基于AI自动生成室内卫生间及厨房排水系统的方法与流程

基于ai自动生成室内卫生间及厨房排水系统的方法
技术领域
1.本发明涉及建筑设计技术领域，更具体的说，本发明涉及一种基于ai自动生成室内卫生间及厨房排水系统的方法。


背景技术：

2.建筑室内排水管线布局是基于建筑室内布局、排水点位而进行的管线设计，设计过程往往是通过二维或三维的绘图软件设计出合理的布局方式。
3.天正给排水是一款基于autocad平台的给排水管线绘制软件，用户可根据设计要求自定义管线名称、线宽、线性、管材等信息，并可将自定义信息应用于绘制管线、绘制立管、系统生成等功能中。软件采用三维管道设计，自动生成管道节点，实现管线与设备、阀门的精确连接，自动完成遮挡处理，并保持单个管线的整体性。
4.由于建筑室内布局、排水点位千变万化，设计人员需要针对不同的情况做针对性的污废水管道设计，尽管天正给排水软件能够通过用户绘制的管线自动生成系统图，并且实现了二维至三维的转换，但是用户仍然需要做大量的二维绘图工作，劳动强度比较大。
5.建筑室内污废水管线设计除了要做到布局合理，还要避免管线碰撞的问题，由于天正给排水软件无法在进行二维设计的情况下实时显示三维模型，用户无法直观地观察到污废水管线在室内空间的布局情况，因此该软件不利于用户在设计过程中避免管线碰撞问题。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于ai自动生成室内卫生间及厨房排水系统的方法，该方法能够基于已有的建筑室内布局及排水点位自动生成污废水管线的布局方案。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于ai自动生成室内卫生间及厨房排水系统的方法，其改进之处在于，该方法包括以下的步骤：s10、获取室内布局及排水点位的数据信息，排水点位包括废水点位和污水点位；s20、确定污废水排水立管的位置，在管井中找到距离污水点位最近、且与墙体保持设定距离的污废水排水立管的位置；s30、对废水点位进行象限分类，依据污废水排水立管的位置沿y轴做直线，作为坐标系的y轴，沿卫生间进深的一半位置沿x轴做直线，作为坐标系的x轴，根据废水点位的坐标，划定每个废水点位在该坐标系内所处的象限；依据排水管道不穿门洞的排布原则，将门洞与污废水排水立管左右两侧的象限分为两大类；s40、确定每一分类内废水点位的最远末端，计算每一个排水末端点与污废水排水立管所在位置沿x轴的距离和沿y轴距离之和，距离之和最大的排水点即为最远末端；s50、布局每一分类中支路废水排水点与污废水排水立管的连接管线，包括判断废水点位的类型，确定相应的排水管线连接路径生成主管道路径，并根据管径及管道弯曲半
径生成主管道的三维参数模型；s60、建立废水排水支路参数模型，包括确定支路废水排水点与主管道的交点以及确定废水排水支路路径，并根据管径及管道弯曲半径生成废水支路管道的三维参数模型；s70、确定污水排水管道路径，并根据管径及管道弯曲半径生成污水排水管道的三维参数模型；s80、确定无压管坡度，对整体的污废水排水管道模型进行坡度调整。
8.进一步的，步骤s10中，室内布局的数据信息包括墙体位置和门窗位置的信息，废水点位包括洗脸池、淋浴设备以及地漏，污水点位包括马桶。
9.进一步的，步骤s20中，将排水集水器放置于污废水排水立管所在位置，该排水集水器为连接至各排水点位的连接口所在处；管井中污废水排水立管的位置确定步骤如下：根据卫生间内马桶位置，在管井中选取以马桶点位x坐标值作为污废水排水立管的x轴坐标；在保证立管距离管井墙壁距离不小于100mm的条件下选取y轴坐标；将马桶距离室内地面的高度作为z轴坐标。
