一种电缆路径智能寻优方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103427371 A (43)申请公布日 2013.12.04 C N 1 0 3 4 2 7 3 7 1 A *CN103427371A* (21)申请号 201310356842.6 (22)申请日 2013.08.16 H02G 1/06(2006.01) (71)申请人中冶南方工程技术有限公司 地址 430223 湖北省武汉市东湖新技术开发 区大学园路33号 (72)发明人徐岸非 黄瑛 强健 徐海珍 任自宏 (74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人唐万荣 (54) 发明名称 一种电缆路径智能寻优方法 (57) 摘要 本发明公开了。

2、一种电缆路径智能寻优方法， 包括以下步骤：根据电缆和桥架的匹配关系，对 桥架网络的桥架信息进行离散化处理，获得桥架 的端点信息；每段桥架信息将桥架两个端点坐标 信息对调，与原桥架信息合并得到新的桥架信息 数组；根据获取的桥架的端点信息和端点之间的 连接关系，使用Dijkstra算法获得最短路径。本 发明结合工厂电缆敷设的实际情况，对常规的最 短路径算法进行了优化，给出了合理的解决方法， 可以较大幅度的提高生产效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 。

3、CN 103427371 A CN 103427371 A 1/2页 2 1.一种电缆路径智能寻优方法，包括以下步骤： 1）根据电缆和桥架的匹配关系，对桥架网络的桥架信息进行离散化处理， 获得桥架的端点信息，所有端点的三维坐标信息形成数组A 1 ；所述桥架信息T用 表示,其中为桥架编号，为以三维坐 标表示的桥架端点，为桥架长度；所述离散化处理形成数组A 1 的过程如下： 1.1）对所有桥架编号，获取第一段桥架； 1.2）获取该桥架段的第一个端点坐标； 1.3）检查该桥架段的第一个端点坐标是否在数组A1中，若不在，则将该端点坐标信息 存入数组A1中； 1.4）获取该桥架段的第二个端点坐标； 1.。

4、5）检查该桥架段的第二个端点坐标是否在数组A1中，若不在，则将该端点坐标信息 存入数组A1中； 1.6）获取下一段桥架，重复步骤1.2）至步骤1.5），直至遍历所有桥架； 2）每段桥架信息中将桥架两个端点坐标信息对调，得到， 将和合并得到新的 数组； 结合端点信息和数组可得二维数组，表示端点之间的连接关系，其元素 (2) 式（2）中，、分别为中第个元素的端点1和端点2，为中第个 元素的桥架长度；表示不是中任何一个元素的两个端点； 3）根据获取的桥架的端点信息A 1 和端点之间的连接关系，使用Dijkstra算法获得 最短路径，过程如下： 3.1）将起点放入数组，初始化；其中数组用于存放已求出最。

5、短路径的端 点， ； 3.2） 计算找出端点，使得，则为目前从出 发的最短路径的终点；其中为尚未求出最短路径的端点集合 3.3）将放入数组； 3.4）如果，则，否则保持不 变； 3.5） 重复步骤3.2）至步骤3.4）直至遍历结束，即可按最短路径长度的递增顺序，求 得到中其他所有端点的最短路径。 2.根据权利要求1所述的电缆路径智能寻优方法，其特征在于，步骤3）中使用优化的 权 利 要 求 书CN 103427371 A 2/2页 3 Dijkstra算法获得最短路径，具体如下：对源自同一设备的电缆，将其起点进行归并，得到 所有电缆涉及的起点W（w1,w2,，wq），计算W（w1,w2,，wq。

6、）中各点到中其他所 有端点的最短路径。 3.根据权利要求1所述的电缆路径智能寻优方法，其特征在于，如果电缆路径中含有 禁止桥架段，将式（2）修正如下： (5) 式（5）中，、分别为禁止线段的端点1和端点2。 4.根据权利要求1所述的电缆路径智能寻优方法，其特征在于，如果电缆路径中含有 必经桥架段，则采用分段寻优的方法进行计算；设起点端点为，终点端点为，必经线段 的端点分别为和，分段路径为和，或者和。 权 利 要 求 书CN 103427371 A 1/5页 4 一种电缆路径智能寻优方法 技术领域 0001 本发明涉及电缆敷设线路设计技术，尤其涉及一种电缆路径智能寻优方法。 背景技术 0002 。

