单避雷针系统优化布局的建模方法及终端设备与流程

本发明属于建筑物和户外设施防雷设计技术领域，尤其涉及一种单避雷针系统优化布局的建模方法及终端设备。

背景技术：

防雷，是指通过组成、疏导最后泄放入地的一体化系统方式以防止由直击雷或者雷电电磁脉冲对建筑物本身或者其内部设备造成损害的防护技术。雷电保护，就是提供和造就一种手段使雷闪放电能进入或者离开大地，而不致破坏被保护的财产，雷电保护系统能起到两个作用，一是把雷闪放电在它尚未集中被保护对象时截住；二是把雷闪电流无害地释放至大地，这就要求建筑物安装避雷器，把电流引至大地。

关于避雷针的布局优化设计问题，核心是确定避雷针的高度和安装位置，现有技术中主要是根据经验法或反复尝试绘图的方法来确定避雷针的高度和安装位置，导致在实际工程运用中存在操作过程繁琐、工作量大、效率低等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种单避雷针系统优化布局的建模方法及终端设备，采用该方法建立的模型得到的避雷针的架设位置及高度可以完全满足防护要求，并且在实际工程运用过程中操作过程简单、工作量小、效率高。

本发明实施例的第一方面提供了一种单避雷针系统优化布局的建模方法，包括：

建立三维空间坐标系，设置防护对象上所有点均处于避雷针的保护范围内，确定所述防护对象上所有点的集合为第一集合；

根据建模原则，确定目标函数，所述建模原则为在所述第一集合中的不同子集下，所述避雷针的高度最大值为所述避雷针的架设位置对所述第一集合内的所有点都防护所需的最低高度；

根据所述目标函数以及优化建模原则，确定优化模型，所述优化建模原则为使所述避雷针的高度最低的原则。

在一实施例中，所述根据建模原则，确定目标函数，包括：

根据确定目标函数；其中，所述(xr,yr)表示所述避雷针的架设位置，所述hr表示所述避雷针的高度，所述(xpi,ypi,zpi)表示所述防护对象上任一点，所述ω表示所述第一集合。

在一实施例中，所述根据所述目标函数以及优化建模原则，确定优化模型，包括：

根据确定优化模型；其中，[x1,x2]^t为模型的决策变量，分别表示所述避雷针的架设位置的xr和yr的坐标值；所述ai表示变量xi的解空间的上界值，所述bi表示变量xi的解空间的下界值。

在一实施例中，所述根据建模原则，确定目标函数，还包括：

根据确定目标函数。

在一实施例中，所述根据所述目标函数以及优化建模原则，确定优化模型，包括：

根据确定优化模型；其中，[y1,y2,y3]^t为模型的决策变量，分别表示所述第一集合的xpi、ypi、zpi的坐标值；所述ci表示量yi解空间的上界值，所述di表示量yi解空间的下界值。

在一实施例中，在所述根据所述目标函数以及优化建模原则，确定优化模型之后，还包括：

将初始化模型参数和所述避雷针的初始架设位置坐标输入所述优化模型，输出目标函数值，所述目标函数值为所述避雷针的高度；

判断所述目标函数值是否满足预设条件，当所述目标函数值满足预设条件时，输出所述避雷针的架设位置坐标最优解；

当所述目标函数值不满足预设条件时，更新所述避雷针的初始架设位置坐标，以重新输出目标函数值。

在一实施例中，所述单避雷针系统优化布局的建模方法，还包括:

采用滚球法对根据上述权利要求1至权利要求5限定的单避雷针系统优化布局的建模方法构建的模型进行验证，包括：

采用

确定目标函数；

根据

，确定优化模型；其中，所述rc为滚球半径。

在一实施例中，所述单避雷针系统优化布局的建模方法，还包括:

采用折线法对根据上述权利要求1至权利要求6限定的单避雷针系统优化布局的建模方法构建的模型进行验证，包括：

采用确定目标函数；

根据确定优化模型，其中，所述表示所述避雷针的高度。

本发明实施例的第二方面提供了一种单避雷针系统优化布局的建模装置，包括：

建立模块，用于建立三维空间坐标系，设置防护对象上所有点均处于避雷针的保护范围内，确定所述防护对象上所有点的集合为第一集合；

第一确定模块，用于根据建模原则，确定目标函数，所述建模原则为在所述第一集合中的不同子集下，所述避雷针的高度最大值为所述避雷针的架设位置对所述第一集合内的所有点都防护所需的最低高度；