10.进一步的，步骤s30中，还包括对象限进行分类的步骤：s301、依据卫生间的门洞的坐标，确定门洞所在的象限；s302、根据排水管道不经过门洞的排布原则，将排水管道沿卫生间相对两侧墙壁布置的情况分为两类；s303、依据步骤s301和步骤s302的布局逻辑，将废水点位划分成两种类型。
11.进一步的，步骤s50中，判断废水点位的类型并确定相应的排水管线连接路径包括以下步骤：s501、调取排水点末端的z轴坐标并计算与地面标高的高差，与设定阈值比较，对废水点位的类型进行判断，其中阈值为300mm；s502、当高差大于或等于阈值时，则该废水点位为洗手池排水口；当高差小于阈值时，则该废水点位为地漏、淋浴下水口或者浴缸下水口；s503、建立排水管线的连接方式。
12.进一步的，步骤s50中，在生成主管道路径之后，还包括主管道三维模型生成的步骤：根据主管道的弯曲半径和管径的信息，建立起每一象限中废水点位的最远末端与污废水排水立管的连接管线的三维参数模型。
13.进一步的，步骤s60中，在所有的废水点位中，除去每一象限中支路废水排水点，剩余的废水点位即为支路排水点，确定支路排水点与主管道的交点包括以下的步骤：s601、过支路排水点分别做xz平面和yz平面，判断每个平面与主管道的多段线是否相交，每个平面与主管道的多段线的交点个数为0个或1个；s602、若单个平面与主管道的多段线有多于一个的交点，则分别计算各交点到支路废水排水点的距离，保留距离最小的交点；s603、若xz平面与主管道的多段线有相交点，而yz平面与主管道的多段线无相交点，则以xz平面与主管道的多段线的相交点，作为支路废水排水点与主管道的连接点；
s604、若yz平面与主管道的多段线有相交点，而xz平面与主管道的多段线无相交点，则以yz平面与主管道的多段线的相交点，作为支路废水排水点与主管道的连接点；s605、若xz平面和yz平面与主管道的多段线均有相交点，则分别计算相交点到支路废水排水点的距离，以距离较短的相交点作为该支路废水排水点与主管道的连接点。
14.进一步的，步骤s60中，确定废水排水支路路径包括以下步骤：s606、判断排水点位的类型，针对不同排水点位的类型分别建立相应的排水管线连接方式；s607、将步骤s602至s605中计算出的连接点坐标进行连接，具体连接方式如下：以0.3m作为排水点距离地面高度的临界值；若排水点位与地面距离大于临界值，该排水点位即为洗手池，则设计两个中间节点确定支路路径；若排水点位与地面距离小于临界值，该排水点位即为地漏或浴缸下水口，则设计一个中间节点确定支路路径。
15.进一步的，步骤s60中，在确定废水排水支路路径之后，还包括建立废水排水支路三维参数模型的步骤：根据废水排水支路管道的弯曲半径、管径的信息，生成各个支路排水末端与排水主管道的连接管线的三维参数模型。
16.进一步的，步骤s70中，污水排水管道即为马桶排水管道，所述污水点位即为马桶排水点位。
17.进一步的，步骤s80包括以下的步骤：s801、对于既有水平段也有竖直段的管道，仅水平段需要设置坡度，选取水平段部分进行坡度调整；s802、选取管道所在多段线的所有节点，计算得到所有节点z轴坐标的最小值，选取节点中z轴坐标等于上述最小值的节点和对应线段，得到多段线的水平段及其节点；s803、以第一个节点为起始点，获取第一个节点到第二个节点之间的线路长度，第二个节点需要抬升的高度为坡度与上述线段长度的乘积，由此得到新的第二个节点；s804、依次类推，得到各个节点新的最终位置，将新的节点依次连接，得到具有相应坡度的水平管道，将竖直端重新接入水平段，得到完整的具有坡度的管道。
18.本发明的有益效果是：本发明将建筑室内污废水管线布局逻辑转化成一种自动设计建筑室内污废水管线布局的算法，设计人员不再需要进行重复繁琐的绘图工作，只需要调整参数，就能获得多种符合需求的室内污废水布局方案，操作简单便捷，大大提高了设计人员的工作效率。
附图说明
