建筑管道设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种建筑管道设计方法及装置，建筑管道设计方法包括：将建筑图纸通过建筑设计软件获取建筑模型信息；根据建筑模型信息将建筑模型转化为三维的栅格矩阵；在三维的栅格矩阵中，通过改进A

【技术实现步骤摘要】
建筑管道设计方法及装置


[0001]本专利技术涉及建筑管道寻径
，尤其是指一种建筑管道设计方法及装置。

技术介绍

[0002]管道系统是建筑中极其重要的组成部分，起着传导介质，保证设备正常工作的作用，其重要程度相当于人体中的血管。管道系统若出现问题，必将影响整个建筑物的正常运行。同时，管道布置的好坏也直接关系到建筑的成本。随着市场激烈的竞争，高性能、低成本、及满足制造、安装和维护约束的生产产品已成为各建材商共同追求的目标。现代建筑物功能复杂，管线繁杂，按专业分有给排水管道、暖通动力管道、强电电缆、弱电电缆、煤气管道、工艺管道等，并且对于每种管道无论是在垂直或水平方向都需要统筹安排使建筑、结构、电气、暖通之间配合密切。及时协调以减少各类管道互相穿越及过度拥挤等情况发生，提高建筑物净高，增加其使用面积。因此良好的管道布置对于整个系统在安全可靠、方便操作、维修等方面起着至关重要的作用。目前建筑工程在建筑设计过程中，管道系统布置设计以及优化的手段与工具相对滞后，导致在整个建设周期、经济成本和建筑质量等多方面存在诸多问题。
[0003]目前对于建筑管道的研究主要在于施工设计时的经验之谈，关于建筑管道自动布置与优化的内容还鲜有报道。在航空发动机、航空航天、船舶、复杂电子产品等应用领域中对于管道自动布置及优化问题国内外学者已进行大量的研究，主要集中于研究管道自动布置方法、管道路径优化、计算机辅助管道布置系统设计等。所采用的方法主要有迷宫算法、逃逸算法、Zhu算法、单元生成法、启发式算法、专家系统和模糊集理论，强化学习等。在建筑管道自动布置方面，所采用的方法主要有Dijkstra算法，A*(A
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Star)算法，广度优先搜索，蚁群算法。
[0004]Dijkstra算法的工作原理是从对象的起点开始访问图中的顶点。然后它反复检查最近的尚未检查的顶点，将其顶点添加到要检查的顶点集中。它从起点向外扩展，直到到达目标。Dijkstra算法可以保证找到从起点到目标的最短路径，只要所有边都没有负成本。
[0005]Greedy Best
‑
First
‑
Search算法以类似的方式工作，不同之处在于它对任何顶点距目标的距离有一些估计(称为启发式)。它不是选择离起点最近的顶点，而是选择离目标最近的顶点。贪婪的最佳优先搜索不是保证找到最短路径。但是，它比Dijkstra算法运行得快得多，因为它使用启发式函数非常快速地引导其朝着目标前进。
[0006]A*类似于Dijkstra算法，因为它可以用来寻找最短路径。A*类似于Greedy Best
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First
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Search，因为它可以使用启发式方法来引导自己。在简单的情况下，它与Greedy Best
‑
First
‑
Search一样快。它结合了Dijkstra算法使用的信息片段(偏好靠近起点的顶点)和贪婪最佳优先搜索使用的信息(偏好靠近目标的顶点)。在谈论A*时使用的标准术语中，g(n)表示从起点到任何顶点的路径的确切成本n，并h(n)表示从顶点到目标的启发式估计成本n。
[0007]在这几个算法中，A*算法在时间复杂度和算法的简洁上占据优势，成为应用最广
泛的管道布置算法。然而将A*算法应用在实际的建筑场景上时，往往将模型上的一个点代表实际建筑场景上的管道的横截面，当管道管径较大时，模型转化使得构建的模型与实际建筑场景误差太大，效果不理想。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种建筑管道设计方法及装置，旨在对管道寻径进行优化。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种建筑管道设计方法，包括步骤，
[0010]S10、将建筑图纸通过建筑设计软件获取建筑模型信息；
[0011]S20、根据建筑模型信息将建筑模型转化为三维的栅格矩阵；
[0012]S30、在三维的栅格矩阵中，通过改进A
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Star算法对管道进行管道寻径。
[0013]进一步的，步骤S10具体包括，
[0014]S11、利用建筑软件，获取建筑模型的整体大小信息；
[0015]S12、利用Revit软件在图纸上标定原点，获取到图纸上建筑模型中各个建筑模块的位置坐标；
[0016]S13、确定需要布置的管道的起始点、管道的终点、管道的方向和管道的管径。
[0017]进一步的，步骤S20具体包括，
[0018]S21、对建筑模型按照预设的比例进行压缩转化，得到压缩后的建筑模型；
