基于仿真验证的电力工程施工优化方法与系统与流程

本公开涉及电力工程施工优化，具体涉及一种基于仿真验证的电力工程施工优化方法与系统。

背景技术：

1、随着变电站、电力隧道及综合管廊等电力工程的规模扩大和设备布置密度提高，bim技术已逐步应用于工程设计协调、施工组织及构件碰撞检查。现有技术通常基于各专业bim模型，对电气设备、结构构件、管线及桥架等对象在设计安装位置进行空间关系检测，以发现构件在最终就位状态下存在的重叠、穿插等问题。该方式能够辅助施工前的设计校核，但对于主变压器、gis设备、开关柜等需要借助起重机械完成吊装就位的较大型构件，其施工可行性不仅取决于最终安装位置，还受到暂存位置、起重机工位、起升高度、回转范围、设备进入方向以及现场已安装构件空间占用等因素影响。

2、实际施工过程中，即使构件最终设计位置不存在静态碰撞，构件在提升、回转、下降及就位过程中仍可能与已安装设备或其他构件发生空间干涉。现有bim碰撞检测通常难以完整反映设备吊装过程中连续变化的空间占用范围，发现施工路径冲突后，对构件位置、吊装路径或安装顺序的调整也较多依赖设计人员和施工人员结合经验进行判断，调整幅度及影响范围缺乏统一的量化依据，修改后还需要重新进行人工核查。因此，现有技术在电力工程施工前的动态安装路径验证以及冲突后的设计参数优化方面仍有进一步改进的需要。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种基于仿真验证的电力工程施工优化方法与系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、根据本技术第一方面，提供了一种基于仿真验证的电力工程施工优化方法，包括如下步骤：从bim模型中提取各构件的几何外形数据和设计安装坐标，并获取各构件的安装工艺约束参数；根据专业间依赖关系和施工规范确定各构件的安装序列；基于所述安装序列，对当前步骤的待安装构件，根据所述安装工艺约束参数构建从暂存位置到设计位置的吊装运动路径，将所述待安装构件的几何外形沿所述吊装运动路径的各离散位姿点进行刚体变换后取布尔并集，生成吊装扫掠体；将所述吊装扫掠体与当前步骤之前已安装到位的全部构件的几何体进行空间交叉检测；当检测到空间交叉时，提取冲突几何特征，基于所述冲突几何特征生成候选调整方案并计算各候选调整方案的调整代价，选取调整代价最小的方案执行参数调整；对参数调整后受影响的步骤重新执行所述吊装扫掠体的生成和空间交叉检测，直至所述安装序列中全部步骤的空间交叉检测结果均为无冲突；输出调整后的设计参数和施工安装序列。

3、优选地，所述吊装运动路径由依次连接的4个运动段构成，具体为垂直提升段，将构件从暂存位置沿竖直方向提升，提升高度至当前已安装构件中最高点标高与安全净距之和；水平回转段，以起重机回转中心为圆心、以悬挂半径为半径沿水平圆弧将构件从暂存方位角转至设计位置方位角；垂直下降段，将构件沿竖直方向下降至设计安装标高上方的定位准备高度；精确就位段，将构件平移并旋转至最终设计坐标和设计朝向。

4、优选地，所述冲突几何特征包括侵入深度和侵入方向；所述侵入深度为将所述吊装扫掠体与产生交叉的已安装构件几何体分离所需的最短平移距离；所述侵入方向为所述最短平移距离对应的单位方向向量。

5、优选地，所述候选调整方案包括以下三类：第一类为平移阻挡构件方案，将产生交叉的已安装构件沿所述侵入方向的反方向平移，平移量不小于所述侵入深度与安全间距余量之和，平移方向限定在该构件所属专业允许的调整方向范围内；第二类为修改吊装路径方案，增加所述吊装运动路径的垂直提升高度使构件从产生交叉的已安装构件上方通过，或调整起重机工位使回转弧避开产生交叉的已安装构件；第三类为交换安装顺序方案，将所述待安装构件与产生交叉的已安装构件在所述安装序列中的位置对调，对调前提为两者之间不存在专业依赖关系。

6、优选地，执行所述第一类方案后，将被平移构件的几何体置于调整后坐标，与空间邻域内的其他构件逐一进行相交测试；若存在相交，将该第一类方案标记为不可行并从候选调整方案中移除，选取调整代价次小的方案替代执行。

7、优选地，所述布尔并集的计算采用两级策略，具体为先以定向包围盒近似所述待安装构件的几何外形，对定向包围盒沿所述各离散位姿点取并集生成粗略扫掠体；将所述粗略扫掠体与已安装到位的全部构件的几何体进行交叉预筛；对预筛结果为存在交叉的构件对，在交叉区域附近的位姿范围内采用精确几何体重新计算并集。

8、优选地，所述各离散位姿点通过沿所述吊装运动路径的弧长方向等间距取样获得，取样间距不超过所述待安装构件最大外廓尺寸的四分之一。

9、优选地，所述受影响的步骤按以下方式确定，执行所述第一类方案时，受影响的步骤为所述安装序列中排在被平移构件之后的全部步骤；执行所述第二类方案时，受影响的步骤仅为当前步骤；执行所述第三类方案时，受影响的步骤为从交换位置起的全部后续步骤。

10、优选地，所述重新执行以迭代方式进行，迭代终止条件为所述安装序列中全部步骤的空间交叉检测结果均为无冲突；或累计迭代次数达到预设上限，输出未消解的冲突清单。

11、本技术第二方面，还提供一种基于仿真验证的电力工程施工优化系统，包括：数据获取与序列确定模块，用于从bim模型中提取各构件的几何外形数据和设计安装坐标，并获取各构件的安装工艺约束参数；根据专业间依赖关系和施工规范确定各构件的安装序列；吊装扫掠体生成模块，用于基于所述安装序列，对当前步骤的待安装构件，根据所述安装工艺约束参数构建从暂存位置到设计位置的吊装运动路径，将所述待安装构件的几何外形沿所述吊装运动路径的各离散位姿点进行刚体变换后取布尔并集，生成吊装扫掠体；空间交叉检测模块，用于将所述吊装扫掠体与当前步骤之前已安装到位的全部构件的几何体进行空间交叉检测；参数调整模块，用于当检测到空间交叉时，提取冲突几何特征，基于所述冲突几何特征生成候选调整方案并计算各候选调整方案的调整代价，选取调整代价最小的方案执行参数调整；迭代验证模块，用于对参数调整后受影响的步骤重新执行所述吊装扫掠体的生成和空间交叉检测，直至所述安装序列中全部步骤的空间交叉检测结果均为无冲突；结果输出模块，用于输出调整后的设计参数和施工安装序列。

12、本技术基于bim模型中的构件几何信息、设计安装坐标及施工工艺约束，将待安装构件从暂存位置至设计位置的实际吊装过程转化为连续可验证的空间运动过程，并通过离散位姿下构件几何体的刚体变换及并集计算形成吊装扫掠体，使施工可行性判断由构件最终位置的静态碰撞检查扩展至吊装全过程的动态空间占用验证；通过提取侵入深度和侵入方向量化路径冲突程度，并依据工程约束生成可执行的调整方案，结合调整代价确定对原设计和施工组织影响较小的参数调整方式，再针对调整后受影响的安装步骤重新进行扫掠体生成和空间交叉检测，直至获得满足无冲突条件的设计参数及施工安装序列，从而提高施工方案验证和优化的客观性与可执行性，降低因吊装路径干涉导致现场返工、临时变更及重复校核的风险。

13、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。