一种地铁站火灾报警系统自动连线方法与流程

本发明涉及消防工程领域及可视化数据，尤其涉及一种地铁站火灾报警系统自动连线方法。

背景技术：

1、地铁车站必须安装火灾自动报警系统（fas）。当发生火灾时，火灾自动报警系统向消防控制室及线路运营控制中心（occ）发出火灾警报，报告火灾区域，并与环境与设备监控系统（bas）、综合监控系统配合或独立实现消防设备的联动控制。消防专业如何使水、风、电系统快速进入消防救援模式，火灾报警系统的设计和联动控制是其中最重要的部分。近年来，人工智能在建筑设计中得到了广泛的应用，但目前关于火灾报警系统的自动化设计研究仍存在空白。

2、一般二维平面设计图的绘制主要涉及的步骤有两个，布点和连线。在自动成图问题中,确定了图形的布局后,需要将存在连接关系的不同图形用正交的线连接起来,这一过程称为连线。图形的连线问题可看作是寻路问题或者是单纯的连线问题。目前寻路问题已经有了许多比较成熟的算法,但由于地铁站火灾报警系统自动成图的连线问题需要基于一定的连接规则，并且要保证较少的交叉、较短的连线距离，寻找合适的连线算法意义重大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种地铁站火灾报警系统自动连线方法，明确布线的规则及线路、设备和障碍物等空间模型的表述，并利用智能优化路径规划算法在火灾报警系统设计领域进行初尝试，从而推动需要解决类似问题的领域自动绘图技术的发展。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种地铁站火灾报警系统自动连线方法，其包括以下步骤：

4、s1，网格化待连线区，确定各连线类型的连线限制区域；划分待连接点的种类，定义待连接点连接规则；同时，定义障碍集、待连线点集、连接集，从而确定各待连线连接的特征属性；

5、s2，根据连线规则判断连线类型是否为树状连线类型；如果是，则对待连线点集中的一条线进行树状连线，存储对应连接的最佳连线于连线集中；否则，判断为环状连线类型并执行s3；

6、s3，对待连线点集中的一条线进行环状连线，存储对应连接的最佳连线于连线集中；

7、s4，重复步骤s2和s3至待连线点集中所有连线完成连接。

8、进一步的，步骤s1所述的定义待连接点连接规则含义如下：

9、平面连线采用横平竖直形式，连线类型包括环状连线和树状连线两种。

10、环状连线：

11、从车站控制室的火灾报警控制盘配出8~9个环状总线回路，分别连接感烟火灾探测器、消火栓按钮、手动火灾报警按钮、模块箱，并满足以下原则：1）每一总线回路连接设备的总数不超过180点（模块总数不超过90点）；2）环形回路按区域划分，通常包括站厅层大端回路1，站厅层大端回路2，站厅层公共区回路，站厅层小端回路，站台层大端回路，站台层公共区及小端回路，区间回路1，区间回路2。

12、树状连线：

13、从车站控制室的dc24v电源配出电源线回路，分别连接模块箱，感温电缆控制器，电源线可树状连线布置，并按区域分为以下回路：站厅层大端回路、站厅层公共区及小端回路、站台层回路。

14、从车站控制室的消防电话主机配出电话线回路，分别连接消防壁挂电话、消防电话插孔，电话线可树状连线布置，并按区域分为以下回路：站厅层大端回路、站厅层公共区及小端回路、站台层回路、区间回路1，区间回路2。

15、从消防泵房的消防泵控制柜配出消火栓线，连接车站及区间内的消火栓按钮，消火栓线可树状连线布置，并按区域分为以下回路：站厅层大端回路、站厅层公共区及小端回路、站台层回路、区间回路1，区间回路2。