第二确定模块，用于根据所述目标函数以及优化建模原则，确定优化模型，所述优化建模原则为使所述避雷针的高度最低的原则。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述单避雷针系统优化布局的建模方法所述的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例通过建立三维空间坐标系，设置防护对象上所有点均处于避雷针的保护范围内，确定所述防护对象上所有点的集合为第一集合，根据在所述第一集合中的不同子集下，所述避雷针的高度最大值为所述避雷针的架设位置对所述第一集合内的所有点都防护所需的最低高度的原则，确定目标函数，再根据所述目标函数以及优化建模原则，确定优化模型，所述优化建模原则为使所述避雷针的高度最低的原则，采用该方法建立的模型得到的避雷针的架设位置及高度可以完全满足防护要求，并且在实际工程运用过程中操作过程简单、工作量小、效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种单避雷针系统优化布局的建模方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的单避雷针系统的优化布局的建模验证的几何设置(滚球法)示意图；

图3是本发明实施例提供的单避雷针系统的优化布局的建模验证的几何设置(折线法)示意图；

图4(a)是本发明实施例提供的一种采用滚球法得到的最优解与平均值的收敛曲线示例图；

图4(b)是本发明实施例提供的一种采用滚球法得到的最优解在12米高度的横切面示例图；

图4(c)是本发明实施例提供的一种采用滚球法得到的最优解在对角线1所处的纵切面示例图；

图4(d)是本发明实施例提供的一种采用滚球法得到的最优解在对角线2所处的纵切面示例图；

图5(a)是本发明实施例提供的一种采用折线法得到的最优解与平均值的收敛曲线示例图；

图5(b)是本发明实施例提供的一种采用折线法得到的最优解在12米高度的横切面示例图；

图5(c)是本发明实施例提供的一种采用折线法得到的最优解在对角线1所处的纵切面示例图；

图5(d)是本发明实施例提供的一种采用折线法得到的最优解在对角线2所处的纵切面示例图；

图6是本发明实施例提供的实例一中防护对象在直角坐标系的布局示例图；

图7(a)是本发明实施例提供的实例一中采用滚球法得到的最优解与平均值的收敛曲线示例图；

图7(b)是本发明实施例提供的实例一中采用滚球法得到的最优解在不同高度的横切面示例图；

图8(a)是本发明实施例提供的实例一中采用折线法得到的最优解与平均值的收敛曲线示例图；

图8(b)是本发明实施例提供的实例一中采用折线法得到的最优解在不同高度的横切面示例图；

图9是本发明实施例提供的实例二中防护对象在直角坐标系的布局示例图；

图10(a)是本发明实施例提供的实例二中采用滚球法得到的最优解与平均值的收敛曲线示例图；

图10(b)是本发明实施例提供的实例二中采用滚球法得到的最优解在不同高度的横切面示例图；

图11(a)是本发明实施例提供的实例二中采用折线法得到的最优解与平均值的收敛曲线示例图；

图11(b)是本发明实施例提供的实例二中采用折线法得到的最优解在不同高度的横切面示例图；

图12是本发明实施例提供的单避雷针系统优化布局的建模装置的示意图；

图13是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明实施例提供一种单避雷针系统优化布局的建模方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101，建立三维空间坐标系，设置防护对象上所有点均处于避雷针的保护范围内，确定所述防护对象上所有点的集合为第一集合。

可选的，针对单根避雷针的情况，为建立一个通用、普适的避雷针布局优化设计理论模型，将避雷针在防护对象高度上的保护半径记为f(hr,hx)，即有：

其中，避雷针的高度为hr，防护对象高度为hx，保护半径为

可选的，对于单根避雷针系统，不仅保护半径可由避雷针高度hr和防护高度hx唯一确定，需要的避雷针最低高度hr同样也可由防护高度hx和保护半径唯一确定，故上式(1-1)可以变换为：

若防护对象上所有点的集合即第一集合为ω，当避雷针的架设位置的坐标为(xr,yr)时，对于防护对象上的任意一点(xpi,ypi,zpi)∈ω，要使改点处于避雷针的保护范围之内，则最极端的情况是该点处于避雷针在相应高度上的保护半径边界上，即满足：

