本發(fā)明屬于能源管道運(yùn)維管理領(lǐng)域，具體涉及一種針對卷煙企業(yè)、卷煙廠能源管道尤其是地下隱蔽工程的可視化及信息化建模方法，特別是涉及全廠動力供給管道，如蒸汽管道、壓縮空氣管道等。

背景技術(shù)：

隨著我國卷煙廠全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝備的機(jī)械化、自動化，企業(yè)整體信息化水平已基本滿足企業(yè)管理需要，但在能源及關(guān)鍵設(shè)備日常運(yùn)營維護(hù)方面，依靠傳統(tǒng)單一的管理方式及維護(hù)手段無法滿足企業(yè)安全、高效、節(jié)能生產(chǎn)的要求，因此對動力能源管道信息的形象化、數(shù)字化管理的需求也就更顯得迫切。

然而，目前還沒有一種比較完善的針對卷煙廠動力能源管道標(biāo)準(zhǔn)化管理方法，造成日常運(yùn)營的極大不便利。在日常維修維護(hù)工作中，工作人員需要找到需維護(hù)或維修的管道，首必須先找到相關(guān)施工圖紙，但通常施工圖紙與現(xiàn)場并不完全相符，導(dǎo)致工作人員不能準(zhǔn)確定位到管道位置，需進(jìn)行大面積開挖式排除，不但浪費(fèi)大量的人力、物力，破壞大面積綠化等區(qū)域。采用三維可視化的方式展示動力能源管道的準(zhǔn)確位置、管道與管道的相對位置是解決上述問題的有效手段。

但在三維建模方面存在如下問題，導(dǎo)致動力能源管道三維模型難以有效輔助運(yùn)維管理：

1.煙廠企業(yè)能源管道多屬于地下隱蔽工程，種類多、分布廣，且竣工圖紙多與現(xiàn)場不相符，導(dǎo)致管道走向不明確、管理難度大、維修風(fēng)險高。

2.在維修過程中，針對維修對象缺少相關(guān)參數(shù)信息，在快速查詢、快速定位、備品替換支持方面難以滿足高效維護(hù)的目的。

3.煙廠企業(yè)全廠管道沒有管理劃分及唯一編碼方法，導(dǎo)致在管理過程無法實(shí)現(xiàn)能源管道信息化與標(biāo)準(zhǔn)化管理，精細(xì)化管理目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種能源管道三維可視化及信息化建模系統(tǒng)及其方法，其目的在于解決如下一個或多個技術(shù)問題：

1.傳統(tǒng)CAD圖紙?jiān)谄髽I(yè)運(yùn)維過程中難以有效維護(hù)，圖紙中所表達(dá)的管線多與現(xiàn)場不符。本發(fā)明采用網(wǎng)格區(qū)域的方法，利用斷點(diǎn)開挖的方式，探測地下隱蔽管道的整體布局，建立管道三維拓?fù)鋱D，解決CAD圖紙與現(xiàn)場不符、管道走向不明確等問題，實(shí)現(xiàn)能源管道三維可視化查看。

2.在卷煙企業(yè)日常管理過程中，因能源管道無統(tǒng)一的管理標(biāo)識碼，在傳統(tǒng)MIS(管理信息系統(tǒng))中無法作為一個確定管理單元而進(jìn)行管理，導(dǎo)致維護(hù)凌亂、數(shù)據(jù)不統(tǒng)一。利用本專利提供的編碼方法，根據(jù)企業(yè)實(shí)際管理精度劃分管理單元，并唯一編碼，解決傳統(tǒng)MIS無法管理能源管道的問題，彌補(bǔ)卷煙企業(yè)能源管道信息化空白。