16、从车站控制室的ibp盘配出手动控制线，分别连接消防泵控制柜、专用风机所在的环控柜或配电箱，手动控制线可树状连线布置，每台设备配置一根手动控制线。

17、进一步的，步骤s1的具体方法如下：

18、s11.全局网格化处理：将待连线区域进行离散网格化处理，得到二维网格，将二维平面图连线区域进行划分，规定不同连线类型的连线范围；

19、s12.连接规则：按照连接点功能、连接点位置、连线种类和连线点位个数要求，确定每类连接点的连接规则，包括起始点信息，连线类型等；

20、s13.待连线点集：根据s12结果，将每一类待连线的连接点组成子集合，其中包含连接点信息和初始化连线信息，所有子集合组成的集合为待连线点集；

21、s14.障碍点集：根据s11结果，将密实矩形网格离散为一系列的点，对每个网格进行编码，将网格化的障碍点存储于障碍点集中；

22、s15.初始化连线集：建立一个集合用来存储步骤s2和s3生成的连接线结果。

23、进一步的，步骤s2的具体方法如下：

24、s21.参数初始化：确定形成树状连线的待连线点集，在待连线点集中确定树状连线的起点，将待连线点集随机生成无向图；

25、s22.取连线起点作为首个探索起点：划分待连线点集，将待连线点集分为两部分，u点集存储已经访问的点，v点集存储还未访问的点，算法初始阶段将连线起点存入u点集，其余点都在v点集中；

26、s23.确定待连线点集间权重关系：定义曼哈顿距离数组记录u点集到v点集的权重；

27、s24.确定新的探索点，更新待连线点集间权重关系：在曼哈顿距离数组中找最小值，将对应的点存入u点集中，并在v点集中删除，用最新存入的点更新曼哈顿距离数组；

28、s25.重复步骤s24，直至v点集为空集，即遍历待连线点集中的所有点；

29、s26.存储当前选点信息：根据u点集生成待连线线段集；

30、s27.确定树状连线每一条线段探索起点和终点：连接线段集中每一个子集都可以看作由一个探索起点和探索终点组成，将探索起点赋给open集合，障碍物赋给closed集合；

31、s28.确定探索点可能的路径和移动代价：估值函数f(n)由探索起点到当前节点的距离代价和从当前节点到探索终点的估计代价两部分组成；

32、s29.确定新的探索点：估值函数f(n)值最小的节点代表当前节点可以作为最优路径上的点，该点作为父节点加入closed集合中，并将其可能路径节点加入open集合中；

33、s210.重复步骤s28、s29，当closed列表中包含探索终点时，说明该线段子集已经生成最优的避障路径；

34、s211.存储最优路径结果：得到的closed集合中去除障碍物部分即为从探索起点到探索终点的最优路径；

35、s212.重复步骤s27至s211，当待连线线段集中每一个子集全部遍历后，所有的closed集合即为待连线点集的最终避障路径。

36、进一步的，步骤s23中所述的确定待连线点集间权重关系具体方法如下：

37、由于平面连线采用横平竖直形式，即如果从当前点出发，可以向上下左右四个方向移动，曼哈顿距离和欧氏距离的意义相近，也是为了描述两个点之间的距离，不同的是曼哈顿距离只需要做加减法，这使得计算机在大量的计算过程中代价更低，而且会消除在开平方过程中取近似值而带来的误差。

38、用两个集合u{}，v{}分别表示找到的点集和未找到的点集，以u中的点为起点u，在v中找一个点为终点v，使得这两个点构成的边（u，v）的曼哈顿距离是其余边中最小的。

39、进一步的，步骤s28中所述的确定探索点可能的路径和移动代价具体方法如下：

40、当前探索点的可能探索路径可以有上下左右四个方向，移动代价可以用估值函数f(n)表示，f(n)=g(n)+h(n)，g(n)表示的是从起始节点到当前节点的距离代价，这是一个确切但可变的数值，可变是因为从起始节点到当前节点的不同移动方案，其距离代价也是不同的，确切是一旦移动方案的确定，其距离代价也确定了；h(n)表示的是从当前节点到探索终点的估计代价，一旦当前节点确定，h(n)将是一个定值。

