一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法，步骤一：获取正常变电站三维模型的3D场景；步骤二：基于大数据运算对变电站3D场景进行拆分，选择所有需要交叉连接的电缆沟模型；步骤三：根据选择需要连接的电缆沟计算要生成连接处的类型与参数，将连接处自动放置在电缆沟连接处；步骤四：判断电缆沟交叉连接处是否存在错位，后期手动进行位置修正；本发明专利技术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；精确定位场景中的电缆沟和交接处位置，提高了电缆沟和交接处的识别准确率和效率，实现了电缆沟和接头的三维自动建模和隐蔽工程的可视化，直观化，精准化。化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法


[0001]本专利技术属于电缆通道逆向建模
，具体涉及一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法。

技术介绍

[0002]电缆沟是变电站建设中的重要工程，一个合理的电缆敷设路径和电缆沟设计施工方案不仅大大节约了变电站建设的投资费用,而且更为变电站的安全运行提供了可靠的保障。变电站电缆沟是变电站内部的重要组成部分，它负责连接各种设备和线路，保证电力系统的正常运行。电缆沟的设计和施工直接影响到变电站的安全性、可靠性和经济性。由于现有技术中基于地下线缆敷设三维设计方案较少，对于电缆沟接头设计三维建模更是少有，因此不能有效指导变电站电缆头接头施工工作。因此，对电缆沟进行准确的三维建模，对于优化变电站的布局、提高电缆沟的利用率、降低施工成本、检测和预防故障等方面具有重要意义。
[0003]但目前使用的电缆沟设计软件存在以下几个方面的问题：
[0004]1、软件操作不便捷，界面不友好，用户学习成本高，需要掌握多种软件的使用方法和数据格式；
[0005]2、电缆沟属于隐蔽工程，平常阶段无法正常查看，不能及时查看电缆沟的问题。
[0006]3、软件稳定性差，在电缆沟交接的地方，特别室内外电缆沟具有一定的高度差，软件连接时不能正常生成，导致软件奔溃。
[0007]4、软件更新缓慢，不能及时跟进变电站设计的最新技术和标准，如数字化变电站、智能变电站等。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法，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：一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法，具体步骤包括：步骤一：获取正常变电站三维模型的3D场景；
[0010]步骤二：基于大数据运算对变电站3D场景进行拆分，定位不同区域中包含的所有电缆沟，选择所有需要交叉连接的电缆沟模型；
[0011]步骤三：根据选择需要连接的电缆沟计算要生成连接处的类型与参数，将连接处自动放置在电缆沟连接处；
[0012]步骤四：判断电缆沟交叉连接处是否存在错位，后期可以手动进行位置修正；
[0013]步骤五：自动高亮凸显变电站电缆沟与连接处，自动对地面和墙体开槽。
[0014]优选的，所述步骤一采用三维激光扫描技术，利用三维激光扫描仪在变电站现场采集大量的点云数据，然后通过专业的软件对点云数据进行处理和建模，最终生成高仿真度的变电站三维模型。
[0015]优选的，所述步骤二具体包括：S21：将变电站的三维场景数据导入大数据平台，进行预处理和格式转换，使其适合于分布式存储和并行计算；
[0016]S22：利用大数据平台的高性能计算能力，对三维场景数据进行空间划分和特征提取，将变电站的三维场景分解为若干个子场景，每个子场景包含一定数量的变电设备和连接线路；
[0017]S23：对每个类别的点云数据，采用基于模型的方法，根据预定义的模型库，对其进行匹配和拟合，得到相应的三维模型；
[0018]S24：将各个子场景的仿真结果进行整合和分析，根据变电站3D场景中包含的3D对象，进行离散化处理，得到多个块；其中，每个块均由多个四面体构成。
[0019]优选的，所述步骤三中，连接处类型可以包括室内外电缆沟连接处、电缆沟转交接处、三通、四通；连接处参数包括交接处内角半径、交接处与电缆沟的交点和位置关系。
[0020]优选的，所述步骤三具体包括S31：选择需要连接的电缆沟，可以是同一平面或不同平面的两条或多条电缆沟；
[0021]S32：计算要生成连接处的类型与参数，包括连接处的形状、尺寸、角度、位置；根据电缆沟的方向、高度差、交叉情况因素，确定连接处的类型，可以是直接连接、转角连接、上下跳接、交叉连接；根据电缆沟的宽度、深度、厚度参数，确定连接处的尺寸；根据电缆沟的相对位置和方向，确定连接处的角度和位置；
[0022]S33：将连接处自动放置在电缆沟连接处，根据计算得到的参数，生成相应形状和尺寸的连接处模型，并将其自动对齐和吸附到电缆沟的端点或交点上，完成电缆沟的连接。
[0023]S34：检查生成的连接处是否符合设计要求和规范，如果有问题，可以进行修改或删除；修改时，可以调整连接处的参数或重新选择需要连接的电缆沟；删除时，可以取消选择已经生成的连接处或整个电缆沟。
