一种室内植物种植布局方法及系统

技术领域

本发明涉及住宅布局优化领域，更具体的说，它涉及一种室内植物种植布局方法及系统。

背景技术

将植物种植引入室内是常见的手段，通过在室内种植植物能够显著提升居住的舒适度，但是在将植物种植引入室内的过程中，一般都是有经验的设计师根据室内情况对植物布局进行设计，这种需要专业人员进行设计，在实际操作中较为麻烦。

发明内容

本发明提供一种室内植物种植布局方法及系统，通过将植物的适宜温度范围和适宜光照范围分别与室内种植区域的温度数据和光照数据进行匹配，进而通过分析单体适应度来判断对应植物是否能够在选定的种植区域适宜生长，并以此作为约束条件进行遗传算法模拟，能够更好地符合室内植物种植布局情况，且无需专业人员通过经验进行设计。

一种室内植物种植布局方法，包括：

获取室内二维平面图和建筑BIM模型，按照预设网格大小将室内二维平面图划分为若干个区域，并标记出候选植物种植区域，候选植物种植区域通过允许植物类型进行标记，将候选植物种植区域记为X

获取植物信息，将植物信息记为Q

基于候选植物种植区域X

根据植物种植布局方案对室内进行植物种植布局。

优选地，通过遗传算法模拟输出植物种植布局方案，具体包括如下步骤：

S1：基于候选植物种植区域X

S2：令w=1，w用于记录迭代次数；

S3：依次计算种群集合中M个模拟植物种植布局方案F

S4：基于模拟植物种植布局方案F

S5：对模拟植物种植布局方案父本集中的模拟植物种植布局方案F

S6：判断“w＜H”是否成立，其中H为变异次数阈值，若是“w＜H”成立，将w+1赋值给w，将模拟植物种植布局方案父本集和模拟植物种植布局方案子本集合并组成种群集合，回到S3；若是“w＜H”不成立，进入S7；

S7：对模拟植物种植布局方案子本集合中的模拟植物种植布局方案执行变异操作，对模拟植物种植布局方案子本集合进行更新；

S8：判断“w＜W”是否成立，若是“w＜W”成立，将w+1赋值给w，将模拟植物种植布局方案父本集和模拟植物种植布局方案子本集合并组成种群集合，回到S3；若是“w＜W”不成立，进入S9；

S9：输出待选植物种植布局方案库中整体适应度最高的模拟植物种植布局方案作为植物种植布局方案进行输出。

优选地，基于候选植物种植区域X

S1.1：设置模拟植物种植布局方案的总数量M；

S1.2：令i=1，i用于作为编号标记模拟植物种植布局方案；

S1.3：令j=1，j用于作为编号选择候选植物种植区域；

S1.4：选择候选植物种植区域X

S1.5：从待选植物信息集合中随机选择一个植物信息Q

S1.6：判断“j＜N”是否成立，若是“j＜N”成立，将j+1赋值给j，回到S1.4；若是“j＜N”不成立，进入S1.7；

S1.7：判断“i＜M”是否成立，若是“i＜M”成立，将i+1赋值给i，回到S1.3；若是“i＜M”不成立，输出M个模拟植物种植布局方案F

优选地，计算模拟植物种植布局方案F

S3.1：获取建筑BIM模型，并将建筑BIM模型输入至环境模拟软件中，输出每个区域对应的温度数据集和光照数据集；

S3.2：令y=1，y用于作为编号选择模拟植物种植布局方案F

S3.3：选择植物编号f

S3.4：判断“y＜N”是否成立，若是“y＜N”成立，将y+1赋值给y，回到S3.3；若是“y＜N”不成立，进入S3.6；

S3.5：获取植物编号f

S3.6：获取单体适应度集，计算整体适应度δ

优选地，执行交叉操作，具体包括如下内容：将模拟植物种植布局方案父本集进行复制，得到模拟植物种植布局方案父本集副本，从模拟植物种植布局方案父本集副本中随机选择两个模拟植物种植布局方案F

优选地，执行变异操作，具体包括如下内容：从模拟植物种植布局方案子本集合中依次选择模拟植物种植布局方案F

一种室内植物种植布局系统，包括：

室内二维平面图获取模块，用于获取室内二维平面图；

建筑BIM模型获取模块，用于获取建筑BIM模型；

候选植物种植区域获取模块，用于按照预设网格大小将室内二维平面图划分为若干个区域，并标记出候选植物种植区域；

植物信息获取模块，用于获取植物信息，植物信息包括植物编号，植物类型、适宜温度范围、适宜光照范围、温度影响因子和光照影响因子；

植物种植布局方案输出模块，用于基于候选植物种植区域、建筑BIM模型和植物信息，通过遗传算法模拟输出植物种植布局方案。

本发明具有以下优点：

1、本发明通过将植物的适宜温度范围和适宜光照范围分别与室内种植区域的温度数据和光照数据进行匹配，进而通过分析单体适应度来判断对应植物是否能够在选定的种植区域适宜生长，并以此作为约束条件进行遗传算法模拟，能够更好地符合室内植物种植布局情况，且无需专业人员通过经验进行设计。

2、本发明在执行遗传算法模拟的过程中，不断的进行选择和交叉，便能够将更加适宜生长的植物以及对应的种植区域遗传下去，不断优化整体适应度，从而实现对室内植物布局的优化。

3、本发明在进行整体适应度的计算时，由于整体适应度决定着后续遗传父本的选取，而单体适应度越高代表越优秀的基因，需要保留，所以当所有单体适应度偏离度越高，即方差越大时，整体适应度会更加偏向于单体适应度集中所有单体适应度α