7、工厂电缆设计是工程项目的重要内容之一，其主要包括两个方面的内容： 电缆敷设方法：一般来说，普通电缆敷设时需要设置专用材料进行支撑和保护，如桥 架、支架、钢管等（为方便计，后文将这些材料统称为桥架），因此桥架的走向也就决定了电 缆可以敷设的通路。但在实际工程中，厂房内桥架的安装位置受到现场条件的制约，无法随 意布置，因此在进行工厂电缆设计时，一般需先完成桥架网络的设计； 电缆路径选择：任一电缆均有起点和终点，进行电缆设计时需根据已确定的桥架网络 选择电缆可能的敷设路径，一般情况下均要求在所有通路中选择电缆长度最短的作为最终 路径。 0003 在传统的电缆设计方法中，首先根据现场条件绘制出桥架网络。

8、，而后由人工逐一 确定每根电缆的敷设路径并计算其长度，这种方式存在以下弊端： 1. 工作量大，效率低下。一般的，工厂电缆量巨大，按传统方法进行设计需占用大量人 力资源； 2. 在桥架网络较复杂时，人工确定的电缆路径并不一定最优，且通过图纸测绘所得的 电缆长度一般存在明显误差。 0004 正因如此，引入计算机辅助手段进行工厂电缆的自动化设计是大势所趋。 发明内容 0005 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种使电缆路径敷设 更加合理，提高工作效率。 0006 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电缆路径智能寻优方法，包括 以下步骤： 1）根据电缆和桥架的匹配关系，对桥。

9、架网络的桥架信息进行离散化处理， 获得桥架的端点信息，所有端点的三维坐标信息形成数组A 1 ；所述桥架信息T用 表示,其中为桥架编号，为以三维坐 标表示的桥架端点，为桥架长度；所述离散化处理形成数组A 1 的过程如下： 1.1）对所有桥架编号，获取第一段桥架； 1.2）获取该桥架段的第一个端点坐标； 1.3）检查该桥架段的第一个端点坐标是否在数组A 1 中，若不在，则将该端点坐标信息 存入数组A 1 中； 1.4）获取该桥架段的第二个端点坐标； 1.5）检查该桥架段的第二个端点坐标是否在数组A 1 中，若不在，则将该端点坐标信息 说 明 书CN 103427371 A 2/5页 5 存入数组A。

10、 1 中； 1.6）获取下一段桥架，重复步骤1.2）至步骤1.5），直至遍历所有桥架； 2）每段桥架信息将桥架两个端点坐标信息对调，可以得到， 将和合并得到新 的数组； 结合和可得二维数组，表示端点之间的连接关系，其元素 (2) 式（2）中，、分别为中第个元素的端点1和端点2，为中第个 元素的桥架长度；表示不是中任何一个元素的两个端点； 3）根据获取的桥架的端点信息A 1 和端点之间的连接关系，使用Dijkstra算法获得 最短路径，过程如下： 3.1）将起点放入数组，初始化；其中数组用于存放已求出最短路径的端 点， ； 3.2） 计算找出端点，使得，则为目前从出 发的最短路径的终点；其中为尚。

11、未求出最短路径的端点集合 3.3）将放入数组； 3.4）如果，则，否则保持不 变； 3.5） 重复步骤3.2）至步骤3.4）直至遍历结束，即可按最短路径长度的递增顺序，求 得到中其他所有端点的最短路径。 0007 按上述方案，步骤3）中使用优化的Dijkstra算法获得最短路径，具体如下：对源 自同一设备的电缆，将其起点进行归并，得到所有电缆涉及的起点W（w1,w2,，wq），计 算W（w1,w2,，wq）中各点到中其他所有端点的最短路径。 0008 按上述方案，如果电缆路径中含有禁止桥架段，将式（2）修正如下： (5) 式（5）中，、分别为禁止线段的端点1和端点2。对新的邻接矩阵调用Dijk。

12、stra 算法，可以得到排除了禁止线段的最短路径。 0009 按上述方案，如果电缆路径中含有必经桥架段，则采用分段寻优的方法；设起点端 点为，终点端点为，必经线段的端点分别为和，分段路径为和，或 者和。 说 明 书CN 103427371 A 3/5页 6 0010 本发明产生的有益效果是：发明结合工厂电缆敷设的实际情况，对常规的最短路 径算法进行了优化，给出了合理的解决方法，可以较大幅度的提高生产效率。 0011 附图说明 0012 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： 图1是本发明实施例方法的流程图； 图2是本发明实施例方法中桥架网络离散化流程图。 具体实施方式 0013 。

13、为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。 0014 如图1所示，一种电缆路径智能寻优方法，包括以下步骤： 1）根据电缆和桥架的匹配关系，对桥架网络的桥架信息进行离散化处理， 获得桥架的端点信息，所有端点的三维坐标信息形成数组A 1 ；所述桥架信息T用 表示,其中为桥架编号，为以三维坐 标表示的桥架端点，为桥架长度；所述离散化处理形成数组A 1 的过程如下，流程图如 图2所示： 1.1）对所有桥架编号，获取第一段桥架； 1.2）获取该桥架段的第一个端点坐标； 1.3。

