基于图拓扑结构的图纸数据一致性检查方法

摘要

本发明公开了一种基于图拓扑结构的图纸数据一致性检查方法，涉及三维工厂设计技术领域。包括：选择要进行检查的图纸；S2：检查不依赖拓扑连接关系的冲突；S3：如果未检查到不依赖拓扑连接关系的冲突，则读入图纸信息，进行数据抽象，以根据图纸的拓扑关系形成多个抽象数据结构；S4：根据抽象数据结构对抽象出来的数据进行一致性检查，一致性检查包括对图纸的拓扑结构进行一致性检查；S5：显示检查结果；S6：储存检查结果。本发明保证了在工厂设计中，初步设计的二维工艺流程图和指导施工的三维配管模型图的一致性，减少了人工检查过程，从而大大提高了工厂设计效率，减少了工程设计人员的工作量和因为图纸错误而导致的施工问题。

说明书

技术领域

本发明涉及三维工厂设计技术领域，特别涉及一种基于图拓扑结构的图纸数据一致性检查方法。

背景技术

工厂设计通常包括设计前期工作、初步设计和施工图设计3个阶段。

①设计前期工作：包括可行性研究、厂址选择和设计任务书的编制。设计任务书由建设项目的主管部门组织编制，其目的是根据可行性研究报告和厂址选择报告，对建设项目的主要问题，即产品方案、建设规模、建设地区和地点、专业化协作范围、投资限额、资金来源、要求达到的技术水平和经济效益等做出决策。

②初步设计：根据批准的设计任务书进行编制。初步设计包括：确定主要原材料、燃料、水、动力的来源和用量；规定工艺过程、物料储运(见物料搬运)、环境保护(见劳动保护)等设计的主要原则；明确设备、建筑物和公用系统的构成和要求；进行工厂布置，设计全厂和车间的平面布置图；提出生产组织、管理信息系统和生活福利设施的方案；计算主要设备材料的数量、各项技术经济指标和工程概算。批准后的初步设计是建设投资的拨款、成套设备订购和施工图设计的依据。

③施工图的设计：绘制各种建筑物的建筑结构详图、设备和管线的安装详图、各项室外工程的施工详图、编制全部设备材料明细表和施工预算。

在此过程中，初步设计的二维工艺流程图要和施工图设计的三维配管模型图需要保持一致。如果不一致，那么施工图纸就没有忠实地按照原本的设计图纸，很可能会造成设计的偏差，不能达到原有的设计要求，造成施工结果错误，导致经济损失。显然，在从初步设计的工艺流程图纸到最终指导施工的三维配管模型图这一过程，要有能够保证数据信息一致的方法。

现有的方法是基于在二维工艺流程图和三维模型图中人工做标记，然后根据标记进行检查。这种做法增加了设计人员的工作量，而且很难检查出拓扑连接上的错误。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是在提供一种应用于三维工厂设计中，基于图纸拓扑结构的二维工艺流程图和三维配管模型图数据信息的一致性检查方法，以解决从初步设计的工艺流程图纸到最终指导施工的三维配管模型图这一过程，数据信息不一致的问题。

(二)发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于图拓扑结构的图纸数据一致性检查方法，包括以下步骤：

S1：选择要进行检查的二维工艺图和三维模型图纸；

S2：检查不依赖拓扑连接关系的冲突。所谓不依赖拓扑连接关系的冲突，指的是像三维模型图设备缺失、设备多出、设备管嘴缺失、设备位号重复、设备所连管线不一致、设备管嘴点个数不同、二维工艺图管嘴重复、三维模型图管线多出、缺失；

S3：如果检查没有发现冲突，将读入图纸信息，进行数据抽象(如果项目包含多个文件，将进行多图纸的拓扑连接)。这里将根据图纸的拓扑关系形成统一的抽象数据结构，为后面的检查做准备；

