本發(fā)明涉及室內(nèi)空間布局優(yōu)化，具體為一種基于數(shù)據(jù)分析的室內(nèi)空間布局優(yōu)化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的基于數(shù)據(jù)分析的室內(nèi)空間布局優(yōu)化系統(tǒng)，通常通過采集空間內(nèi)的人流量、光照、空氣質(zhì)量等數(shù)據(jù)，結(jié)合算法模型進(jìn)行空間布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這類系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于商業(yè)空間、辦公樓、公共場所等，能夠提高空間利用效率，提升用戶體驗(yàn)。

2、然而，現(xiàn)有系統(tǒng)存在的缺陷主要在于：數(shù)據(jù)采集的全面性和精度不夠，難以實(shí)時反映空間動態(tài)變化；算法模型往往過于依賴歷史數(shù)據(jù)，缺乏對未來趨勢和個性化需求的精準(zhǔn)預(yù)測；同時，系統(tǒng)的用戶交互界面相對復(fù)雜，操作門檻較高，限制了其廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于為了解決上述的問題，而提出一種基于數(shù)據(jù)分析的室內(nèi)空間布局優(yōu)化系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于數(shù)據(jù)分析的室內(nèi)空間布局優(yōu)化系統(tǒng)，包括空間分析模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和優(yōu)化執(zhí)行模塊；

3、所述空間分析模塊用于對空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和室內(nèi)物品及家具數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過測量工具采集房間的幾何尺寸和三維模型數(shù)據(jù)，包括墻壁、地板、天花板的具體尺寸；將三維模型數(shù)據(jù)構(gòu)建室內(nèi)三維模型，并將房間的建筑設(shè)計(jì)圖紙導(dǎo)入構(gòu)建室內(nèi)三維模型中，確定室內(nèi)的具體家具；

4、所述數(shù)據(jù)分析模塊用于對室內(nèi)空間布局分析，具體為：

5、基于采集的建筑設(shè)計(jì)圖紙信息進(jìn)行室內(nèi)功能區(qū)域進(jìn)行劃分：通過對設(shè)計(jì)圖紙的分析，識別出房間的結(jié)構(gòu)和邊界，包括墻體、柱子、門、窗物理邊界，對交通流線進(jìn)行邊界標(biāo)記，將結(jié)構(gòu)標(biāo)為功能區(qū)域的初步分界線；

6、設(shè)備布局對功能區(qū)域產(chǎn)生影響進(jìn)行分析，獲取每個設(shè)備因素的得分，將每個設(shè)備因素的得分進(jìn)行綜合計(jì)算得到設(shè)備布局功能區(qū)域的總體影響系數(shù)；

7、對房間功能標(biāo)識進(jìn)行初步劃分；功能區(qū)的初步劃分與房間設(shè)計(jì)的用途一致；根據(jù)門、走廊交通流線的設(shè)計(jì)，劃分出主要通道區(qū)域和次要通道區(qū)域，并確?？臻g內(nèi)交通的順暢與合理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行初步劃分確認(rèn)分析：

8、對噪音與隔音效果分析得到臥室內(nèi)部總噪音等級；對光線亮度分析得到光照強(qiáng)度；對面積進(jìn)行分析得到面積需求值；將所有因素綜合計(jì)算得到房間的初步劃分確認(rèn)值；

9、所述優(yōu)化執(zhí)行模塊通過獲取步劃分確認(rèn)值和設(shè)備布局功能區(qū)域的總體影響系數(shù)進(jìn)行結(jié)合分析，生成多種總體影響系數(shù)組合優(yōu)化方案。

10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，還包括室內(nèi)空間獲取模塊；室內(nèi)空間獲取模塊用于獲取室內(nèi)的空間數(shù)據(jù)，其包括空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、室內(nèi)物品及家具數(shù)據(jù)、空間使用行為數(shù)據(jù)、空間感知數(shù)據(jù)和用戶輸入數(shù)據(jù)；并通過安裝于室內(nèi)的各類傳感器獲取環(huán)境和使用數(shù)據(jù)的來源；再利用激光掃描技術(shù)，獲取高精度的室內(nèi)空間三維數(shù)據(jù)，精確測量房間尺寸、家具位置；通過建筑信息模型，獲取建筑的設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)備布置、材料使用精確的空間結(jié)構(gòu)信息。

