井巷和管廊中管线的自动布置方法及系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010238074.4 (22)申请日 2020.03.30 (71)申请人 国家能源集团宁夏煤业有限责任公 司 地址 750000 宁夏回族自治区银川市北京 中路168号 申请人 山东蓝光软件有限公司 (72)发明人 卢新明尹红李金龙张善兵 (74)专利代理机构 济南舜源专利事务所有限公 司 37205 代理人 张营磊 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 一种井巷和管廊中管线的自动布置。

2、方法及 系统 (57)摘要 本发明提供一种井巷和管廊中管线的自动 布置方法及系统， 所述方法包括如下步骤： 建立 待布置空间的拓扑结构； 确定每种管线在建立的 拓扑结构上的最佳布置线路， 即， 确定每种管线 最优布局的子网； 优化每种管线在子网中每个分 支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布置； 自动规 化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置。 通 过建立标准的管件三维模型库以及待布置空间 和管线的线框模型利用管线管件各自的位置和 姿态进行组装， 实现待布置空间、 管件和管线自 动建模。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 111444586 A 2020.07.24 CN 11144458。

3、6 A 1.一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 建立待布置空间的拓扑结构； 确定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线路， 即， 确定每种管线最优布局的子 网； 优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布置； 自动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置。 2.根据权利要求1所述的一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 其特征在于， 所述的 步骤建立待布置空间的拓扑结构中， 所述的待布置空间为由m个节点和n条分支组成的一个 连通的空间形态； 建立待布置空间的拓扑结构和空间属性， 记为G(V， E)； 其中， VV1， V2， ， Vm为节点集， E。

4、E1， E2， ， En为分支集， Vini， xi， yi， zi(i 1， 2， ， m)节点Vi的拓扑和空间属性， ni、 xi、 yi和zi分别为Vi的编号、 x坐标、 y坐标和z坐标， Ejsj， fj， lj， wj， hj， zj(j1， 2， ， n)为Ei的拓扑和空间属性， sj、 fj、 lj、 wj、 hj和zj分别为 Ej的始点号、 终点号、 长度、 宽度、 高度和断面形状， 且始点号sj和终点号fj和对应的节点号 ni一致。 3.根据权利要求1所述的一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 其特征在于， 所述确 定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线路， 即， 确定每种。

5、管线最优布局的子网的步 骤包括： 确定每种管线在建立的拓扑结构中的一个源节点、 必须要经过的节点子集和必须要经 过的分支子集； 从源节点出发， 经过所述的节点子集和所述的分支子集的所有节点和分支并使分支子 集中各分支的长度之和最小， 搜寻确定管线最优布局的子网。 4.根据权利要求3所述的一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 其特征在于， 所述的 从源节点出发， 经过所述的节点子集和所述的分支子集的所有节点和分支并使分支子集中 各分支的长度之和最小， 搜寻确定管线最优布局的子网的步骤中， 对每一个节点Vi定义一 个状态集Simi， di， ei， 其中miN、 T或P为Vi的标记状态， N代表未。

6、标记， T代表临时标记， P 代表固定标记； di为开始节点到节点Vi的最佳路长， ei为Vi获得标记时通过的最后一个分支 的序号， 搜寻确定管线最优布局的子网的步骤包括： S21： 对于所有标记为P的节点， 检查与标记为P的节点相连但标记为N的节点， 若节点子 集中的节点都被标记为P， 并且分支子集中的分支都在某个标记为P的节点到源节点的标记 通路中， 跳转执行步骤S23； 若存在节点Vi已被标记为P， 也存在分支Ep(Vi， Vj)Ek， 且Vj的标记仍为N， 则Vj标记为 T， 即Sjmj， dj， ejT， di+lp， p， 令j0j， 执行步骤S22； 若对于每个标记为N的节点Vj。

