一种桥架内电缆的数字化实体自动建模方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种桥架内电缆的数字化实体自动建模方法、系统及设备，属于电缆敷设与安装技术领域，建模方法包括：对待敷设电缆按照不同电缆类型和外径大小进行排序；通过以桥架容积率建立的目标函数，根据约束条件寻优确定每层桥架内要放置的电缆；按照寻优确定的每层桥架内要放置的电缆，确定每根电缆的中心线坐标；根据每根电缆的中心线坐标以及电缆的外径，生成电缆三维实体模型；通过电缆数据库给电缆三维实体模型添加属性，完成桥架内电缆的数字化实体自动建模。本发明专利技术还公开了一种桥架内电缆的数字化实体自动建模系统以及电子设备。本发明专利技术实现了桥架内电缆敷设设计的数字化和自动化。和自动化。和自动化。

【技术实现步骤摘要】
一种桥架内电缆的数字化实体自动建模方法、系统及设备


[0001]本专利技术属于电缆敷设与安装
，具体涉及一种桥架内电缆的数字化实体自动建模方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]进行电缆敷设设计时，传统的做法是进行“人工敷设”，也就是由设计人员根据电缆的起始端设备、终止端设备和电缆通道布置来确定电缆通过的路径，效率低下，人工成本高。
[0003]近年来，有些计算机程序可以通过寻优得到每根电缆的敷设路径，但无法得到电缆在桥架内的三维实体模型，因此不能满足数字化设计和数字孪生应用场景的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种桥架内电缆的数字化实体自动建模方法、系统及设备，实现了桥架内电缆敷设设计的数字化和自动化。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0006]一种桥架内电缆的数字化实体自动建模方法，包括：
[0007]对待敷设电缆按照不同电缆类型和外径大小进行排序；
[0008]通过以桥架容积率建立的目标函数，根据约束条件寻优确定每层桥架内要放置的电缆；
[0009]按照寻优确定的每层桥架内要放置的电缆，确定每根电缆的中心线坐标；
[0010]根据每根电缆的中心线坐标以及电缆的外径，生成电缆三维实体模型；
[0011]通过电缆数据库给电缆三维实体模型添加属性，完成桥架内电缆的数字化实体自动建模。
[0012]作为一种优选方案，所述对待敷设电缆按照不同电缆类型和外径大小进行排序的步骤，所述电缆类型分为如下六类：35kV电缆、10kV电缆、6kV电缆、低压动力电缆、控制和信号电缆、通信电缆；其中，
[0013]35kV电缆的根数为N1，其中每根电缆的截面积分别为S
11
、S
12
、
……
、
[0014]10kV电缆的根数为N2，其中每根电缆的截面积分别为S
21
、S
22
、
……
、
[0015]6kV电缆的根数为N3，其中每根电缆的截面积分别为S
31
、S
32
、
……
、
[0016]低压动力电缆的根数为N4，其中每根电缆的截面积分别为S
41
、S
42
、
……
、
[0017]控制和信号电缆的根数为N5，其中每根电缆的截面积分别为S
51
、S
52
、
……
、
[0018]通信电缆的根数为N6，其中每根电缆的截面积分别为S
61
、S
62
、
……
、
[0019]则，电缆的总根数为N，N＝N1+N2+N3+N4+N5+N6。
[0020]作为一种优选方案，所述对待敷设电缆按照不同电缆类型和外径大小进行排序的步骤，排序的结果是：
[0021]35kV电缆的编号依次为11、12、
……
、1N1，截面积分别为S
11
、S
12
、
……
、
[0022]10kV电缆的编号依次为21、22、
……
、2N2，截面积分别为S
21
、S
22
、
……
、
[0023]6kV电缆的编号依次为31、32、
……
、3N3，截面积分别为S
31
、S
23
、
……
、
[0024]低压动力电缆的编号依次为41、42、
……
、4N3，截面积分别为S
31
、S
42
、
……
、
[0025]控制和信号电缆的编号依次为51、52、
……
、5N5，截面积分别为S
51
、S
52
、
……
、
[0026]通信电缆的编号依次为61、62、
……
、6N6，截面积分别为S
61
、S
62
、
……
、
[0027]作为一种优选方案，所述通过以桥架容积率建立的目标函数，根据约束条件寻优确定每层桥架内要放置的电缆包括：假设电缆桥架的层数是M，自上而下层号分别为1、2、
……
、M；桥架的宽度为W，高度为H；第i层桥架有n根电缆，编号分别为i1、i2、
……
、i
n
，其截面积分别为S
i1
、S
i2
、
……
、S
in
；则第i层桥架的容积率为：
[0028][0029]确定每层桥架上所具有电缆的目标函数为：
[0030]Min{Max[δ1、δ2、
……
δ
M
]‑
Min[δ1、δ2、
……
δ
M
]}
[0031]约束条件为：电缆排序自上而下分别为35kV电缆、10kV电缆、6kV电缆、低压动力电缆、控制和信号电缆、通信电缆，按此顺序排列，且不可交叉。