11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述將三維模型數(shù)據(jù)構(gòu)建室內(nèi)三維模型，并將房間的建筑設(shè)計(jì)圖紙導(dǎo)入構(gòu)建室內(nèi)三維模型中，確定室內(nèi)的具體家具的具體過程為：

12、將室內(nèi)三維模型對應(yīng)的需求區(qū)域的室內(nèi)墻面或地面或天花板構(gòu)建若干個位置點(diǎn)，再將每個點(diǎn)與周圍相鄰的位置點(diǎn)進(jìn)行連接得到一個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；對網(wǎng)格模型內(nèi)的每一個位置點(diǎn)與周圍相鄰的位置點(diǎn)進(jìn)行距離計(jì)算，在點(diǎn)集模型內(nèi)選擇固定點(diǎn)作xyz坐標(biāo)系，通過公式：輸出位置點(diǎn)i與周圍相鄰的位置點(diǎn)j的距離dij，且(xi，yi，zi)和(xj，yj，zj)分別為位置點(diǎn)i與周圍相鄰的位置點(diǎn)j的三維坐標(biāo)，統(tǒng)計(jì)位置點(diǎn)與周圍相鄰的位置點(diǎn)的距離d的總和，通過公式輸出位置點(diǎn)與周圍相鄰的位置點(diǎn)的總和dz，n為位置點(diǎn)的周圍相鄰的位置點(diǎn)的總數(shù)量，將得到每個位置點(diǎn)與周圍相鄰的位置點(diǎn)總和dz與網(wǎng)格結(jié)構(gòu)內(nèi)每個位置點(diǎn)與周圍相鄰的位置點(diǎn)總的均值dj，再將dz與dj進(jìn)行比較，若dz大于dj時，則將對應(yīng)的位置點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；將標(biāo)記的位置點(diǎn)進(jìn)行得到標(biāo)記輪廓，對標(biāo)記輪廓特征分析，依據(jù)房間的設(shè)計(jì)圖紙得到室內(nèi)對應(yīng)墻面、地面和天花板的面積、長、寬、高和標(biāo)記輪廓在室內(nèi)三維模型內(nèi)比例得到標(biāo)記輪廓的尺寸；將標(biāo)記輪廓特征和對應(yīng)的尺寸與標(biāo)準(zhǔn)家具模型庫進(jìn)行對比，若對比輪廓特征重合率達(dá)到90％，且對應(yīng)的尺寸吻合率達(dá)到95％時，則判定該輪廓特征為標(biāo)準(zhǔn)家具模型庫對應(yīng)的模型，確定室內(nèi)的家具。

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述將每個設(shè)備因素的得分進(jìn)行綜合計(jì)算得到設(shè)備布局功能區(qū)域的總體影響系數(shù)的具體過程為：

14、通過獲取每個設(shè)備因素的得分；l為照明影響得分，由公式：其中，il是區(qū)域所需的理想照明強(qiáng)度，is是實(shí)際采集的照明強(qiáng)度，dl是設(shè)備布局對照明的距離因子；v為通風(fēng)影響得分，由公式：其中，vl是區(qū)域所需的理想通風(fēng)量，vs是實(shí)際采集的通風(fēng)量，dv是設(shè)備布局對通風(fēng)的距離因子；以此類推得到p，p為電源影響得分；n為噪聲干擾影響得分，由公式：v＝ns×dv，其中，ns是實(shí)際產(chǎn)生的噪聲水平，dn是設(shè)備與噪聲源距離因子；將每個設(shè)備因素的得分進(jìn)行綜合計(jì)算得到設(shè)備布局功能區(qū)域的總體影響系數(shù)syz。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所有因素綜合計(jì)算得到房間的初步劃分確認(rèn)值的具體過程為：