7、， 找出满足下式的分支Ep： 并标记Vj为Sjmj， dj， ej T， di+lp， p， 在所有标记为T的节点中找出节点j0， 使得 j0argmindj|SjT， dj， p， 执行步骤S22； S22： 把j0的状态标记改为P， 其它状态为T的均改为N， 跳转执行步骤S21； 权利要求书 1/3 页 2 CN 111444586 A 2 S23： 对于中的节点和中的分支， 沿着标记各 SjP， dj， pj中的pj倒追踪到源节点所找出经过的所有节点和分支， 得到初步子网 Gk0； S24： 对初步子网Gk0进行改进， 确定管线最优布局的子网。 5.根据权利要求4所述的一种井巷和管廊中管。

8、线的自动布置方法， 其特征在于， 所述的 步骤S24中， 对初步子网进行改进的方法包括： A)初步子网Gk0中， 若能找出两节点(Vi， Vj)不在子网Gk0中的最短路Pij， 要求在Pij中除了 Vi和Vj之外没有Gk0中的点， 使Pij与Gk0构成圈Cij， 且该最短路的长度dij小于圈中最长的某个 分支EkEEk的长度dk， 则调转B)； 否则跳转C)； B)用最短路Pij代替Ek， 构成新的子网Gk1， 设置Gk0Gk1， 转到A)； C)得到管线最优布局的子网GkGk0。 6.根据权利要求2所述的一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 其特征在于， 所述优 化每种管线在子网中每个分支的。

9、侧别来确定沿左侧还是沿右侧布置的步骤包括： S31： 对每种管线， 从源节点出发， 对该管线最优布局的子网中的每个分支都分别沿着 左、 右侧前进， 每经过所述子网的一个交叉点时， 记录其跨过G的管廊口数， 逐步形成一个带 节点计数器的二叉树； S32： 对二叉树进行优化搜索得到该管线在所述子网中的最优侧别布置方案。 7.根据权利要求1所述的一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 其特征在于， 所述优 化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布置的步骤之后还包括步 骤： 叠加每个分支的左右侧管线种类， 进行计数。 8.根据权利要求1所述的一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 其特征在。

10、于， 所述自 动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置的步骤之后还包括： 通过建立标准的管件三维模型库以及待布置空间和管线的线框模型利用管线管件各 自的位置和姿态进行组装， 实现待布置空间、 管件和管线自动建模。 9.一种井巷和管廊中管线的自动布置系统， 其特征在于， 包括拓扑结构建立模块、 最佳 布置路线确认模块、 优化模块、 自动布置模块； 拓扑结构建立模块， 用于建立待布置空间的拓扑结构； 最佳布置路线确认模块， 用于确定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线路， 即， 确定每种管线最优布局的子网； 优化模块， 用于优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布 置； 自动。

11、布置模块， 用于自动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置。 10.根据权利要求9所述的一种井巷和管廊中管线的自动布置系统， 其特征在于， 该系 统还包括处理模块、 组装建模模块； 处理模块， 用于优化模块输出优化的每种管线在子网中每个分支的侧别后， 叠加每个 分支的左右侧管线种类， 进行计数； 组装建模模块， 用于自动布置模块布置完成后， 通过建立标准的管件三维模型库以及 权利要求书 2/3 页 3 CN 111444586 A 3 待布置空间和管线的线框模型利用管线管件各自的位置和姿态进行组装， 实现待布置空 间、 管件和管线自动建模。 权利要求书 3/3 页 4 CN 11144458。

12、6 A 4 一种井巷和管廊中管线的自动布置方法及系统 技术领域 0001 本发明涉及井巷工程和市政工程的智能设计和智能管理技术领域， 一种井巷和管 廊中管线的自动布置方法及系统。 背景技术 0002 无论是矿山井巷工程中的管线， 还是市政管廊中的管线都为誉为生命线， 这些管 线包括供水、 排水、 供风、 乳化液、 燃气、 供暖、 电力、 通讯等， 而且根据它们的用途、 性质和危 险级别的不同， 它们在井巷或管廊中都有严格的上下要求， 且不能出现交叉现象。 一般的矿 井和城区都有上千条井巷和管廊需要布置和敷设这些管线， 而且每种管线对通过的井巷和 管廊及其节点都有要求， 这就使得井巷或管廊中的管。

