一种基于先进数学算法的喷淋布置方法与流程

1.本发明涉及喷淋设计技术领域，具体涉及一种基于先进数学算法的喷淋布置方法。


背景技术：

2.随着人类社会的发展，人们对居住环境的要求也越来越高。多项用途、多功能、复合型的方向发展，使得同一栋建筑的同一楼层复合各种社会服务功能，这些对建筑防火技术都是挑战。自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施。自动喷水灭火系统具有安全可靠、经济实用、成功灭火率高的优点，其作为当今最有效的建筑消防系统，已经得到广泛的应用。
3.但是目前建筑设计行业普遍都是由相关设计制图人员借助相关软件来完成喷淋平面图，工作量大且繁琐。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种基于先进数学算法的喷淋布置方法，其利用计算机结合数学方法均匀合理布置喷淋，在满足相关规范要求的同时，减少喷头数量，优化管道布置，达到降低成本，减少施工难度的目的，推进自动喷水灭火系统的智能化发展。
5.本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种基于先进数学算法的喷淋布置方法，包括如下步骤：
6.化整为零，包括：根据建筑提供的资料图，将各个相对封闭独立房间的边界分别赋予数学属性，划分为不同的小单元f
p
，其中，p＝1,2,
…
；
7.图形识别，具体包括：用计算机对划分的小单元f
p
的轮廓进行处理分析，识别形状；
8.喷头布置，具体包括：根据形状识别结果以及相关规范中喷头布置要求布置喷头；
9.赋权最小生成树构造，具体包括：根据喷头布置结果以及相关规范中配水支管、配水管控制的喷头数量要求，构造所有小单元赋权最小生成树；
10.合零为整，具体包括：全部小单元赋权最小生成树构造计算完成后，指定主横干管位置将上述各赋权最小生成树连接至立管起点处，至此计算结束，得到全部区域的最优喷淋布置。
11.进一步地，本发明的基于先进数学算法的喷淋布置方法还包括如下步骤：坐标系转换，具体包括：对划分的小单元f
p
，分别进行坐标系转换，在全部小单元赋权最小生成树构造计算完成后，转换恢复为原坐标系，然后再指定主横干管位置将上述各赋权最小生成树连接至立管起点处，至此计算结束，得到全部区域的最优喷淋布置。
12.进一步地，用计算机对划分的小单元f
p
的轮廓进行处理分析，识别形状，并判断小单元f
p
的轮廓是规则几何形状还是非规则几何形状，具体包括：提前采集录入各规则几何
图形的数学特征，将小单元f
p
的轮廓进行处理分析，与提前采集录入的各规则几何图形的数学特征进行匹配，判断出各小单元f
p
的轮廓是否为规则几何形状，并识别形状，若是无法识别出形状，则判定为非规则几何形状。
13.进一步地，根据形状识别结果以及相关规范中喷头布置要求布置喷头，具体包括：按照设定顺序依次对各个小单元f
p
进行计算，直至所有小单元f
p
计算完成，得到所有小单元f
p
的喷头布置；当遇到小单元f
p
的轮廓是规则几何形状时，则对该小单元f
p
进行计算，得到该小单元f
p
的喷头布置，当遇到小单元f
p
的轮廓是非规则几何形状，则再次将该小单元f
p
划分为不同的小分单元f
pr
，其中p＝1,2,
…
；r＝1,2,
…
，对各个小分单元f
pr
进行计算，对该小单元f
p
中划分的各个小分单元f
pr
进行整合，检查f
pr
中相邻区域单元间距是否满足规范要求，若均满足要求，则不做调整，若不满足规范要求，则按规范要求进行相应调整，并结合数学算法得到局部的全局最优喷头布置。
14.进一步地，当遇到小单元f
p
的轮廓是规则几何形状时，则对该规则几何形状的小单元f
p
进行计算，得到该小单元f
p
的喷头布置，具体包括：
15.对于遇到的规则几何形状的小单元f
p
，设延坐标轴方向x1当y＝y
i
时喷头间距为a
i
，喷头数量为m
i
，当f1(x,y)在y＝y
i
时划分单元延x1的长度为dx
i
；延坐标轴方向y1当x＝x
i
时喷头间距为b
j
，喷头数量为n
j
，当f1(x,y)在x＝x
j
时划分单元延y1的宽度为dy
j
，建立如下约束条件：
16.f
p
范围内构成闭合区域，为喷头布置范围，记为可行域r
p
；
17.控制喷头间间距在a～b，a≤a
i
，b
