本发明涉及bim，尤其涉及一种基于bim技术用于高效机房的线槽断管与电缆编码及能耗管控系统、方法。
背景技术：
1、随着数据中心和高效机房的迅速发展，在现代建筑中，机房作为核心部分，其线槽断管、电缆编码和能耗管控至关重要。然而，现有的基于建筑信息模型(buildinginformation modeling，bim)技术的通信网络配线管理系统及管理方法，在关于机房线槽断管、电缆编码和能耗管控管理方面，存在电缆真实路径和电缆标签信息不足等问题，难以实现对线缆的精确记录和实时追踪，在传统能耗管理方面，缺乏精确的能耗数据采集和分析工具，只能获得粗略的能耗总量数据，而无法深入了解各设备的能耗情况、能耗变化趋势以及能耗异常的原因，导致运维困难，能耗管理效率低下。为此，本发明设计了一种基于bim技术用于高效机房的线槽断管与电缆编码及能耗管控系统、方法，通过数字化手段对机房内各类设备和线路进行精确管理，提高了机房布线的效率和准确性，充分利用了建筑空间布局，降低了机房的建设和运行成本。
技术实现思路
1、本发明旨在解决现有技术中的不足，提供了一种基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控系统、方法，通过构建三维bim模型，对线槽断管和电缆进行精确编码，并结合数据采集模块和能耗管理系统，实现机房内各设备的全面数字化管理和能耗精确监测，达到能耗的高效管控目的，降低了机房的建设和运行成本。
2、本发明提供以下技术方案实现上述技术目的。
3、一种基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控系统，包括bim模型构建模块、线槽断管模块、电缆路径优化排布模块、电缆编码系统模块、数据采集模块、能耗管控模块；bim模型构建模块用于建立机房的三维数字模型；线槽断管模块用于对线槽模型进行模拟断管，生成线槽断管的施工图纸；电缆路径优化排布模块用于对电缆路径进行优化排布；电缆编码系统模块用于对电缆生成唯一的编码；数据采集模块通过安装的传感器和物联网设备，采集机房的环境参数和设备运行状态，并通过5g无线/以太网/光纤网络传输方式传递给数据处理模块，再由数据处理模块处理后传递给能耗管控模块，同时传递至数据存储模块存储；能耗管控模块用于对机房能耗进行监测和分析，并提出节能优化建议，通过局域网发送至客户端。
4、一种利用上述基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控系统的基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法，包括如下过程：
5、步骤1：bim模型构建模块利用bim软件建立机房bim模型；
6、步骤2：线槽断管模块通过步骤1生成的bim模型中的三维坐标进行线槽断管位置的精确定位，并生成线槽断管的施工图纸；
7、步骤3：线槽断管模块通过bim模型模拟线槽断管过程，预先发现和解决潜在问题；
8、步骤4：电缆路径优化排布模块通过步骤1生成的bim模型对电缆路径进行优化，考虑包括路径的长度、转弯次数、交叉点因素，通过优化算法分析计算电缆的最佳路径；
9、步骤5：电缆编码系统模块在通过步骤4生成的电缆路径优化布局的bim模型上为每条电缆生成唯一的编码，通过模型中的信息标识电缆的起始点、终点及用途，对电缆进行分类分组；
10、步骤6：电缆编码系统模块基于步骤5的处理结果，生成优化电缆布置后的bim模型，然后生成并导出电缆铺设和管理的文档；
11、步骤7：通过安装传感器和物联网设备，实时采集机房的环境参数和设备运行状态数据，采集到的数据通过网络传输至数据采集模块和数据处理模块，进行集中存储和处理；
12、步骤8：基于步骤7采集到的数据，结合bim模型中的编码信息，通过能耗管控模块对机房能耗进行数据精确监测采集、能耗数据分析、能耗数据优化方案措施制定与实施、能耗报告生产。
13、进一步地，所述步骤2的具体过程如下：
14、步骤2.1：确认bim模型的准确性；
15、步骤2.2：明确线槽断管需求；
16、步骤2.3：在bim模型中找到并定位需要断管的线槽，通过步骤2.2线槽断管需求，在线槽上精确标记断管位置；
17、步骤2.4：在bim软件中创建新的施工图纸，在施工图纸上标注包括断管位置、长度、角度的关键信息，标注与断管相关的其他构件的位置和尺寸，将施工图纸以相应格式输出并发布给相关人员；
18、其中，所述断管长度通过断管位置计算得到：
19、
20、其中，l为断管长度，(x1,y1,z1)为断管的起始点三维坐标，(x2,y2,z2)为线槽断管的终维坐标。
21、进一步地，所述步骤4的具体过程如下：
22、步骤4.1：从步骤1中生成的电缆bim模型中提取关键数据，包括电缆的长度、直径、弯曲半径、起止点位置、转弯节点位置以及与其他设备或结构的相对位置；
23、步骤4.2：基于提取的数据，生成初步的电缆排布路径；
24、步骤4.3：基于生成的初步电缆排布路径，通过考虑包括电缆路径长度、转弯次数、交叉点数量、施工难度因素，并通过电缆路径优化算法计算和分析，找到满足所有约束条件的最优路径并输出；电缆路径优化算法具体公式如下：
25、
26、
27、其中，i表示电缆路径上第i个节点，n表示电缆路径上节点数量，s表示电缆路径最小化路径长度，t表示电缆路径最少转弯次数，(xi+1，yi+1，zi+1)表示电缆路径上第i+1个节点三维坐标，(xi+2，yi+2，zi+2)表示电缆路径上第i+2个节点三维坐标。
28、进一步地，所述步骤5的具体过程如下：
29、步骤5.1：从步骤1和步骤4中生成的电缆bim模型中提取关键数据，包括电缆的类型、规格、长度、起止点位置以及电缆路径；
30、步骤5.2：根据机房的实际情况和管理需求，制定编码规则，编码包含位置信息、电缆类型；
31、为每条电缆生成唯一的编码，编码格式为cab-{id}-{起始点}-{终点}，其中，cab为电缆类型，{id}为电缆的唯一标识符，{起始点}和{终点}分别为电缆的起始点和终点三维坐标；
32、步骤5.3：根据步骤5.2制定的编码规则，自动为每一条电缆生成唯一的编码；