13、线布置变得十分复杂。 无论是综合管 线设计， 还是管理， 用现在的人工方法不仅工程巨大， 耗时耗力， 更重要的是还得不到一个 比较经济的、 可靠的、 满足负荷需要的最优方案。 为此， 迫切需要一种能够实现井巷和管廊 中综合管线的自动布置方法， 以便用数字方法和计算机解决这类复杂工程的设计和管理问 题。 发明内容 0003 针对无论是综合管线设计还是管理， 用现在的人工方法不仅工程巨大， 耗时耗力 的问题， 本发明提供一种井巷和管廊中管线的自动布置方法及系统。 0004 本发明的技术方案是： 0005 一方面， 本发明技术方案提供一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 包括如下 步骤： 0006 。

14、建立待布置空间的拓扑结构； 0007 确定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线路， 即， 确定每种管线最优布局 的子网； 0008 优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布置； 0009 自动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置。 0010 优选地， 所述的步骤建立待布置空间的拓扑结构中， 所述的待布置空间为由m个节 点和n条分支组成的一个连通的空间形态； 建立待布置空间的拓扑结构和空间属性， 记为G (V， E)； 0011 其中， VV1， V2， ， Vm为节点集， EE1， E2， ， En为分支集， Vini， xi， yi， zi (i1， 2， ， m)节。

15、点Vi的拓扑和空间属性， ni、 xi、 yi和zi分别为Vi的编号、 x坐标、 y坐标和z坐 标， Ejsj， fj， lj， wj， hj， zj(j1， 2， ， n)为Ei的拓扑和空间属性， 0012 sj、 fj、 lj、 wj、 hj和zj分别为Ej的始点号、 终点号、 长度、 宽度、 高度和断面形状， 且始 点号sj和终点号fj和对应的节点号ni一致。 0013 优选地， 所述确定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线路， 即， 确定每种管 线最优布局的子网的步骤包括： 说明书 1/8 页 5 CN 111444586 A 5 0014 确定每种管线在建立的拓扑结构中的一个源节点。

16、、 必须要经过的节点子集和必须 要经过的分支子集； 0015 从源节点出发， 经过所述的节点子集和所述的分支子集的所有节点和分支并便分 支子集中各分支的长度之和最小， 搜寻确定管线最优布局的子网。 0016 优选地， 所述的从源节点出发， 经过所述的节点子集和所述的分支子集的所有节 点和分支并使分支子集中各分支的长度之和最小， 搜寻确定管线最优布局的子网的步骤 中， 对每一个节点Vi定义一个状态集Simi， di， ei， 其中miN、 T或P为Vi的标记状态， N代 表未标记， T代表临时标记， P代表固定标记； di为开始节点到节点Vi的最佳路长， ei为Vi获得 标记时通过的最后一个分支。

17、的序号， 搜寻确定管线最优布局的子网的步骤包括： 0017 S21： 对于所有标记为P的节点， 检查与标记为P的节点相连但标记为N的节点， 若节 点子集中的节点都被标记为P， 并且分支子集中的分支都在某个标记为P的节点到源节点的 标记通路中， 跳转执行步骤S23； 0018 若存在节点Vi已被标记为P， 也存在分支Ep(Vi， Vj)Ek， 且Vj的标记仍为N， 则Vj 标记为T， 即Sjmj， dj， ejT， di+lp， p， 令j0j， 执行步骤S22； 0019 若对于每个标记为N的节点Vj， 找出满足下式的分支Ep： 0020并标记Vj为Sjmj， dj， ejT， di+lp， 。