j
≤b；
18.当y＝y
i
时，在坐标轴方向x1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙范围为l
min
～l
max
，dx
i
‑
2*l
max
≤a
i
×
(m
i
‑
1)≤dx
i
‑
2*l
min
；
19.当x＝x
j
时，在坐标轴方向y1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙范围为l
min
～l
max
，dy
j
‑
2*l
max
≤b
j
×
(n
j
‑
1)≤dy
j
‑
2*l
min
；
20.相邻4个喷头构成矩形或平行四边形时，相关规范中该矩形或平行四边形的长边边长要求等于或小于规范要求间距b，且大于或等于规范要求间距a，则max{a
i
，b
j
}≤b；
21.相邻4个喷头构成正方形时，相关规范中该正方形的边长要求等于或小于规范要求间距c，且大于或等于规范要求间距a，则a≤a
i
，b
j
≤c。
22.进一步地，当遇到小单元f
p
的轮廓是非规则几何形状时，则结合数学算法得到局部的全局最优喷头布置，具体包括：
23.将遇到的非规则几何形状的小单元f
p
再次进行划分为不同的小分单元f
pr
，从小分单元f
11
开始，设延坐标轴方向x1当y＝y
i
时喷头间距为a
1i
，喷头数量为m
1i
，当f
11
(x,y)在y＝y
i
时划分单元延x1的长度为dx
1i
；坐标轴方向y1当x＝x
i
时喷头间距为b
1j
，喷头数量为n
1j
，当f
11
(x,y)在x＝x
j
时划分单元延y1的宽度为dy
1j
，建立如下约束条件：
24.对该小单元f
p
分别进行竖向或横向划分计算；
25.f
11
范围内构成闭合区域，为喷头布置范围，记为可行域r
11
；
26.控制喷头间间距在a～b：a≤a
1i
，b
1j
≤b；
27.当y＝y
i
时，在坐标轴方向x1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙范围为l
min
～l
max
：dx
1i
‑
2*l
max
≤a
1i
×
(m
1i
‑
1)≤dx
1i
‑
2*l
min
；
28.当x＝x
j
时，在坐标轴方向y1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙范围为l
min
～l
max
：
dy
1j
‑
2*l
max
≤b
1j
×
(n
1j
‑
1)≤dy
1j
‑
2*l
min
；
29.相邻4个喷头构成矩形或平行四边形时，相关规范中该矩形或平行四边形的长边边长要求等于或小于规范要求间距b，且大于或等于规范要求间距a，max{a
1i
，b
1j
}≤b；
30.相邻4个喷头构成正方形时，相关规范中该正方形的边长要求等于或小于规范要求间距c，且大于或等于a，a≤a
1i
，b
1j
≤c；
31.当f
11
计算结束后，对f
12
进行以上计算，直至该小单元f
p
中所有小分单元计算完成；
32.对该小单元f
p
中划分的小分单元f
pr
进行整合，检查f
pr
中相邻区域单元间距，判断各个相邻区域单元间距是否满足规范要求，若均满足要求，则不做调整；
33.若存在相邻喷头s2、s3的间距>规范要求间距b或当相邻喷头构成正方形时喷头间距>规范要求间距c时，作出如下调整：当相邻喷头间距与规范要求间距之差≤小分单元的可调间距之和，则增大喷头间距，使该小单元f
p
中各个喷头布置均满足要求；当相邻喷头间距与规范要求间距之差>左右小分单元的可调间距之和，则缩小喷头间距再增设喷头，使该小单元f
p
中各个喷头布置均满足要求；
34.若存在相邻喷头s2、s3的间距<规范要求间距a时，作出如下调整：当左右或上下两间邻喷头间距至少其一满足规范要求时，则删除满足规范要求的两间邻喷头之间的喷头s2或s3，使该小单元f
p
中各个喷头布置均满足要求；当左右或上下间邻喷头间距均不满足规范要求时，作出如下调整：若间邻喷头间距与规范要求间距之差≤左右小分单元的可调间距之和，则删除一个喷头s2或s3再增大喷头间距，使该小单元f
p
中各个喷头布置均满足要求；若间邻喷头间距与规范要求间距之差>左右小分单元的可调间距之和，则增大相邻喷头s2、s3的间距，使该小单元f
p
