一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，该算法可用于空调水系统原理图的自动成图，分为以下步骤：S1.对绘制的图形拓扑分层抽象简化，对输入参数分层归纳；S2.进行环路拓扑层次的环路布局；S3.进行部件拓扑层次的部件布局；S4.进行成图拓扑层次的布局，连线，细节细化；S5.进行部件拓扑层次的部件连线；S6.进行环路拓扑层次的环路连线，成图数据完成；S7.成图数据可视化。本发明专利技术针对暖通空调领域空调水系统原理图的具体特点，提出了自动成图方法，填补了暖通空调领域空调水系统原理图自动成图技术的空白，推动人工智能技术在暖通空调领域，尤其是自动绘制暖通空调相关二维图纸相关研究的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法
本专利技术涉及暖通空调领域及可视化数据
，具体涉及一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法。
技术介绍
空调系统是现代建筑不可缺少的组成部分，它能为人们创造舒适的居住办公环境。与早早实现标准化的家用空调不同，集中式空调系统受限于建筑的复杂性，其设计过程仍需定制，自动化程度很低。在科技高速发展的今天，人工智能技术已广泛应用于建筑设计及优化中，它具有显著的缩短时间，减少成本以及项目生命周期中涉及的其他设计和人力资源成本的潜力。近几年，随着人工智能技术的不断发展，在暖通空调领域，人工智能方法开始被广泛应用，但目前关于自动绘制暖通空调相关二维图纸的研究尚属空白。
技术实现思路
本专利技术就是为了达成上述空调水系统原理图自动成图目标而提供的一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，其目的在于处理好图形间的强等级关系及强物理意义的连接关系，同时满足图形简明易读的工程需要，从而推动自动生成暖通空调领域相关二维图纸研究的发展。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，包含如下步骤：S1.对待绘制的图形进行拓扑分层抽象简化，对输入参数进行分层归纳。S2.进行环路拓扑层次的环路布局。S3.进行部件拓扑层次的部件布局。S4.进行成图拓扑层次的布局，连线，细节细化。S5.进行部件拓扑层次的部件连线。S6.进行环路拓扑层次的环路连线，成图数据完成。S7.成图数据可视化。进一步的，步骤S1所述的拓扑分层抽象含义如下：第一层级：成图拓扑模型。是指经过一定的拓扑简化之后的水系统图成图拓扑，它包含了水系统图成图所需的所有设备，简化而清晰地描述了成图目标。与一般系统图相比，成图拓扑模型同一环路的设备集中放置，供回水管道同路，简化为单线模型的特征。在这一层次上的概念包括具体的某一台设备，如某一台水泵，某一台冷机等。第二层级：部件拓扑模型。在成图拓扑模型的基础上，去除连接简单的非主要设备，简化同类设备成为部件。部件仍需带有简化前的形状特征，即图形的长与宽。在这一层次上的概念包括各类设备，如水泵，冷机，冷却塔等。第三层级：环路拓扑模型。在部件拓扑模型的基础上，进一步对同一环路设备进行拓扑合并简化，此步将拓扑模型完全抽象为单线模型，每一环路被抽象为一个点，但该点仍具有拓扑抽象前形状属性(长与宽)。在这一层次上的概念包括各环路或环路间核心的连接设备，如冷却水环路、冷冻水环路、分集水器、末端环路等。进一步的，步骤S1的具体方法如下：S11.提取输入信息中的环路信息，对每一环路进行初始化，并定义属性记录环路间的连接关系。S12.提取各环路的设备信息，对各环路中的每一种设备进行部件初始化，并联同种设备仅进行一次初始化，定义属性记录部件间的连接关系，确定部件中的设备个数。S13.提取各部件中的各个设备信息，定义属性存储设备的型号等信息，将设备包含属性与其所属的部件关联。进一步的，步骤S2的具体方法如下：S21.根据画布大小，确定各环路布局范围。S22.根据初始化后的环路，确定代表各环路绘制范围的矩形大小。S23.将布局范围、待布局的环路点、环路团块大小、环路连接关系作为输入变量，使用合适的布局方法实现布局。S24.进行具体意义的布局调整，实现末端环路中末端立管与分集水器供回水管的对齐等。进一步的，步骤S3的具体方法如下：针对每一个环路内部，通过以下步骤来确定部件的位置：S31.根据S21确定各环路绘制范围的矩形大小，确定布局范围。S32.根据初始化后的部件，确定代表各部件绘制范围的矩形大小。S33.根据环路内部部件的复杂程度，确定使用默认排列布局或使用布局方法。进一步的，步骤S4的具体方法如下：根据S3确定的部件位置及S13提取的部件内部各设备信息，对每一部件都进行部件细化图线数据生成，并确定部件的连接进出口点位置和进出口连线方向，并存储图线数据。进一步的，步骤S5的具体方法如下：S51.根据S12初始化的部件连接关系，将S4确定的部件的连接进出口点位置和进出口连线方向两两配对成连接组，存入待连接集。S52.根据S21确定各环路绘制范围的矩形大小，及S11初始化的环路连接关系，确定环路的连接进出口点位置和进出口连线方向。并将该进出口点与其即将连接的部件连接点一起组成连接组，加入待连接集。S53.将S51、S52待连接集、连线范围(是由各环路绘制范围确定，即为图纸范围)作为输入变量，进行连线形成图线数据。S54.存储图线数据。进一步的，步骤S52中确定环路的连接进出口点位置和进出口连线方向，具体方法如下：分为几种情况：(1)左右分离模式：两环路的左右位置关系完全独立，于横轴上不存在坐标范围重叠，且于纵轴上存在坐标范围重叠时，考虑将连接点布置于环路左右边界线上。当两环路存在绝对的上下关系，即两环路上下边界线的位置关系一致时，连接点布置于纵坐标范围不重叠处(如图4-1所示)。当两环路不存在绝对的上下关系，即两环路上下边界线的位置关系不一致时，当本环路位于相连环路左侧时，连接点布置于边界线的上部，靠近角点；当本环路位于相连环路的右侧时，连接点布置于边界线的下部，靠近角点(如图4-2所示)。(2)上下分离模式：两环路的上下位置关系完全独立，于纵轴上不存在坐标范围重叠，且于横轴上存在坐标范围重叠时，考虑将连接点布置于环路上下边界线上。当两环路存在绝对的左右关系，即两环路左右边界线的位置关系一致时，连接点布置于横坐标范围不重叠处(如图4-3所示)。当两环路不存在绝对的左右关系，即两环路细胞上下边界线的位置关系不一致时，当本环路位于相连环路上侧时，连接点布置于边界线的左部，靠近角点；当本环路位于相连环路的下侧时，连接点布置于边界线的右部，靠近角点(如图4-4所示)。(3)上下左右完全分离模式：两环路的上下左右位置关系完全独立，于横轴、纵轴上均不存在坐标范围重叠，考虑将连接点优先布置于环路上下边界线上，并尽量靠近相连环路布置(如图4-5所示)。进一步的，步骤S6的具体方法如下：S61.根据S11初始化的环路连接关系，将S52步骤获得的环路的连接进出口点位置和进出口连线方向两两配对成连接组，存入待连接集。S62.将S61待连接集、连线范围(图纸范围)作为输入变量，进行连线形成图线数据。S63.存储图线数据。进一步的，步骤S7的具体方法如下：将S4、S5、S6存储的图线数据，用符合制图规范的方式可视化绘制。自此，通过以上技术方案即可实现将待绘制的设计结果(输入参数)绘制成符合制图规范的水系统原理图。上述技术方案，其核心思想在于以拓扑分层抽象的概念，在该概念下将复杂的待绘制图形进行抽象简化，并将复杂的成图问题简化成逻辑清晰的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，所述算法的特征在于，包含以下步骤：/nS1.对待绘制的图形进行拓扑分层抽象简化，对输入参数进行分层归纳；/nS2.进行环路拓扑层次的环路布局；/nS3.进行部件拓扑层次的部件布局；/nS4.进行成图拓扑层次的布局，连线，细节细化；/nS5.进行部件拓扑层次的部件连线；/nS6.进行环路拓扑层次的环路连线，成图数据完成；/nS7.成图数据可视化。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，所述算法的特征在于，包含以下步骤：
S1.对待绘制的图形进行拓扑分层抽象简化，对输入参数进行分层归纳；
S2.进行环路拓扑层次的环路布局；
S3.进行部件拓扑层次的部件布局；
S4.进行成图拓扑层次的布局，连线，细节细化；
S5.进行部件拓扑层次的部件连线；
S6.进行环路拓扑层次的环路连线，成图数据完成；
S7.成图数据可视化。


