[发明专利]一种空调系统中水系统路径寻优方法

权利要求书

1.一种空调系统中水系统管路寻优方法，其特征是，从建筑信息模型中提取空调房间信息、管道井以及卫生间位置信息；随后根据图论和最小生成树的思想，采用普里姆算法：在供回水管路中，以管道井形心位置为起点，将所有末端用水设备连接起来形成供回水管路；在凝水管路中，以卫生间形心位置为起点，将所有的末端用水设备连接起来形成凝水管路；其实现的管路要求布置简单，管路总长度短；最后根据末端用水设备信息和管路进行水力计算；

其特征是，具体实现包括如下步骤：

步骤1)：根据建筑信息模型中读取空调房间的信息，其中包含b个空调房间的编号、面积、平面形状构成空调房间合集R{R₁(No1，A₁，S₁)，R₂(No2，A₂，S₂)，...，R_b(Nob，A_b，S_b)}，一个管道井x轴、y轴、z轴方向上的坐标L(x，y，z)，p个卫生间x轴、y轴、z轴方向上的坐标集合M_cs{M₁(x₁，y₁，z₁)，M₂(x₂，y₂，z₂)，...，M_P(x_P，y_P，z_P)}；用于提供给以下步骤使用；

步骤2)：根据每个空调房间的几何信息，定位末端用水设备的位置，空调房间长w和宽h；末端用水设备长方向和宽方向分别应该放置的末端用水设备数目m和n，末端用水设备长方向或宽方向上的相邻两个末端用水设备的距离dist是相等的；

该步骤用到步骤1)中空调房间的信息；

其中末端用水设备的定位方法如下：先判断是否需要对房间平面形状预处理：房间类型分为三种情况：矩形，非矩形凸多边形和非矩形凹多边形；若房间平面形状是矩形则不需要预处理，以原始的空调房间作为布置末端用水设备的基础；若房间平面形状是非矩形凸多边形，求出该多边形的最小包络矩形，以该最小包络矩形为新空调房间代替原始的空调房间作为布置末端用水设备的基础；若房间平面形状是非矩形凹多边形，寻找该多边形的凹点，根据凹点和该凹点的相邻两条边切割该多边形，将分割后得到的若干个矩形作为新空调房间，代替原始的空调房间，作为布置末端用水设备的基础；然后在原始空调房间或者单独的新空调房间中均匀布置末端用水设备，设dist的最大值dist_max＝6米，dist的最小值dist_max＝4米；m取a₁＝[w/dist_max]，a_N＝[w/dist_min]+1，d＝1所形成的等差数列中的最小值，若该等差数列中只有0一项，则m取1；若0为该等差数列中的最小的一项，则m取1；同理，n取a₁＝[h/dist_max]，a_N＝[h/dist_min]+1，d＝1所形成的等差数列中的最小值，若该等差数列中只有0一项，则n取1；若0为该等差数列中的最小的一项，则n取1；在确定长和宽方向分别应该放置的末端用水设备数目m和n，均匀将m×n个末端用水设备以m行n列的形式均匀布置在空调房间内，可以得到该空调房间内m×n个末端用水设备x轴、y轴、z轴方向上的坐标集合可以表示成

E{E₁(x₁，y₁，z₁)，E₂(x₂，y₂，z₂)，...，E_m×n(x_m×n，y_m×n，z_m×n)}，特别地，对于非矩形凸多边形，以最小包络矩形为新空调房间布置末端用水设备，最后需要重新校验已布置的末端用水设备的坐标与原始的空调房间的位置关系，若有的末端用水的位置不在原空调房间内，则将此末端用水设备去掉，最终，得到所有空调房间的末端用水设备形心坐标的集合E_all{E₁(x₁，y₁，z₁)，E₂(x₂，y₂，z₂)，...，E_K(x_K，y_K，z_K)}，其中K表示所有房间末端用水设备的数量；

步骤3)：在供回水管路中：根据步骤1)提取的管道井的位置坐标，计算管道井L和步骤2)中求得的各末端用水设备E_i的曼哈顿距离，E_i∈E_all，分别形成权值，对应的供水管线的权值矩阵提供给步骤4)；在凝水管路中：将空调房间和若干个卫生间划分成若干子分区，计算每个子分区中的末端设备和该子分区的卫生间M_i形心之间的曼哈顿距离，M_i∈M_cs，形成每个子分区的权值，对应的凝水管线的权值矩阵i＝1，2，..，N，N为划分的子分区的数量，提供给步骤4)；

其中确定子分区的方法如下：计算每个空调房间R_i的形心坐标)x_i，y_i，z_i)，R_i∈R，计算每个房间形心坐标和每一个卫生间，形心坐标之间的欧式距离F{l₁，l₂，...，l_q}，根据min{l₁，l₂，...，l_q}确定与空调房间R_i划分为同一子分区的卫生间，最终形成子分区合集Z{Z₁{M₁，R₁，R₂，...}，Z₂{M₂，R₃，R₄，R₅，...}，...，Z_P{M_p，R_k，...}}，每个子分区Z_i中必然包含一个卫生间和若干个空调房间，这样针对每个子分区Z_i都含有对应的末端用水设备集E′_i{E_a，E_b，E_c，...}，是所属同一个子分区中的若干个空调房间内的末端用水设备合集；

步骤4)：对于步骤3)中，对于空调水系统中的供回水管路，所有末端用水设备的坐标E和一个管道井的坐标L组合成坐标合集V，和对应生成的权值矩阵D，利用节点坐标信息和各节点间的距离在普里姆算法下求解供水管路最短路径管路连接关系P；对于凝水管路，同样地，根据步骤3)中形成的子分区，将每个子区间中的卫生间M_i，形心坐标和该子分区内的末端用水设备E′_i的坐标组成坐标合集V，和对应生成的权值权值矩阵D，同样利用节点坐标信息和各节点间的距离在普里姆算法下求解每个分区凝水管路最短路径管路连接关系P。