3.由于缺乏有效信息載體，卷煙企業(yè)能源管道參數(shù)信息相對分散(如CAD圖紙、采購清單、操作說明書等)，傳統(tǒng)MIS技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)信息的有效關(guān)聯(lián)匯總。利用本專利提供的信息建模方法，以三維拓?fù)鋱D為信息載體，建立管道信息標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)庫，管道三維模型與管道信息庫通過標(biāo)識編碼關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)三維模型與運(yùn)維信息的互聯(lián)互通，解決運(yùn)維過程傳統(tǒng)MIS技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)管道三維模型與信息互聯(lián)互查等問題。

本發(fā)明技術(shù)總路線采用“空間分層——管理對象分類”的方法，即：對全廠的空間區(qū)域網(wǎng)格式劃分，確定卷煙廠廠區(qū)平面坐標(biāo)原點(diǎn)，該坐標(biāo)原點(diǎn)可采用市政規(guī)劃坐標(biāo)，亦可根據(jù)管理便捷性采取廠區(qū)標(biāo)志性點(diǎn)位，每個區(qū)域獨(dú)立唯一編碼。對全廠能源管道分類并獨(dú)立唯一編碼，根據(jù)現(xiàn)場探測建立管道三維拓?fù)鋱D及標(biāo)準(zhǔn)信息庫，依據(jù)實(shí)際管理精度對能源管道進(jìn)行拆分，拆分出的管段進(jìn)行編碼標(biāo)識，通過唯一標(biāo)識在管道三維拓?fù)鋱D中關(guān)聯(lián)管道三維模型與管道信息。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種能源管道3D可視化及信息化建模系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：

三維可視平臺，其將三維管道信息進(jìn)行三維展示；

三維管道模型模塊：對能源管道建立三維拓?fù)鋱D，以三維拓?fù)鋱D建立對應(yīng)三維模型；

管道信息庫模塊：根據(jù)管道的坐標(biāo)拆分及編碼進(jìn)行匹配建立管道信息庫，信息庫標(biāo)準(zhǔn)信息包括管道的三維坐標(biāo)信息、類型；

三維可視平臺與三維管道模型模塊、管道信息庫分別互聯(lián)；

管道信息庫模塊中的每一三維管段模型與管道信息庫中的相應(yīng)的三維管道的信息通過編碼進(jìn)行雙向互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)能源管道三維模型與管道信息的雙向互聯(lián)。

在一個具體例中，還包括三維編碼關(guān)聯(lián)模塊：對每條管道的若干管段進(jìn)行編碼并記錄一一對應(yīng)的匹配關(guān)系供系統(tǒng)調(diào)取，編碼中的代碼組成包括：類型、區(qū)域、其關(guān)聯(lián)支管或主管、所在位置。

在一個具體例中，所述的三維編碼關(guān)聯(lián)模塊包括：

區(qū)域劃分模塊：對需要進(jìn)行規(guī)劃的區(qū)域進(jìn)行劃分及編碼；

能源管道分類及編碼模塊：對能源管道進(jìn)行分類及編碼；

區(qū)域選擇模塊：選取具體區(qū)域；

管道選擇模塊：選取起始管道；

編碼及信息采集模塊：根據(jù)實(shí)際管理精度對三維模型進(jìn)行拆分及編碼，每條管道所含管段編碼方法為“類型-區(qū)域-主支管-所在位置”；根據(jù)三維模型拆分及編碼結(jié)果建立管道信息庫，信息庫標(biāo)準(zhǔn)信息與三維管段關(guān)聯(lián)。

一種能源管道3D可視化及信息化建模方法，采用空間分層——管理對象分類，對能源管道建立三維拓?fù)鋱D，以三維拓?fù)鋱D建立對應(yīng)三維模型；

對能源管道進(jìn)行分類及編碼，每條管道內(nèi)所含的管段被相應(yīng)編碼為類型-區(qū)域-主支管-所在位置；

根據(jù)三維模型的坐標(biāo)拆分及編碼結(jié)果進(jìn)行匹配建立管道信息庫，信息庫標(biāo)準(zhǔn)信息與三維管道的編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)動力能源管道三維模型與管道信息的雙向互聯(lián)。

