CN117725749B - 一种基于物联网的桥架线路布设优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化方法及系统，涉及桥架线路布设优化技术领域，包括：从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，设定布线约束方向和布线约束区域，设定桥架距离约束参数，生成预设区域三维模型，基于聚类结果，在上述约束下，在三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案，发送至用户终端。本发明解决了传统的桥架线路布设方法对于布设约束和布设需求较为模糊，导致布设结果不够理想，并且布设过程人工干预较多，缺乏自动化和智能化，导致布设效率较低的技术问题。

Description

一种基于物联网的桥架线路布设优化方法及系统

技术领域

本发明涉及桥架线路布设优化技术领域，具体涉及一种基于物联网的桥架线路布设优化方法及系统。

背景技术

桥架线路布设是一种电力、通信等线路在建筑物内部或室外的布设方式，它通过安装桥架来支撑和保护线路，使其能够稳定地穿越各种环境，例如墙壁、天花板、地面等。桥架线路布设需要进行精确设计，以确保线路的合理布局，并结合建筑物的结构和布局，选择合适的桥架类型和安装位置，而现有技术中，桥架线路布设受到场地限制，对于布设约束和布设需求较为模糊，导致布设结果不够理想和准确，并且布设过程人工干预较多，缺乏自动化和智能化，导致布设效率较低。

因此需要一种桥架线路布设优化方法，解决了现有技术中存在的布线问题，实现提高桥架线路布设的效率、准确性和自动化程度。

发明内容

本申请通过提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化方法及系统，旨在解决传统的桥架线路布设方法受到场地限制，对于布设约束和布设需求较为模糊，导致布设结果不够理想，并且布设过程人工干预较多，缺乏自动化和智能化，导致布设效率较低的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化方法及系统。

本申请公开的第一个方面，提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化方法，所述方法包括：从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，其中，所述电缆布设树状图包括第一层级电缆集合、第二层级电缆集合直到第P层级电缆集合；根据所述电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，其中，i∈P，且i初始值等于1，每当一个层级电缆集合聚类分析完成后，i加一；设定水平面布线约束方向和水平面布线约束区域，设定垂直面布线约束方向和垂直面布线约束区域；设定桥架距离约束参数；基于图像传感器采集预设区域图像进行三维空间建模，生成预设区域三维模型；基于所述电缆集合聚类结果，在所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向、所述垂直面布线约束区域和所述桥架距离约束参数的约束下在所述预设区域三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案；将所述桥架线路布设优化方案发送至用户终端。

本申请公开的另一个方面，提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化系统，所述系统用于上述方法，所述系统包括：电缆关系分配模块，所述电缆关系分配模块用于从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，其中，所述电缆布设树状图包括第一层级电缆集合、第二层级电缆集合直到第P层级电缆集合；多级聚类分析模块，所述多级聚类分析模块用于根据所述电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，其中，i∈P，且i初始值等于1，每当一个层级电缆集合聚类分析完成后，i加一；约束区域设定模块，所述约束区域设定模块用于设定水平面布线约束方向和水平面布线约束区域，设定垂直面布线约束方向和垂直面布线约束区域；约束参数设定模块，所述约束参数设定模块用于设定桥架距离约束参数；三维空间建模模块，所述三维空间建模模块用于基于图像传感器采集预设区域图像进行三维空间建模，生成预设区域三维模型；电缆布设优化模块，所述电缆布设优化模块用于基于所述电缆集合聚类结果，在所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向、所述垂直面布线约束区域和所述桥架距离约束参数的约束下在所述预设区域三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案；优化方案发送模块，所述优化方案发送模块用于将所述桥架线路布设优化方案发送至用户终端。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过应用物联网技术，在电路拓扑结构图的基础上进行电缆关系分配并构建电缆布设树状图，实现了电缆布设的自动化过程；利用电缆布设树状图提取的电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合的聚类结果，提高了布设方案的准确性和效率；通过设定水平面布线约束和垂直面布线约束的方向和区域，能够更精确地控制布线的路径和位置，提升布设质量；设置桥架距离约束参数，结合三维空间建模和预设区域的特点，在保证约束条件下进行桥架线路布设优化，有效解决了桥架距离约束困难。总而言之，该基于物联网的桥架线路布设优化方法，实现了提高桥架线路布设的效率、准确性和自动化程度，为桥架线路布设提供了优化的解决方案。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

图1为本申请实施例提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化方法流程示意图。

图2为本申请实施例提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化系统结构示意图。

附图标记说明：电缆关系分配模块10，多级聚类分析模块20，约束区域设定模块30，约束参数设定模块40，三维空间建模模块50，电缆布设优化模块60，优化方案发送模块70。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种基于物联网的桥架线路布设优化方法，解决了传统的桥架线路布设方法受到场地限制，对于布设约束和布设需求较为模糊，导致布设结果不够理想，并且布设过程人工干预较多，缺乏自动化和智能化，导致布设效率较低的技术问题。