18、p， 在所有标记为T的节点中找出节点j0， 使得 0021 j0arg mindj|SjT， dj， p， 执行步骤S22； 0022 S22： 把j0的状态标记改为P， 其它状态为T的均改为N， 跳转执行步骤S21； 0023S23： 对于中的节点和中的分支， 沿着标 记各SjP， dj， pj中的pj倒追踪到源节点所找出经过的所有节点和分支， 得到初步子 网Gk0； 0024 S24： 对初步子网Gk0进行改进， 确定管线最优布局的子网。 0025 优选地， 所述的步骤S24中， 对初步子网进行改进的方法包括： 0026 A)初步子网Gk0中， 若能找出两节点(Vi， Vj)不在子网Gk0。

19、中的最短路Pij， 要求在Pij 中除了Vi和Vj之外没有Gk0中的点， 使Pij与Gk0构成圈Cij， 且该最短路的长度dij小于圈中最长 的某个分支EkEEk的长度dk， 则调转B)； 否则跳转C)； 0027 B)用最短路Pij代替Ek， 构成新的子网Gk1， 设置Gk0Gk1， 转到A)； 0028 C)得到管线最优布局的子网GkGk0。 0029 优选地， 所述优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布 置的步骤包括： 0030 S31： 对每种管线， 从源节点出发， 对该管线最优布局的子网中的每个分支都分别 沿着左、 右侧前进， 每经过所述子网的一个交叉点时， 记录。

20、其跨过G的管廊口数， 逐步形成一 个带节点计数器的二叉树； 0031 S32： 对二叉树进行优化搜索得到该管线在所述子网中的最优侧别布置方案。 0032 优选地， 所述优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布 置的步骤之后还包括步骤： 说明书 2/8 页 6 CN 111444586 A 6 0033 叠加每个分支的左右侧管线种类， 进行计数。 0034 优选地， 所述自动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置的步骤之后还包 括： 0035 通过建立标准的管件三维模型库以及待布置空间和管线的线框模型利用管线管 件各自的位置和姿态进行组装， 实现待布置空间、 管件和管线自动建。

21、模。 0036 另一方面， 本发明技术方案提供一种井巷和管廊中管线的自动布置系统， 包括拓 扑结构建立模块、 最佳布置路线确认模块、 优化模块、 自动布置模块； 0037 拓扑结构建立模块， 用于建立待布置空间的拓扑结构； 0038 最佳布置路线确认模块， 用于确定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线 路， 即， 确定每种管线最优布局的子网； 0039 优化模块， 用于优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧 布置； 0040 自动布置模块， 用于自动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置。 0041 优选地， 该系统还包括处理模块、 组装建模模块； 0042 处理模块， 。

22、用于优化模块输出优化的每种管线在子网中每个分支的侧别后， 叠加 每个分支的左右侧管线种类， 进行计数； 0043 组装建模模块， 用于自动布置模块布置完成后， 通过建立标准的管件三维模型库 以及待布置空间和管线的线框模型利用管线管件各自的位置和姿态进行组装， 实现待布置 空间、 管件和管线自动建模。 0044 从以上技术方案可以看出， 本发明具有以下优点： 用数字化模型描述了井巷和管 廊中管线布线优化问题。 对于不同用途的管线， 给出了管线在井巷和管廊中布置路径的优 化方法和步骤。 以空跨的井巷和管廊交叉口最少为目标， 用分枝定界确定管线在井巷和管 廊中侧别选择问题。 设计了多层管线按照上下顺。

23、序穿越井巷和管廊交叉点的数字化布置规 则。 给出了关系在管廊中的精确位置计算和建模技术。 可以实现井巷和管廊中管线的优化 设计和自动布置， 为市政工程和矿山管线设计提供了一个有效的自动化手段。 0045 此外， 本发明设计原理可靠， 结构简单， 具有非常广泛的应用前景。 0046 由此可见， 本发明与现有技术相比， 具有突出的实质性特点和显著地进步， 其实施 的有益效果也是显而易见的。 附图说明 0047 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 对于本领域普通技术人员而 言， 在不付出创造性劳动的前提下。

