核心詞：移動(dòng) 金屬 橡 套 電纜 
　　PDMS即工廠三維布置設(shè)計(jì)管理系統(tǒng),是英國(guó)AVEVA公司研發(fā)的在流程工廠設(shè)計(jì)領(lǐng)域享譽(yù)世界的軟件系統(tǒng),目前在核電、火電、石化、船舶等行業(yè)應(yīng)用廣泛,該軟件具有全比例三維實(shí)體建模、多專業(yè)實(shí)時(shí)協(xié)同三維設(shè)計(jì)、獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、開放的開發(fā)環(huán)境等功能特點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員首先要手工明確需要進(jìn)行電纜敷設(shè)的設(shè)備和設(shè)備的接線點(diǎn),再由設(shè)計(jì)人員規(guī)劃整個(gè)項(xiàng)目中可用于接線的電纜通道,然后再根據(jù)設(shè)備的定位和電纜通道進(jìn)行電纜的敷設(shè),手動(dòng)編制記錄節(jié)點(diǎn),依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)規(guī)劃最優(yōu)路徑,最后由敷設(shè)結(jié)果生成電纜清冊(cè)和敷設(shè)圖。所以,傳統(tǒng)的電纜敷設(shè)方式,基本上全靠人力來實(shí)現(xiàn),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且很難獲得電纜敷設(shè)中既滿足工程需求又節(jié)約電纜的最優(yōu)解。和傳統(tǒng)的電纜敷設(shè)相比較,現(xiàn)階段工程中,為了提高工作效率,部分工序采用二維CAD輔助軟件。b.二三維計(jì)算分離,目前最常用的電纜敷設(shè)方式是基于AutoCAD平臺(tái)開發(fā)的敷設(shè)軟件,而電纜敷設(shè)軟件與三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中電纜通道布置及設(shè)備布置是分離的,設(shè)計(jì)人員需要把在三維軟件上布置好的電纜通道生成CAD圖紙,再在圖紙上用電纜敷設(shè)軟件繪制一遍通道,這樣既增加了設(shè)計(jì)人員工作量,也會(huì)存在模型和圖紙不一致的問題。電纜量統(tǒng)計(jì)不精確,CAD的電纜敷設(shè)是基于拓?fù)潢P(guān)系的一個(gè)虛擬路徑算法,與實(shí)際偏差較大,為了防止設(shè)計(jì)電纜量單出現(xiàn)不足的問題,設(shè)計(jì)人員會(huì)在電纜量上增加10%的裕度,且不會(huì)考慮實(shí)際生產(chǎn)過程中電纜分盤的問題,電纜埋管材料也是依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì),存在材料浪費(fèi)的問題。本文基于PDMS平臺(tái),利用其強(qiáng)大的三維模型功能,研究三維電纜路徑智能設(shè)計(jì)算法,以提高電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量,獲得更精確得材料統(tǒng)計(jì)量。三維電纜路徑智能設(shè)計(jì)算法,就是利用PDMS平臺(tái)上的三維實(shí)體環(huán)境及導(dǎo)入的數(shù)據(jù),自動(dòng)生成路徑節(jié)點(diǎn)智能選擇電纜最優(yōu)路徑,再根據(jù)路徑對(duì)電纜進(jìn)行實(shí)體動(dòng)態(tài)排布,從而完成電纜材料統(tǒng)計(jì),獲取準(zhǔn)確的電纜量單。

