[发明专利]一种多条电缆的三维空间敷设路径优化方法

说明书

本发明公开了一种多条电缆的三维空间敷设路径优化方法，初步预排电缆，针对每条电缆线路寻求最短路径；电缆排布方向规划；完成所有电缆敷设规划；利用Djkstra算法求解电缆最短路径来对电缆的分布作初步预排，然后结合容量、顺序和支架的限制，以转折点最少和交叉点最小为目标函数，利用每条电缆经过的下两个顶点做排列位置判断，对电缆的位置关系做进一步规划，最终达到使电缆转折点数和交叉点数最小的目的，最后结合电缆敷设的施工要求与限制条件，以此保证电缆转弯数和错层数最少，从而得到较优的敷设结果，对电缆敷设施工方具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及电缆敷设技术领域，特别是指一种多条电缆的三维空间敷设路径优化方法。

背景技术

在变电站的施工中，电缆敷设是一项复杂而繁琐的工作。一般设计院做了整体设计并提供设计结果后，施工单位还需做大量的敷设工作。由于缺乏有效的设计手段，目前主要是手工设计方式。设计者需要人工在桥架图平面上寻找电缆连接的起止设备，再寻找从起点设备到终点设备的最佳路径，从而进行电缆敷设。这种方式劳动强度大，可靠性不高。如果设计不合理，很容易会出现电缆严重交叉、电缆堆积等现象，影响后期的电缆敷设效果，降低工作效率，同时会增加电缆浪费，增加成本。

针对敷设效率低的问题，有必要提出一种电缆敷设路径方案优化设计算法。经过检索现有电缆敷设优化设计技术发现，目前大多数优化算法都是采用最短路径法及其改进算法，将所有电缆路径抽象为复杂网络，忽略多条电缆敷设的先后顺序，也不考虑每一段路径内具体敷设几条电缆，采用树状或者网状搜索算法对多条电缆敷设进行设计；大多数算法均基于单条或者几条电缆的敷设算法的设计，对多条电缆敷设算法的设计很少涉及。而且有些在敷设过程中忽略了实际电缆敷设时的一些限制条件，诸如容量限制，电缆类型限制等。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种多条电缆的三维空间敷设路径优化方法，利用Djkstra算法求解电缆最短路径来对电缆的分布作初步预排，然后结合容量、顺序和支架的限制，以转折点最少和交叉点最小为目标函数，利用每条电缆经过的下两个顶点做排列位置判断，对电缆的位置关系做进一步规划，最终达到使电缆转折点数和交叉点数最小的目的。

为实现上述目的，本发明所提供的多条电缆的三维空间敷设路径优化方法，所述优化方法包括如下步骤：

A、初步预排电缆，针对每条电缆线路寻求最短路径；

1)对电缆沟构建数学模型：将电缆沟的转弯或交叉的节点看作是顶点，将电缆沟看作是边，根据每条电缆沟的实际长度对每条边进行加权，将得到的变电站规划的模型看作是图；

其中：将图中所有顶点归集为顶点集合V，且将顶点集合V分成两组，第一组为已求出最短路径的顶点集合S，第二组为其余未确定最短路径的顶点集合U；

2)选取一条电缆，初始时，将该电缆经过电缆沟的第一个顶点看作是源顶点v₀，设定源顶点v₀的距离为0，顶点集合S中只包含源顶点v₀，即S＝{v₀}，则顶点集合U包含除源顶点v₀以外的其它顶点，即U＝{u_n}，n为大于等于0的整数；

根据每条电缆沟的实际长度对每条边进行加权的具体过程为：若源顶点v₀与顶点u_n有边，则u_n,v₀代表有权值，即权值为源顶点v₀与顶点u_n之间的距离；若顶点u_n不是源顶点v₀的出边邻接点，则u_n,v₀权值为∞，即表示不知道从源顶点v₀通向顶点u_n的路径；