2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，其特征在于，所述的步骤S1中的拓扑分层抽象具体为：
第一层级：成图拓扑模型
是指经过拓扑简化之后的水系统图成图拓扑，它包含了水系统图成图所需的所有设备，简化而清晰地描述了成图目标，具有可简化为单线模型的特征；在这一层次上每个所述成图拓扑模型具体为某一台设备；
第二层级：部件拓扑模型
在成图拓扑模型的基础上，简化同类设备成为部件；所述部件带有形状特征，即图形的长与宽；在这一层次上所述部件拓扑模型包括各类设备；
第三层级：环路拓扑模型
在部件拓扑模型的基础上，进一步对同一环路设备进行拓扑合并简化，此步将拓扑模型完全抽象为单线模型，每一环路被抽象为一个点，该点具有拓扑抽象前形状属性(长与宽)；在这一层次上所述环路拓扑模型包括各环路或环路间核心的连接设备。


3.根据权利要求1所述的一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，其特征在于，所述的步骤S1具体为：
S11.提取输入信息中的环路信息，对每一环路进行初始化，并定义属性记录环路间的连接关系；
S12.提取各环路的设备信息，对各环路中的每一种设备进行部件初始化，并联同种设备仅进行一次初始化，定义属性记录部件间的连接关系，部件中的设备个数；
S13.提取各部件中的设备信息，定义属性存储设备的型号信息，将设备包含属性与其所属的部件关联。


4.根据权利要求1所述的一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，其特征在于，所述的步骤S2具体为：
S21.根据画布大小，确定布局范围；
S22.根据初始化后的环路，确定代表各环路绘制范围的矩形大小；
S23.将布局范围、待布局的环路点、环路团块大小、环路连接关系作为输入变量，使用合适的布局方法实现布局；
S24.进行具体意义的布局调整。


5.根据权利要求1所述的一种基于拓扑分层抽象的空调水系统原理图自动成图方法，其特征在于，所述的步骤S3具体为：
针对每一个环路内部，有：
S31.根据S21确定各环路绘制范围的矩形大小，确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：许鹏，肖桐，陈喆，陈志森，郭明月，沙华晶，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31