中各个喷头布置均满足要求；
35.对不同划分方式，选取f
p
中使喷头数量最少的划分方式。
36.进一步地，当遇到小单元f
p
的轮廓是非规则几何形状时，则结合模拟退火算法思想求解局部的全局最优喷头布置，具体包括：
37.当遇到f
p
为非规则几何形状时，结合模拟退火算法，计算使喷头数最小，对f
p
进行划分为不同的小分单元f
pr
，分别均匀布置喷头，以此为初始条件，对f
p
中喷头数求和，若相邻的f
pr
喷头距离不满足规范要求，按上述要求调整扰动，包含区域划分方式、喷头的删减移动，根据每次调整再求得喷头数，按判别条件接受调整布置，重复进行至达到迭代计算次数后，若寻找到最优解，则计算结束；若不满足最优解条件，回到对初始条件进行扰动，重复上述计算过程。
38.进一步地，根据喷头布置结果以及相关规范中配水支管、配水管控制的喷头数量要求，构造所有小单元赋权最小生成树，具体包括：令有向图g1是由两个非空有限集合v1、u1和v1、u1中某些元素的有序对集合a1构成的三元组，记为g1＝(v1,u1,a1)，其中v1＝{v1,v2,
…
}分别对应不同的喷头，称为图g1的顶点集或节点集，v1中的每一个元素v
i
(i＝1,2,
…
)称为该图的一个顶点或节点；u1＝{u1,u2,
…
}分别对应配水支管、配水管的交叉节点，称为图g1的节点集，u1中的每一个元素u
i
(i＝1,2,
…
)称为该图的一个节点；a1＝{a1,a2,
…
}分别对应不同配水支管、配水管段，称为图g1的弧集，a1中的每一个元素a
k
即v1、u1中某两个元素v
i
,v
j
,u
i
,u
j
的有序对，记a
k
＝(v
i
,v
j
)、(v
i
,u
i’)、(u
i’,u
j’)或a
k
＝v
i
v
j
、v
i
u
i’、u
i’u
j’(k＝1,2,
…
,n)，当a
k
＝v
i
v
j
时，被称为该图的一条从v
i
到v
j
的弧，称v
i
为a
k
的尾(tail)，v
j
为a
k
的头(head)，并称弧a
k
为v
i
的出弧(outgoing arc)，为v
j
的入弧(incomingarc)；
39.对于生成树g1，根据规范要求中连接的洒水喷头数量，确定配水支管、配水管的管径，规范要求中配水管两侧每根配水支管控制的洒水喷头数量不超过m，配水支管、配水管的交叉节点u
i
的入弧上，连续喷头个数v
i
应不大于n，同时g1应为连通的无圈图，即能生成树；根据包括综合成本、生产施工难易程度在内的各种因素对有向图的每条边赋予不同的权数值，设置两个集合p和q，其中p用于存放g的最小生成树中的顶点，集合q存放g1的最小生成树中的边，令集合p的初值为p＝{v1}，假设构造最小生成树时，从顶点v1出发，集合q的初值为q＝φ，算法的思想是，从所有p∈p，v∈v
‑
p的边中，选取具有最小权值的边pv，将顶点v加入集合p中，将边pv加入集合q中，如此不断重复，直到p＝v时，最小生成树构造完毕，这时集合q中包含了最小生成树的所有边，当g1计算结束后，对g2进行以上计算，直至f中所有小单元赋权最小生成树构造计算完成。
40.本发明至少具有如下有益效果：本发明的基于先进数学算法的喷淋布置方法，其步骤包括：将建筑资料图各个相对封闭独立房间划分为不同的小单元；运用计算机识别划分单元轮廓形状；为方便计算对不同的独立单元房间分别进行坐标系转换；根据图形识别划分结果及相关规范要求布置喷头，结合模拟退火算法思想求解局部的全局最优喷头布置；根据喷头布置结果，结合配水管控制的标准流量洒水喷头数量，构造赋权最小生成树。重复上述步骤求解各划分单元的最优喷淋布置至全部划分单元计算结束后，恢复为原坐标系，指定主横干管位置将上述各赋权最小生成树连接至立管起点处，至此计算结束，得到全部区域的最优喷淋布置。本发明采用上述方案利用计算机结合数学方法均匀合理布置喷淋，在满足相关规范要求的同时，减少喷头数量，优化管道布置，达到降低成本，减少施工难度的目的，推进自动喷水灭火系统的智能化发展。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
42.图1为本发明实施例提供的基于先进数学算法的喷淋布置方法的方法流程图；
43.图2为模拟退火算法流程图；
