一种基于管线排布空间特征的智能排布方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于管线排布空间特征的智能排布方法，该方法包括以下步骤：S1、测量管线待排布施工建筑的建筑参数并构建数字孪生场景；S2、将原始管线排布图纸导入数字孪生场景构建管线排布模型；S3、获取管线排布的工艺参数对管线排布模型进行评估与优化；S4、获取优化后管线排布模型的管线排布空间特征与施工顺序；S5、按照管线排布空间特征与施工顺序进行管线排布施工；S6、测量施工过程中管线的实际空间特征进行施工工艺误差监测；S7、根据监测结果对管线排布施工进程进行动态调整与修正；本发明专利技术还公开了一种基于管线排布空间特征的智能排布系统。本发明专利技术通过基于数字孪生技术构建管线排布模型，减少材料和人力成本。减少材料和人力成本。减少材料和人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于管线排布空间特征的智能排布方法及系统


[0001]本专利技术涉及管线智能排布
具体来说，涉及一种基于管线排布空间特征的智能排布方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，对于建筑工程的施工要求越来越高，由于设备需求量的增加使得管线的排布越来越错综复杂，同时，考虑到工程的美观度与实用性，进行管线排布前需进行管线排布方案设计，基于设计方案进行排布施工，因此方案的准确度影响者后续施工标准，若方案存在偏差可能存在潜在性应用风险，后期需进行返工调整。
[0003]管线的排布在建筑施工中非常重要。一方面，正确的管线排布可以保证建筑物的各项功能得到顺利实现，另一方面，不正确的排布可能会导致施工进程的延误、成本增加、安全隐患等问题。因此，在建筑施工中，管线排布的重要性不容忽视。
[0004]然而，管线排布在施工过程中存在一定的难度。主要有以下几点：多种管线类型：建筑物内部涉及到的管线种类繁多，包括水管、电缆、通风管、排水管等。每种管线的特点不同，需要有不同的布局方式和施工标准。
[0005]空间限制：建筑物内部空间有限，管线需要在有限的空间内布置，需要考虑不同管线之间的交叉和重叠问题，使其能够顺畅通行。
[0006]设计变更：在建筑施工过程中，可能会发生设计变更，这会影响到原有的管线排布。这时需要重新评估管线的排布，进行适当调整。
[0007]综上，管线的施工难度较大，需要专业的技能和经验。随着人们对共用建筑、住宅、办公区域的适用性、美观度、舒适度和功能性要求的增多，房屋建造时需要引入的各类管线类型也变得复杂多样起来，如此，管线排布图纸也将变得错综复杂，对于愈发复杂的管线排布设计而言，一方面，设计对施工的精确度要求在逐渐提高；另一方面，管线排布工人解读图纸的难度增大，当施工工人无法准确全面的解读出图纸中的管线排布要求时，施工的正确性和效率也将受到明显影响，最终导致施工难度的上升和施工效率的下降。
[0008]因此，需要借助更先进更科技的技术手段，解决管线排布的技术难题。
[0009]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0010]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于管线排布空间特征的智能排布方法及系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0011]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于管线排布空间特征的智能排布方法及系统，该方法包括以下步骤：S1、测量管线待排布施工建筑的建筑参数并构建数字孪生场景；S2、将原始管线排布图纸导入数字孪生场景构建管线排布模型；
S3、获取管线排布的工艺参数对管线排布模型进行评估与优化；S4、获取优化后管线排布模型的管线排布空间特征与施工顺序；S5、按照管线排布空间特征与施工顺序进行管线排布施工；S6、测量施工过程中管线的实际空间特征进行施工工艺误差监测；S7、根据监测结果对管线排布施工进程进行动态调整与修正。
[0012]进一步的，将原始管线排布图纸导入数字孪生场景构建管线排布模型包括以下步骤：S21、对原始管线排布图纸中的管线进行层级划分与编号标注，并对各层级之间的关系进行关联约束；S22、将原始管线排布图纸按预设坐标系与比例进行数字化处理；S23、在三维建模软件中对数字化处理后的原始管线排布图纸进行三维建模，按照管线的层级逐级封装并与数字孪生场景进行数据集成；S24、在数字孪生场景中输入管线的管线参数，构建得到完整的管线排布模型。
[0013]进一步的，对原始管线排布图纸中各类型管线进行层级划分与编号标注，并对各层级之间的关系进行关联约束包括以下步骤：S211、将原始管线排布图纸划分为五个层级，一等层级为总建筑管线网，二等层级为房间管线，三等层级为管线类型，四等层级为管线干道，五等层级为管线参数；S212、设定不同层级的编号规则，对各层级内元素进行编号标注；S213、设定相邻层级之间逐层递进的包含关系，对各层级进行约束。
[0014]进一步的，管线参数包括管线材料、材料单价、管线连接点、管线弯点、倾斜管、连接方式、管线流量及使用寿命。
[0015]进一步的，获取管线排布的工艺参数对管线排布模型进行评估与优化包括以下步骤：S31、获取每个管线干道的管线参数，对管线排布模型进行多次模拟仿真，计算每个管线干道出现故障的概率，作为故障参数；S32、获取每个管线干道各自的材料成本、施工成本及维护成本，并将材料成本、施工成本及维护成本之和作为成本参数；S33、获取每个管线干道存在的连接点数量、弯头数量及倾斜管线数量，并利用加权求和法进行计算，将计算结果作为难度参数；S34、结合故障参数、成本参数及难度参数构建多目标评估模型，对管线排布模型的综合性评估；S35、若评价结果不满足管线排布要求，则对管线排布模型进行智能优化，并将优化后的管线排布模型重新执行步骤S31至步骤S34，若评价结果满足管线排布要求，则确定当前的管线排布模型为最优模型。