19.图1为本发明的基于ai自动生成室内卫生间及厨房排水系统的方法的流程示意图。
20.图2为本发明中关于室内布局及排水点位数据信息的具体实施例图。
21.图3为本发明中卫生间象限划分的具体实施例图。
22.图4为本发明中主管道路径生成的具体实施例图。
23.图5为本发明中墙面目标点生成的具体实施例图。
24.图6至图8为本发明中中间节点定位的具体实施例图。
25.图9为本发明中洗手池路径连接的示意图。
26.图10为本发明中地漏或浴缸下水路径连接的示意图。
27.图11为本发明中污水排水管道路径的结构示意图。
28.图12至图14为本发明中进行管道坡度调整的结构示意图。
29.图15为本发明中具有坡度的多段线的示意图。
30.图16为本发明中卫生间布局案例的示意图。
31.图17为本发明中点位信息获取的示意图。
32.图18为本发明中关于象限划分的示意图。
33.图19为本发明中最远末端确定的示意图。
34.图20为本发明中左侧最远末端路径曲线的示意图。
35.图21为本发明中污水排水管道路径及模型生成的示意图。
36.图22为本发明中管道坡度调整的结构示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
38.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
39.参照图1所示，本发明揭示了一种基于ai自动生成室内卫生间及厨房排水系统的方法，该方法能够基于已有的建筑室内布局及排水点位自动生成污废水管线的布局方案，用户无需针对千变万化的室内布局、排水点位进行逐个的绘图工作，而只需要输入相关的参数数据，就能够调整整个污废水管线的布局方式，从而获得满意的设计方案，大大降低了设计人员的工作强度，让设计人员有更多的时间用于思考。
40.结合图1和图2所示，对于本发明的基于ai自动生成室内卫生间及厨房排水系统的方法，本发明提供了一具体实施例，具体的，该方法包括有以下的具体步骤：s10、获取室内布局及排水点位的数据信息，排水点位包括废水点位和污水点位；步骤s10中，室内布局的数据信息包括墙体位置和门窗位置的信息，废水点位包括洗脸池、淋浴设备以及地漏，污水点位包括马桶；结合图2所示，以卫生间作为一个具体实施例，卫生间的一侧设置有管井，该卫生间内总共包括四个废水点位和一个污水点位；s20、确定污废水排水立管的位置，在管井中找到距离污水点位最近、且与墙体保持设定距离的污废水排水立管的位置，记为排水立管点位；步骤s20中，将排水集水器放置于污废水排水立管所在位置，该排水集水器为连接至各排水点位的连接口所在处；
管井中污废水排水立管的位置确定步骤如下：根据卫生间内马桶位置，在管井中选取以马桶点位x坐标值作为污废水排水立管的x轴坐标；在保证立管距离管井墙壁距离不小于100mm的条件下选取y轴坐标；将马桶距离室内地面的高度作为z轴坐标。
41.以图2中布局为例，若卫生间内马桶布置于左侧，则污废水排水立管同布置于管井左侧（若由此确定的立管位置距管井左侧墙壁小于100mm，则将点位沿x轴平移至满足最小距离的位置）；若马桶位于右侧，则污废水排水立管布置于管井内右侧（同理根据最小距离要求调整立管位置），其中，本发明中所使用的默认尺寸值根据建筑给水排水设计标准(gb50015
‑
2019)中规定的最小值确定。
42.s30、对废水点位进行象限分类，依据污废水排水立管的位置沿y轴做直线，作为坐标系的y轴，沿卫生间进深的一半位置沿x轴做直线，作为坐标系的x轴，根据废水点位的坐标，划定每个废水点位在该坐标系内所处的象限；依据排水管道不穿门洞的排布原则，将门洞与污废水排水立管左右两侧的象限分为两大类；步骤s30中，还包括对象限进行分类的步骤：s301、依据卫生间的门洞的坐标，确定门洞所在的象限；s302、根据排水管道不经过门洞的排布原则，将排水管道沿卫生间相对两侧墙壁布置的情况分为两类；s303、依据步骤s301和步骤s302的布局逻辑，将废水点位划分成两种类型。