(1-3)中，表示避雷针架设在地面(xr,yr)点时第i个防护对象上的点需要的避雷针的高度。结合式(1-2)和式(1-3)，则避雷针的高度为：

步骤102，根据建模原则，确定目标函数，所述建模原则为在所述第一集合中的不同子集下，所述避雷针的高度最大值为所述避雷针的架设位置对所述第一集合内的所有点都防护所需的最低高度。

可选的，若要使防护对象上的所有点均处于避雷针的保护范围内，则避雷针的最低高度应是避雷针的高度的最大值，即满足：

可选的，根据直击雷防护的最小成本原则，避雷针系统的建模的优化设计问题的最终目标为使得避雷针的高度为最低高度。令避雷针的架设位置(xr,yr)为优化变量，则目标函数为：

步骤103，根据所述目标函数以及优化建模原则，确定优化模型，所述优化建模原则为使所述避雷针的高度最低的原则。

根据式(1-6)，则单根避雷针布局的优化模型为：

其中，[x1,x2]^t为模型的决策变量，分别表示所述避雷针的架设位置的xr和yr的坐标值；所述ai表示变量xi的解空间的上界值，所述bi表示变量xi的解空间的下界值。

进一步可选的，式(1-6)和式(1-7)所对应的最优化求解问题均可通过智能优化算法进行求解，即将初始化模型参数和优化变量输入优化模型，所述优化变量为避雷针的架设位置坐标，获得输出的式(1-6)的目标函数值，即避雷针的高度。判断此目标函数值是否满足条件，当此目标函数值满足条件时，输出避雷针位置坐标最优解，当此目标函数值不满足条件时，继续更新优化变量，重新获得目标函数值，以便获得避雷针的最优位置和高度。

进一步的，式(1-6)表示的是是关于自变量xr和yr的函数，它是一个在ω空间内的最优化求解问题，其目标函数也可定义为：

优化模型可表示为：

其中，[y1,y2,y3]^t为模型的决策变量，分别表示所述第一集合的xpi、ypi、zpi的坐标值；所述ci表示量yi解空间的上界值，所述di表示量yi解空间的下界值。

可选的，式(1-8)和式(1-9)所对应的最优化求解问题均可通过智能优化算法进行求解。

进一步的，为了验证上述建立的单避雷针系统的模型的正确性，分别采用滚球法和折线法对单避雷针系统的模型进行验证，本实施例采用对一个单一长方体型防护对象的单避雷针布局问题进行寻优计算。在直角坐标系下，以该单一长方体型防护对象中心在地面的投影为中心建立坐标系，设定此防护对象的长度为a，宽度为b，高度为c，且防护对象的长度沿着x轴方向、宽度沿着y轴方向、高度沿z轴方向。

如图2所示，基于滚球法对单避雷针系统的优化设计问题的几何描述。

对于滚球法而言，其在防护对象高度hx所在水平面上的保护半径为：

式(1-10)中，hr为避雷针的高度，rc为滚球半径。

结合图2中各对象之间的几何关系，则避雷针的高度为：

需要说明的是，当采用式(1-11)对hr计算无解时，说明对于滚球法而言，单避雷针系统已经无法满足防护要求，需采用多避雷针系统进行防护。

由此，该问题下避雷针布局的目标函数即为：

优化模型可表示为：

对于式(1-12)和式(1-13)的求解，可以采用遗传算法来实现，式(1-12)即为该问题的适应度函数。可选的，将初始化模型参数和优化变量初始种群，优化变量初始种群即所述避雷针的初始架设位置坐标，输出适应度函数值，即所述避雷针的高度；判断所述适应度函数值是否满足预设条件，当所述适应度函数值满足预设条件时，输出所述避雷针的架设位置最优解；当所述适应度函数值不满足预设条件时，更新优化变量初始种群，以重新输出适应度函数值。

进一步的，取初始种群的大小为m＝100，交叉概率pc＝0.8，变异概率pm＝0.1，终止进化代数为t＝200；坐标xr和yr取值的上下界分别为[-10，10]、[-5，5]。当构建物尺寸为a＝20m、b＝10m、c＝12m时，采用滚球法利用遗传算法得到的避雷针位置坐标和高度的最优解与理论值的对比情况如下表：

从上表可以看出，利用遗传算法求解得到的避雷针位置坐标的最优解与理论值的绝对误差在8cm以内，避雷针高度的最优解与理论值的绝对误差在5cm以内，完全能够满足实际工程需求。