44.图3为非规则几何形状f1小单元内的喷头布置局部示意图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.参见图1，本发明实施例提供一种基于先进数学算法的喷淋布置方法，包括如下步骤：
48.化整为零，包括：根据建筑提供的资料图，将各个相对封闭独立房间的边界分别赋予数学属性，划分为不同的小单元f
p,
，其中，p＝1,2,
…
；若有小单元的区域较大(即大于设定的标准)，则根据需要将该小单元再次进行划分。
49.坐标系转换，具体包括：对划分的小单元f
p
，分别进行坐标系转换；
50.图形识别，具体包括：用计算机对划分的小单元f
p
的轮廓进行处理分析，识别形状，并判断小单元f
p
的轮廓是规则几何形状还是非规则几何形状；
51.喷头布置，具体包括：根据形状识别结果以及相关规范中喷头布置要求布置喷头；
52.赋权最小生成树构造，具体包括：根据喷头布置结果以及相关规范中配水支管、配水管控制的喷头数量要求，构造所有小单元赋权最小生成树；
53.合零为整，具体包括：全部小单元赋权最小生成树构造计算完成后，转换恢复为原坐标系，指定主横干管位置将上述各赋权最小生成树连接至立管起点处，生成全部的优化喷淋布置，至此计算结束。
54.进一步地，对划分的小单元f
p
，分别进行坐标系转换，具体包括：对不同的独立单元房间f
p
，通过平移、旋转将原坐标系o
–
xy分别进行坐标系转换为o
p
’–
x
p’y
p’，以便对各划分单元分别进行快速计算。新旧坐标系之间的变换公式如下：
55.坐标转换是空间实体的位置描述，是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程。通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。坐标系转换为优选方案，为了方便计算。当然，也可以不进行坐标系转换。
56.进一步地，工程图基于线条信息表示，图形通常由点、线、面、体等几何元素属性组成。目前来说普遍是二维的，不同的划分单元f
p
可以表示为多个二维数组f(x,y)。进一步的为了能用计算机对图像进行加工，将连续的图像离散化处理。提前采集录入各规则几何图形的数学特征，将小单元f
p
的轮廓进行处理分析，与提前采集录入的各规则几何图形的数学特征进行匹配，判断出各小单元f
p
的轮廓是否为规则几何形状，并识别形状，若是无法识别出形状，则判定为非规则几何形状。
57.进一步地，根据形状识别结果以及相关规范中喷头布置要求布置喷头，具体包括：按照设定顺序(如按照从上到下、从左到右的顺序)依次对各个小单元f
p
进行计算，直至所有小单元f
p
计算完成，得到所有小单元f
p
的喷头布置(如当第一个f1计算结束后，对下一个f2进行以上计算，直至f中所有小单元计算完成)；当遇到小单元f
p
的轮廓是规则几何形状时，则对该小单元f
p
进行计算，得到该小单元f
p
的喷头布置，当遇到小单元f
p
的轮廓是非规则几何形状，则再次将该小单元f
p
划分为不同的小分单元f
pr
，其中p＝1,2,
…
；r＝1,2,
…
，对各个小分单元f
pr
进行计算，对该小单元f
p
中划分的各个小分单元f
pr
进行整合，检查f
pr
中相邻区域单元间距是否满足规范要求，若均满足要求，则不做调整，若不满足规范要求，则按规范要求进行相应调整，并结合数学算法得到局部的全局最优喷头布置。
58.进一步地，当遇到小单元f
p
的轮廓是规则几何形状时，则对该规则几何形状的小
单元f
p
进行计算，得到该小单元f
p
的喷头布置，具体包括：
59.对于遇到的规则几何形状的小单元f
p
，设延坐标轴方向x1当y＝y
i
时喷头间距为a
i
，喷头数量为m
i
，当f1(x,y)在y＝y
i
时划分单元延x1的长度为dx
i
；延坐标轴方向y1当x＝x
i
时喷头间距为b
j
，喷头数量为n
j
，当f1(x,y)在x＝x
j
时划分单元延y1的宽度为dy
j
，建立如下约束条件：
60.f1范围内构成闭合区域，为喷头布置范围，记为可行域r1；
61.控制喷头间间距在a～b，a≤a
i
，b
j
≤b；
62.当y＝y
i
时，在坐标轴方向x1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙范围为l
min
～l
max
，dx
i
‑
2*l
max
≤a
i
×
(m
i