24、， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0048 图1管线布置用例的管廊拓扑结构图。 0049 图2针对图1的管线布局优化结果。 0050 图3针对图2的管线侧别优选的分枝定界计算过程。 0051 图4多层管线在同一管廊中的折返和跨侧布置方式。 0052 图5多层管线通过三通和四通管廊交叉点的布置方式 说明书 3/8 页 7 CN 111444586 A 7 具体实施方式 0053 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案， 下面将结合本发明实 施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。。

25、 基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都应当属于本发明保护 的范围。 0054 实施例一 0055 本发明技术方案提供一种井巷和管廊中管线的自动布置方法， 包括如下步骤： 0056 步骤11： 建立待布置空间的拓扑结构； 0057 步骤12： 确定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线路， 即， 确定每种管线最 优布局的子网； 0058 步骤13： 优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布置； 0059 步骤14： 自动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置。 0060 实施例二 0061 本发明技术方案提供一种井。

26、巷和管廊中管线的自动布置方法， 包括如下步骤： 0062 步骤一： 建立待布置空间的拓扑结构； 所述的待布置空间包括井巷或管廊， 本实施 例中， 待布置空间为管廊， 假设需要布局管线的管廊由m各节点和n条分支组成一个连通的 空间形态， 建立管廊的拓扑结构和空间属性， 记为G(V， E)， 其中VV1， V2， ， Vm为节点 集， EE1， E2， ， En为分支集， Vini， xi， yi， zi(i1， 2， ， m)节点Vi的拓扑和空间属 性， ni、 xi、 yi和zi分别为Vi的编号、 x坐标、 y坐标和z坐标， Ejsj， fj， lj， wj， hj， zj(j1， 2， ， 。

27、n)为Ei的拓扑和空间属性sj、 fj、 lj、 wj、 hj和zj分别为Ej的始点号、 终点号、 长度、 宽度、 高度和断面形状， 而且始点号sj和终点号fj要和对应的节点号ni一致， 可取zj 矩形 、 梯 形 、 半圆拱形 、 三心拱形 、 圆形 、 马蹄形 或 切圆拱形 中的一种。 0063 具体的， 针对图1给出的管廊拓扑结构G(V， E)进行布局优化计算， 由图1可知该 网络由8个节点和14个分支组成， 其中VV1， V2， ， V8为节点集， EE1， E2， ， E14为分 支集， 并有： 0064 V1n1， x1， y1， z11， 0.12， 1.02， 0 0065 V。

28、2n2， x2， y2， z22， 0.79， 0.36， 0 0066 V3n3， x3， y3， z33， 0.78， 1.78， 0 0067 V4n4， x4， y4， z44， 1.46， 0.34， 0 0068 V5n5， x5， y5， z55， 1.47， 1.79， 0 0069 V6n6， x6， y6， z66， 2.05， 1.36， 0 0070 V7n7， x7， y7， z77， 2.15， 1.28， 0 0071 V8n8， x8， y8， z88， 2.88， 1.06， 0 0072 对于Ejsj， fj， lj， wj， hj， zj(j1， 2， ，。

29、 14)， 取值如下： 0073 E11， 2， 10， 4， 3， 矩形 0074 E21， 3， 5， 4， 3， 矩形 0075 E32， 4， 20， 4， 3， 矩形 0076 E43， 2， 4， 4， 3， 矩形 说明书 4/8 页 8 CN 111444586 A 8 0077 E53， 4， 5， 4， 3， 矩形 0078 E63， 4， 4， 4， 3， 矩形 0079 E73， 5， 3， 4， 3， 矩形 0080 E84， 5， 10， 4， 3， 矩形 0081 E94， 6， 8， 4， 3， 矩形 0082 E105， 6， 2， 4， 3， 矩形 0083 。