[0019]S22、将各个建筑模块映射到三维的栅格矩阵中，将各个建筑模块的左下角坐标和右上角坐标进行等比例转化，映射到三维的栅格矩阵中，得到建筑模块在栅格矩阵中的位置；
[0020]S23、根据管道的起始点、管道的终点、管道的方向、管道的管径，确定管道的起始转态、映射到栅格矩阵中，对应位置赋值。
[0021]进一步的，步骤S22中，将各个建筑模块映射到三维的栅格矩阵中所采用的转化公式为：
[0022][0023][0024]其中，Cl是建筑模块的Revit图纸中左下角坐标，Cr是建筑模块的Revit图纸中左下角坐标，L为转化比例。Cl
p
为建筑模块的左下角坐标转化后在栅格矩阵的位置，Cr
p
为建筑模块的右上角坐标转化后在栅格矩阵的位置。
[0025]进一步的，步骤S30具体包括，
[0026]S31、创建一个用于存储管道每个状态的优先级队列Frontier，两个用于存储管道每个状态的上一状态的随机访问字典came_from和一个用于存储管道每个状态的代价
cost_so_far；
[0027]S32、将管道的起始状态添加到优先队列Frontier中；
[0028]S33、判断优先队列Frontier是否为空，若为空，则返回错误报告，若不为空则执行下一步骤；
[0029]S34、从优先队列Frontier中弹出优先级最高的状态current_state，并判断current_state是否处于管道的终止状态，若是，则管道寻径成功，根据cost_so_far所记录的信息将管道的路径输出；
[0030]S35、根据优先级最高的状态current_state，在栅格矩阵中寻找管道到达下一状态next_state的管道动作，将当前状态的代价加上下一个管道动作的代价作为hext_state的代价，将hext_state更新到cost_so_far中，并在came_from记录hext_state的上一个状态为current_state；
[0031]S36、循环执行步骤S33
‑
S36，直到管道的线路布置完成。
[0032]本专利技术还提供了一种建筑管道设计装置，包括，
[0033]建筑模型获取模块，用于将建筑图纸通过建筑设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑管道设计方法，其特征在于：包括步骤，S10、将建筑图纸通过建筑设计软件获取建筑模型信息；S20、根据建筑模型信息将建筑模型转化为三维的栅格矩阵；S30、在三维的栅格矩阵中，通过改进A
‑
Star算法对管道进行管道寻径。2.如权利要求1所述的建筑管道设计方法，其特征在于：步骤S10具体包括，S11、利用建筑软件，获取建筑模型的整体大小信息；S12、利用Revit软件在图纸上标定原点，获取到图纸上建筑模型中各个建筑模块的位置坐标；S13、确定需要布置的管道的起始点、管道的终点、管道的方向和管道的管径。3.如权利要求1所述的建筑管道设计方法，其特征在于：步骤S20具体包括，S21、对建筑模型按照预设的比例进行压缩转化，得到压缩后的建筑模型；S22、将各个建筑模块映射到三维的栅格矩阵中，将各个建筑模块的左下角坐标和右上角坐标进行等比例转化，映射到三维的栅格矩阵中，得到建筑模块在栅格矩阵中的位置；S23、根据管道的起始点、管道的终点、管道的方向、管道的管径，确定管道的起始转态、映射到栅格矩阵中，对应位置赋值。4.如权利要求3所述的建筑管道设计方法，其特征在于：步骤S22中，将各个建筑模块映射到三维的栅格矩阵中所采用的转化公式为：射到三维的栅格矩阵中所采用的转化公式为：其中，Cl是建筑模块的Revit图纸中左下角坐标，Cr是建筑模块的Revit图纸中左下角坐标，L为转化比例。Cl
p
为建筑模块的左下角坐标转化后在栅格矩阵的位置，Cr
p
为建筑模块的右上角坐标转化后在栅格矩阵的位置。5.如权利要求1所述的建筑管道设计方法，其特征在于：步骤S30具体包括，S31、创建一个用于存储管道每个状态的优先级队列Frontier，两个用于存储管道每个状态的上一状态的随机访问字典came_from和一个用于存储管道每个状态的代价cost_so_far；S32、将管道的起始状态添加到优先队列Frontier中；S33、判断优先队列Frontier是否为空，若为空，则返回错误报告，若不为空则执行下一步骤；S34、从优先队列Frontier中弹出优先级最高的状态current_state，并判断current_state是否处于管道的终止状态，若是，则管道寻径成功，根据cost_so_far所记录的信息将管道的路径输出；S35、根据优先级最高的状态current_state，在栅格矩阵中寻找管道到达下一状态next_state的管道动作，将当前状态的代价加上下一个管道动作的代价作为next_state的
代价，将next_state更新到cost_so_far中，并在came_from记录next_state的上一个状态为current_state；S36、循环执行步骤S33
‑
S36，直到管道的线路布置完成。6.一种建筑管道设计装置，其特征在于：包括，建筑模型获取模块，用于将建筑图纸通过建筑设计软件获取建筑模型信...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙维泽，郑卓峰，黄磊，徐永彬，杨昭孟，汪清萍，关宪章，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：