41、进一步的，步骤s3的具体方法如下：

42、s31.参数初始化：确定形成环状连线的待连线点集；

43、s32.取功能房间区域点集，确定首个探索起点：以房间为最小区域对待连线点集进行划分，选取房间待连线点集大于等于2的点集，将房间区域左上、左下、右下或右上的点作为首个探索起点，使连线只穿越房间一次；

44、s33.确定待连线点集间权重关系：将各房间子集中的点分为访问过的子点集u集合和没有访问过的子点集v集合，将连线起点存入u点集，定义曼哈顿距离数组记录u点集到v点集的权重；

45、s34.确定新的探索点，更新待连线点集间权重关系：在曼哈顿距离数组中找最小值，将对应的点存入u点集中，并在v点集中删除，用最新存入的点更新曼哈顿距离数组；

46、s35.重复步骤s34，直至v点集为空集，即遍历待连线点集中的所有点；

47、s36.重复步骤s32至s35，直至所有房间点集全部遍历；

48、s37.存储当前选点信息：存储各房间子集的连线结果，即子点集u中所有点顺序相连，新建环状连线点集w，用子点集u中的第一个点和最后一个点代替各房间子集的连线结果添加进点集w；

49、s38.确定环状连线起点：在待连线点集中确定环状连线的起点（即连线终点）；

50、s39.确定待连线点集间权重关系：将环状连线点集w信息分为两部分，分别是访问过的子点集u2集合和没有访问过的子点集v2集合，将连线起点存入u2点集，定义曼哈顿距离数组记录u2点集到v2点集的权重；

51、s310.确定新的探索点，更新待连接点集间权重关系：在曼哈顿距离数组中找最小值，将对应的点存入u2点集中，并在v2点集中删除，用最新存入的点更新曼哈顿距离数组；

52、s311.重复步骤s314，直至v2点集为空集，即遍历新建环状连线点集中的所有点；

53、s312.存储当前选点信息：在u点集末端添加起始点信息，生成环状待连线线段集；

54、s313.确定环状连线每一条线段探索起点和终点：待连接线段集中每一个子集都可以看作由一个探索起点和探索终点组成，将探索起点赋给open集合，障碍物赋给closed集合；

55、s314.确定探索点可能的路径和移动代价：估值函数f(n)由探索起点到当前节点的距离代价和从当前节点到探索终点的估计代价两部分组成；

56、s315.确定新的探索点：估值函数f(n)值最小的节点代表当前节点可以作为最优路径上的点，该点作为父节点加入closed集合中，并将其可能路径节点加入open集合中；

57、s316.重复步骤s314、s315，当closed列表中包含探索终点时，说明该线段子集已经生成最优的避障路径；

58、s317.存储最优路径结果：得到的closed集合中去除障碍物部分即为从探索起点到探索终点的最优路径；

59、s318.重复步骤s313至s317，当待连线线段集中每一个子集全部遍历后，所有的closed集合即为待连线点集的最终避障路径；

60、s319.存储当前连线信息：整合步骤s318生成的最终路径和房间区域的连线结果。

61、进一步的，步骤s3的具体方法如下：

62、重复s2、s3步，当s13中待连线点集被全部遍历后，循环结束。将s2、s3存储的图线数据，用符合制图规范的方式可视化绘制。

63、本发明采用以上技术方案，与现有技术相比有益效果在于：

64、解决了先前未有技术可以解决的可解决消防工程领域地铁站火灾报警系统平面设计中的连线问题。与现有算法相比，本发明针对消防工程领域地铁站火灾报警系统平面图设计的具体特点，提出了一种自动连线方法，填补了消防工程领域地铁站火灾报警系统平面设计自动成图技术的空白，有利于推动人工智能技术在消防工程领域，尤其是自动绘制消防工程相关二维图纸相关研究的发展，具有较好的实际意义。