‑
1)≤dx
i
‑
2*l
min
；
63.当x＝x
j
时，在坐标轴方向y1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙范围为l
min
～l
max
，dy
j
‑
2*l
max
≤b
j
×
(n
j
‑
1)≤dy
j
‑
2*l
min
；
64.相邻4个喷头构成矩形或平行四边形时，相关规范中该矩形或平行四边形的长边边长要求等于或小于规范要求间距b，且大于或等于规范要求间距a，则max{a
i
，b
j
}≤b；
65.相邻4个喷头构成正方形时，相关规范中该正方形的边长要求等于或小于规范要求间距c，且大于或等于规范要求间距a，则a≤a
i
，b
j
≤c。
66.进一步地，当遇到小单元f
p
的轮廓是非规则几何形状时，则结合数学算法得到局部的全局最优喷头布置，具体包括：
67.将遇到的非规则几何形状的小单元f
p
再次进行划分为不同的小分单元f
pr
，从小分单元f
11
开始，对应转换后的坐标系o1’–
x1’
y1’
，设延坐标轴方向x1当y＝y
i
时喷头间距为a
1i
，喷头数量为m
1i
，当f
11
(x,y)在y＝y
i
时划分单元延x1的长度为dx
1i
；坐标轴方向y1当x＝x
i
时喷头间距为b
1j
，喷头数量为n
1j
，当f
11
(x,y)在x＝x
j
时划分单元延y1的宽度为dy
1j
，建立如下约束条件：
68.对f
p
分别进行竖向或横向划分计算；
69.f
11
范围内构成闭合区域，为喷头布置范围，记为可行域r
11
；
70.控制喷头间间距在a～b：a≤a
1i
，b
1j
≤b；
71.当y＝y
i
时，在坐标轴方向x1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙范围为l
min
～l
max
：dx
1i
‑
2*l
max
≤a
1i
×
(m
1i
‑
1)≤dx
1i
‑
2*l
min
；
72.当x＝x
j
时，在坐标轴方向y1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙范围为l
min
～l
max
：dy
1j
‑
2*l
max
≤b
1j
×
(n
1j
‑
1)≤dy
1j
‑
2*l
min
；
73.相邻4个喷头构成矩形或平行四边形时，相关规范中该矩形或平行四边形的长边边长要求等于或小于规范要求间距b，且大于或等于规范要求间距a，max{a
1i
，b
1j
}≤b；
74.相邻4个喷头构成正方形时，相关规范中该正方形的边长要求等于或小于规范要求间距c，且大于或等于a，a≤a
1i
，b
1j
≤c；
75.当f
11
计算结束后，对f
12
进行以上计算，直至f
p
中所有小分单元计算完成；
76.重新构造闭合区域，f
p
范围内构成闭合区域，为喷头布置范围，记为可行域r
p
；
77.对f
p
中划分的小分单元f
pr
进行整合，检查f
pr
中相邻区域单元间距，判断各个相邻区域单元间距是否满足规范要求，若均满足要求，则不做调整；
78.若存在相邻喷头间距>规范要求间距b或当相邻喷头构成正方形时喷头间距>规范要求间距c时，作出如下调整：当相邻喷头间距与规范要求间距之差≤左右小分单元的可调
间距之和，则增大喷头间距；当相邻喷头间距与规范要求间距之差>左右小分单元的可调间距之和，则缩小喷头间距再增设喷头；
79.若存在相邻喷头间距<规范要求间距a时，作出如下调整：当左右或上下间邻喷头间距l1、l2≤规范要求间距b或间邻喷头构成正方形时喷头间距≤规范要求间距c时，则删除喷头间距更小侧喷头；当左右或上下间邻喷头间距>规范要求间距b或间邻喷头构成正方形时喷头间距>规范要求间距c时，作出如下调整：若间邻喷头间距与规范要求间距之差≤左右小分单元的可调间距之和，则删除喷头(如喷头间距更小侧喷头)再增大喷头间距；若间邻喷头间距与规范要求间距之差>左右小分单元的可调间距之和，则缩小喷头间距(如喷头间距更大侧喷头间距)；
80.如参见图3，本发明的f
pr
中相邻区域单元间距为相邻喷头s2、s3的间距l，喷头s2、s3分别位于不同但相邻的小分单元。
