一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法


[0001]本专利技术属于智能家居的计算机辅助布线设计
，尤其涉及一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法
。

技术介绍

[0002]随着智能家居产业的蓬勃发展，智能家居产品相关的布线设计工程需求也是日益增长，提升设计效率迫在眉睫
。“安全
、
可靠
、
优质
、
经济”四个指标是布线设计过程中的研究重点，一个良好的设计结果往往会在保证质量的前提下减少不必要的成本
、
降低耗材的用量以减少污染，这就要求布线设计过程要对成本或耗材的用量有一定的优化处理
。
[0003]智能家居产品的布线种类多样，建筑环境情况多变，因此对每种情况都需绘制对应的线路布局图，所以布线设计制图过程往往占据着不小的工作量
。
然而，智能家居产品的布线往往是根据设计规范和经验采用半计算机半手工的方式，单凭人员重复操作，容易造成设计效率低下
、
损耗大；现有的家居布线方法只是简单地基于曼哈顿距离原理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：获取户型信息
、
设备点位信息和回路信息；
S2
：基于步骤
S1
得到的信息，进行布局处理与回路选择；
S3
：根据障碍信息，计算单条回路中连通任意两点位的最佳路径，构建权值完全网络；
S4
：在固定的设备点位集基础上，添加非固定的虚拟点位，辅助建立布线的拓扑模型；
S5
：综合考虑路径成本
、
弯折限制
、
线路交叉
、
分支负载约束，构建布线目标函数；
S6
：通过对虚拟点位群体进行多团体分散式搜索以及迭代优化，求解目标值最优的虚拟点集，进而获得布线模型的最优结构
。2.
根据权利要求1所述的一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法，其特征在于，所述步骤
S1
中：所述户型信息包括各房间二维坐标范围和
ID
，墙
、
门
、
窗的三维坐标与尺寸；所述设备点位信息为家居产品的点位坐标
、
功率
、
所属房间
ID
；所述回路信息包括普通插座回路
、
冰箱回路
、
照明回路
、
空调回路
、
卫生间回路
、
厨房回路
。3.
根据权利要求1所述的一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法，其特征在于，所述步骤
S2
中的布局处理具体为：对平面户型图进行网格划分，并将墙体设置为障碍；对设备的点位坐标进行高度坍缩，以距各点位二维坐标最近的离散网格点作为各点位的平面坐标，并记录；所述步骤
S2
中的回路选择具体为：以先多后少
、
先远后进
、
先大后小的顺序原则进行回路选择；所述先多后少为优先规划拥有设备点位数更多的回路；所述先远后进为优先规划所含点位质心距配电箱更远的回路；所述先大后小为优先规划点位对应设备功率更大的回路；对于走地的非卫生间插座回路，将卫生间所处范围的网格设置为不可穿障碍
。4.
根据权利要求1所述的一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法，其特征在于，所述步骤
S3
具体为，通过下述方法获取单回路内所有设备点位中任意两点间的权值，从而得到权值完全矩阵网络：
S31、
对于单回路中的任意两点位，若两点间线段上的离散点集不在障碍物点集中，则说明两点间不存在障碍物，则直接相连，通过下述公式计算两点间权值：其中，
d
AB
为两点间权值，两点间权值即两点间欧氏距离与首尾点垂直距离的和，首尾点垂直距离为两点与走线平面区域的垂直方向距离之和；
A
和
B
为单回路中任意两点；
z
A
,z
B
分别为点位
A
和
B
到走线平面区域的垂直方向距离；
S32、
对于单回路中的任意两点位，若两点间存在障碍物，则通过八方向的可穿墙
A*
算法探索连接路径以计算权值；计算公式如下：
f(n)
＝
g(n)+h(n)+k(n)+z
A
+z
B
h(n)
＝
max(|x
n
‑
x
B
|,|y
n
‑
y
B
|)
其中，
f(n)
为
A、B
两点间权值，
A
和
B
为单回路中任意两点，
n
为探索过程中经过的网格点；
g(n)
为初始点
A
到当前点
n
的累计代价估计；
h(n)
为当前点
n
到目标点
B
的代价估计，采用对角线距离计算，
(x
n
,y
n
)
为当前点
n
的位置；
k(n)
为附加的累计的穿墙权重；探索过程中，当路径穿墙时，将八个方向的搜索调整为沿墙面法向方向
。5.
根据权利要求1所述的一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法，其特征在于，所述步骤
S4
中的拓扑模型为在权值完全网络中连接所有点的最短树，树顶点包括原有的固定点集和动态添加的辅助虚拟点集；将智能家居布线中的设备点位映射为拓扑模型中的固定点，额外添加的管线拐点映射为拓扑模型中关联边数量为2的虚拟点，动态添加的分支点映射为拓扑模型中关联边数量大于2的虚拟点，设备点位
、
分支点
、
拐点间连接的管线路径权值映射为拓扑模型中的各条边
。6.
根据权利要求5所述的一种虚拟点位辅助的智能家居产品优化布线方法，其特征在于，所述步骤
S5
中构建布线目标函数的方法为：
5.1)
路径成本约束利用固定权值与动态权值共同构建新的权值完全网络；固定权值为步骤
S3
的权值完全矩阵网络，通过步骤
S3
的方法计算固定点与虚拟点
、
虚拟点与虚拟点间的动态权值；使用克鲁斯卡尔算法对新的权值完全网络计算处理，从而构建单回路的最小生成树，记录最小生成树的边权值和即路径成本约束
Kr(B)
，
B
为总点集，
B
＝
M∪S
，
M
为固定点集，
S
为虚拟点集；
5.2)
弯折限制约束弯折限制在算法中以单回路中虚拟点对应产生的拐点的统计情况表示，不同弯折角度对应不同函数值；对于管线的拐点集
Z
，总的弯折限制约束记为
T(Z)
；；其中，
R(Z)
为虚拟点集
S
中拐点集
Z
对应的弯折函数；
r(z
i
‑1,z
i
,z
i+1
)
为点
z
i
附近的弯折情况，
z
i
‑1,z
i+1
为
z
i
的相邻节点；
θ
为弯折角度；
h
为管线路径经过的所有节点的总数目；
5.3)
线路交叉约束以单回路中交叉点的数量表示线路交叉约束，包括回路中支路间发生的交叉以及该回路与其他回路间的交叉，对于虚拟点集
S
，线路交叉约束记为
C(S)
；
5.4)
分支负载约束设定每个点位的关联上限为4，分支负载约束以单回路中所有分支点的最大关联数量表示，对于总点集
B
，分支负载约束记为
G(B)
；
5.5)
综合考虑路径成本约束
、
弯折限制约束
、
线路交叉约束
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王美子，秦子晋，裘乐淼，张树有，王自立，黄佳罕，官青，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：