43.结合图3所示，在本实施例中，按照上述的步骤s301至步骤s303，将所有位于1,2,3象限的点位为一类（排水管沿卫生间左侧墙面布置），所有位于4象限的点位为另一类（排水管沿卫生间右侧墙面布置）。依据上述逻辑对排水点位进行象限划分能够快速将布局逻辑一致的排水点位分为同一类，在之后的步骤中对于同一类型的排水点位即可采用同一种算法逻辑对其进行管线排布。
44.s40、确定每一分类内废水点位的最远末端，计算每一个排水末端点与污废水排水立管所在位置沿x轴的距离和沿y轴距离之和，距离之和最大的排水点即为最远末端；s50、布局每一分类中支路废水排水点与污废水排水立管的连接管线，包括判断废水点位的类型，确定相应的排水管线连接路径生成主管道路径，并根据管径及管道弯曲半径生成主管道的三维参数模型；步骤s50中，判断废水点位的类型并确定相应的排水管线连接路径包括以下步骤：s501、调取排水点末端的z轴坐标并计算与地面标高的高差，与设定阈值比较，对废水点位的类型进行判断，其中阈值为300mm；s502、当高差大于或等于阈值时，则该废水点位为洗手池排水口；当高差小于阈值时，则该废水点位为地漏、淋浴下水口或者浴缸下水口；s503、建立排水管线的连接方式，如图4所示，即为主管道路径建立的一个具体实施例。
45.在本实施例中，排水管线的布局原则包括：1、紧沿墙体，由于本发明是针对不降板同层排水的设计方案，排水管需布置在室内地面之上且应沿墙体布置。2、避开门洞，排水管线不能布置在门洞位置处。
46.进一步的，步骤s50中，在生成主管道路径之后，还包括主管道三维模型生成的步骤：根据主管道的弯曲半径和管径的信息，建立起每一象限中废水点位的最远末端与污废水排水立管的连接管线的三维参数模型。
47.在本实施例中，以图4中的洗手池为例，总共需要确定5个路径节点，其确定方式如下：路径节点1：x、y轴坐标与最远末端保持相同，z轴坐标为最远末端z轴坐标值减100mm；路径节点2：在卫生间四面墙中，检测距离该排水末端点最近的墙面，并在距该墙面目标点一定距离（如50mm）的位置生成节点2。本实施例中，检测距离该排水末端点最近的墙面的原理如下：结合图5所示，过排水末端点分别沿正负x轴、正负y轴四个方向生成特定长度（如1000mm）的线段，对于每一面墙，检测其与四个方向的线段是否有相交点。当四面墙均检测完成，每一面墙会有0个或1个相交点。若在四面墙中，仅有一面墙与排水末端点产生相交点，则该点为排水末端点距离墙面最近的目标点；若有多面墙与末端点产生交点，分别计算各个交点到排水末端点的直线距离，取距离最小的作为最终的墙面目标点。
48.路径节点3：x、y轴坐标与路径节点2保持相同，z轴坐标为集水器z轴坐标值。
49.路径节点4：由路径节点1和路径节点2可确定一向量，该向量与排水末端点距离最近的墙面垂直。通过该向量的方向，可判断出排水末端点位所靠近的墙面的矢量方向。有三种可能出现的结果，分别如图6、图7以及图8所示：若为图6所示情况，找到从该点向下延伸并与下方墙体相距特定距离（如50mm）的点位，即图中路径节点5。其原理如下：根据设置目标方向（包括：正x，负x，正y，负y），过节点沿相应方向生成特定长度（如3000mm）的线段，对于位于该点相应方位的墙面，墙面与线段会有1个相交点。若设置的与墙面距离不为0，则以相交点为起点，沿正y轴移动该距离，即得到最终的目标点。
50.若为图7所示情况，以节点4向左延伸，得到与左侧墙面距离一定距离的点位，即路径节点4.1，由节点4.1可得节点5，原理同上。