S4：对抽象出来的信息进行一致性检查，此时进行的检查将涉及图纸的拓扑结构，由S3形成的统一抽象数据结构提供所需的信息。检查时涉及到的冲突包括：拓扑上一致的设备，其位号不一致、设备管嘴连接的管线号不一致、管段流向不一致、管段管径不一致、管段等级和保温类型不一致、管线号不一致、管段阀门附件不一致、管段拓扑不一致；

S5：显示检查结果。可以将冲突标记为已解决或者忽略，标记为已解决的，下次程序检查仍然会检查；标记为忽略的冲突下次检查的时候，将不再提示；

S6：将此次检查结果储存起来，下次打开直接显示。可生成冲突报告，如HTML格式的网页报告。

其中，所述步骤S4中不仅可以进行一对一的一致性检查，还可以进行一对多，多对一以及多对多的图纸检查；

其中，所述步骤S2中读入图纸信息，初步检查不依赖拓扑连接关系的冲突包括如下步骤：

S21：打开各个图纸，遍历每个图纸的所有图元；

S22：将每张图纸中的设备、管嘴、阀门或者仪表元件、仪表的信息保存起来；

S23：检查图纸中设备的个数和位号，以及设备管嘴个数和连接管线是否有冲突；

S24：检查同一管线下的阀门类型、数量、编号的冲突；

S25：检查三维模型图中的仪表在二维工艺流程图中是否都存在，以及仪表类型和编号是否一致；

其中，所述步骤S3如果初步检查没有发现冲突，将读入图纸信息，进行数据抽象(如果项目包含多个文件，将进行多图纸的拓扑连接)包括如下步骤：

S31：构造图纸(包括二维工艺流程图和三维配管模型图)的抽象数据结构；

S32：将二维工艺流程图和三维配管模型图进行多图纸的拓扑连接；因为同一个工程项目中，会有多个二维工艺流程图和多个三维配管模型图，这些图纸共同组成一个完整的工程项目。

其中，所述步骤S4对抽象出来的信息进行一致性检查包括如下步骤：

S41：通过抽象好的数据结构，找到二维流程图和三维模型图中拓扑上对应的一个未检查的设备节点，放入到待检查队列中。

S42：弹出队列中首个节点置为当前检查节点，检查此节点的工程信息是否有冲突。

S43：为了检查节点相连管段是否一致，先将管段根据管线号，管段管径、管段中阀门类型、阀门个数、阀门位号依次进行管段匹配。

S44：将匹配上的管段进行管段比较，检查管段等级、管段阀门仪表顺序、管段流向、管段末端类型不一致的冲突。

S45：和管段相连的节点有两个，当前节点是一端；将匹配成功并且末端类型一致的管段的另一端的节点放入到待检查的队列中。

当待检查队列不为空时，重复执行S42-S45，直到所有的设备都检查过。

(三)有益效果

本发明具有以下有益效果：

(1)能大幅降低工艺设计人员在设计过程中的图纸一致性检查所占用的时间，提高工作效率，从而降低设计成本；

(2)无需输入任何多余的附加信息，只需设计好的图纸即可进行一致性检查，方便易用；

(3)基于图纸拓扑结构，能够检查出更多的错误。检查的内容不仅仅是简单的工程信息，还能够检查元件顺序，节点流向等拓扑信息，功能强大。

附图说明

图1是本发明基于图拓扑结构的图纸数据一致性检查方法流程图；

图2是本发明步骤S2的流程图；

图3是本发明步骤S3的流程图；

图4是本发明步骤S4的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，是本发明基于二维工艺流程图和三维配管模型图拓扑结构的图纸一致性检查方法的流程图，包括以下步骤：

S1：选择要进行检查的二维工艺流程图(如P&ID图)和三维配管模型图(如3Dpiping图)；

S2：初步检查不依赖拓扑连接关系的冲突。所谓不依赖拓扑连接关系的冲突，包括三维配管模型图中的设备缺失、多出、设备管嘴缺失、设备位号重复、设备所连管线不一致、设备管嘴点个数不同、二维工艺图管嘴重复、三维模型图管线多出、缺失等。其流程图如图2，具体包括如下步骤：