81.若存在相邻喷头s2、s3的间距l>规范要求间距b或当相邻喷头s2、s3构成正方形时相邻喷头s2、s3的间距l>规范要求间距c的情况时，作出如下调整：如果可以调节喷头之间的间距则调节喷头之间的间距，不必增加喷头，即可使所有喷头之间的间距均满足要求，如果调节喷头之间的间距无法使所有喷头之间的间距均满足要求，则缩小喷头间距再增设喷头，使所有喷头之间的间距均满足要求。优选地，当相邻喷头间距与规范要求间距之差≤左右小分单元的可调间距之和，则增大喷头间距；当相邻喷头间距与规范要求间距之差>左右小分单元的可调间距之和，则缩小喷头间距再增设喷头。
82.若存在相邻喷头s2、s3的间距l<规范要求间距a的情况时，作出如下调整：喷头s2左侧或上侧的喷头为s1，喷头s3右侧或下侧的喷头为s4，当左右或上下两个间邻喷头间距即s1与s3的间距l1、s2与s4的间距l2中至少一个满足规范要求即小于或等于规范要求间距b或间邻喷头构成正方形时两个间邻喷头间距至少一个小于或等于规范要求间距c，则删除满足规范要求的两间邻喷头之间的喷头s2或s3，优选地，删除较小间邻喷头间距对应的两间邻喷头之间的喷头；当左右或上下两个间邻喷头间距即s1与s3的间距、s2与s4的间距均大于规范要求间距b或间邻喷头构成正方形时两个间邻喷头间距均大于规范要求间距c时，作出如下调整：如果可以调节喷头之间的间距则调节喷头之间的间距，不必删减喷头，即可使所有喷头之间的间距均满足要求，如果调节喷头之间的间距无法使所有喷头之间的间距均满足要求，则删除喷头s2、s3中其中之一的喷头，然后再调节喷头之间的间距，使所有喷头之间的间距均满足要求。优选地，若间邻喷头间距与规范要求间距之差≤左右小分单元的可调间距之和，则删除喷头间距更小侧喷头再增大喷头间距；若间邻喷头间距与规范要求间距之差>左右小分单元的可调间距之和，则缩小喷头间距更大侧喷头间距。
83.对不同划分方式，选取f1中使喷头数量最少的划分方式。
84.将遇到的非规则几何形状的小单元f
p
再次进行划分为不同的小分单元f
pr
，并可以识别出小分单元f
pr
的轮廓形状，判断是规则几何形状还是非规则几何形状。无论小分单元f
pr
是规则几何形状还是非规则几何形状，均按照上述方法计算，然后可以人为干预调整非规则几何形状的小分单元内或附近的喷头布置。当然，也可以再识别出小分单元f
pr
的轮廓后根据识别结果分类(规则几何形状或非规则几何形状)自动布置喷头。
85.相关规范如《自动喷水灭火系统设计规范》(fb50084
‑
2017)中7.1.2条，洒水喷头的布置间距及相邻配水支管的间距，应根据设置场所的火灾危险等级等确定，并应不大于
表格的规定，且不应小于a(如规范中a为1.8m)，下以中危险级ⅰ级为例说明，其余未列举危险等级的喷头布置距离要求对应修改。
86.表1直立型、下垂型标准覆盖面积洒水喷头的布置
[0087][0088]
当遇到小单元f
p
的轮廓是规则几何形状时，则对该规则几何形状的小单元f
p
进行计算，得到该小单元f
p
的喷头布置，一种具体实施例如下：
[0089]
从f1开始。当遇到小分单元为规则几何形状时，设延坐标轴方向x1当y＝y
i
时喷头间距为a
i
，喷头数量为m
i
，当f1(x,y)在y＝y
i
时间划分单元延x1的长度为dx
i
；坐标轴方向y1当x＝x
i
时喷头间距为b
j
，喷头数量为n
j
，当f1(x,y)在x＝x
j
时划分单元延y1的宽度为dy
j
。结合常规设计作图习惯，未注明单位均以mm计算，同时为简化计算，喷头点位所在坐标系位置中均以100mm的整数倍计。则可建立约束条件：
[0090]
(1)f1范围内构成闭合区域，为喷头布置范围，记为可行域r1；
[0091]
(2)控制喷头间间距在1.8～4m：1800mm≤a
i
，b
j
≤4000mm；
[0092]
(3)当y＝y
i
时，在坐标轴方向x1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙0.1～1.8m：dx
i
‑
1800*2≤a
i
×
(m
i
‑
1)≤dx
i
‑
100*2；
[0093]
当x＝x
j
时，在坐标轴方向y1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙0.1～1.8m：dy
j
‑
1800*2≤b
j
×
(n
j
‑
1)≤dy
j
‑
100*2；
[0094]
(4)相邻4个喷头构成矩形或平行四边形时，max{a
