基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法技术

本发明专利技术公开了基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法，步骤一：读取基于电网标识系统编码的导体信息、设备布置信息及电缆拓扑结构；步骤二：建立电缆通道路由网络、电缆自动寻径；步骤三：采用基于动态规划的Floyed算法根据敷设规则自动敷设电缆，实现电缆最优、路径最短排布；步骤四：通过局部动态搜索算法实现通道断面电缆排布本发明专利技术所提出的基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法，能够有效地提高变电站设计质量和效率，降低设计成本和风险，为变电站数字化设计提供了一种新的方法。计提供了一种新的方法。计提供了一种新的方法。

【技术实现步骤摘要】
基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法


[0001]本专利技术属于电缆敷设
，具体涉及基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的变电站电缆自动敷设方法。

技术介绍

[0002]在变电站工程中，电缆敷设是一个关键环节。传统的电缆敷设，通常是将电力电缆埋设在站内电缆沟内，或将电缆放置到预先设计好的桥架路径上，这一过程要求事先通过计算机设计好电缆敷设的桥架路径，再根据设计好的桥架路径进行电缆敷设的模拟仿真，最终得到电缆敷设数量、长度、排序等数据，并生成直观的电缆敷设走线图，在后续施工时，会根据该生成的电缆敷设图进行选材和施工；上述电缆敷设应用，可以提升设计、评审、施工、运行等各环节的效率及质量。
[0003]但目前使用的三维电缆敷设软件存在以下几个方面的问题：
[0004]1、现有三维电缆敷设三维设计软件由于电缆清册是作为表格录入，计算机并不能自动识别电气设备、电缆的起点、终点设备以及电缆通道故需人工指定设备电缆接线点位置,操作过程繁琐，通道连接工作较多，智能性有待提高；
[0005]2、不支持实体电缆自动排布：部分基于Revit平台开发的电缆敷设平台，在Revit中进行通道、设备布置，敷设成果需跳转到其他平台进行三维虚拟电缆敷设路径生成及单根三维路径展示，电缆敷设完成后，由于设计和展示属于不同的平台，一旦发生设计变更，调整困难；
[0006]3、不支持多种通道敷设通用性差：未考虑不同通道下电缆排布及差异化，目前只考虑了桥架、电缆沟等通道，且截面单一，而变电站的通道类型包含电缆隧道、排管、埋管、电缆夹层，故通用性不足；
[0007]4、不支持自定义支架的电缆寻径：由于市面上的电缆敷设平台，往往只支持平台自带电缆沟、支架、桥架等电缆通道的电缆“寻路”功能，不支持用户自定义的电缆通道寻径，而在实际工程中，往往存在大量需定制的通道，给电缆敷设带来不便。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法，步骤包括：步骤一：读取基于电网标识系统编码的导体信息、设备布置信息及电缆拓扑结构；
[0010]步骤二：建立电缆通道路由网络、电缆自动寻径；
[0011]S21：确定电缆走向，以电缆的电压等级、曼哈顿距离长短依次设置电缆优先级，并编号；
[0012]S22：根据BFS广度优先算法搜索电缆通道路径，并排序，剔除不满足电缆转弯半
径、敷设间距的电缆；
[0013]S23：根据修正曼哈顿距离对电缆清册中的电缆排序；
[0014]曼哈顿距离用来计算空间中两个点在标准坐标系上的绝对轴距之和；三维空间中两点P1＝(x1,y1,z1)和P2＝(x2,y2,z2)的曼哈顿距离为：
[0015]D
p
＝|x1‑
x2|+|y1‑
y2|+|z1‑
z2|；
[0016]步骤三：采用基于动态规划的Floyed算法根据敷设规则自动敷设电缆，实现电缆最优、路径最短排布；
[0017]步骤四：通过局部动态搜索算法实现通道断面电缆排布。
[0018]优选的，所述步骤三中，求最短路径步骤为：
[0019]S31：初始时设置一个n阶方阵，令其对角线元素为0，若存在弧<Vi,Vj>，则对应元素为权值；否则为∞；
[0020]S32：逐步试着在原直接路径中增加中间顶点，若加入中间点后路径变短，则修改之；否则，维持原值；
[0021]S33：所有顶点试探完毕，算法结束。
[0022]优选的，所述步骤四具体包括：S41：利用BIM技术建立变电站三维模型，包括建筑、结构、设备要素，并为每个要素赋予相应的属性信息；
[0023]S42：根据电气接线图和设备参数，确定各个设备之间的电缆连接关系，并为每条电缆指定类型、规格、长度信息；
[0024]S43：采用局部动态领域搜索算法对电缆敷设方案进行优化；通过定义多种邻域结构和邻域动作，在集中性和疏散性之间达到平衡，能够跳出局部最优解，寻找更好的全局最优解；