进一步的，如图3所示，基于折线法对单避雷针系统的优化设计问题的几何描述。

对于折线法而言，其在防护对象高度hx所在水平面上的保护半径为：

式中，hr为避雷针的高度，p为高度修正系数，p取值为：

根据式(1-14)和式(1-15)，并结合图3中各对象之间的几何关系，则避雷针的高度：

其中，hr≤30m；

其中，30m≤hr≤120m。

需要说明的是，在具体执行过程中，不同组合下所需避雷针高度hr的求解步骤如下：

①采用式(1-16)计算hr；

②若第①步得到的hr≤30m，则该结果即为避雷针的高度，计算结束；若第①步得到的hr>30m，则必须采用式(1-17)计算避雷针的高度，进入第③步；

③采用式(1-17)计算hr，若计算得到的hr≤120m，则该结果即为避雷针的高度，计算结束；若计算得到的hr>120m，则必须采用多避雷针系统才能达到防护要求。

则该避雷针布局的目标函数可以表示为：

优化模型可表示为：

对于式(1-18)和式(1-19)的求解，可以采用遗传算法来实现，式(1-18)即为该问题的适应度函数。

需要说明的是，为提高个体适应度函数值求解的准确度，防止其陷入局部最优，可通过多次寻优求解再取其最大值的方法提高优化的精度。

进一步的，取初始种群的大小为m＝100，交叉概率pc＝0.8，变异概率pm＝0.1，终止进化代数为t＝200；坐标xr和yr取值的上下界分别为[-10，10]、[-5，5]。当构建物尺寸为a＝20m、b＝10m、c＝12m时，采用折线法利用遗传算法得到的避雷针位置坐标和高度的最优解与理论值的对比情况如下表：

从上表可以看出，利用遗传算法求解得到的避雷针位置坐标的最优解与理论值的绝对误差在8cm以内，避雷针高度的最优解与理论值的绝对误差在5cm以内，完全能够满足实际工程需求。

进一步的，利用遗传算法求解该优化设计问题的收敛曲线以及最优解的保护范围如图4(滚球法)和图5(折线法)所示。从图4(a)和图5(a)中可以看出，经过200代的进化后，无论是采用滚球法还是折线法，其对应的适应度函数值变化均已经趋于平缓，说明此时解空间的种群已经逐渐逼近到了最优解上。

进一步的，图4(b)和图5(b)表示高度在12m的横切面，图4(b)和图5(b)中圆环内表示单避雷针系统的保护范围，长方形表示防护对象，从图4(b)和图5(b)最优解的保护范围可看出，无论是采用滚球法还是折线法，在最优解下，不同高度的防护对象均能够完全位于单避雷针系统在相应高度处的保护范围之内。

进一步的，图4(c)和图5(c)表示防护对象在xoy面投影对应的长方形中，经过xoy面第一、三象限的对角线，其所处纵切面的横水平坐标正方向从第三象限指向第一象限，即对角线1所处的纵切面；图4(d)和图5(d)表示防护对象在xoy面投影对应的长方形中，经过xoy面第二、四象限的对角线，其所处纵切面的横水平坐标正方向从第四象限指向第二象限，即对角线2所处的纵切面。从图4(c)和图5(c)，以及图4(d)和图5(d)中最优解的保护范围亦可看出，无论是采用滚球法还是折线法，在最优解下，不同高度的防护对象均能够完全位于避雷针系统在相应高度处的保护范围之内。对于滚球法图(4)而言，防护对象4个顶角(分别位于第一、二、三、四象限，高度12m)与保护范围边界之间的间距分别为<10-4m、0.0114m、0.0456m、0.0342m；对于折线法图(5)而言，防护对象4个顶角(分别位于第一、二、三、四象限，高度12m)与保护范围边界之间的间距分别为0.0640m、0.0868m、0.0226m、<10-4m。也就是说，无论是采用滚球法还是折线法，保护范围均能在极小的余量下将防护对象囊括在内，从而验证了该优化设计模型和方法的准确性和有效性。

下面利用建立的单避雷针系统模型对两个实际案例进行布局优化设计。优化设计过程中，分别采用滚球法和折线法作为避雷针保护范围计算方法，对单根避雷针的架设位置和高度进行优化求解，并对优化设计结果进行对比。