i
，b
j
}≤4000mm；
[0095]
(5)相邻4个喷头构成正方形时，1800mm≤a
i
，b
j
≤3600mm；
[0096]
(6)当该小分单元计算结束后，对下一个小分单元进行计算，直至f中所有小单元计算完成。
[0097]
当遇到小单元f
p
的轮廓是非规则几何形状时，则结合数学算法得到局部的全局最优喷头布置，一种具体实施例如下：
[0098]
从f1开始，当遇到小分单元为非规则几何形状时，则将该非规则几何形状的小分单元再次进行划分为不同的小分单元f
1r
(r＝1,2,
…
)。从小分单元f
11
开始，对应转换后的坐标系o1’–
x1’
y1’
。设延坐标轴方向x1当y＝y
i
时喷头间距为a
1i
，喷头数量为m
1i
，当f
11
(x,y)在y＝y
i
时划分单元延x1的长度为dx
1i
；坐标轴方向y1当x＝x
i
时喷头间距为b
1j
，喷头数量为n
1j
，当f
11
(x,y)在x＝x
j
时划分单元延y1的宽度为dy
1j
。结合常规设计作图习惯，未注明单位均以mm计算，同时为简化计算，喷头点位所在坐标系位置中均以100mm的整数倍计。则可建立约束条件：
[0099]
(1)对将该非规则几何形状的小分单元分别进行竖向或横向划分(不同划分方式)计算；
[0100]
(2)f
11
范围内构成闭合区域，为喷头布置范围，记为可行域r
11
；
[0101]
(3)控制喷头间间距在1.8～4m：1800mm≤a
1i
，b
1j
≤4000mm；
[0102]
(4)当y＝y
i
时，在坐标轴方向x1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙0.1～1.8m：dx
1i
‑
1800*2≤a
1i
×
(m
1i
‑
1)≤dx
1i
‑
100*2；
[0103]
当x＝x
j
时，在坐标轴方向y1均匀布置喷头，且应满足边缘距墙0.1～1.8m：dy
1j
‑
1800*2≤b
1j
×
(n
1j
‑
1)≤dy
1j
‑
100*2；
[0104]
(5)相邻4个喷头构成矩形或平行四边形时，max{a
1i
，b
1j
}≤4000mm；
[0105]
(6)相邻4个喷头构成正方形时，1800mm≤a
1i
，b
1j
≤3600mm；
[0106]
(7)当f
11
计算结束后，对f
12
进行以上计算，直至f1中所有小分单元计算完成；
[0107]
(8)重新构造闭合区域。f1范围内构成闭合区域，为喷头布置范围，记为可行域r1；
[0108]
(9)对f1中划分的小分单元f
1r
(r＝1,2,
…
)进行整合，检查f
1r
(r＝1,2,
…
)中相邻区域单元间距，是否满足规范要求；若均满足要求，则不做调整；
[0109]
若存在相邻喷头间距>4m或当相邻喷头构成正方形时喷头间距>3.6m时，作出如下调整：当相邻喷头间距与规范要求间距之差≤左右小分单元的可调间距之和，则增大喷头间距；当相邻喷头间距与规范要求间距之差>左右小分单元的可调间距之和，则缩小喷头间距再增设喷头。
[0110]
若存在相邻喷头间距<1.8m时，作出如下调整：当左右或上下间邻喷头间距≤4m或间邻喷头构成非正方形时喷头间距≤3.6m时，则删除喷头间距更小侧喷头。当左右或上下间邻喷头间距>4m或间邻喷头构成正方形时喷头间距>3.6m时，作出如下调整：若间邻喷头间距与规范要求间距之差≤左右小分单元的可调间距之和，则删除喷头间距更小侧喷头再增大喷头间距；若间邻喷头间距与规范要求间距之差>左右小分单元的可调间距之和，则缩小喷头间距更大侧喷头间距；
[0111]
(10)对不同划分方式，选取f
p
中使喷头数量最少的；
[0112]
(11)当该小分单元计算结束后，对下一个小分单元进行计算，直至f中所有小单元计算完成。
[0113]
进一步地，若小单元f
p
的轮廓是非规则几何形状，则结合模拟退火算法思想求解局部的全局最优喷头布置，具体包括：
[0114]
当f
p
(p＝1,2,
…
)为非规则几何形状时，结合模拟退火算法，计算使喷头数最小，流程见附图2。对f
p
进行划分为不同的小分单元f
pr
(p＝1,2,
…
，r＝1,2,
…
)，分别均匀布置喷头，以此为初始条件，对f
p
中喷头数求和。若相邻的f
pr