下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化方法，应用于基于物联网的桥架线路布设优化系统，所述方法包括：

步骤S1：从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，其中，所述电缆布设树状图包括第一层级电缆集合、第二层级电缆集合直到第P层级电缆集合；

进一步而言，从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，包括：

根据所述电路拓扑结构图，提取线路串联接出节点和线路并联接出节点；

根据所述线路串联接出节点，从所述电路拓扑结构图提取节点上游电缆和节点下游电缆，其中，电流从所述节点上游电缆经过线路串联接出节点流向所述节点下游电缆；

根据所述线路并联接出节点，从所述电路拓扑结构图提取多个并联电缆，其中，所述多个并联电缆的接出位置为所述线路并联接出节点；

将所述节点上游电缆设为所述节点下游电缆的母电缆，将所述多个并联电缆设为相同层级电缆，构建所述电缆布设树状图。

从用户终端获取预设区域的电路拓扑结构图，预设区域为用户定义的需要进行桥架线路布设的区域，该结构图应包含各个设备，例如服务器、交换机、路由器等，以及它们之间的连接关系。在电路拓扑结构图中，查找所有直接相连的元件，它们之间没有其他元件插入的情况，这些相连的元件形成串联组合，通过标记，确定串联组合的其中一个端点作为串联接出节点；在电路拓扑结构图中，查找所有共享相同两个节点的元件，这些元件是并联连接的，通过标记，确定这些共享节点的另一端作为并联接出节点。

在电路拓扑结构图中，根据提取的线路串联接出节点的信息，这些节点表示电流流向发生变化的位置，从串联接出节点开始，找到与其相连的电缆，这些电缆为该节点的上游电缆，因为它们将电流输送到该节点上；继续沿着电路拓扑结构图，找到从串联接出节点流出的电缆，这些电缆为该节点的下游电缆，因为它们接收来自节点的电流流向。

在电路拓扑结构图中，根据提取的线路并联接出节点的信息，这些节点表示电流分流或并联连接的位置，从并联接出节点开始，找到所有与其相连的电缆，这些电缆为并联电缆，因为它们从该节点同时接收电流。将所提取的并联电缆的接出位置标记为并联接出节点的位置，这表示电流从该节点分流到多个并联电缆上。

由于节点上游电缆将电流输送到该节点上，并经过该节点将电流输送到节点下游电缆，因此将所述节点上游电缆设为所述节点下游电缆的母电缆；对于多个并联电缆，将它们设为相同层级电缆，这意味着它们具有相同的功能，并且在布设时被视为同一级别的电缆。基于上述，所述电缆布设树状图包括第一层级电缆集合、第二层级电缆集合直到第P层级电缆集合，P为层级总数。相同层级电缆即为各个层级电缆集合。

步骤S2：根据所述电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，其中，i∈P，且i初始值等于1，每当一个层级电缆集合聚类分析完成后，i加一；

根据前述分析过程将所述电缆布设树状图划分为多个层级，按照层级关系定位第i层级电缆集合，i为整数且i＞0，第i层级表示从1到最底层的全部层级的任意一个层级，是从1开始遍历到最底层的层级的，并非特定。进一步而言，根据所述电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，包括：

按照电缆用途特征对所述第i层级电缆集合进行一级聚类，生成第一电缆集合聚类结果；

按照预设电压偏差对所述第一电缆集合聚类结果进行二级聚类，生成第二电缆集合聚类结果；

按照接入负载距离偏差阈值对所述第二电缆集合聚类结果进行三级聚类，生成所述电缆集合聚类结果。

配置i值，其中，i∈P，且i初始值等于1，每当一个层级电缆集合聚类分析完成后，i加一。针对所述第i层级电缆集合，收集与电缆用途特征相关的数据，包括电缆的负载信息(不同负载的电缆)、供电方式(向相同负载供电的两回路电源电缆)、应急照明电缆以及其他照明电缆等特征。使用聚类算法，如k均值聚类，将第i层级电缆集合按照电缆用途特征进行聚类，在这个过程中，以电缆用途特征作为主要依据，将相似用途的电缆划分到同一聚类簇中。完成一级聚类后，得到第一电缆集合的聚类结果，该聚类结果下每个聚类簇中的电缆具有相似的电缆用途特征，不同的聚类簇间电缆用途也不相同。