[0025]S44：对生成的电缆敷设方案进行碰撞检查、转弯半径校验等功能，如果发现冲突或违反规则，则返回第三步进行调整；如果没有问题，则输出最终的电缆敷设方案。
[0026]优选的，使用局部动态领域搜索算法优化电缆敷设，需要定义以下几个要素：
[0027]初始解：可以使用贪心算法或随机算法生成一个可行解作为初始解；
[0028]邻域结构：可以根据电缆敷设方案中不同类型的变化定义不同大小的邻域结构；
[0029]邻域动作：可以根据邻域结构选择合适的邻域动作来生成新的可行解；
[0030]局部搜索：可以使用简单贪心算法或其他更复杂的局部搜索算法在当前邻域内寻找最优或次优解；
[0031]邻域变化规则：可以根据当前解是否改进来确定是否扩大或缩小邻域范围。
[0032]优选的，所述的步骤S43具体包括：S431：仅考虑电缆成排交叉的情形，达到电缆排列效果最优的情形，保证电缆敷设走线为交叉情况发生最少，并保持电缆成排成捆分列；
[0033]S432：在兼顾施工指导方案的前提下，若保证电缆交叉情况发生最少，电缆排列效果最优，电缆敷设方式考虑因素的优先级顺序为：
[0034]电缆敷设在相同施工区域＞电缆成排交叉＞电缆同型号规格；
[0035]S433：在兼顾施工指导方案的前提下，若保证最简洁方便的施工顺序，电缆敷设方式考虑因素的优先级顺序为：
[0036]电缆敷设在相同施工区域＞电缆同型号规格＞电缆成排交叉；
[0037]电缆敷设在相同施工区域＞电缆同型号规格＞电缆侧出情形＞电缆成排交叉；通
过对电缆走向的分析，自动计算电缆在通道中的合理位置，减少电缆交叉。
[0038]优选的，电缆自动交叉规避方法包括如下三个步骤：
[0039]A1：确定关键节点，分析电缆可能产生交叉的节点位置，作为关键节点；
[0040]A2：分析电缆在各个关键节点处的走向；
[0041]A3：基于以下优先级顺序确定电缆敷设走向：左转电缆＞直行电缆＞右转电缆；同时满足优先级顺序：同一走向优先级别长电缆＞同一走向优先级别短电缆；基于上述判断方法计算在通道关键节点的电缆敷设优先级位置；
[0042]A4：基于上述布线情形选择方法，在电缆敷设系统设定的区域中进行电缆的模拟敷设，按优先级判断方法解决多条件排序，解决条件冲突问题，解决电缆交叉规避问题，获得排序最优解；对多条电缆进行最优解敷设，最后将敷设数据保存在电缆敷设系统中。
[0043]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所提出的基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法，其特征在于：步骤包括：步骤一：读取基于电网标识系统编码的导体信息、设备布置信息及电缆拓扑结构；步骤二：建立电缆通道路由网络、电缆自动寻径；S21：确定电缆走向，以电缆的电压等级、曼哈顿距离长短依次设置电缆优先级，并编号；S22：根据BFS广度优先算法搜索电缆通道路径，并排序，剔除不满足电缆转弯半径、敷设间距的电缆；S23：根据修正曼哈顿距离对电缆清册中的电缆排序；曼哈顿距离用来计算空间中两个点在标准坐标系上的绝对轴距之和；三维空间中两点P1＝(x1,y1,z1)和P2＝(x2,y2,z2)的曼哈顿距离为：D
p
＝|x1‑
x2|+|y1‑
y2|+|z1‑
z2|；步骤三：采用基于动态规划的Floyed算法根据敷设规则自动敷设电缆，实现电缆最优、路径最短排布；步骤四：通过局部动态搜索算法实现通道断面电缆排布。2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法，其特征在于：所述步骤三中，求最短路径步骤为：S31：初始时设置一个n阶方阵，令其对角线元素为0，若存在弧<Vi,Vj>，则对应元素为权值；否则为∞；S32：逐步试着在原直接路径中增加中间顶点，若加入中间点后路径变短，则修改之；否则，维持原值；S33：所有顶点试探完毕，算法结束。3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的局部动态领域搜索算法的电缆自动敷设方法，其特征在于：所述步骤四具体包括：S41：利用BIM技术建立变电站三维模型，包括建筑、结构、设备要素，并为每个要素赋予相应的属性信息；S42：根据电气接线图和设备参数，确定各个设备之间的电缆连接关系，并为每条电缆指定类型、规格、长度信息；S43：采用局部动态领域搜索算法对电缆敷设方案进行优化；通过定义多种邻域结构和邻域动作，在集中性和疏散性之间达到平衡，能够跳出局部最优解，寻找更好的全局最优解；S44：对生成的电缆敷设方案进行碰撞检查、转弯半径校验等功能，如果发现冲突或违反规则，则返回第三步进行调整；如果没有问题，则输出最终的电缆敷设方案。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓斐，许佳佳，徐佳辉，田贺，褚卿莹，严栋，李志明，胡嘉慧，史秋芸，潘勇，殷铭，许政强，马琳，乐天达，李欣哲，
申请(专利权)人：无锡广盈集团有限公司，
类型：发明
国别省市：