16、對噪音與隔音效果分析，由公式：輸出臥室內(nèi)部總噪音等級zyz，其中，z1為外部噪音源的噪音等級；z2為臥室內(nèi)部噪音，zi為第i個設(shè)備或環(huán)境源的噪音，n為噪音源的數(shù)量；x為房間隔音效果的影響值，其中，aj為第j種材料的面積，αj為第j種材料的吸音系數(shù)，rf為房間隔音性能系數(shù)；對光線亮度分析，由公式輸出光照強(qiáng)度gqz，cm為窗戶面積，gq為窗外光照強(qiáng)度，cf為房間面積，tg為窗戶的透光率，rz為房間內(nèi)墻面與天花板的反射系數(shù)；并通過考慮光線入射角度的影響，則通過公式：b＝gqz×gc×cos(θ)輸出房間內(nèi)實(shí)際可利用的光亮度b，gc為光線朝向系數(shù)，θ為光線與窗戶表面的入射角；對面積進(jìn)行分析，通過確定基本功能區(qū)所需的面積、房間內(nèi)的臥室的數(shù)量和房間內(nèi)預(yù)計(jì)居住人數(shù)以及根據(jù)其他功能所需的額外面積；由公式：m＝j(luò)m+(rs×rm)+mq輸出面積需求值m，jm是基本功能區(qū)所需的面積值，rs是房間內(nèi)預(yù)計(jì)居住人數(shù)，rm是房間內(nèi)的臥室的數(shù)量，mq其他功能需求所需的額外面積值；

17、將所有因素綜合計(jì)算得到房間的初步劃分確認(rèn)值，具體通過：

18、cbqz＝zyz×a1+x×a2+gqz×a3+b×a4+m×a5輸出初步劃分確認(rèn)值cbqz，a1、a2、a3、a4和a5均為對應(yīng)因素的權(quán)重系數(shù)。

19、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述通過獲取步劃分確認(rèn)值和設(shè)備布局功能區(qū)域的總體影響系數(shù)進(jìn)行并結(jié)合分析的具體過程為：

20、通過根據(jù)步劃分確認(rèn)值和設(shè)備布局功能區(qū)域的總體影響系數(shù)syz的計(jì)算結(jié)果，確定每個區(qū)域在功能劃分和設(shè)備布局上的當(dāng)前狀態(tài)；將兩個指標(biāo)進(jìn)行線性組合，生成一個優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)yhs，yhz＝σ×cbqz+τ×syz，σ、τ均為權(quán)重系數(shù)，用于表示對功能區(qū)域合理性和設(shè)備布局影響的偏好；

21、優(yōu)化功能區(qū)域的設(shè)計(jì)和設(shè)備布局，生成不同的優(yōu)化方案基于不同的組合策略：改變σ和τ的比重，生成不同的優(yōu)化方案；將不同的優(yōu)化方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行顯示，由用戶進(jìn)行選擇。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

23、1、本發(fā)明通過分析用戶需求與空間使用行為，智能劃分功能區(qū)域。優(yōu)化方案可以根據(jù)光照、通風(fēng)、噪音等因素進(jìn)行調(diào)整，使得每個房間的布局更加符合實(shí)際需求，提升居住或使用舒適度；如，臥室的噪音水平與采光優(yōu)化能夠有效提升睡眠質(zhì)量，公共區(qū)域的布局可以提高使用效率。

24、2、本發(fā)明不僅能夠通過傳感器和lidar技術(shù)實(shí)時采集空間數(shù)據(jù)，還能通過計(jì)算和組合多種影響因素，如設(shè)備布局、空間劃分等，生成多種優(yōu)化方案；用戶可以根據(jù)自己的需求選擇不同方案，如更注重功能區(qū)域劃分或設(shè)備能效優(yōu)化的方案；這種多樣化的方案使得用戶能夠根據(jù)個人偏好和使用場景，選擇最符合需求的布局方案，進(jìn)一步提高空間利用效率和居住體驗(yàn)。

25、附圖說明

26、為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

27、圖1為本發(fā)明的原理框圖；

28、圖2為本發(fā)明的假設(shè)室內(nèi)模型主視圖；

29、圖3為本發(fā)明的假設(shè)室內(nèi)模型俯視圖；