[发明专利]一种多条电缆的三维空间敷设路径优化方法

摘要

本发明公开了一种多条电缆的三维空间敷设路径优化方法，初步预排电缆，针对每条电缆线路寻求最短路径；电缆排布方向规划；完成所有电缆敷设规划；利用Djkstra算法求解电缆最短路径来对电缆的分布作初步预排，然后结合容量、顺序和支架的限制，以转折点最少和交叉点最小为目标函数，利用每条电缆经过的下两个顶点做排列位置判断，对电缆的位置关系做进一步规划，最终达到使电缆转折点数和交叉点数最小的目的，最后结合电缆敷设的施工要求与限制条件，以此保证电缆转弯数和错层数最少，从而得到较优的敷设结果，对电缆敷设施工方具有重要的指导意义。

主权项

一种多条电缆的三维空间敷设路径优化方法，其特征在于：所述优化方法包括如下步骤：A、初步预排电缆，针对每条电缆线路寻求最短路径；1)对电缆沟构建数学模型：将电缆沟的转弯或交叉的节点看作是顶点，将电缆沟看作是边，根据每条电缆沟的实际长度对每条边进行加权，将得到的变电站规划的模型看作是图；其中：将图中所有顶点归集为顶点集合V，且将顶点集合V分成两组，第一组为已求出最短路径的顶点集合S，第二组为其余未确定最短路径的顶点集合U；2)选取一条电缆，初始时，将该电缆经过电缆沟的第一个顶点看作是源顶点v0，设定源顶点v0的距离为0，顶点集合S中只包含源顶点v0，即S＝{v0}，则顶点集合U包含除源顶点v0以外的其它顶点，即U＝{un}，n为大于等于0的整数；根据每条电缆沟的实际长度对每条边进行加权的具体过程为：若源顶点v0与顶点un有边，则<un,v0>代表有权值，即权值为源顶点v0与顶点un之间的距离；若顶点un不是源顶点v0的出边邻接点，则<un,v0>权值为∞，即表示不知道从源顶点v0通向顶点un的路径；3)使用Djkstra算法计算步骤1)中从源顶点v0到顶点集合U中任意一顶点之间的最短路径长度，且按最短路径长度的递增次序把顶点集合U中的顶点un加入顶点集合S中：31)从顶点集合U中选取一个距离源顶点v0最小的顶点u0，把顶点u0加入顶点集合S中，并将顶点u0从顶点集合U中移出；32)以顶点u0作为中间修订点，对于顶点集合U中的其它任一顶点u1～n不包括顶点u0，若从源顶点v0经过顶点u0到顶点u1～n的距离比从源顶点v0不经过顶点u0到顶点u1～n的距离小，即源顶点v0到顶点u0的距离加上顶点u0到顶点u1～n的距离小于源顶点v0到顶点u1～n的距离，则修改顶点集合U中其它顶点u1～n的距离值，修改后顶点集合U中其它顶点u1～n的距离值为源顶点v0到顶点u0的距离加上源顶点v0与顶点u1～n边上的权；4)重复步骤31)和步骤32)，根据步骤31)在顶点集合U中再选取一个当前距离源顶点v0最小的顶点u1，将顶点u1加入至顶点集合S中，并将顶点u1从顶点集合U中移出；然后根据步骤32)中的规则重新更新顶点集合U中顶点u2～n的距离值；继续重复步骤步骤31)和步骤32)，直至将顶点集合U中的顶点全部移入至顶点集合S中，直到所有顶点都包含在顶点集合S中；B、电缆排布方向规划；5)建立三维空间坐标系，设定所有电缆沟均沿X轴、Y轴及Z轴的正、负方向；根据建立的电缆沟三维空间坐标系确定每条电缆在每段电缆沟里的空间排布方向规则；根据在三维空间坐标系中对坐标轴的观察，对每条电缆的转向进行如下定义：根据步骤A)中每条电缆的最短路径确定：X轴正方向转向Y轴正方向为右转、X轴正方向转向Y轴负方向为左转、X轴负方向转向Y轴正方向为左转、X轴负方向转向Y轴负方向为右转、水平方向转向Z轴正方向为上楼及水平方向转向Z轴负方向为下楼，其中水平方向包括X轴和Y轴正负方向；6)比较所有待敷设电缆长度，按电缆长度从长到短依次按照步骤A)中初步预排电缆的方式规划电缆在电缆沟里的走向：7)确定每条电缆的敷设方向71)当敷设某条电缆至某一顶点p1时，检测并提取顶点p1的坐标，以及即将敷设至下两个顶点p2和顶点p3的位置坐标，并将电缆信息和转向信息缓存成为电缆位置处理对象；72)根据步骤5)中确定每条电缆在每段电缆沟里的空间排布方向规则及每条电缆的转向定义，步骤71)中的顶点p1、顶点p2和顶点p3的三点坐标决定了该电缆即将敷设的方向，且根据转向信息，将该电缆排列在支架准备转向的一侧，并记录在电缆位置处理对象中；C、完成所有电缆敷设规划；8)根据步骤7)中电缆位置处理对象中记录的电缆位置信息初排电缆：先按照电缆位置处理对象中的层关系排序，从上往下排，然后按照左右关系顺序对电缆编号；然后细排电缆，将所有电缆分层排列在支架上；最后按输出要求保存所有电缆敷设规划结果。