三維電纜路徑智能設(shè)計(jì)流程見圖1。通過接口把電纜清冊(cè)導(dǎo)入到PDMS數(shù)據(jù)庫(kù)中,在導(dǎo)入過程中,軟件將對(duì)電纜清冊(cè)進(jìn)行檢查,對(duì)于非系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件直接生成的電纜清冊(cè)出現(xiàn)的電纜編號(hào)重復(fù)、一物多碼、信息缺失等問題進(jìn)行檢查。電纜清冊(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入后,動(dòng)態(tài)檢測(cè)清冊(cè)的起始端設(shè)備是否存在三維模型。如不存在,需要重新創(chuàng)建設(shè)備點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員可以在AutoCAD上快速布置設(shè)備接線點(diǎn)并對(duì)其賦值,導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù);或在Excel中直接梳理設(shè)備接線點(diǎn)數(shù)據(jù),導(dǎo)入PDMS中,自動(dòng)創(chuàng)建三維設(shè)備接線點(diǎn),如圖3。通過路徑節(jié)點(diǎn)自動(dòng)生成算法,自動(dòng)生成廠房Site的節(jié)點(diǎn),并按三維視圖顯示,如圖4。生成點(diǎn)范圍包括:豎井,橋架頭尾,三通,四通。路徑節(jié)點(diǎn)自動(dòng)生成具體算法如圖5。第一步:根據(jù)用戶指定的范圍,程序通過類型篩選算法,自動(dòng)的在范圍內(nèi)獲取到所有的豎井、三通、四通以及橋架的首尾坐標(biāo)。第二步:將第一步中篩選的節(jié)點(diǎn)類型生成路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)中預(yù)留節(jié)點(diǎn)深度關(guān)聯(lián)構(gòu)件數(shù)據(jù)列表。深度關(guān)聯(lián)元件搜索算法:向前,查找節(jié)點(diǎn)元件所有有連接關(guān)系的構(gòu)件,直到深度到上一個(gè)節(jié)點(diǎn);向后,查找節(jié)點(diǎn)元件所有有連接關(guān)系的構(gòu)件,直到深度到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。第三步:將第二步生成的節(jié)點(diǎn)和人工已經(jīng)配置好的節(jié)點(diǎn),進(jìn)行關(guān)聯(lián)配對(duì)處理,即構(gòu)造節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)行通道,形成拓?fù)潢P(guān)系圖,見圖6。把擁有相同關(guān)聯(lián)元件的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建拓?fù)潢P(guān)系關(guān)鍵點(diǎn),關(guān)聯(lián)元件的數(shù)量創(chuàng)建拓?fù)潢P(guān)系權(quán)重。電纜路徑分為兩部分:接線點(diǎn)至橋架部分和橋架部分。
　　1、礦用移動(dòng)金屬屏蔽橡套軟電纜:取D1坐標(biāo)范圍內(nèi)的墻
　　根據(jù)電纜起、終端設(shè)備接線點(diǎn)的坐標(biāo),獲取坐標(biāo)D1范圍內(nèi)的墻、柱,選擇最近墻或柱元件,然后獲取該元件D2范圍內(nèi)橋架,過濾異側(cè)橋架,再選取最近橋架。最后,通過設(shè)備接線點(diǎn),墻柱,橋架,計(jì)算出接線點(diǎn)至橋架所有路徑。接線點(diǎn)至橋架路徑算法流程如圖7。
　　2、礦用移動(dòng)金屬屏蔽橡套軟電纜:橋梁路徑
　　橋架路徑:電纜路徑自動(dòng)敷設(shè)效率與算法有著很密切的關(guān)系,橋架路徑采用國(guó)際上成熟的典型的單源最短路徑算法Dijkstra(迪杰斯特拉),主要特點(diǎn)是以起始點(diǎn)為中心向外層層擴(kuò)展,直到擴(kuò)展到終點(diǎn)為止,但是這個(gè)算法的局限在于它的運(yùn)算量隨節(jié)點(diǎn)數(shù)量成指數(shù)倍的增長(zhǎng),特別在于有外部約束條件(例如電纜類型、電壓等級(jí)、通道分層及實(shí)時(shí)占積率等)的情況下,效率更是低下。因此針對(duì)三維電纜敷設(shè)這樣節(jié)點(diǎn)數(shù)量成百上千的情況,在此算法上進(jìn)行了適合復(fù)雜節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)電纜敷設(shè)的改進(jìn),引入了包絡(luò)范圍、最少節(jié)點(diǎn)數(shù)量、必經(jīng)點(diǎn)(必避點(diǎn))權(quán)重系數(shù)法。最終高效地完成了電纜路徑的批量計(jì)算,算法會(huì)默認(rèn)推送三條最優(yōu)路徑,同時(shí)自動(dòng)選擇三條路徑中得分最高的路徑。