S21：打开各个图纸，遍历每个图纸的所有图元；

S22：保存每张图纸中的设备、管嘴、阀门或者仪表元件、仪表的信息；

S23：检查图纸中设备的个数和位号，以及设备管嘴个数和连接管线是否有冲突；

S24：检查同一管线下的阀门类型、数量、编号的冲突；

S25：检查图纸中的仪表在二维工艺流程图中是否都存在，以及仪表类型和编号是否一致。

S3：如果初步检查没有发现冲突，将读入二维工艺流程图和三维配管模型图的图纸信息，进行数据抽象(如果项目包含多个文件，将进行多图纸的拓扑连接)。如果发现冲突，则直接执行步骤S5。这里将根据图纸的拓扑关系形成统一的抽象数据结构，为后面的检查做准备。这是本发明中重要的一部分，因为比较是否成功，很大程度取决于图纸数据信息的抽象结果，抽象算法如图3。算法的主要思想是从设备开始，以设备和图纸连接点作为每次构造的起始，当设备和图纸连接点都构造完成就认为图纸都构造完成了。在构造的过程中，总体按照广度遍历的方法进行遍历，依次遍历和构造设备节点或者分支节点所连接的管段。当构造管段的时候，依次判断管段每个对象的类型，根据不同的类型给予不同的处理，当碰到设备或者分支的时候，会形成新的设备节点或者分支节点，等待构造，如此循环往复，直至所有的设备和图纸连接点都构造完成。

所述步骤S3中进行数据抽象具体包括如下步骤：

S31：构造二维工艺流程图的抽象数据结构；

S32：构造三维配管模型图的抽象数据结构；

S33：判断二维工艺流程图是否是多图纸，若是，则进行多图纸的拓扑连接，再判断三维配管模型图是否是多图纸(否则直接判断三维配管模型图是否是多图纸)，若是，则进行三维配管模型图的多图纸拓扑连接，然后结束步骤S3(否则直接结束S3)。

S4：对抽象出来的信息进行一致性检查，此时进行的检查将涉及图纸的拓扑结构，由S3形成的统一抽象数据结构提供所需的信息。检查时所涉及到的冲突包括：拓扑上一致的设备，其位号不一致、设备管嘴连接的管线号不一致、管段流向不一致、管段管径不一致、管段等级和保温类型不一致、管线号不一致、管段阀门附件不一致、管段拓扑不一致。其算法如图4，算法的主要思路是首先从二维工程图纸和三维配管图抽象好的数据信息中，找到同一个设备作为检查的起始点，检查设备信息，并检查设备相连管段的信息，并获得管段末端连接的节点，依次放入到等待比较的队列中，形成广度遍历，遍历检查图纸的其他节点和管段。

步骤S4具体包括如下步骤：

S41：根据多个抽象数据结构，找到图纸中拓扑上对应的一个未检查的设备节点，放入到待检查队列中；

S42：将所述待检查队列中首个节点置为当前节点，检查此当前节点的工程信息是否有冲突；

S43：检查节点相连管段是否一致，将管段根据管线号、管段管径、管段中阀门类型、阀门个数和阀门位号依次进行匹配；

S44：将匹配上的管段进行管段比较，并检查管段等级、管段阀门仪表顺序、管段流向和管段末端类型不一致的冲突；

S45：将匹配成功并且末端类型一致的管段的另一端的节点放入到待检查的队列中，若待检查队列不为空，则重复执行S42-S45，直到所有的设备都被检查完毕；否则直接结束。

S5：显示检查结果。可以将冲突标记为已解决或者忽略，标记为已解决的，如果程序检查仍然有冲突，那么此冲突还会被报告出；标记为忽略的冲突下次检查的时候，即使检查出来了，也不在提示。冲突的分类管理主要是为了在冲突较多的时候，方便用户了解自己对图纸做了哪些修改以及哪些冲突是不必修改的；

S6：将此次检查结果储存起来，下次打开直接显示。可生成冲突报告，如HTML格式的网页报告。

接下来判断是否需要对图纸进行再一次检查，若不需要，则结束，否则返回步骤S2执行下一个循环。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。