喷头距离不满足规范要求，按上述要求调整扰动，包含区域划分方式、喷头的删减移动等，根据每次调整再求得喷头数，按判别条件接受调整布置，重复进行至达到迭代计算次数后，若寻找到最优解，则计算结束；若不满足最优解条件，回到对初始条件进行扰动，重复上述计算过程。
[0115]
模拟退火算法得益于材料的统计力学的研究成果。统计力学表明材料中粒子的不同结构对应于粒子的不同能量水平。在高温条件下，粒子的能量较高，可以自由运动和重新排列。在低温条件下，粒子能量较低。如果从高温开始，非常缓慢地降温(这个过程被称为退火)，粒子就可以在每个温度下达到热平衡。当系统完全被冷却时，最终形成处于低能状态的晶体。从某一较高初温出发，伴随温度参数的不断下降，结合概率突跳特性在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解，即在局部最优解能概率性地跳出并最终趋于全局最优。
[0116]
《自动喷水灭火系统设计规范》(fb50084
‑
2017)中8.0.9条，中危险级场所中配水
支管、配水管控制的标准流量洒水喷头数量，不宜超过表格的规定，且配水管两侧每根配水支管控制的标准流量洒水喷头数量不应超过8只，下以中危险级ⅰ级为例说明，其余未列举危险等级配水支管、配水管控制的喷头数量要求对应修改。
[0117]
表2中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准流量洒水喷头数量
[0118][0119]
进一步地，根据喷头布置结果以及相关规范中配水支管、配水管控制的喷头数量要求，构造所有小单元赋权最小生成树，具体包括：图g1是由两个非空有限集合v1、u1和v1、u1中某些元素的有序对集合a1构成的三元组，记为g1＝(v1,u1,a1)。其中v1＝{v1,v2,
…
}分别对应不同的喷头，称为图g1的顶点集或节点集，v1中的每一个元素v
i
(i＝1,2,
…
)称为该图的一个顶点或节点；u1＝{u1,u2,
…
}分别对应配水支管、配水管的交叉节点，称为图g1的节点集，u1中的每一个元素u
i
(i＝1,2,
…
)称为该图的一个节点；a1＝{a1,a2,
…
}分别对应不同配水支管、配水管段，称为图g1的弧集，a1中的每一个元素a
k
(即v1、u1中某两个元素v
i
,v
j
,u
i
,u
j
的有序对)记为a
k
＝(v
i
,v
j
)、(v
i
,u
i’)、(u
i’,u
j’)或a
k
＝v
i
v
j
、v
i
u
i’、u
i’u
j’(k＝1,2,
…
)。当a
k
＝v
i
v
j
时，被称为该图的一条从v
i
到v
j
的弧，称v
i
为a
k
的尾(tail)，v
j
为a
k
的头(head)，并称弧a
k
为v
i
的出弧(outgoing arc)，为v
j
的入弧(incoming arc)。
[0120]
对于生成树g1，根据规范要求中连接的洒水喷头数量，确定配水支管、配水管的管径。配水管两侧每根配水支管控制的标准流量洒水喷头数量不应超过8只，配水支管、配水管的交叉节点u
i
的入弧上，连续喷头个数v
i
应不大于8。同时g1应为连通的无圈图，即能生成树。
[0121]
权重是一个相对的概念，是针对某一指标而言，反映在整体中的相对重要程度。根据不同管径的人工材料等综合成本、生产施工难易程度等因素对有向图的每条边赋予不同的权数值。
[0122]
设置两个集合p和q，其中p用于存放g的最小生成树中的顶点，集合q存放g1的最小生成树中的边。令集合p的初值为p＝{v1}(假设构造最小生成树时，从顶点v1出发)，集合q的初值为q＝φ。算法的思想是，从所有p∈p，v∈v
‑
p的边中，选取具有最小权值的边pv，将顶点v加入集合p中，将边pv加入集合q中，如此不断重复，直到p＝v时，最小生成树构造完毕，这时集合q中包含了最小生成树的所有边。
[0123]
当g1计算结束后，对g2进行以上计算，直至f中所有小单元赋权最小生成树构造计算完成。
[0124]
通过本发明的上述技术方案，利用计算机结合数学方法，提供向智能化喷淋布置转变的思路，减少人工的重复繁琐制图设计过程，同时提升制图设计的效率，推进自动喷水灭火系统的智能化发展。
[0125]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。