33、步骤5.4：对步骤5.3生成的电缆编码进行验证和冲突检查；
34、步骤5.5：将经过验证和冲突检查的电缆编码信息存储在bim模型中，通过bim软件的数据库功能实现编码与构件的对应；在模型中添加编码标签，便于管理和查询；
35、步骤5.6：输出日志记录和通知；日志用于记录整个电缆编码过程的详细信息，包括每一步骤的执行时间、结果；通知用于向相关人员报告电缆编码工作的完成情况，以便进行下一步的工作或决策。
36、进一步地，所述步骤7的具体过程如下：
37、步骤7.1：在机房内安装传感器和物联网设备，实时采集环境参数和设备运行状态；
38、步骤7.2：采集到的数据通过网络传输至数据采集模块和数据处理模块，进行集中存储和处理；
39、步骤7.3：通过能耗管控模块将采集到的数据与bim模型中的编码信息进行关联，形成完整的数据链路；在bim模型中添加数据标签，实时显示设备的运行状态和环境参数；
40、所述将采集到的数据与bim模型中的编码进行关联，使用数据映射公式如下：
41、di＝f(ci)；
42、其中，di为传感器采集的第i个数据，ci为bim模型中的第i个编码，f为映射函数，确保数据与编码一一对应。
43、进一步地，所述步骤8的具体过程如下：
44、步骤8.1：通过步骤7实时监测采集机房的能耗数据，确保数据的及时性和准确性；监测采集数据包括总能耗、各设备能耗、环境参数和生产活动；
45、步骤8.2：基于步骤8.1产生的监测采集数据，通过能耗计算、趋势分析和异常检测进行能耗分析，识别高能耗设备和区域，了解能耗的分布、趋势、变化规律；
46、能耗监测和分析需要计算总能耗和单个设备的能耗贡献，公式如下：
47、
48、其中，etotal为总能耗，ei为第i个设备的能耗，n为设备数量。
49、单个设备的能耗计算公式如下：
50、ei＝pi×ti；
51、其中，pi为第i个设备的功率，ti为第i个设备的运行时间。
52、步骤8.3：根据步骤8.2产生各设备能耗数据的分析结果，以总能耗最小化为优化目标，制定能耗优化方案措施，包括设备运行参数调整、环境参数优化和改进设备维护；通过openstudio软件建立机房能耗数据模型，对不同优化方案措施进行模拟，通过对比不同节能方案措施的模拟效果，选择最优能耗方案措施进行实施；
53、其中，最小总能耗优化算法公式如下：
54、
55、约束条件如下：
56、ti≤tmax；
57、pi≤pmax；
58、其中，pmax为设备允许的最大功率，tmax为设备允许的最大运行时间；
59、步骤8.4：由能耗管控模块定期生成能耗报告，详细记录机房的能耗情况和节能效果，报告内容包括能耗数据、异常点分析、优化建议。
60、一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器运行时控制存储介质所在设备执行权利要求2所述基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法。
61、本发明具有如下有益效果：
62、本发明通过bim模型预先模拟和优化线槽断管，减少了施工过程中的误操作和返工，降低了施工成本；通过bim模型优化电缆排布路径，动态调整电缆路径，减少了电缆长度和施工成本，提高了布线效率和安全性。本发明通过bim模型中的电缆编码信息，简化了电缆管理流程，便于后期的维护和故障排除；同时能耗管理系统的应用使得机房能耗监测和分析更加精确，优化了能源利用，降低了运营成本。本发明结合bim技术的三维可视化功能，使管理人员能够直观地了解机房内各设备的状态和能耗情况，便于决策和管理。综上所述，本发明具有管理高效、能耗精确监测、节约成本和数据可视化的优点，适用于各类机房的运维管理，具有广阔的应用前景。
1.一种基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控系统，其特征在于，包括bim模型构建模块、线槽断管模块、电缆路径优化排布模块、电缆编码系统模块、数据采集模块、能耗管控模块；bim模型构建模块用于建立机房的三维数字模型；线槽断管模块用于对线槽模型进行模拟断管，生成线槽断管的施工图纸；电缆路径优化排布模块用于对电缆路径进行优化排布；电缆编码系统模块用于对电缆生成唯一的编码；数据采集模块通过安装的传感器和物联网设备，采集机房的环境参数和设备运行状态，并传递给数据处理模块，再由数据处理模块处理后传递给能耗管控模块，同时传递至数据存储模块存储；能耗管控模块用于对机房能耗进行监测和分析，并提出节能优化建议，通过局域网发送至客户端。
2.一种利用权利要求1所述基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控系统的基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法，其特征在于，包括如下过程：
3.根据权利要求2所述的基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：
4.根据权利要求2所述的基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程如下：
5.根据权利要求2所述的基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法，其特征在于，所述步骤5的具体过程如下：
6.根据权利要求2所述的基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法，其特征在于，所述步骤7的具体过程如下：
7.根据权利要求2所述的基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法，其特征在于，所述步骤8的具体过程如下：
8.一种存储有计算机可读指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可读指令被一个或多个处理器运行时控制存储介质所在设备执行权利要求2所述基于bim技术的高效机房线槽断管与电缆编码及能耗管控方法。