在一個具體例中，具體實(shí)施步驟如下：

步驟1：對需要進(jìn)行規(guī)劃的區(qū)域進(jìn)行劃分及編碼；

步驟2：對能源管道進(jìn)行分類及編碼；

步驟3：選取具體區(qū)域；

步驟4：選取起始管道；

步驟5：根據(jù)實(shí)際管理精度對三維模型進(jìn)行拆分及編碼，每條管道所含管段編碼方法為“類型-區(qū)域-主支管-所在位置”；根據(jù)三維模型拆分及編碼結(jié)果建立管道信息庫，信息庫標(biāo)準(zhǔn)信息與三維管段關(guān)聯(lián)。

在一個具體例中，能源管道所在區(qū)域?yàn)閺S區(qū)；方法包括如下步驟：

步驟S1：確定廠區(qū)平面坐標(biāo)系，確定全廠各區(qū)域與區(qū)域、能源管道與區(qū)域的相對坐標(biāo)位置，確定三維建模過程中能源管道空間位置及走向，建立能源管道空間信息；

步驟S2：在確定廠區(qū)平面坐標(biāo)系后，根據(jù)廠區(qū)實(shí)際管理范圍進(jìn)行網(wǎng)格式劃分并編碼，該編碼是對應(yīng)區(qū)域的唯一標(biāo)識，形成廠區(qū)區(qū)域編碼對照表；

步驟S3：根據(jù)管道類型名稱對全廠能源管道進(jìn)行分類并對分別編碼，形成能源管道編碼對照表；

步驟S4：在已劃分的區(qū)域內(nèi)，選取一網(wǎng)格，進(jìn)行管道探測并標(biāo)記入信息庫。

在一個具體例中，通常坐標(biāo)原點(diǎn)為市政規(guī)劃時所確定的原點(diǎn)，該原點(diǎn)對應(yīng)實(shí)際地理位置中的經(jīng)緯度信息。

在一個具體例中，給水管道地下隱蔽管道探測方法如下：

在一區(qū)域內(nèi)，標(biāo)記管道起點(diǎn)的三維坐標(biāo)S1(Xs1,Ys1,Zs1)及管道流向，確定起始管段基本走向；

沿管道流向射線方向，在該區(qū)域內(nèi)探測是否有經(jīng)過該射線的給水井，若存在給水井，則需判斷該管道是否通過該給水井，判斷依據(jù)為該給水井內(nèi)的給水管道走向與管道流向是否一致，若一致，則記錄該井的空間坐標(biāo)；

若給水井內(nèi)的給水管道走向與管道流向不一致，說明該給水管道走向變更，根據(jù)施工規(guī)范，從起點(diǎn)，每間隔設(shè)定距離開挖一個探測點(diǎn)，并標(biāo)記為C1、C2……，當(dāng)Cn點(diǎn)越過該給水管段，確定該管段在Cn-1與Cn之間變向，縮短探測間隔，確定變向位置坐標(biāo)，即為該給水管道第一管段的終點(diǎn)坐標(biāo)；

以第一管段終點(diǎn)坐標(biāo)為第二管段起始坐標(biāo)，重復(fù)上述探測過程，直到該區(qū)域內(nèi)給水管道末端坐標(biāo)及流向一致；

提取各管段坐標(biāo)點(diǎn)，確定該區(qū)域給水管道三維拓?fù)鋱D，建立其對應(yīng)三維模型。

在一個具體例中，在重點(diǎn)拆分區(qū)域的拆分標(biāo)準(zhǔn)為管道一個彎頭形成一個拆分帶有坐標(biāo)的管段。

在一個具體例中，在進(jìn)行管道分段拆分編碼采集錄入數(shù)據(jù)錄的數(shù)據(jù)特征包括:

對于一條穿過多個房間或區(qū)域的管道，則根據(jù)每個房間拆分為一段管道的數(shù)據(jù)；

在一房間或區(qū)域內(nèi)，對于主管設(shè)有分路的管道，入口主管及各分路進(jìn)行分別拆分編碼形成為數(shù)據(jù)，主管的編碼按照編碼規(guī)則依次編碼，順序碼按照房間或區(qū)域從頭至尾編碼形成為數(shù)據(jù)；

如果支管直接連接設(shè)備，則獨(dú)立拆分編碼形成為數(shù)據(jù)；如果支管上又有連接其他支管，且每個支管連接設(shè)備或通向其他房間，則入口處支管及各路支管分別拆分編碼形成為數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的建模及方法的一個實(shí)施例的流程圖；

圖2是本發(fā)明的建模系統(tǒng)及方法中廠區(qū)坐標(biāo)原點(diǎn)一個實(shí)施例的確定示意圖；

圖3是本發(fā)明的建模系統(tǒng)及方法中一個實(shí)施例的廠區(qū)區(qū)域劃分及編碼示意圖；

圖4是本發(fā)明的建模系統(tǒng)及方法中一個實(shí)施例的地下隱蔽管道探測過程示意圖；

圖5是本發(fā)明的建模系統(tǒng)及方法中一個實(shí)施例的地下隱蔽觀點(diǎn)探測結(jié)果示意圖；

圖6是本發(fā)明的建模系統(tǒng)及方法中一個實(shí)施例的管段拆分示意圖；

圖7是本發(fā)明的建模系統(tǒng)及方法中一個實(shí)施例的管道三維模型與信息庫關(guān)聯(lián)圖；

圖8是本發(fā)明的建模系統(tǒng)及方法中的三維編碼關(guān)聯(lián)模塊的細(xì)分的一個實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1，以卷煙廠為例，能源管道三維可視化及信息建模系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：

三維可視平臺，其將三維管道信息進(jìn)行三維展示；三維管道模型模塊：對能源管道建立三維拓?fù)鋱D，以三維拓?fù)鋱D建立對應(yīng)三維模型；管道信息庫模塊：根據(jù)管道的坐標(biāo)拆分及編碼進(jìn)行匹配建立管道信息庫，信息庫標(biāo)準(zhǔn)信息包括管道的三維坐標(biāo)信息、類型；三維可視平臺與三維管道模型模塊、管道信息庫分別互聯(lián)；管道信息庫模塊中的每一三維管段模型與管道信息庫中的相應(yīng)的三維管道的信息通過編碼進(jìn)行雙向互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)能源管道三維模型與管道信息的雙向互聯(lián)。還包括三維編碼關(guān)聯(lián)模塊：對每條管道的若干管段進(jìn)行編碼并記錄一一對應(yīng)的匹配關(guān)系供系統(tǒng)調(diào)取，編碼中的代碼組成包括：類型、區(qū)域、其關(guān)聯(lián)支管或主管、所在位置。

在一個具體例中，所述的三維編碼關(guān)聯(lián)模塊包括：區(qū)域劃分模塊：對需要進(jìn)行規(guī)劃的區(qū)域進(jìn)行劃分及編碼；能源管道分類及編碼模塊：對能源管道進(jìn)行分類及編碼；區(qū)域選擇模塊：選取具體區(qū)域；管道選擇模塊：選取起始管道；編碼及信息采集模塊：根據(jù)實(shí)際管理精度對三維模型進(jìn)行拆分及編碼，每條管道所含管段編碼方法為“類型-區(qū)域-主支管-所在位置”；根據(jù)三維模型拆分及編碼結(jié)果建立管道信息庫，信息庫標(biāo)準(zhǔn)信息與三維管段關(guān)聯(lián)。

