CN113705019A - 一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，属于电缆铺设领域，包括计算单元，使得桥架剖面详图生产之后，对电缆所需的总长进行计算，对电缆的路径进行计算之后输出；包括埋管单元，使得电缆桥架、电缆沟及埋管的各处尺寸进行输出；包括路径选择单元，对电缆敷设的最优路径进行输出。本发明基于平面布置图，快速智能化的进行桥架、电缆沟、埋管设计；杜绝设计失误，优化设计路径，保证设计质量，提高设计效率。
Description
技术领域
本发明属于电缆铺设领域，涉及一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***。
背景技术
电缆敷设是电气设计中最为复杂而烦琐的环节，是整个电站安全运行和控制的“动脉和神经”，桥架空间布置错综复杂，需要敷设大量的电缆，数据关系和模型关联十分复杂。一旦敷设电缆后，很多工作不可逆转，采用以往的人工敷设将造成很多不必要的损失，如何进行快速智能的电缆自动敷设设计，是电缆敷设设计工作的重点。
目前，虽然有一些二维或三维电缆敷设软件，但桥架、电缆沟、埋管设计工作量巨大，如何快速智能化的完成桥架及电缆沟竖井的设计工作，智能化计算最优路径，简便快捷的计算出电缆长度及敷设路径，是解决快速智能化电缆敷设设计研究工作的重点，也是现阶段设计人员电缆敷设设计工作的迫切需求。
发明内容
本部分的目的是在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述背景技术描述中存在的问题，提出了本发明，因此，本发明其中一个目的是提供一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，基于平面布置图，快速智能化的进行桥架、电缆沟、埋管设计；从根本上杜绝设计失误，优化设计路径，保证设计质量，提高设计效率,同时对于负责电缆敷设的施工单位来说也具有有效的指导意义。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，包括计算单元，使得桥架剖面详图生产之后，对电缆所需的总长进行计算，对电缆的路径进行计算之后输出；
包括埋管单元，使得电缆桥架、电缆沟及埋管的各处尺寸进行输出；
包括路径选择单元，对电缆敷设的最优路径进行输出。
进一步的，根据CAD图元和交叉口拓扑数据的对应关系提取拓扑数据，完成拓扑数据建库，利用CAD图形线段节点分段技术，快速绘制桥架、电缆沟、埋管，并快速设置其属性，在每个节点标记编号，便于路径统计。
进一步的，进行桥架、电缆沟、埋管容量，类型的统计，判断是否符合电缆敷设的条件。
进一步的，变电站中每标高层间的桥架由竖井连接，将多个平面布置图放在一张大图中，竖井无需绘制，直接用CAD线连接表示竖井，自动在桥架连接处分出节点，并标上不重复的编号。
进一步的，根据桥架剖面详图生成情况，查看每段桥架、电缆沟、埋管所敷设电缆的情况，确定电缆长度统计与路径报表的输出，长度统计时增加损耗系数。
进一步的，确定最优路径的时候，首先研究两个设备间的所有路径，并按最短路径到最长路径的顺序排序，再依次自动核实桥架上电缆类型存放数量，不符合条件时，采用次短路径，再次自动核实桥架上电缆类型存放数量，依次类推，只到查到符合条件的路径，确定为最优路径，从而得到敷设的电缆长度。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。
1、本发明基于平面布置图，快速智能化的进行桥架、电缆沟、埋管设计；基于电缆清册的智能化查找最优路径电缆敷设；基于数字化设计过程的桥架敷设情况剖面详图自动生成技术以及电缆敷设长度统计表、敷设路径表的成品输出，解决现阶段设计人员电缆敷设设计工作的迫切需求，从根本上杜绝设计失误，优化设计路径，保证设计质量，提高设计效率,同时对于负责电缆敷设的施工单位来说也具有有效的指导意义；
2、本发明可直接应用到变电站设计、运维等多个环节中,通过本项目的实施，攻克设计工作中不能简便快捷的计算出电缆设计长度的共性技术难题，研究成果在国内都具有复制和推广的空间；
3、本发明明确变电站电缆敷设设计实际需求，探索出基于平面布置图快速智能的进行桥架、电缆沟、埋管设计技术，为变电站数字化设计提供技术支持，在变电站设计方面取得创新性的研究成果，带来可观的经济、社会和环境效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明深度优先遍历计算的示意图；
