，并自动搭建立管；

确定管道坡度：通过所述配置信息自动读取管道坡度；

设计下一管段：通过人工输入或者自动获取管段位置及管径；

使支管与其它已建管道相连：通过人工选择或者自动获取管道与管道相连；

使支管与井相连：通过人工选择或者自动获取井与井相连，通过所述始配置信息确定水封类型；

所述自动获取的方法包括：基于所述相关数据信息自动读取水点信息、地下基础三维空间信息，根据不碰撞并满足施工空间原则、管道总长度最短原则，自动躲避地下设施，根据水点由远至近规划水点至干管或支管的路由；支管管径通过所述配置信息和接入点水点数量自动确定。

4.根据权利要求1所述的自流排水系统智能三维设计方法，其特征在于，所述井及其水封组件的自动三维设计包括：

确定井长及井宽尺寸：自动读取井相连接的管道尺寸信息，根据外壁与井内壁最小净距及井长、宽的允许数值自动计算井平面尺寸；

确定井顶标高：自动读取井所在位置的地面标高，根据井距地面高差的配置信息，自动计算井顶标高；

确定水封管道进井标高：自动读取井出水管道管底标高，根据井出水管道管底标高减去水封高度确定入口水封管道标高；

确定井底标高：自动识别与井相连各个管道的最低管底标高，自动读取井底距管道最小净尺寸参数，自动计算井底标高。

5.根据权利要求1所述的自流排水系统智能三维设计方法，其特征在于，所述自动修改相关联管道、井及其水封组件的三维设计包括：主管标高自动修改、支管标高自动修改和局部整体移动时相关联管道自动修改；其中所述主管标高自动修改包括：

主管管道降低时，主管管道坡度不变，自动整体逐一降低下游主管管道标高，直至不影响下游管道标高，其判定条件为：根据降低后的管道终点标高和管顶平接原则自动计算下游管道起点管顶标高，其计算值不小于原设计值；

主管管道抬高时，主管管道坡度不变，自动整体逐一抬高上游主管管道标高，直至不影响上游管道标高，其判定条件为：根据抬高后的管道起点标高和管顶平接原则自动计算上游管道终点管顶标高，其计算值不大于原设计值；

根据修改后的井出口管道标高，进行井及其水封组件标高计算及三维模型修改，并优先维持支线标高不变，修改进井水封组件标高；

所述支管标高自动修改包括：

支线管道降低时,与其相连的上游支管修改方法：

S11：当原连接方式为弯头连接时，连接方式不变，上游管道标高不变；

S12：当原连接方式为直连时，改用45°弯头连接，上游管道标高不变；当45°弯头连接空间不够时维持直连方式，上游管道整体降低，并对其上游管道重复执行步骤S11或S12；

支线管道抬高时，与其相连的上游支管修改方法：

S21：当原连接方式为直连时，整体抬高上游管道标高，并对其上游管道重复执行S21或S22；

S22：当原连接方式为弯头连接时，依次按如下顺序修改：保持原连接方式不变；当原连接方式为90°弯头且连接空间不够时，改用45°弯头连接；当45°弯头连接空间不够时改用直连，整体抬高上游管道标高，并对其上游管道重复执行S21或S22；

所述局部整体移动时，相关联管道自动修改包括：

当人工移动管道与干管相连时，与其相连的井及干管进行整体移动，管道坡度不变，并根据修改后的井出口标高，进行重新计算和建模；

当人工移动管道与干管相连时，与被移动管道相连的上游支管整体进行缩短或延伸，管道坡度保持不变，实现对上游支管的自动修改。

6.根据权利要求1所述的自流排水系统智能三维设计方法，其特征在于，所述配置信息用于自动设计规则的参数值设定，包括：管道最小覆土高度、最小短管长度、水封类型选择原则及计算参数、管道直径选择原则、管道坡度选择原则、管道连接形式选择原则、管道等级、井尺寸计算参数、管道及井命名规则的至少其中之一。

7.根据权利要求1所述的自流排水系统智能三维设计方法，其特征在于，所述相关数据信息为实现自动设计所需的上游专业输入信息，包括：排水点信息、地面标高信息、地下基础设施三维尺寸信息的至少其中之一。

8.根据权利要求7所述的自流排水系统智能三维设计方法，其特征在于，所述排水点信息包括水点类型、水点坐标、水点尺寸的至少其中之一。

9.根据权利要求1所述的自流排水系统智能三维设计系统，其特征在于，所述三维设计软件包括：S3D、PDS、PDMS、E3D、MicroStation。

10.一种自流排水系统智能三维设计系统，基于三维设计软件，其特征在于，包括项目配置模块、信息识别模型、管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型；

所述项目配置模块用于为所述信息识别模型、管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型、自动编号模型提供项目配置信息；

所述信息识别模型用于自动识别、读取上游专业的相关软件的相关数据信息，为所述管道设计模型、井及水封组件设计模型、修改模型提供设计输入信息；

所述管道设计模型用于基于项目配置信息进行自流排水管道及其清扫口、漏斗、地漏附属设备的半自动、自动三维设计；

所述井及水封组件设计模型用于基于项目配置信息进行井及及其水封组件的自动三维设计；

所述修改模型用于基于项目配置信息，在局部管段修改后进行相关联管道、井及其水封组件的自动三维设计修改。