一種能源管道3D可視化及信息化建模方法，采用空間分層——管理對象分類，對能源管道建立三維拓?fù)鋱D，以三維拓?fù)鋱D建立對應(yīng)三維模型；

對能源管道進(jìn)行分類及編碼，每條管道內(nèi)所含的管段被相應(yīng)編碼為類型-區(qū)域-主支管-所在位置；

根據(jù)三維模型的坐標(biāo)拆分及編碼結(jié)果進(jìn)行匹配建立管道信息庫，信息庫標(biāo)準(zhǔn)信息與三維管道的編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)動力能源管道三維模型與管道信息的雙向互聯(lián)。

具體實(shí)施步驟如下：

1)確定卷煙廠廠區(qū)平面坐標(biāo)系，如圖2所示。建立全廠區(qū)平面坐標(biāo)系的目的是確定全廠各區(qū)域與區(qū)域、能源管道與區(qū)域的相對坐標(biāo)位置，確定三維建模過程中能源管道空間位置及走向，建立能源管道空間信息。通常坐標(biāo)原點(diǎn)為市政規(guī)劃時所確定的原點(diǎn)，該原點(diǎn)可對應(yīng)實(shí)際地理位置中的經(jīng)緯度信息。

2)在確定廠區(qū)平面坐標(biāo)系后，根據(jù)煙廠區(qū)域?qū)嶋H管理范圍進(jìn)行網(wǎng)格式劃分并編碼，該編碼是對應(yīng)區(qū)域的唯一標(biāo)識。區(qū)域劃分示意如圖3所示，每個區(qū)域?qū)?yīng)的編碼如下表表1所示。

表1是廠區(qū)區(qū)域編碼對照表；

3)根據(jù)管道類型名稱對全廠能源管道進(jìn)行分類并對分別編碼，編碼對應(yīng)表如下表2所示。

表2管道類型編碼對照表

4)在已劃分的區(qū)域內(nèi)，選取一網(wǎng)格，以動力車間室外區(qū)域(DA)為例，探測管道以給水(GS)管道為例，如圖4所示，圖中實(shí)線表示給水管道，虛線表示給水管道流向法線延長線。地下隱蔽管道探測方法具體如下：

4.1在DA所示區(qū)域內(nèi)，已知SH管道起點(diǎn)坐標(biāo)S1(Xs1,Ys1,Zs1)及管道流向(Xp，Yp，Zp)，確定起始管段基本走向。

4.2沿管道流向射線方向，在DA內(nèi)探測是否有經(jīng)過該射線的給水井，若存在給水井，則需判斷該管道是否通過該給水井。判斷依據(jù)為該給水井內(nèi)的給水管道走向與一致。若一致，則記錄該井空間坐標(biāo)J(Xj，Yj，0)，且DA區(qū)域內(nèi)給水管道第一管道終點(diǎn)坐標(biāo)為E1(Xj，Yj，Zp)(此時管道坡度可忽略不計(jì))。

4.3若給水井內(nèi)的給水管道走向與不一致，說明該給水管道走向變更，根據(jù)施工規(guī)范，從S點(diǎn)，每間隔6m開挖一個探測點(diǎn)，并標(biāo)記為C1、C2……，當(dāng)Cn點(diǎn)越過該給水管段，確定該管段在Cn-1與Cn之間變向，縮短探測間隔，確定變向位置坐標(biāo)，即為該給水管道第一管段的終點(diǎn)坐標(biāo)E1(Xe1,Ye1,Ze1)。

4.4同理，以第一管段終點(diǎn)坐標(biāo)為第二管段起始坐標(biāo)S2(S2,Y2,Z2)，重復(fù)上述探測過程，直到DA區(qū)域內(nèi)給水管道末端坐標(biāo)En(Xen,Yen,Zen)及流向(Xpn，Ypn，Zpn)。

4.5提取管段坐標(biāo)點(diǎn)S1(Xs1,Ys1,Zs1)、J(Xj，Yj，Zj)、E1(Xe1,Ye1,Ze1)、……、En(Xen,Yen,Zen)，確定DA區(qū)域給水管道三維拓?fù)鋱D，如圖5所示，建立其對應(yīng)三維模型。