(1)在直角坐标系下，防护对象的布局如图6所示，其中，防护对象a的尺寸为6m×2m×4m，防护对象b的尺寸为6m×2m×3.5m，防护对象c的尺寸为5m×2m×3m。本实例分别采用滚球法和折线法对该问题进行优化求解。在求解过程中，遗传算法的参数设置为：取初始种群的大小为m＝100，交叉概率pc＝0.8，变异概率pm＝0.1，终止进化代数为t＝200；坐标xr和yr取值的上下界分别为[-16，16]、[-14，12]。利用遗传算法得到的优化结果见下表：

利用遗传算法得到的优化结果：附图7(a)和附图7(b)表示采用滚球法得到的最优求解，附图8(a)和附图8(b)表示采用折线法得到的最优求解，其中，附图7(a)和附图8(a)表示最优值和平均值的收敛曲线，附图7(b)和附图8(b)表示最优解在不同高度的保护范围示意图。

从上表中以及附图7和附图8中可以看出，经过200代的进化后，无论是采用滚球法还是折线法，其解空间的种群均能够逐渐逼近到最优解上。由于采用的避雷针系统保护范围计算方法不同，避雷针布局的位置和高度的最优解也会有所差异。但是，采用滚球法和折线法寻优求解的避雷针的架设位置坐标的差异较小，两者的偏差在0.55m以内。并且，无论是采用滚球法还是折线法得到的寻优求解结果，不同高度的防护对象均能够完全位于避雷针系统在相应高度处的保护范围之内。对于滚球法而言，防护对象在4m、3.5m、3m的高度上与保护范围边界的最小间距分别为：距离建筑物a处0.1988m、距离建筑物b处0.1298m、距离建筑物c处<10-4m；对于折线法而言，防护对象在4m、3.5m、3m的高度上与保护范围边界的最小间距分别为：距离建筑物a处0.0035m、距离建筑物b处<10-4m、距离建筑物c处0.0117m。上述结果分析表明，采用该优化算法得出的避雷针位置和高度的最优解是合理的、且完全满足防护要求的。

(2)在直角坐标系下，防护对象的布局如图9所示，其中，防护对象a的尺寸为12m×4m×12m，防护对象b的尺寸为46m×8m×6m。分别采用滚球法和折线法对该问题进行优化求解。在求解过程中，遗传算法的参数设置为：取初始种群的大小为m＝100，交叉概率pc＝0.8，变异概率pm＝0.1，终止进化代数为t＝200；坐标xr和yr取值的上下界分别为[0,0]、[46,32]。利用遗传算法得到的优化结果见下表，另外附图10(a)和附图10(b)表示采用滚球法得到的最优求解，附图11(a)和附图11(b)表示采用折线法得到的最优求解，其中，附图10(a)和附图11(a)表示最优值和平均值的收敛曲线，附图10(b)和附图11(b)表示最优解在不同高度的保护范围示意图。

从上表以附图10和附图11可以看出：经过200代的进化后，基于滚球法和折线法的寻优算法，其解空间的种群均能够逐渐逼近到最优解上。同样，基于不同保护范围计算方法的最优解还是会存在一定差异。但是，无论是采用滚球法还是折线法得到的寻优求解结果，不同高度的防护对象均能够完全位于避雷针系统在相应高度处的保护范围之内。并且，无论对于滚球法还是折线法，防护对象在12m、6m的高度上与保护范围边界的最小间距均小于10-4m。上述结果分析表明，采用该优化算法得出的避雷针位置和高度的最优解是合理的、且完全满足防护要求的。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本发明实施例提供一种单避雷针系统优化布局的建模装置，如图12所示，该装置包括：建立模块1201，第一确定模块1202，第二确定模块1203。

建立模块1201，用于建立三维空间坐标系，设置防护对象上所有点均处于避雷针的保护范围内，确定所述防护对象上所有点的集合为第一集合。

第一确定模块1202，用于根据建模原则，确定目标函数，所述建模原则为在所述第一集合中的不同子集下，所述避雷针的高度最大值为所述避雷针的架设位置对所述第一集合内的所有点都防护所需的最低高度。

可选的，所述第一确定模块1202，还用于根据确定目标函数；其中，所述(xr,yr)表示所述避雷针的架设位置，所述hr表示所述避雷针的高度，所述(xpi,ypi,zpi)表示所述防护对象上任一点，所述ω表示所述第一集合。

