【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑施工，具体而言，涉及一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法。
技术介绍
1、在建筑工程领域,机电管线系统作为关键基础设施,其合理布置对整个建筑工程的施工进度、使用功能和运行效率等都有重要影响。传统的机电管线布置方式主要依赖工程师的经验,通常采用自上而下的自然布置顺序,即先安装主管道,后安装支线管道,最后再连接设备。这种经验性布置方式尽管简单直观,但很难兼顾各种实际约束条件,容易导致管线布置密集、碰撞频发,施工效率低下,能耗性能也难以优化。
2、随着建筑信息模型(bim)技术的发展,建筑机电系统的三维可视化设计和仿真分析成为可能。一些研究者尝试基于bim模型,采用定性分析或试错计算等方法对管线布置进行优化。但这些方法通常局限于某一子系统的优化,难以兼顾整个机电系统的整体性和协调性。另有学者提出利用人工智能算法,如遗传算法、蚁群算法等寻找管线布置的最优解,但这些方法往往计算复杂度高,对初始解和参数设置要求苛刻,难以在实际工程中推广应用。
3、也就是说，现有技术存在难以快速高效的实现建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，能够解决现有技术存在的难以快速高效的实现建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化的技术问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、本专利技术的第一方面提供一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其中,包
4、s10、建立建筑标准层的精细三维bim模型,包括结构、空间划分、功能分区；
5、s20、将机电管线系统细分为多个小型模块；
6、s30、分析各小型模块之间的空间关系和功能依赖,确定必然布置顺序的小型模块对；
7、s40、对于无必然布置顺序的小型模块,建立有向图网络模型,其中节点表示各个小型模块,边表示可能的布置顺序；
8、s50、为有向图网络模型中的每条边分配权重；
9、s60、定义以所述必然布置顺序为约束条件的启发式函数，用于评估当前布置状态到目标状态的估计代价；
10、s70、采用改进的a*算法根据所述启发式函数在所述有向图网络模型中搜索最优布置路径,所述最优布置路径表示所有小型模块的精确布置顺序；
11、s80、根据搜索得到的最优路径,生成详细的小型模块布置顺序方案,包括每个小型模块的具体位置、安装次序和连接关系；
12、s90、在bim模型中进行碰撞检测和模拟安装,验证布置方案的可行性,如发现问题则返回步骤s50进行局部调整和优化,直至得到最终的优化方案。
13、在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法还可以做如下改进:
14、其中，所述将机电管线系统细分为多个小型模块，具体包括：
15、给水子系统的小型模块至少包括:立管、横管、支管、阀门；
16、排水子系统的小型模块至少包括:污水管、雨水管、通气管；
17、暖通子系统的小型模块至少包括:风管、水管、空调机组、风口；
18、电气子系统的小型模块至少包括:强电线槽、弱电桥架、配电箱、开关；
19、消防子系统的小型模块至少包括:消防管道、喷淋头、烟感器。
20、进一步的，所述必然布置顺序的小型模块对至少包括：主干管道优先于支管；重力流管道优先于压力管道；刚性管道优先于柔性管道。
21、进一步的，所述权重因素包括:小型模块间的空间距离；安装难度系数；潜在碰撞风险；维护检修便利性；能耗效率影响。
22、进一步的，所述启发式函数,考虑以下因素:剩余未布置小型模块数量；已布置小型模块的复杂度；当前布置方案的整体协调性；预估完成布置所需的工作量。
23、其中，所述有向图网络模型，具体表示为：
24、g＝(v,e)；
25、其中,v表示顶点集,代表各个小型模块；e表示边集,代表可能的布置顺序。
26、对于网络中的每条边,定义权重函数如下:
27、w(eij)＝αdij+βcij+γrij+δmij+ηeij；
28、式中,w(eij)为边eij的权重；dij为模块i和j间的空间距离(米)；cij为安装难度系数,取值范围[0,1]；rij为潜在碰撞风险,取值范围[0,1]；mij为维护检修便利性,取值范围[0,1]；eij为能耗效率影响,取值范围[0,1]；α,β,γ,δ,η为权重系数,且满足α+β+γ+δ+η＝1。
29、参数获取方法:
30、1.dij:通过bim模型中两个模块中心点的欧氏距离计算:
31、
32、其中,(xi,yi,zi)和(xj,yj,zj)分别为模块i和j的中心坐标。
33、2.cij:通过专家评分法确定,考虑安装工艺复杂度、所需工具设备等因素。
34、3.rij:基于历史数据和模拟分析计算:
35、
36、其中,nij为模块i和j间的潜在碰撞点数,λ为碰撞风险系数。
37、4.mij:通过可达性分析计算:
38、
39、其中,aij为模块i和j的可达面积,atotal为理想状态下的总可达面积。
40、5.eij:通过能耗模拟计算:
41、
42、其中,eij为模块i和j布置后的系统能耗,emin和emax分别为所有可能布置方案中的最小和最大能耗。
43、接下来,定义启发式函数:
44、h(n)＝ω1f(n)+ω2g(n)+ω3c(n)+ω4w(n)；
45、式中,h(n)为节点n的启发式函数值；f(n)为剩余未布置小型模块数量；g(n)为已布置小型模块的复杂度；c(n)为当前布置方案的整体协调性；w(n)为预估完成布置所需的工作量；ω1,ω2,ω3,ω4为权重系数,且满足ω1+ω2+ω3+ω4＝1。
46、各子函数定义如下:
47、1.剩余未布置小型模块数量:
48、f(n)＝|v|-|vn|；
49、其中,|v|为总模块数,|vn|为已布置模块数。
50、2.已布置小型模块的复杂度:
51、
52、其中,vn为已布置模块集合。
53、3.当前布置方案的整体协调性:
54、
55、其中,为所有已布置边的平均权重。
56、4.预估完成布置所需的工作量:
57、
58、其中,k1,k2为系数,(v-vn)为未布置模块集合。
59、启发式函数的约束条件包括:
60、1.必然布置顺序约束:
61、
62、其中,m为必然布置顺序的模块对集合,本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述将机电管线系统细分为多个小型模块，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述必然布置顺序的小型模块对至少包括：主干管道优先于支管；重力流管道优先于压力管道；刚性管道优先于柔性管道。
4.根据权利要求3所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述权重因素包括:小型模块间的空间距离；安装难度系数；潜在碰撞风险；维护检修便利性；能耗效率影响。
5.根据权利要求4所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述启发式函数,考虑以下因素:剩余未布置小型模块数量；已布置小型模块的复杂度；当前布置方案的整体协调性；预估完成布置所需的工作量。
6.根据权利要求1所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述有向图网络模型，具体表示为：
7.根据
8.根据权利要求7所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述改进的A*算法搜索最优布置路径时，目标函数为:
9.根据权利要求8所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述验证布置方案的可行性的步骤，具体包括：
10.根据权利要求9所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，如发现问题则返回步骤S50进行局部调整和优化步骤中，进行局部调整和优化，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述将机电管线系统细分为多个小型模块，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述必然布置顺序的小型模块对至少包括：主干管道优先于支管；重力流管道优先于压力管道；刚性管道优先于柔性管道。
4.根据权利要求3所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述权重因素包括:小型模块间的空间距离；安装难度系数；潜在碰撞风险；维护检修便利性；能耗效率影响。
5.根据权利要求4所述的一种建筑标准层机电管线模块化布置顺序优化方法，其特征在于，所述启发式函数,考虑以下因素:剩余未布置小型模块数量；已布置小型...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云华，毕保站，赵孝春，赵春蕾，王红丽，
申请(专利权)人：中建安装集团黄河建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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