[0032]作为一种优选方案，所述通过以桥架容积率建立的目标函数，根据约束条件寻优确定每层桥架内要放置的电缆包括：
[0033]按下式计算期望容积率：
[0034][0035]按照排序，在电缆桥架上从上到下依次将待敷设电缆放置在桥架内，每放一根电缆，计算本层桥架的容积率δ，如δ<δ
av
，则继续给本层放置电缆；如δ≥δ
av
，则停止给本层放置电缆，开始给下一层放置电缆，直到所有电缆放置完毕。
[0036]作为一种优选方案，所述按照寻优确定的每层桥架内要放置的电缆，确定每根电缆的中心线坐标包括：
[0037]假设第i层桥架的n根电缆的半径分别为R
i1
、R
i2
、
……
、R
in
；
[0038]如果则电缆与电缆之间的间距按下式计算：
[0039][0040]第i1根电缆中心线坐标为：
[0041][0042]第i2根电缆中心线坐标为：
[0043][0044]依此类推；
[0045]如果则桥架内第一层电缆的中心线坐标求解方式如下：
[0046]第i1根电缆中心线坐标为：
[0047][0048]第i2根电缆中心线坐标为：
[0049][0050]依此类推；
[0051]桥架内第二层第一根电缆的中心线坐标通过如下二元二次方程组求解：
[0052][0053](x
j
,y
j...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥架内电缆的数字化实体自动建模方法，其特征在于，包括：对待敷设电缆按照不同电缆类型和外径大小进行排序；通过以桥架容积率建立的目标函数，根据约束条件寻优确定每层桥架内要放置的电缆；按照寻优确定的每层桥架内要放置的电缆，确定每根电缆的中心线坐标；根据每根电缆的中心线坐标以及电缆的外径，生成电缆三维实体模型；通过电缆数据库给电缆三维实体模型添加属性，完成桥架内电缆的数字化实体自动建模。2.根据权利要求1所述桥架内电缆的数字化实体自动建模方法，其特征在于，所述对待敷设电缆按照不同电缆类型和外径大小进行排序的步骤，所述电缆类型分为如下六类：35kV电缆、10kV电缆、6kV电缆、低压动力电缆、控制和信号电缆、通信电缆；其中，35kV电缆的根数为N1，其中每根电缆的截面积分别为10kV电缆的根数为N2，其中每根电缆的截面积分别为6kV电缆的根数为N3，其中每根电缆的截面积分别为低压动力电缆的根数为N4，其中每根电缆的截面积分别为控制和信号电缆的根数为N5，其中每根电缆的截面积分别为通信电缆的根数为N6，其中每根电缆的截面积分别为则，电缆的总根数为N，N＝N1+N2+N3+N4+N5+N6。3.根据权利要求2所述桥架内电缆的数字化实体自动建模方法，其特征在于，所述对待敷设电缆按照不同电缆类型和外径大小进行排序的步骤，排序的结果是：35kV电缆的编号依次为11、12、
……
、1N1，截面积分别为10kV电缆的编号依次为21、22、
……
、2N2，截面积分别为6kV电缆的编号依次为31、32、
……
、3N3，截面积分别为低压动力电缆的编号依次为41、42、
……
、4N4，截面积分别为控制和信号电缆的编号依次为51、52、
……
、5N5，截面积分别为通信电缆的编号依次为61、62、
……
、6N6，截面积分别为4.根据权利要求3所述桥架内电缆的数字化实体自动建模方法，其特征在于，所述通过以桥架容积率建立的目标函数，根据约束条件寻优确定每层桥架内要放置的电缆包括：假设电缆桥架的层数是M，自上而下层号分别为1、2、
……
、M；桥架的宽度为W，高度为H；第i层桥架有n根电缆，编号分别为i1、i2、
……
、i
n
，其截面积分别为S
i1
、S
i2
、
……
、S
in
；则第i层桥架的容积率为：确定每层桥架上所具有电缆的目标函数为：Min{Max[δ1、δ2、
……
δ
M
]
‑
Min[δ1、δ2、
……
δ
M
]}
约束条件为：电缆排序自上而下分别为35kV电缆、10kV电缆、6kV电缆、低压动力电缆、控制和信号电缆、通信电缆，按此顺序排列，且不可交叉。5.根据权利要求4所述桥架内电缆的数字化实体自动建模方法，其特征在于，所述通过以桥架容积率建立的目标函数，根据约束条件寻优确定每层桥架内要放置的电缆包括：按下式计算期望容积率：按照排序，在电缆桥架上从上到下依次将待敷设电缆放置在桥架内，每放一根电缆，计算本层桥架的容积率δ，如δ<δ
av
，则继续给本层放置电缆；如δ≥δ
av
，则停止给本层放置电缆，开始给下一层放置电缆，直到所有电缆放置完毕。6.根据权利要求4所述桥架内电缆的数字化实体自动建模方法，其特征在于，所述按照寻优确定的每层桥架内要放置的电缆，确定每根电缆的中心线坐标包括：假设第i层桥架的n根电缆的半径分别为R
i1
、R
i2
、
……
、R
in
；如果则电缆与电缆之间的间距按下式计算：第i1根电缆中心线坐标为：第i2根电缆中心线坐标为：依此类推；如果则桥架内第一层电缆的中心线坐标求解方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：康博，张欢畅，朱蕊莉，刘变娣，郭扬帆，何世杰，司燕，王一鸣，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：