51.若为图8所示情况，以节点4向上延伸，得到与上方墙体距离一定距离的点位，即路径节点4.1；再以节点4.1向左延伸，得到与左侧墙面距离一定距离的点位，即路径节点4.2，由节点4.2可得节点5，原理同上。
52.路径节点5：x、z轴坐标与集水器x、z轴坐标值相同，y轴坐标与路径节点4保持相同。
53.以集水器接口为起点，依次经过路径节点5、4、3、2、1以及排水末端点，生成代表主管道路径的折线。
54.步骤s50中，还包括有主管道三维模型生成的步骤，根据主管道弯曲半径、管径等信息，建立起每一象限中的最远末端与排水立管的连接管线的三维参数模型。按照管道设计流程，要优先满足距离供给端最远，即最不利末端的水流量和流速的要求，当最不利末端至供给端的路径即主管道路径确定后，剩余末端点即可以当做支路，依次连接到主管道。当最远末端与排水立管的连接管线建立完成后，其他排水末端对排水管道的要求便也能够满足。因此，在生成管道系统时，需要先找到最远末端点，生成主管道。
55.s60、建立废水排水支路参数模型，包括确定支路废水排水点与主管道的交点以及确定废水排水支路路径，并根据管径及管道弯曲半径生成废水支路管道的三维参数模型；具体的，步骤s60中，在所有的废水点位中，除去每一象限中支路废水排水点，剩余的废水点位即为支路排水点，确定支路排水点与主管道的交点包括以下的步骤：s601、过支路排水点分别做xz平面和yz平面，判断每个平面与主管道的多段线是否相交，每个平面与主管道的多段线的交点个数为0个或1个；s602、若单个平面与主管道的多段线有多于一个的交点，则分别计算各交点到支路废水排水点的距离，保留距离最小的交点；s603、若xz平面与主管道的多段线有相交点，而yz平面与主管道的多段线无相交点，则以xz平面与主管道的多段线的相交点，作为支路废水排水点与主管道的连接点；s604、若yz平面与主管道的多段线有相交点，而xz平面与主管道的多段线无相交点，则以yz平面与主管道的多段线的相交点，作为支路废水排水点与主管道的连接点；s605、若xz平面和yz平面与主管道的多段线均有相交点，则分别计算相交点到支路废水排水点的距离，以距离较短的相交点作为该支路废水排水点与主管道的连接点。
56.进一步的，在本实施例中，步骤s60中确定废水排水支路路径包括以下步骤：s606、判断排水点位的类型，针对不同排水点位的类型分别建立相应的排水管线连接方式；s607、将步骤s602至s605中计算出的连接点坐标进行连接，具体连接方式如下：以0.3m作为排水点距离地面高度的临界值；若排水点位与地面距离大于临界值，该排水点位即为洗手池，则设计两个中间节点确定支路路径，如图9所示；若排水点位与地面距离小于临界值，该排水点位即为地漏或浴缸下水口，则设计一个中间节点确定支路路径，如图10所示。
57.另外，步骤s60中，还包括建立废水排水支路三维参数模型的步骤：根据废水排水支路管道的弯曲半径、管径的信息，生成各个支路排水末端与排水主管道的连接管线的三维参数模型。
58.s70、确定污水排水管道路径，并根据管径及管道弯曲半径生成污水排水管道的三维参数模型；在本实施例中，污水排水管道即为马桶排水管道，所述污水点位即为马桶排水点位。如图11所示，污水排水管道路径生成包括4个路径节点的确定，其具体步骤如下：路径节点1：采用步骤s50中关于路径节点2的确定方法，得到马桶排水点位距离最近墙面特定距离的位置点；路径节点2：x轴和y轴坐标与路径节点1相同，z轴坐标为集水器点位z轴坐标；路径节点3：同样的，采用步骤s50中关于路径节点4的确定方法，得到从节点2出发至其下方墙面并距离特定距离处的位置；路径节点4：x轴、z轴坐标与集水器点相同，y轴坐标与路径节点3相同（若路径节点3与集水器x轴坐标相同，则不需要路径节点4）。
59.在确定了管道路径后，以马桶排水口为圆心，以排水口点和路径节点1形成的向量为平面矢量，生成特定半径（如75mm）的圆弧曲线，即为污水管道的横截面曲线，将管道截面