14、）检查该桥架段的第一个端点坐标是否在数组A 1 中，若不在，则将该端点坐标信息 存入数组A 1 中； 1.4）获取该桥架段的第二个端点坐标； 1.5）检查该桥架段的第二个端点坐标是否在数组A 1 中，若不在，则将该端点坐标信息 存入数组A 1 中； 1.6）获取下一段桥架，重复步骤1.2）至步骤1.5），直至遍历所有桥架； 2）每段桥架信息将桥架两个端点坐标信息对调，可以得到， 将和合并得到新 的数组； 结合和可得二维数组，表示端点之间的连接关系，其元素 (2) 式（2）中，、分别为中第个元素的端点1和端点2，为中第个 元素的桥架长度；表示不是中任何一个元素的两个端点； 3）根据获取的桥架的端。

15、点信息A 1 和端点之间的连接关系，使用Dijkstra算法获得 最短路径，过程如下： 说 明 书CN 103427371 A 4/5页 7 3.1）将起点放入数组，初始化；其中数组用于存放已求出最短路径的端 点， ； 3.2） 计算找出端点，使得，则为目前从出 发的最短路径的终点；其中为尚未求出最短路径的端点集合 3.3）将放入数组； 3.4）如果，则，否则保持不 变； 3.5） 重复步骤3.2）至步骤3.4）直至遍历结束，即可按最短路径长度的递增顺序，求 得到中其他所有端点的最短路径。 0015 步骤3）中使用优化的Dijkstra算法获得最短路径，具体如下：对源自同一 设备的电缆，将其起。

16、点进行归并，得到所有电缆涉及的起点W（w1,w2,，wq），计算W （w1,w2,，wq）中各点到中其他所有端点的最短路径； 由于任一电缆在桥架网络中均有确定的起点和终点，调用Dijkstra算法可得从 到所有端点的最短路径，经查找可获取至的最短路径，忽略查找所需时间，可认为 计算该电缆最短路径的时间复杂度为。若需要寻优的电缆总数为，若全部采用这 种方式进行计算，则总的时间复杂度近似为。实际工程中，桥架网络远较图1所示 复杂，且电缆总量巨大，因此需要对算法进行优化以提高效率。 0016 工厂电气设计具有以下特点： 集中供电：工厂一般采用分区域集中供电的方式，即将配电柜集中放置，向分布于 现场各。

17、处的有点设备放射式供电； 集中控制：工厂一般采用分区域集中控制的方式，即将PLC/DCS等控制设备集中放 置，通过电缆采集现场各处的信号。 0017 这一特点表明，很多电缆往往源自同一设备，这为算法的优化提供了条件。首先可 对所有电缆的起点进行归并，得出所有电缆涉及的起点个数，在实际工程中，一般数倍 甚至数十倍于。 0018 对归并得到的起点依次调用Dijkstra算法，可得到这些起点到桥架网路中其他 所有端点的最短路径并将结果存储。在进行电缆路径选择时，无需再运行Dijkstra算法， 仅需在存储方案中进行查找即可得该电缆的最优路径。 0019 因，若忽略查找所需时间，则采用该方案后时间复杂。

18、度为，其最大值 为。值得注意的是，此时需要对所需存储空间进行校核。若采用固定长度的数组来 存放路径结果，则所需空间为： (3) 说 明 书CN 103427371 A 5/5页 8 式中，为保存一条路径所需的存储空间，使用固定长度数组时，其维数必须按 的维数来考虑，而数组的每一单元需包括端点的三维坐标，若坐标以实数来描述，则式 （3）可进一步明确为： (4) 式（4）单位为字节。 0020 由此可知，采用改进的算法后，最大时间复杂度为，最大所需存储空间为 字节。当较大时，其所需存储空间可能溢出，此时可改用链表等方式来存储路 径结果。 0021 约束条件下的解决方法： 如果电缆路径中含有禁止桥架。

19、段，将式（2）修正如下： (5) 式（5）中，、分别为禁止线段的端点1和端点2。对新的邻接矩阵调用Dijkstra 算法，可以得到排除了禁止线段的最短路径。 0022 如果电缆路径中含有必经桥架段，则采用分段寻优的方法进行计算；设起点端点 为，终点端点为，必经线段的端点分别为和，分段路径为和，或者 和。 0023 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。 说 明 书CN 103427371 A 1/2页 9 图1 说 明 书 附 图CN 103427371 A 2/2页 10 图2 说 明 书 附 图CN 103427371 A 10 。