　　3、礦用移動(dòng)金屬屏蔽橡套軟電纜:首先定義了幾個(gè)變量
　　首先定義幾個(gè)變量:結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)N;二維矩陣M,距離矩陣,連通的結(jié)點(diǎn)間即為關(guān)聯(lián)元件數(shù),不連通的結(jié)點(diǎn)間為正無窮,和自己的距離為0;一維矩陣pb,若第i點(diǎn)已找到最短路徑,則pb=1,否則等于0,對(duì)于初始結(jié)點(diǎn),pb=1;距離矩陣d,若第i點(diǎn)已找到最短路徑,則的d=最短距離,否則為0,初始結(jié)點(diǎn)d=0;上一結(jié)點(diǎn)矩陣path,礦用電纜若第i點(diǎn)找到了最短路徑,則path存放這一條最短路徑的前一個(gè)結(jié)點(diǎn),通過對(duì)每一點(diǎn)的回溯,可以找到最短路徑。
　　4、礦用移動(dòng)金屬屏蔽橡套軟電纜:假設(shè)路徑的起點(diǎn)為N1
　　假設(shè)路徑初始點(diǎn)為n1,終止點(diǎn)為n6,則pb=1;在在與n1連通的點(diǎn)中,即在矩陣M的第1行,尋找最小值,最小值所在列即確定的最短路徑的結(jié)點(diǎn),如同n3最短,pb=1,d=1,對(duì)于已找到最短路徑的n3上一節(jié)點(diǎn)為n1,path=1;接著,在與n1連通的,且未找到最短距離的節(jié)點(diǎn)的距離;與n3連通的,尋找節(jié)點(diǎn)距離最小n4,pb=1.d=4,上一節(jié)點(diǎn)n1最小距離3,則pb=1.d=3,path=3,則路徑n1-n4,重復(fù)上述步驟在n4節(jié)點(diǎn)繼續(xù)查找,直到查到n6最小距離。
　　5、礦用移動(dòng)金屬屏蔽橡套軟電纜:程序默認(rèn)為每根電纜預(yù)留5條可行路徑（數(shù)量可自定義）
　　在電纜路徑智能計(jì)算算法中,程序會(huì)為每條電纜默認(rèn)保留五條可行路徑(條數(shù)可自定義)。在可行路徑中,通過電纜路徑最優(yōu)推送算法,將可行路徑進(jìn)行打分,將分?jǐn)?shù)最高的路徑作為默認(rèn)設(shè)計(jì)路徑,同時(shí)設(shè)計(jì)人員可人工干預(yù)選擇其他路徑作為設(shè)計(jì)路徑。
　　6、礦用移動(dòng)金屬屏蔽橡套軟電纜:首先配置指標(biāo)
　　權(quán)重打分系統(tǒng)算法:首先進(jìn)行指標(biāo)配置,默認(rèn)配置指標(biāo)為路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)量,路徑長(zhǎng)度,路徑通過元件占積率,路徑高差值等,如下表1;并配置適中參考值,路徑長(zhǎng)度步長(zhǎng)為40,路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)步長(zhǎng)為10,元件占積率步長(zhǎng)為30%,高差步長(zhǎng)為5。基于三維設(shè)計(jì)平臺(tái)PDMS進(jìn)行電纜敷設(shè),以電纜清冊(cè)、起始端設(shè)備、路徑溝道、豎井、橋架作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),以路徑節(jié)點(diǎn)自動(dòng)生成算法、電纜路徑智能計(jì)算算法和電纜路徑最優(yōu)推送算法為核心,解決了電纜路徑智能計(jì)算的難題,完成了實(shí)體電纜的智能排布敷設(shè)。
　　7、礦用移動(dòng)金屬屏蔽橡套軟電纜:在優(yōu)化布線算法的計(jì)算效率上仍有進(jìn)一步優(yōu)化的空間
　　但在電纜敷設(shè)最優(yōu)路徑的算法計(jì)算效率上還有繼續(xù)優(yōu)化的空間。
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