图2是本发明架连接处自动分出节点的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸
再次，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
在国外电缆敷设软件比较多，例如PDMS、Bently等。在电力、石油行业用得比较多，但仍然需要进行本土化和定制开发。在国内博超、中科辅龙等公司在AutoCAD上开发了相关的电缆敷设的部分功能，主要功能包括桥架绘制与编辑、配管设计、排管设计、与三维工厂软件接口、路径优化、自动分层敷设、电缆清册等。REVIT已成为重要的三维数字化设计平台，可实现建筑、结构、水机、暖通、电气等多专业的协同设计，但目前国内外电缆敷设软件设计过程大都过于繁琐，工作量大。基于变电站平面布置图，简便快捷的计算出所需要电缆长度、敷设路径，这成为电缆敷设数字化设计中亟待解决的问题
如图1、图2所示，一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，包括计算单元，使得桥架剖面详图生产之后，对电缆所需的总长进行计算，对电缆的路径进行计算之后输出；
包括埋管单元，使得电缆桥架、电缆沟及埋管的各处尺寸进行输出；
包括路径选择单元，对电缆敷设的最优路径进行输出。
计算单元是基于平面布置图实现的，平面图多借用CAD实现，现在将CAD图形线段节点分段技术方案介绍如下。
平面交叉的数据建库方法种类繁多，使用的数据源多种多样，CAD工程图作为一种矢量图，被广泛用于提取路网数据。通过对CAD数据进网完整提取，通过CAD二次开发，自动提取主点坐标和曲线线元要素构建网络。然而这些方法获取的大部分是路网的物理拓扑数据，不包含逻辑拓扑数据。因此，基于密度的聚类算法的CAD平面交叉拓扑数据建库方法。在平面交叉口拓扑数据模型的支持下，根据CAD图元与拓扑数据的对应关系，利用聚类算法实现了CAD平面交叉的物理拓扑和逻辑拓扑数据建库。
交叉口拓扑数据模型需要在数据库中建库实现，按照拓扑数据模型的物理拓扑和逻辑拓扑将其分层处理，第一层为线段层，包括线段(Segment)和线段结点(Node)，经段记录其所属，线段结点的AdjSegmentIDs、NorthAngles属性分别记录与线段结点连接的节点、连接的线段的几何方位角；
CAD平面交叉口工程图中包含多种图元，如路面标线、交通标志、地下管线等。这些图元都是用直线Line实体、多段线Polyline实体等来表示的，它们反映地理实体的空间几何信息。图元具有起终点坐标、长度、面积、颜色等属性数据。拓扑数据的提取依赖于路面标线的辨识和提取。通常，因为制图人员操作习惯的不同和制图标准的差异，相同的图元也会具有不同的属性数据，因而利用属性数据并不能很好地辨识、提取路面标线。而路面标线的几何特性和相互之间的位置关系则相对稳定，所以本文依据图元的几何特性和相互之间的位置关系来辨识、提取线段。
基于聚类算法的拓扑数据建库，平面交叉口拓扑数据建库的方法，各种类型的路面标线一般是以分层的方式在CAD文件中进行管理，但只包含地理实体的空间几何信息，根据线段所在的簇也就是所在的线段，按照几何特性和相互之间的位置关系获取线段类型；最后进行拓扑数据建库，根据CAD图元和交叉口拓扑数据的对应关系提取拓扑数据，完成拓扑数据建库。
从而可以确认，根据CAD图元和交叉口拓扑数据的对应关系提取拓扑数据，完成拓扑数据建库，利用CAD图形线段节点分段技术，快速绘制桥架、电缆沟、埋管，并快速设置其属性，在每个节点标记编号，便于路径统计。优选地，进行桥架、电缆沟、埋管容量，类型的统计，判断是否符合电缆敷设的条件；更优选地，变电站中每标高层间的桥架由竖井连接，将多个平面布置图放在一张大图中，竖井无需绘制，直接用CAD线连接表示竖井，自动在桥架连接处分出节点，并标上不重复的编号。
对于平面布置图中，用常规CAD线描出桥架、电缆沟路径；统一批量设置线的属性，比如是桥架、电缆沟还是埋管，层数，单侧还是双侧，可容纳电缆的类型(动力电缆D，信号电缆K、控制电缆K)及数量。长度默认由***自动计算得出，也可根据实际情况手动输入桥架的实际长度。
优选地，根据桥架剖面详图生成情况，查看每段桥架、电缆沟、埋管所敷设电缆的情况，确定电缆长度统计与路径报表的输出，长度统计时增加损耗系数。