圆弧曲线沿着管道路径曲线扫描，及生成污水管道的模型。
60.最后，本发明中，在步骤s70之后，还包括对整体模型进行坡度调整的步骤：s80、确定无压管坡度，对整体的污废水排水管道模型进行坡度调整。
61.本实施例中，以集水器接口作为起始点，依据用户给定的无压管坡度的参数数据，计算管道每一直段需抬升的高度，从而完成管道整体的坡度调整，并建立起最终的建筑室内污废水管线三维参数模型；方法如下：对于一段既有水平段又有竖直段的管道，仅水平段需要设置坡度，因此，对于一段多段线，首先要选取其水平段部分，进行坡度调整。选取多段线的所有节点，并计算得到所有节点z坐标的最小值，将节点中z坐标不等于上述最小值的节点和对应线段移除，得到多段线水平段及其节点。结合图12至图14所示，具体步骤如下：s801、对于既有水平段也有竖直段的管道，仅水平段需要设置坡度，选取水平段部分进行坡度调整；s802、选取管道所在多段线的所有节点，计算得到所有节点z轴坐标的最小值，将节点中z轴坐标不等于上述最小值的节点和对应线段移除，得到多段线的水平段及其节点；s803、以节点1为起始点，获取节点1到节点2之间的线路长度，为满足规定坡度要求，节点2需要抬升的高度为坡度与上述线段长度的乘积，由此得到新的节点2’，节点3需提升的高度则为节点2提升高度与节点2,3间线段长度乘以坡度之和；s804、依次类推，得到各个节点新的最终位置，将新的节点依次连接，得到具有相应坡度的水平管道，其结果如图15所示；将竖直端重新接入水平段，得到完整的具有坡度的管道。
62.结合图16所示，为本发明提供了另一卫生间布局案例，在本案例中，有两个洗手池、一个马桶、一个地漏以及一个浴缸。包括以下的步骤：步骤1、步骤2：获取室内布局及排水点位的数据信息和获取集水器位置信息，如图17所示。获取室内布局如墙体、门窗等信息，获取废水点位如洗脸池、淋浴设备、地漏等信息，获取污水点位如马桶等信息。
63.步骤3：对排水点位进行象限分类，如图18所示，位于1、2、3象限的废水点位有两个洗手池排水口和地漏，即为管道沿左侧墙体布置；位于4象限的废水点位有浴缸排水口，管道沿右侧墙体布置。
64.步骤4：确定每一分类下的最远末端。如图19所示，在管道沿左侧墙体布置的废水点位中，位于左上角的洗手池排水口为最远末端；在管道沿右侧墙体布置的废水点位中，浴缸排水口为最远末端。
65.步骤5：建立每一象限中的最远末端与排水立管的连接管线的参数模型。
66.如图20所示，对于左侧最远末端点，其z坐标距离室内地面高度大于300mm，故其类型为洗手池；距离其最近的墙为左侧墙面，通过函数找到节点2；使用和节点2相同的x,y坐标以及集水器点相同的z坐标，得到节点3；通过函数得到距离下方墙体50mm的节点4；使用集水器点的x，z坐标，节点4的y坐标，得到节点5。讲个节点依次连接得到管道路径多段线。同理可得右侧最远末端到排水管的路径多段线。
67.步骤6：建立废水排水支路参数模型，将各象限中剩余废水排水点位与最远末端管道相连。
68.步骤7：污水（马桶）排水管道路径及模型生成，如图21所示。
69.步骤8：管道坡度调整，如图22所示。
70.通过上述的实施例，本发明将建筑室内污废水管线布局逻辑转化成一种自动设计建筑室内污废水管线布局的算法，设计人员不再需要进行重复繁琐的绘图工作，只需要调整参数，就能获得多种符合需求的室内污废水布局方案，操作简单便捷，大大提高了设计人员的工作效率。
71.另外，通过向排水管线的相关参数内置，用户可以通过调整参数实时查看到相应的三维信息模型，因此能够直观的了解到管线是否碰撞等情况，在提高设计准确度的同时，减少了设计人员翻模的时间。
72.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。