5)根據(jù)管理要求對每種類型管道進(jìn)行拆分，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理目標(biāo)。管段拆分原則以卷煙廠能源管道管理規(guī)定及辦法、現(xiàn)場維修人員的職責(zé)范圍、廠區(qū)的劃分等確定。以動力車間蒸汽管道為例說明，如圖6所示，具體拆分步驟如下：

a)關(guān)鍵區(qū)域，如鍋爐房、空壓站等房間或區(qū)域需詳細(xì)拆分，拆分標(biāo)準(zhǔn)為管道一彎一拆。

b)其他區(qū)域按照房間或區(qū)域拆分，如管道從房間1穿到房間二，則拆分為2根管道。

c)房間內(nèi)如果主管分為2路或2路以上，則入口主管及各分路分別拆分，如房間2所示。

d)主管編碼按照編碼規(guī)則依次編碼，順序碼按照房間或區(qū)域從頭至尾編碼，如圖所示。

e)支管拆分：

f)如果支管直接連接設(shè)備，獨(dú)立拆分，如房間3支管DL_ZQ_C_1005

g)如果支管上又有連接其他支管，且每個支管連接設(shè)備或通向其他房間，則入口處支管及各路支管分別拆分，如房間3所示DL_ZQ_C_1006、DL_ZQ_C_1007、DL_ZQ_C_1008所示。

6)在管道拆分基礎(chǔ)上，確定管段編碼原則為“類型-區(qū)域-主支管-順序碼”，管道編碼由4個單元組成，共9位，如下所示：

GHDLZ1001

4個單元分別為：

i.管道類型代碼2位，GH表示給水管道，須參照管道類型編碼表；

ii.所屬區(qū)域代碼2位，DL表示動力車間，須參照區(qū)域編碼表；

iii.主支管代碼1位，Z表示主管，C表示支管；

iv.管段順序號4位，其中第一位為所在建筑樓層編碼，地下管線標(biāo)記為0，后三位為順序碼。

7)建立管道信息庫。管道信息包含內(nèi)容為管段標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，包括規(guī)格、管徑、長度、材質(zhì)、種類、類型、介質(zhì)、品牌、規(guī)格、設(shè)計(jì)壓力、制造單位、用途、實(shí)施單位、實(shí)施單位聯(lián)系方式等。信息庫采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(具體根據(jù)卷煙企業(yè)應(yīng)用而定)存儲。每個管段信息采集來源包括CAD圖紙、采購清單或合同、施工說明等。每個管段信息作為一個節(jié)點(diǎn)存儲，該節(jié)點(diǎn)的主鍵為對應(yīng)管道編碼，從而建立管段三維模型與對應(yīng)信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如圖7所示。

本方法的有益效果是：

1.建立能源管道尤其是地下隱蔽部分的可視化三維模型，加大隱蔽工程質(zhì)量管理力度，有效消除由此引起的安全隱患，促進(jìn)全廠動力能源設(shè)備及管道管理標(biāo)準(zhǔn)化工作，進(jìn)一步保證煙廠的安全生產(chǎn)。

2.能源管道三維模型信息化：本方法所建立的三維模型突破傳統(tǒng)靜態(tài)模型弊端，具備信息化特征，這些信息可以在能源管道運(yùn)維管理過程中維護(hù)更新。

3.能源管道三維可視管理標(biāo)準(zhǔn)化：采用本方法的三維建模過程以管理對象編碼為主線，每個能源管道三維模型均具備一個唯一編碼標(biāo)識，奠定能源管道管理標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)。

4.信息有效性：用本方法所建立的能源管道三維模型所承載的信息均是實(shí)際項(xiàng)目現(xiàn)場采集，信息可靠有效。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本案的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本案進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本案的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本案技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本案請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。