30、E115， 7， 4， 4， 3， 矩形 0084 E126， 7， 1， 4， 3， 矩形 0085 E136， 8， 3， 4， 3， 矩形 0086 E147， 8， 8， 4， 3， 矩形 0087 步骤二： 确定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线路， 即， 确定每种管线最 优布局的子网； 0088 假设在G上要布置L种管线， 它们可能是供水、 排水、 通风、 燃气、 采暖、 电力电缆、 通 讯电缆的一种或几种。 假设对于第k种管线在G有一个源节点以及必须要经过的节点子 集合和分支子集我们给出一个寻第k种管线最 优布局子网Gk(Vk， Ek)的搜索方法， 使得Gk(Vk， Ek)从。

31、出发， 经过 和的所有点和分支， 并使Ek中各分支的长度之和最小。 0089 对每一个节Vi定义一个状态集Simi， di， ei， 其中miN、 T或P为Vi的标记状态， N 代表未标记， T代表临时标记， P代表固定标记； di为开始节点到节点Vi的最佳路长， ei为Vi获 得标记时通过的最后一个分支的序号。 本实施例中， 假设对第1种管线， 即k1， 并设开始节 点Vk5， 6， 8在图1中用标出， Ek4， 6， 11在图中用x标出， 即在优化过程中 取分支4、 6和11的长度为0； 0090 S20： 初始化状态机， 置SiN， ， 0(i1， 2， ， 8)， 置S1m1， d1，。

32、 e1P， 0， 0； 0091 S21： 对干所有标记为P的节点， 检查与标记为P的节点相连但标记为N的节点， 得 到 ： 情况1 ： 若节点子集中的节点都被标记为P ， 并且分支子集 中的分支都在某个标记为P的节点到源节点的标记通路中， 跳转执行 步骤S23； 0092 情况2： 若存在节点Vi已被标记为P， 也存在分支Ep(Vi， Vj)Ek， 且Vj的标记仍为 N， 则Vj标记为T， 即Sjmj， dj， ejT， di+lp， p， 令j0j， 执行步骤S22； 0093 情况3： 若对于每个标记为N的节点Vj， 找出满足下式的分支Ep： 0094并标记Vj为Sjmj， dj， ej。

33、T， di+lp， p， 在所有标记为T的节点中找出节点j0， 使得 0095 j0arg mindj|SjT， dj， p， 执行步骤S22； 0096 本实施例中， 对于所有标记为P的节点， 检查与标记为P的节点相连但标记为N的节 说明书 5/8 页 9 CN 111444586 A 9 点， 得到节点2和节点3， 它们都属于情况3； 0097 对于节点2： S2m2， d2， e2T， d1+l1， 1T， 10， 1 0098 对于节点3： S3m3， d3， e3T， d1+l2， 2T， 5， 2 0099 由于d35d23所以取j0arg mindj|SjT， dj， p3， 执。

34、行步骤S22； 0100 S22： 把j0的状态标记改为P， 其它状态为T的均改为N， 置S3P， 5， 2， S2N， 10， 1跳转执行步骤S21； 在这里， 步骤S21： 由于节点1和3的标记为P， 能够处理的节点为2、 4和 5， 但连接节点3和2的分支E4Ek， 所以取S2m2， d2， e4T， d3+0， 4T， 5， 4， j02， 转 步骤S22， 在这里， 步骤S22： 置S2P， 5， 4， 跳转执行步骤S21， 在这里步骤S21： 由于节点2 和3的标记为P， 能够处理的节点为4和5， 但连接节点3和4的分支E6Ek， 所以取S4m4， d4， e6T， d3+0， 6。

