[发明专利]一种二维管路自动布置方法及系统

权利要求书

1.一种二维管路自动布置方法，其特征在于，所述二维管路自动布置方法包括：

获取待布置空间和所述待布置空间内的第一区域；所述第一区域为所述待布置空间内不能设置管路的区域；

根据所述第一区域确定第二区域和第三区域；所述第二区域为所述待布置空间内与所述第一区域相邻的区域，所述第三区域为所述待布置空间除所述第一区域和所述第二区域以外的其他区域；

对所述第二区域和所述第三区域分别赋予不同的权值；

根据加权后的第二区域和加权后的第三区域，采用蚁群算法确定满足预设约束条件的最优管路布置路径。

2.根据权利要求1所述的二维管路自动布置方法，其特征在于，所述获取待布置空间和所述待布置空间内的第一区域，具体包括：

采用栅格法对待布置原始空间进行划分，得到包括多个栅格单元的待布置空间；其中，所述栅格单元的栅格粒度是根据管路尺寸和管路之间的预设安全约束距离确定的；

采用包围盒法将所述待布置空间内的障碍物转换为几何图形；

将所述几何图形所在的区域确定为第一区域。

3.根据权利要求2所述的二维管路自动布置方法，其特征在于，所述二维管路自动布置方法，还包括：

在所述待布置空间中建立坐标系，确定每个所述栅格单元对应的坐标位置。

4.根据权利要求2所述的二维管路自动布置方法，其特征在于，所述对所述第二区域和所述第三区域分别赋予不同的权值，具体包括：

根据公式对所述第二区域和所述第三区域分别赋予不同的权值；

其中，p表示所述待布置空间中的待选栅格单元，w表示权值，m和n均为常数，且mn。

5.根据权利要求1所述的二维管路自动布置方法，其特征在于，所述根据加权后的第二区域和加权后的第三区域，采用蚁群算法确定满足预设约束条件的最优管路布置路径，具体包括：

确定管路路径函数fitness(s)＝a·L(s)+b·B(s)-c·W(s)；

其中，L(s)表示管路布置路径的总长度，B(s)表示管路布置路径上的总弯头数，W(s)表示管路布置路径所经过区域的总权值，s表示管路布置路径，a、b、c均为常数，且a、b、c为根据预设约束条件确定的数值；所述管路布置路径为从预设起点到预设终点的管路路径；

将所述管路路径函数作为目标函数，采用蚁群算法对所述加权后的第二区域和所述加权后的第三区域进行规划，以确定最优管路布置路径。

6.一种二维管路自动布置系统，其特征在于，所述二维管路自动布置系统包括：

空间与区域确定模块，用于获取待布置空间和所述待布置空间内的第一区域；所述第一区域为所述待布置空间内不能设置管路的区域；

不同区域确定模块，用于根据所述第一区域确定第二区域和第三区域；所述第二区域为所述待布置空间内与所述第一区域相邻的区域，所述第三区域为所述待布置空间除所述第一区域和所述第二区域以外的其他区域；

权值确定模块，用于对所述第二区域和所述第三区域分别赋予不同的权值；

路径规划模块，用于根据加权后的第二区域和加权后的第三区域，采用蚁群算法确定满足预设约束条件的最优管路布置路径。

7.根据权利要求6所述的二维管路自动布置系统，其特征在于，所述空间与区域确定模块，具体包括：

栅格划分子模块，用于采用栅格法对待布置原始空间进行划分，得到包括多个栅格单元的待布置空间；其中，所述栅格单元的栅格粒度是根据管路尺寸和管路之间的预设安全约束距离确定的；

图形转换子模块，用于采用包围盒法将所述待布置空间内的障碍物转换为几何图形；

区域确定子模块，用于将所述几何图形所在的区域确定为第一区域。

8.根据权利要求7所述的二维管路自动布置系统，其特征在于，所述权值确定模块，具体包括：

权值子模块，用于根据公式对所述第二区域和所述第三区域分别赋予不同的权值；

其中，p表示所述待布置空间中的待选栅格单元，w表示权值，m和n均为常数，且mn。

9.根据权利要求6所述的二维管路自动布置系统，其特征在于，所述路径规划模块，具体包括：

路径函数子模块，用于确定管路路径函数fitness(s)＝a·L(s)+b·B(s)-c·W(s)；

其中，L(s)表示管路布置路径的总长度，B(s)表示管路布置路径上的总弯头数，W(s)表示管路布置路径所经过区域的总权值，s表示管路布置路径，a、b、c均为常数，且a、b、c为根据预设约束条件确定的数值；所述管路布置路径为从预设起点到预设终点的管路路径；

布置路径子模块，用于将所述管路路径函数作为目标函数，采用蚁群算法对所述加权后的第二区域和所述加权后的第三区域进行规划，以确定最优管路布置路径。