[發明專利]一種空調系統中水系統路徑尋優方法

有效

• 申請號: 202011126801.4
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112241564B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 許鵬;何睿凱;陳喆;陳永保;肖桐;陳智博
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/18;G06Q10/04;G06Q50/08;G06F113/14
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種空調系統中水系統管路尋優方法，其特征是，從建筑信息模型中提取空調房間信息、管道井以及衛生間位置信息；隨后根據圖論和最小生成樹的思想，采用普里姆算法：在供回水管路中，以管道井形心位置為起點，將所有末端用水設備連接起來形成供回水管路；在凝水管路中，以衛生間形心位置為起點，將所有的末端用水設備連接起來形成凝水管路；其實現的管路要求布置簡單，管路總長度短；最后根據末端用水設備信息和管路進行水力計算；

其特征是，具體實現包括如下步驟：

步驟1)：根據建筑信息模型中讀取空調房間的信息，其中包含b個空調房間的編號、面積、平面形狀構成空調房間合集R{R₁(No1，A₁，S₁)，R₂(No2，A₂，S₂)，...，R_b(Nob，A_b，S_b)}，一個管道井x軸、y軸、z軸方向上的坐標L(x，y，z)，p個衛生間x軸、y軸、z軸方向上的坐標集合M_cs{M₁(x₁，y₁，z₁)，M₂(x₂，y₂，z₂)，...，M_P(x_P，y_P，z_P)}；用于提供給以下步驟使用；

步驟2)：根據每個空調房間的幾何信息，定位末端用水設備的位置，空調房間長w和寬h；末端用水設備長方向和寬方向分別應該放置的末端用水設備數目m和n，末端用水設備長方向或寬方向上的相鄰兩個末端用水設備的距離dist是相等的；

該步驟用到步驟1)中空調房間的信息；

其中末端用水設備的定位方法如下：先判斷是否需要對房間平面形狀預處理：房間類型分為三種情況：矩形，非矩形凸多邊形和非矩形凹多邊形；若房間平面形狀是矩形則不需要預處理，以原始的空調房間作為布置末端用水設備的基礎；若房間平面形狀是非矩形凸多邊形，求出該多邊形的最小包絡矩形，以該最小包絡矩形為新空調房間代替原始的空調房間作為布置末端用水設備的基礎；若房間平面形狀是非矩形凹多邊形，尋找該多邊形的凹點，根據凹點和該凹點的相鄰兩條邊切割該多邊形，將分割后得到的若干個矩形作為新空調房間，代替原始的空調房間，作為布置末端用水設備的基礎；然后在原始空調房間或者單獨的新空調房間中均勻布置末端用水設備，設dist的最大值dist_max＝6米，dist的最小值dist_max＝4米；m取a₁＝[w/dist_max]，a_N＝[w/dist_min]+1，d＝1所形成的等差數列中的最小值，若該等差數列中只有0一項，則m取1；若0為該等差數列中的最小的一項，則m取1；同理，n取a₁＝[h/dist_max]，a_N＝[h/dist_min]+1，d＝1所形成的等差數列中的最小值，若該等差數列中只有0一項，則n取1；若0為該等差數列中的最小的一項，則n取1；在確定長和寬方向分別應該放置的末端用水設備數目m和n，均勻將m×n個末端用水設備以m行n列的形式均勻布置在空調房間內，可以得到該空調房間內m×n個末端用水設備x軸、y軸、z軸方向上的坐標集合可以表示成

E{E₁(x₁，y₁，z₁)，E₂(x₂，y₂，z₂)，...，E_m×n(x_m×n，y_m×n，z_m×n)}，特別地，對于非矩形凸多邊形，以最小包絡矩形為新空調房間布置末端用水設備，最后需要重新校驗已布置的末端用水設備的坐標與原始的空調房間的位置關系，若有的末端用水的位置不在原空調房間內，則將此末端用水設備去掉，最終，得到所有空調房間的末端用水設備形心坐標的集合E_all{E₁(x₁，y₁，z₁)，E₂(x₂，y₂，z₂)，...，E_K(x_K，y_K，z_K)}，其中K表示所有房間末端用水設備的數量；

步驟3)：在供回水管路中：根據步驟1)提取的管道井的位置坐標，計算管道井L和步驟2)中求得的各末端用水設備E_i的曼哈頓距離，E_i∈E_all，分別形成權值，對應的供水管線的權值矩陣提供給步驟4)；在凝水管路中：將空調房間和若干個衛生間劃分成若干子分區，計算每個子分區中的末端設備和該子分區的衛生間M_i形心之間的曼哈頓距離，M_i∈M_cs，形成每個子分區的權值，對應的凝水管線的權值矩陣i＝1，2，..，N，N為劃分的子分區的數量，提供給步驟4)；

其中確定子分區的方法如下：計算每個空調房間R_i的形心坐標)x_i，y_i，z_i)，R_i∈R，計算每個房間形心坐標和每一個衛生間，形心坐標之間的歐式距離F{l₁，l₂，...，l_q}，根據min{l₁，l₂，...，l_q}確定與空調房間R_i劃分為同一子分區的衛生間，最終形成子分區合集Z{Z₁{M₁，R₁，R₂，...}，Z₂{M₂，R₃，R₄，R₅，...}，...，Z_P{M_p，R_k，...}}，每個子分區Z_i中必然包含一個衛生間和若干個空調房間，這樣針對每個子分區Z_i都含有對應的末端用水設備集E′_i{E_a，E_b，E_c，...}，是所屬同一個子分區中的若干個空調房間內的末端用水設備合集；

步驟4)：對于步驟3)中，對于空調水系統中的供回水管路，所有末端用水設備的坐標E和一個管道井的坐標L組合成坐標合集V，和對應生成的權值矩陣D，利用節點坐標信息和各節點間的距離在普里姆算法下求解供水管路最短路徑管路連接關系P；對于凝水管路，同樣地，根據步驟3)中形成的子分區，將每個子區間中的衛生間M_i，形心坐標和該子分區內的末端用水設備E′_i的坐標組成坐標合集V，和對應生成的權值權值矩陣D，同樣利用節點坐標信息和各節點間的距離在普里姆算法下求解每個分區凝水管路最短路徑管路連接關系P。