第二确定模块1203，用于根据所述目标函数以及优化建模原则，确定优化模型，所述优化建模原则为使所述避雷针的高度最低的原则。

可选的，所述第二确定模块1203，还用于根据确定优化模型；其中，[x1,x2]^t为模型的决策变量，分别表示所述避雷针的架设位置的xr和yr的坐标值；所述ai表示变量xi的解空间的上界值，所述bi表示变量xi的解空间的下界值。

进一步的，所述第一确定模块1202，还用于根据确定目标函数。

所述第二确定模块1203，还用于根据确定优化模型；其中，[y1,y2,y3]^t为模型的决策变量，分别表示所述第一集合的xpi、ypi、zpi的坐标值；所述ci表示量yi解空间的上界值，所述di表示量yi解空间的下界值。

进一步的，所述装置在获得优化模型后还用于：

将初始化模型参数和所述避雷针的初始架设位置坐标输入所述优化模型，输出目标函数值，所述目标函数值为所述避雷针的高度；

判断所述目标函数值是否满足预设条件，当所述目标函数值满足预设条件时，输出所述避雷针的架设位置坐标最优解；

当所述目标函数值不满足预设条件时，更新所述避雷针的初始架设位置坐标，以重新输出目标函数值。

进一步的，采用滚球法对根据建立模块1201，第一确定模块1202，第二确定模块1203构建的模型进行验证，所述第一确定模块1202，还用于采用确定目标函数；

所述第二确定模块1203，还用于根据

，确定优化模型；其中，所述rc为滚球半径。

进一步的，采用折线法对根据建立模块1201，第一确定模块1202，第二确定模块1203构建的模型进行验证，所述第一确定模块1202，还用于采用确定目标函数；

所述第二确定模块1203，还用于根据确定优化模型，其中，所述表示所述避雷针的高度。

进一步的，所述装置还用于将初始化模型参数和优化变量初始种群，优化变量初始种群即所述避雷针的初始架设位置坐标，输出适应度函数值，即所述避雷针的高度；判断所述适应度函数值是否满足预设条件，当所述适应度函数值满足预设条件时，输出所述避雷针的架设位置最优解；当所述适应度函数值不满足预设条件时，更新优化变量初始种群，以重新输出适应度函数值。

本发明实施例提供的一种单避雷针系统优化布局的建模装置，通过建立模块建立三维空间坐标系，设置防护对象上所有点均处于避雷针的保护范围内，确定所述防护对象上所有点的集合为第一集合，然后根据在所述第一集合中的不同子集下，所述避雷针的高度最大值为所述避雷针的架设位置对所述第一集合内的所有点都防护所需的最低高度，第一确定模块确定目标函数，再根据所述目标函数以及优化建模原则，第二确定模块确定优化模型，所述优化建模原则为使所述避雷针的高度最低的原则，采用该建模装置建立的模型得到的避雷针的架设位置及高度可以完全满足防护要求，并且在实际工程运用过程中操作过程简单、工作量小、效率高。

图13是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图13所示，该实施例的终端设备13包括：处理器1301、存储器1302以及存储在所述存储器1302中并可在所述处理器1301上运行的计算机程序1303，例如单避雷针系统优化布局的建模程序。所述处理器1301执行所述计算机程序1303时实现上述单避雷针系统优化布局的建模方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至103。所述处理器1301执行所述计算机程序1303时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图12所示模块1201至1203的功能。

示例性的，所述计算机程序1303可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器1302中，并由所述处理器1301执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序1303在所述单避雷针系统优化布局的建模装置或者终端设备13中的执行过程。例如，所述计算机程序1303可以被分割成建立模块1201，第一确定模块1202，第二确定模块1203，各模块具体功能如图12所示，在此不再一一赘述。

所述终端设备13可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器1301、存储器1302。本领域技术人员可以理解，图13仅仅是终端设备13的示例，并不构成对终端设备13的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器1301可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器1302可以是所述终端设备13的内部存储单元，例如终端设备13的硬盘或内存。所述存储器1302也可以是所述终端设备13的外部存储设备，例如所述终端设备13上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器1302还可以既包括所述终端设备13的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器1302用于存储所述计算机程序以及所述终端设备13所需的其他程序和数据。所述存储器1302还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。