[发明专利]一种基于斯坦纳树的室内水管布线方法、装置及其系统

说明书

本发明涉及建筑设计技术领域，解决了目前无法通过输入相应参数自动生成最优的水管布线方案的技术问题，涉及一种基于斯坦纳树的室内水管布线方法，包括以下过程：获取户型对象数据和管道的铺设成本数据，还涉及一种应用于上述室内水管布线方法的装置，包括：数据获取模块用于获取户型对象数据和管道的铺设成本数据，一种应用于上述室内水管布线方法的系统，包括：处理器；存储器；以及一个或多个程序。本发明达到了通过建立布线带权图后使用最优路径生成算法和多步的布线生成改进算法得到水管布线方案的目的，能够高效快速地提供满足规范，同时节省材料、工程量的水管布线设计方案，提高建筑设计效率。

技术领域

本发明涉及建筑设计技术领域，尤其涉及一种基于斯坦纳树的室内水管布线方法、装置及其系统。

背景技术

水管布线设计是现代建筑室内家装设计中必不可少的过程，它为建筑内的冷热水管布置提供具体方案。水管布线设计的一般流程是从入户水源或热水源开始，按一定的顺序逐个地将水龙头以满足技术要求限制且长度短、弯头少的水管接入到水路中。

传统的水管布设计大多依赖人工，在图纸或软件中根据已有管线与水龙头间的距离逐步地、或根据经验一次性地确定连接水龙头的顺序，并根据技术要求调整管路，因此该种水管布线方式无法通过输入参数而自动生成最优的水管布线方案，导致在规划室内水管路线的过程中，不仅耗费人力与时间，同时还效率较低，并且受人为因素限制，大大缩短了水管布线的出图效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于斯坦纳树的室内水管布线方法、装置及其系统，解决了目前无法通过输入相应参数自动生成最优的水管布线方案的技术问题，达到了通过建立布线带权图后使用最优路径生成算法和多步的布线生成改进算法得到水管布线方案的目的，能够高效快速地提供满足规范，同时节省材料、工程量的水管布线设计方案，提高建筑设计效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于斯坦纳树的室内水管布线方法，包括以下过程：

获取户型对象数据和管道的铺设成本数据；

根据上述获取的数据主动生成布线带权图；

计算水源、水龙头与布线带权图中各节点间的最优路径；

在所有已布管道节点与未连入管线的水龙头之间的最优路径中，寻找满足限制条件且新增成本最少的一条并将其并入管道方案中，得到初步水管布线方案；

根据初步水管布线方案的节点得到的带权支撑子图；

在带权支撑子图上由其最小生成树得到改进水管布线方案；

将改进水管布线方案中多余的管道删除得到最终水管布线方案。

进一步地，生成布线带权图包括以下过程：

设布线带权图记为(G,w)；

构建节点集、边集和边集上的成本函数，分别记为V(G)、E(G)和w；

其中，V(G)为水源、各水龙头对应的坐标点和线路潜在拐弯、分岔的坐标点；E(G)由所有以V(G)中能够直接布线相连的两个坐标点为两端点的线段构成；对边集E(G)中的任意一条线段e，任意一条线段e的成本函数值w由管道铺设成本和线段长度、线段需要开槽的长度给出。

进一步地，计算水源、水龙头与布线带权图中各节点间的最优路径包括以下过程：

根据最优路径的定义设计边集上的代价函数α；

使用布线带权图上的最优路径搜索算法，获得使代价函数α取值最低的最优路径P。

进一步地，布线带权图上的最优路径搜索算法为广度优先搜索或动态规划算法。