35、T， 5， 6， j04， 转步骤S22， 在这里， 步骤S22： 置S6P， 5， 6， 转步骤 S21， 在这里， 步骤S21： 由于节点3和4的标记为P， 能够处理的节点为5和6， 都属于情况1， 并 且 0101 对于节点5： d3+l7mind3+l7， d4+l8min8， 15 0102 S5m5， d5， e5T， d3+l7， 7T， 8， 7 0103 对于节点6： S6m6， d6， e6T， d4+l9， 9T， 13， 9 0104 由于d58d613所以取j0arg mindj|SjT， dj， p5， 转步骤S22； 在这 里， 步骤S2： 置S5P， 8， 7，。

36、 S6N， 13， 9， 跳转执行步骤S21； 0105 0106 如此循环， 直到节点8被标记为P， 这是就到了步骤S21中的情况1， 转到步骤S23； 0107S23： 对于中的节点和中的分支， 沿着标 记各SjP， dj， pj中的pj倒追踪到源节点所找出经过的所有节点和分支， 得到初步子 网Gk0(Vk0， Ek0)； 其中， Vk0V1， V3， V4， V5， V6， V7， V8， Ek0E2， E4， E6， E7， E11， E12， E13， 结果 如图2所示， 在中图2用加粗的线表示Ek0。 0108 S24： 对初步子网Gk0进行改进， 确定管线最优布局的子网。 010。

37、9 由图2可以看出初步子网Gk0中搜索不到可以改进的环路， 因此， Gk0就是最优的布 线子网。 即改进GkGk0。 0110 步骤三： 优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧布置； 0111 对于图2给出管线的布局子网Gk， 现在利用分枝定界法对管线在管廊中所走的侧 别进行选择。 0112 S31： 对每种管线， 从源节点出发， 对该管线最优布局的子网中的每个分支都分别 沿着左、 右侧前进， 每经过所述子网的一个交叉点时， 记录其跨过G的管廊口数， 逐步形成一 个带节点计数器的二叉树； 0113 从节点1出发， 对Gk中的每个分支都要分别沿着左右侧前进， 无论沿着左侧还是右。

38、 侧前进时， 每经过图Gk的一个交叉点时， 都要记录其跨过G的管廊口数， 这样就可逐步形成 了一个带节点计数器的二叉树见图3。 0114 S32： 对二叉树进行优化搜索得到该管线在所述子网中的最优侧别布置方案。 0115由图3可以看出用分枝定界法对二叉树的搜索过程和终止时Gk中的最优侧别布 说明书 6/8 页 10 CN 111444586 A 10 置方案， 即管线在分支2、 7、 11、 12、 13中都沿左侧布置， 由于在过交叉点3时， 要把管线进行 两次分叉布置到分支4和6中， 因此要分别跨过分支2和7两个管廊口。 同样在过交叉点7， 要 由12的左侧跨到分支12的左侧， 因此要跨过分。

39、支12的管廊口。 由二叉树可以看出最优的 侧边方案只需跨过3各管廊口， 即 0116 其中， EkE2， E4， E6， E7， E11， E12， E13 0117 CkC2， C4， C6， C7， C11， C12， C13-1， 1， -1， -1， -1， -1， -1。 0118 步骤四： 叠加每个管廊分支的左右侧管线种类， 进行计数； 0119 根据不同的用途从上到下按照给定的规则进行排序。 在此， 我们可取从上到下依 次为 通讯 、 数据 、 电力 、 压风 、 通风 、 供水 、 排水 、 供液 的排序规则。 0120 步骤五： 自动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置；。

40、 0121 本实施例中， 自动规化多层管线跨越管廊交叉点的走线方式， 并要求管廊的挑顶 位置和挑顶影响面积最少， 并确保上下级的管线不会空间交叉， 并根据安全间距计算各种 管线的高程。 0122(1)管线路径为形式， 多层管线沿管廊右侧从a到b， 然后从b跨到左侧折返， 这 时让最下层管线在前， 最上层管线在后， 向上拐管廊顶部跨到左侧在顺序下拐再折返即可。 图示效果见图4(a)。 0123 (2)管线路径为ab形式， 多层管线沿管廊右侧从a到b， 然后从b跨到左侧继续向 前， 这时让最下层管线在前， 最上层管线在后， 向上拐管廊顶部跨到左侧， 在左侧最下层的 管线可下拐在向前即可， 从第二层。