附图说明

图1为本发明实施例采用的跟随植物状态变化的植物生长控制系统的结构示意图。

实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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。

实施例1

一种室内植物种植布局方法，包括：

获取室内二维平面图和建筑BIM模型，按照预设网格大小将室内二维平面图划分为若干个区域，并标记出候选植物种植区域，候选植物种植区域通过允许植物类型进行标记，允许植物类型一般为小型植物、中型植物和大型植物，将候选植物种植区域记为X

获取植物信息，将植物信息记为Q

基于候选植物种植区域X

根据植物种植布局方案对室内进行植物种植布局。

通过遗传算法模拟输出植物种植布局方案，具体包括如下步骤：

S1：基于候选植物种植区域X

基于候选植物种植区域X

S1.1：设置模拟植物种植布局方案的总数量M；

S1.2：令i=1，i用于作为编号标记模拟植物种植布局方案；

S1.3：令j=1，j用于作为编号选择候选植物种植区域；

S1.4：选择候选植物种植区域X

S1.5：从待选植物信息集合中随机选择一个植物信息Q

S1.6：判断“j＜N”是否成立，若是“j＜N”成立，说明还未遍历完所有的候选植物种植区域，将j+1赋值给j，回到S1.4；若是“j＜N”不成立，说明已经遍历完所有的候选植物种植区域，此时可以生成下一个模拟植物种植布局方案，进入S1.7；

S1.7：判断“i＜M”是否成立，若是“i＜M”成立，说明还未生成M个模拟植物种植布局方案，将i+1赋值给i，回到S1.3；若是“i＜M”不成立，说明已经生成M个模拟植物种植布局方案，输出M个模拟植物种植布局方案F

S2：令w=1，w用于记录迭代次数；

S3：依次计算种群集合中M个模拟植物种植布局方案F

计算模拟植物种植布局方案F

S3.1：获取建筑BIM模型，并将建筑BIM模型输入至环境模拟软件中，输出每个区域对应的温度数据集和光照数据集，需要说明的是，用户可以提前设定预设采集时间，例如30min，即可在通过环境模拟软件进行温度变化模拟时，每隔30min对选定的区域进温度数据采集，并且将一天时间内所有采集的温度数据组成温度数据集，光照数据集的组成同理；

S3.2：令y=1，y用于作为编号选择模拟植物种植布局方案F

S3.3：选择植物编号f

S3.4：判断“y＜N”是否成立，若是“y＜N”成立，说明还未遍历完所有的植物编号，将y+1赋值给y，回到S3.3；若是“y＜N”不成立，说明已经遍历完所有的植物编号，进入S3.6；

S3.5：获取植物编号f

S3.6：获取单体适应度集，计算整体适应度δ

S4：基于模拟植物种植布局方案F

S5：对模拟植物种植布局方案父本集中的模拟植物种植布局方案F

执行交叉操作具体包括如下内容：将模拟植物种植布局方案父本集进行复制，得到模拟植物种植布局方案父本集副本，从模拟植物种植布局方案父本集副本中随机选择两个模拟植物种植布局方案F

S6：判断“w＜H”是否成立，其中H为变异次数阈值，若是“w＜H”成立，说明迭代次数还未到达变异次数阈值，将w+1赋值给w，将模拟植物种植布局方案父本集和模拟植物种植布局方案子本集合并组成种群集合，回到S3；若是“w＜H”不成立，说明迭代次数已经到达变异次数阈值，由于在不断的迭代过程中，整体适应度会不断的趋于平稳，容易陷入局部最优解，因此当迭代次数到达变异次数阈值后，需要对模拟植物种植布局方案子本集进行变异操作，从而达到跳出局部最优解的效果，进入S7；

S7：对模拟植物种植布局方案子本集合中的模拟植物种植布局方案执行变异操作，对模拟植物种植布局方案子本集合进行更新；

执行变异操作具体包括如下内容：从模拟植物种植布局方案子本集合中依次选择模拟植物种植布局方案F

S8：判断“w＜W”是否成立，若是“w＜W”成立，说明还未到达最大迭代次数，将w+1赋值给w，将模拟植物种植布局方案父本集和模拟植物种植布局方案子本集合并组成种群集合，回到S3；若是“w＜W”不成立，说明已经到达最大迭代次数，进入S9；

S9：输出待选植物种植布局方案库中整体适应度最高的模拟植物种植布局方案作为植物种植布局方案进行输出。

本申请将植物的适宜温度范围和适宜光照范围分别与室内种植区域的温度数据和光照数据进行匹配，进而通过分析单体适应度来判断对应植物是否能够在选定的种植区域适宜生长，并以此作为约束条件进行遗传算法模拟，能够更好地符合室内植物种植布局情况，且无需专业人员通过经验进行设计。

实施例2

一种室内植物种植布局系统，参见图1，包括：

室内二维平面图获取模块，用于获取室内二维平面图；

建筑BIM模型获取模块，用于获取建筑BIM模型；

候选植物种植区域获取模块，用于按照预设网格大小将室内二维平面图划分为若干个区域，并标记出候选植物种植区域；

植物信息获取模块，用于获取植物信息，植物信息包括植物编号，植物类型、适宜温度范围、适宜光照范围、温度影响因子和光照影响因子；

植物种植布局方案输出模块，用于基于候选植物种植区域、建筑BIM模型和植物信息，通过遗传算法模拟输出植物种植布局方案。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。