[0024]优选的，所述步骤四具体步骤包括：S41：对于构成电缆沟和交接处的每个四面体，由四个顶点定义，包含四个三角形和六条边，是单位球面上的点的闭合子集；
[0025]S42：分别从组成电缆沟和交接处的多个块中，选择两者处于相互连接位置处的边缘块，从边缘块中选择边缘四面体，计算从交接处的边缘四面体S到与其连接的电缆沟的边缘四面体之间的距离D(S)，找到交接处的边缘四面体S的中心点C(S)和电缆沟的边缘四面体的中心点C(T)，计算C(S)和C(T)之间的欧几里得距离：
[0026]D(S)＝sqrt((C(S)_x
‑
C(T)_x)^2+(C(S)_y
‑
C(T)_y)^2+(C(S)_z
‑
C(T)_z)^2)
[0027]其中，b(S)表示与交接处的边缘四面体S相连接的电缆沟的边缘四面体的个数，(S,x,y)表示交接处的边缘四面体S上第(x,y)点到与其连接的电缆沟的边缘四面体之间的距离；
[0028]S43：判断D(S)是否在预设阈值范围内，若否，则采用三角网格拓扑优化的网格对构成电缆沟和交接处进行位置修正处理。
[0029]优选的，S51：确定切割平面的位置和方向，可以根据电缆沟参数来确定；
[0030]S52：计算三维模型与切割平面的交线，即切割轮廓；
[0031]S53：根据切割轮廓，将三维模型分割成两个或多个子模型；
[0032]S54：显示或保存切割后的子模型。
[0033]优选的，所述步骤S52需要使用几何算法，来求解三维模型表面与切割平面的交点
和交线。
[0034]优选的，步骤S53需要使用拓扑算法，来更新三维模型的顶点、边和面的关系。
[0035]优选的，步骤S54可以根据用户的需求，选择显示或隐藏某些子模型，或者将子模型导出为其他格式的文件。
[0036]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技术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；并且，本专利技术通过对变电站三维模型的对象进行分割，精确定位场景中的电缆沟和交接处位置，提高了电缆沟和交接处的识别准确率和效率，实现了电缆沟和接头的三维自动建模和隐蔽工程的可视化，直观化，精准化，具有以下优势：
[0037]直观性：三维设计技术可以在计算机上建立变电站电缆沟的三维模型，通过三维浏览、漫游、剖切等方式，直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法，其特征在于：具体步骤包括：步骤一：获取正常变电站三维模型的3D场景；步骤二：基于大数据运算对变电站3D场景进行拆分，定位不同区域中包含的所有电缆沟，选择所有需要交叉连接的电缆沟模型；步骤三：根据选择需要连接的电缆沟计算要生成连接处的类型与参数，将连接处自动放置在电缆沟连接处；步骤四：判断电缆沟交叉连接处是否存在错位，后期可以手动进行位置修正；步骤五：自动高亮凸显变电站电缆沟与连接处，自动对地面和墙体开槽。2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法，其特征在于：所述步骤一采用三维激光扫描技术，利用三维激光扫描仪在变电站现场采集大量的点云数据，然后通过专业的软件对点云数据进行处理和建模，最终生成高仿真度的变电站三维模型。3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法，其特征在于：所述步骤二具体包括：S21：将变电站的三维场景数据导入大数据平台，进行预处理和格式转换，使其适合于分布式存储和并行计算；S22：利用大数据平台的高性能计算能力，对三维场景数据进行空间划分和特征提取，将变电站的三维场景分解为若干个子场景，每个子场景包含一定数量的变电设备和连接线路；S23：对每个类别的点云数据，采用基于模型的方法，根据预定义的模型库，对其进行匹配和拟合，得到相应的三维模型；S24：将各个子场景的仿真结果进行整合和分析，根据变电站3D场景中包含的3D对象，进行离散化处理，得到多个块；其中，每个块均由多个四面体构成。4.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法，其特征在于：所述步骤三中，连接处类型可以包括室内外电缆沟连接处、电缆沟转交接处、三通、四通；连接处参数包括交接处内角半径、交接处与电缆沟的交点和位置关系。5.根据权利要求4所述的一种基于BIM技术的变电站电缆沟交叉连接处自动建模方法，其特征在于：所述步骤三具体包括S31：选择需要连接的电缆沟，可以是同一平面或不同平面的两条或多条电缆沟；S32：计算要生成连接处的类型与参数，包括连接处的形状、尺寸、角度、位置；根据电缆沟的方向、高度差、交叉情况因素，确定连接处的类型，可以是直接连接、转角连接、上下跳接、交叉连接；根据电缆沟的宽度、深度、厚度参数，确定连接处的尺寸；根据电缆沟的相对位置和方向，确定连接处的角度和位置；S33：将连接处自动放置在电缆沟连接处，根据计算得到的参数，生成相应形状和...

【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：