41、向上， 每层都要管廊的左侧上挑管窝跨越其下一层管线 到超前位置下拐再前进即可。 图示效果见图4(b)。 0124(3)管线路径为形式， 多层管线沿管廊右侧从a到b， 在b处除了继续向前， 还要分叉到d。 这时， 在b处先让最下层的管线通过三通到c并跨过管廊到d。 这是可在b处的 右侧设置上挑管窝， 使得下层管线在前、 上层管线在后向上到管窝， 而后上面的每层都要从 管窝跨越其下一层管线到超前位置下拐再前进到c， 而且每层管线都要在管窝前或后加三 通连到d。 图示效果见图5(a)和5(d)。 0125(4)管线路径为ab、a+c 形式， 都可用(1)、 (2)、 (3)以及上挑管窝、 三通、 弯。

42、管的组合形式进行布置。 它们分别可用图 5(b)、 图5(c)、 图5(e)、 图5(b)、 图5(e)、 图5(f)的方式实现。 0126 步骤六： 通过建立标准的管件三维模型库以及待布置空间和管线的线框模型利用 管线管件各自的位置和姿态进行组装， 实现待布置空间、 管件和管线自动建模； 0127 利用管廊节点的底板坐标(x， y， z)、 管廊的几何尺寸以及各管线的直径计算各种 管线之间的安全间距计算各种管线管件的高度、 帮距、 方位和位置的姿态坐标。 通过建立标 准的标准管件三维模型库以及管廊和管线的线框模型， 再利用它们各自的位置和姿态进行 组装， 就可实现管廊、 管件和管线自动建模和。

43、可视化。 0128 实施例二 说明书 7/8 页 11 CN 111444586 A 11 0129 本发明技术方案提供一种井巷和管廊中管线的自动布置系统， 包括拓扑结构建立 模块、 最佳布置路线确认模块、 优化模块、 处理模块、 自动布置模块、 组装建模模块； 0130 拓扑结构建立模块， 用于建立待布置空间的拓扑结构； 0131 最佳布置路线确认模块， 用于确定每种管线在建立的拓扑结构上的最佳布置线 路， 即， 确定每种管线最优布局的子网； 0132 优化模块， 用于优化每种管线在子网中每个分支的侧别来确定沿左侧还是沿右侧 布置； 0133 处理模块， 用于优化模块输出优化的每种管线在子网。

44、中每个分支的侧别后， 叠加 每个分支的左右侧管线种类， 进行计数； 0134 自动布置模块， 用于自动规化多层管线跨越交叉点的走线方式进行布置。 0135 组装建模模块， 用于自动布置模块布置完成后， 通过建立标准的管件三维模型库 以及待布置空间和管线的线框模型利用管线管件各自的位置和姿态进行组装， 实现待布置 空间、 管件和管线自动建模。 0136 该方法可以实现井巷和管廊中管线的优化设计和自动布置， 为市政工程和矿山管 线设计提供了一个有效的自动化手段。 上述步骤中任意的变形、 细化和非实质延伸都属于 本发明的保护范围。 0137 尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描。

45、述， 但本发明 并不限于此。 在不脱离本发明的精神和实质的前提下， 本领域普通技术人员可以对本发明 的实施例进行各种等效的修改或替换， 而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到变化或替换， 都应 涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为 准。 说明书 8/8 页 12 CN 111444586 A 12 图1 图2 说明书附图 1/3 页 13 CN 111444586 A 13 图3 图4 说明书附图 2/3 页 14 CN 111444586 A 14 图5 说明书附图 3/3 页 15 CN 111444586 A 15 。