优选地，确定最优路径的时候，涉及到深度优先遍历，首先研究两个设备间的所有路径，并按最短路径到最长路径的顺序排序，再依次自动核实桥架上电缆类型存放数量，不符合条件时，采用次短路径，再次自动核实桥架上电缆类型存放数量，依次类推，只到查到符合条件的路径，确定为最优路径，从而得到敷设的电缆长度。
深度优先搜索(Depth_FirstSearch)遍历类似于树的先根遍历，是树的先根遍历的推广。
假设给定图G，图1中所有顶点未曾被访问过，则深度优先搜索可以从图中某个顶点 v出发，访问此顶点，然后依次从v的未被访问的邻接点出发深度优先遍历图，直至图中所有和v有路径相通的顶点都被访问到；若此时图中尚有顶点未被访问，则另选图中一个未曾被访问的顶点作起始点，重复上述过程，直至图中所有顶点都被访问到为止。这是一个递归的过程。
图的深度优先遍历的过程如下。
假设给定图G，设x是当前被访问顶点，在对x做过访问标记后，选择一条从x 出发的未检测过的边(x，y)。若发现顶点y已访问过，则重新选择另一条从x出发的未检测过的边，否则若顶点y未被访问过，沿边(x，y)到达未曾访问过的y，对y访问并将其标记为已访问过；然后从y开始搜索，直到搜索完从y出发的所有路径，即访问完所有从y出发可达的顶点之后，才回溯到顶点x，并且再选择一条从x出发的未检测过的边。上述过程直至从x出发的所有边都已检测过为止。此时，若x不是源点，则回溯到在x之前被访问过的顶点；否则图中所有和源点有路径相通的顶点(即从源点可达的所有顶点)都已被访问过，若图G是连通图，则遍历过程结束，否则继续选择一个尚未被访问的顶点作为新源点，进行新的搜索过程。
路径计算技术将得到敷设的所有可能路径，最短路径还不是最优路径，只有符合条件的最短路径才是最优路径，从而得到敷设的电缆长度，而项目总目标是快速设计并正确的得到敷设电缆长度。
本申请基于变电站平面布置图进行快速智能化设计，能够简便快捷的计算出电缆设计长度和敷设路径。从根本上杜绝设计失误，优化设计路径，保证设计质量，提高设计效率，同时对于负责电缆敷设的施工单位来说也具有有效的指导意义。因此，本项目具有广阔的市场前景，成果有望广泛应用于变电站电缆敷设设计，而且将用到大量的先进技术，包括CAD图形线段节点分段技术，最优路径计算技术等，相关技术的研究将进一步推进数字化电网设计的发展，减少人员投入和费用开支，从而带来客观的经济、社会和环境效益，
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，其特征在于：包括计算单元，使得桥架剖面详图生产之后，对电缆所需的总长进行计算，对电缆的路径进行计算之后输出；
包括埋管单元，使得电缆桥架、电缆沟及埋管的各处尺寸进行输出；
包括路径选择单元，对电缆敷设的最优路径进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，其特征在于：根据CAD图元和交叉口拓扑数据的对应关系提取拓扑数据，完成拓扑数据建库，利用CAD图形线段节点分段技术，快速绘制桥架、电缆沟、埋管，并快速设置其属性，在每个节点标记编号，便于路径统计。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，其特征在于：进行桥架、电缆沟、埋管容量，类型的统计，判断是否符合电缆敷设的条件。
4.根据权利要求2所述的一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，其特征在于：变电站中每标高层间的桥架由竖井连接，将多个平面布置图放在一张大图中，竖井无需绘制，直接用CAD线连接表示竖井，自动在桥架连接处分出节点，并标上不重复的编号。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，其特征在于：根据桥架剖面详图生成情况，查看每段桥架、电缆沟、埋管所敷设电缆的情况，确定电缆长度统计与路径报表的输出，长度统计时增加损耗系数。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字化设计过程的电缆敷设设计***，其特征在于：确定最优路径的时候，首先研究两个设备间的所有路径，并按最短路径到最长路径的顺序排序，再依次自动核实桥架上电缆类型存放数量，不符合条件时，采用次短路径，再次自动核实桥架上电缆类型存放数量，依次类推，只到查到符合条件的路径，确定为最优路径，从而得到敷设的电缆长度。
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