[0016]进一步的，结合故障参数、成本参数及难度参数构建多目标评估模型，对管线排布模型的综合性评估包括以下步骤：S341、首先计算每种管线类型内所有管线干道的故障参数、成本参数及难度参数的算数平均值；S342、预先设定每种管线类型的权重，利用加权平均算法计算得到所有管线类型
的故障参数、成本参数及难度参数加权平均值，分别记作加权故障参数、加权成本参数及加权难度参数；S343、利用线性归一算法对加权故障参数、加权成本参数及加权难度参数进行归一化处理；S344、将归一化处理后的加权故障参数、加权成本参数及加权难度参数作为管线排布模型的评价指标，利用多目标算法计算得到综合性评价结果；其中，多目标算法计算公式为：
[0017]式中，P表示综合性评价值；、、分别表示加权故障参数、加权成本参数及加权难度参数的权重值；X1、X2、X3分别表示归一化处理后的加权故障参数、加权成本参数及加权难度参数。
[0018]进一步的，对管线排布模型进行智能优化包括以下步骤：S351、查询工艺参数中影响评价结果的主要因素，并确定该因素所在的管线类型及管线干道及其对应的编号；S352、建立管线排布模型的空间坐标系，获取待优化的管线干道的管线长度、弯曲程度及高度差作为管线排布空间特征；S353、以管线排布空间特征作为控制变量构建智能优化模型；S354、利用智能优化模型对管线排布模型中的管线排布进行智能优化。
[0019]进一步的，以管线排布空间特征作为控制变量构建智能优化模型包括以下步骤：S3531、对管线排布空间特征设定约束条件并定义目标函数；S3532、将每种管线排布方案作为一个粒子并利用实数向量进行表示；S3533、随机生成一定数量的粒子，并根据目标函数计算每个粒子的适应度值；S3534、根据粒子群中每个粒子的当前位置、当前速度与群体最优位置，对每个粒子的速度进行更新；S3535、根据每个粒子的当前位置与速度，更新每个粒子的位置，并根据新的位置计算每个粒子的适应度值；S3536、根据当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于管线排布空间特征的智能排布方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、测量管线待排布施工建筑的建筑参数并构建数字孪生场景；S2、将原始管线排布图纸导入所述数字孪生场景构建管线排布模型；S3、获取管线排布的工艺参数对所述管线排布模型进行评估与优化；S4、获取优化后所述管线排布模型的管线排布空间特征与施工顺序；S5、按照所述管线排布空间特征与所述施工顺序进行管线排布施工；S6、测量施工过程中管线的实际空间特征进行施工工艺误差监测；S7、根据监测结果对管线排布施工进程进行动态调整与修正；所述获取管线排布的工艺参数对所述管线排布模型进行评估与优化包括以下步骤：S31、获取每个管线干道的管线参数，对所述管线排布模型进行多次模拟仿真，计算每个所述管线干道出现故障的概率，作为故障参数；S32、获取每个所述管线干道各自的材料成本、施工成本及维护成本，并将所述材料成本、所述施工成本及所述维护成本之和作为成本参数；S33、获取每个所述管线干道存在的连接点数量、弯头数量及倾斜管线数量，并利用加权求和法进行计算，将计算结果作为难度参数；S34、结合所述故障参数、所述成本参数及所述难度参数构建多目标评估模型，对所述管线排布模型的综合性评估；S35、若评价结果不满足管线排布要求，则对所述管线排布模型进行智能优化，并将优化后的所述管线排布模型重新执行步骤S31至步骤S34，若所述评价结果满足管线排布要求，则确定当前的所述管线排布模型为最优模型。2.根据权利要求1所述的一种基于管线排布空间特征的智能排布方法，其特征在于，所述将原始管线排布图纸导入所述数字孪生场景构建管线排布模型包括以下步骤：S21、对所述原始管线排布图纸中的管线进行层级划分与编号标注，并对各层级之间的关系进行关联约束；S22、将所述原始管线排布图纸按预设坐标系与比例进行数字化处理；S23、在三维建模软件中对数字化处理后的所述原始管线排布图纸进行三维建模，按照管线的层级逐级封装并与所述数字孪生场景进行数据集成；S24、在所述数字孪生场景中输入管线的管线参数，构建得到完整的管线排布模型。3.根据权利要求2所述的一种基于管线排布空间特征的智能排布方法，其特征在于，所述对所述原始管线排布图纸中各类型管线进行层级划分与编号标注，并对各层级之间的关系进行关联约束包括以下步骤：S211、将所述原始管线排布图纸划分为五个层级，一等层级为总建筑管线网，二等层级为房间管线，三等层级为管线类型，四等层级为管线干道，五等层级为管线参数；S212、设定不同层级的编号规则，对各层级内元素进行编号标注；S213、设定相邻层级之间逐层递进的包含关系，对各层级进行约束。4.根据权利要求3所述的一种基于管线排布空间特征的智能排布方法，其特征在于，所述管线参数包括管线材料、材料单价、管线连接点、管线弯点、倾斜管、连接方式、管线流量及使用寿命。5.根据权利要求4所述的一种基于管线排布空间特征的智能排布方法，其特征在于，所
述结合所述故障参数、所述成本参数及所述难度参数构建多目标评估模型，对所述管线排布模型的综合性评估包括以下步骤：S341、首先计算每种所述管线类型内所有所述管线干道的所述故障参数、所述成本参数及所述难度参数的算数平均值；S342、预先设定每种所述管线类型的权重，利用加权平均算法计算得到所有所述管线类型的所述故障参数、所述成本参数及所述难...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯冬冬，范安华，李元，黄恒，王宝，
申请(专利权)人：中国建筑第二工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：