收集与电缆预设电压偏差相关的数据，这些数据包括电缆额定电压、实际测量电压、电压损耗等特征。根据实际情况和具体需求，设定预设电压偏差，该预设电压偏差用于判断是否将两个电缆划分到同一个聚类簇中。对于所述第一电缆集合聚类结果，使用定义的预设电压偏差，对第一电缆集合的每个聚类簇进行二级聚类，在聚类过程中，以电缆的预设电压偏差特征作为主要依据来划分电缆群组，将具有相似预设电压偏差的电缆归为同一类别，生成第二电缆集合的聚类结果，其中每个聚类簇中的电缆在预设电压偏差方面是相似的。

收集与接入负载距离偏差相关的数据，包括电缆接入负载的位置信息、实际测量的距离、预设距离等特征。基于实际情况和可容忍的误差范围，定义一个接入负载距离偏差阈值，该阈值将用于判断是否将两个电缆划分到同一个聚类簇中，使用定义的接入负载距离偏差阈值，对第二电缆集合的每个聚类簇进行三级聚类，在这个过程中，以接入负载距离偏差特征作为主要依据，将相似距离偏差的电缆划分到同一聚类簇中。

成三级聚类后，得到电缆集合的最终的聚类结果，该聚类结果将显示每个聚类簇中的电缆在电缆用途、电压偏差、接入负载距离偏差方面是相似的，经过多级聚类过程，为电缆布设提供更精细化的调整和管理。

步骤S3：设定水平面布线约束方向和水平面布线约束区域，设定垂直面布线约束方向和垂直面布线约束区域；

进一步而言，设定水平面布线约束方向和水平面布线约束区域，设定垂直面布线约束方向和垂直面布线约束区域，包括：

所述水平面布线约束方向包括房梁垂直方向和房梁平行方向；

所述垂直面布线约束方向包括房柱垂直方向和房柱平行方向；

基于物联网设备，采集预设区域的非布线标识区域，设定所述水平面布线约束区域和所述垂直面布线约束区域。

考虑到电缆布设必须美观，因此布设方向和布设区域都有约束。具体的，对于水平面布线约束方向，确定房间中存在的房梁位置和方向，这些房梁为平行于地面的结构元素，将房梁划分为若干个布设区域，以便更好地控制电缆的走向，在每个布设区域内进行布线规划，确定每个布设区域中的电缆路径，并沿着房梁垂直方向进行布设，即，在房梁所在的平行于地面的平面内，即天花板上，将电缆沿着与房梁成90°角的线进行布设；同样的，沿着房梁平行方向进行布设，即，将电缆沿着与房梁平行的线，或者沿着房梁边缘，进行布设，以保持美观。

在整个布设过程中，可以使用CAD软件来规划电缆的布设方向和区域，同时，根据实际情况，可以咨询专业电缆布线工程师的建议和意见，以获得最佳的布设结果。

确定房间中存在的房柱的位置和方向，房柱是垂直于地面的结构元素，用于支撑建筑物或分隔空间。将每个房柱周围划定为一个布设区域，以便更好地控制电缆的走向，在每个布设区域内进行布线规划，确定电缆的路径，并沿着房柱垂直方向进行布设，即，在房柱所在的平面内，即墙壁上，将电缆沿着与房柱成90°角的线进行布设；同样的，沿着房柱平行方向进行布设，即，将电缆沿着与房柱平行的线，或者沿着房柱边缘，进行布设，以保持美观。

基于物联网设备，例如使用传感器或摄像头来采集预设区域的非布线标识区域。在预设区域内，删除所述非布线标识区域，即可确定需要进行水平面布线约束的区域，可以是地板、天花板等，在每个约束区域内，设定规则，以限制电缆布线的走向，例如，指定电缆必须沿着墙壁边缘布设，或者避免穿越特定区域。

确定需要进行垂直面布线约束的区域，包括墙壁、房柱等垂直面结构，在每个约束区域内，设定规则，以限制电缆布线的走向，例如，要求电缆沿着墙壁边缘布设或与房柱平行进行布线。通过设定水平面布线约束区域和垂直面布线约束区域，可以确保电缆布线符合美观性和功能性要求，并避免干扰或损坏其他结构。

步骤S4：设定桥架距离约束参数；

设定桥架距离约束参数可以帮助控制电缆桥架之间的最小距离，以确保良好的安装和运行条件。示例性的，非电力电缆桥架与电力电缆桥架间距离(无屏蔽盖板)大于或等于0.5m，当它们之间没有屏蔽盖板时，该距离要求较大，旨在保持电力电缆和非电力电缆之间的足够空间，以减少干扰和相互影响。

有屏蔽盖板的电缆桥架间距离大于或等于0.3m，当电缆桥架使用有屏蔽盖板时，为了确保良好的防护和绝缘性能，需要保持较小的距离，0.3m的最小距离可以提供足够的间隔，并减少屏蔽盖板之间的相互干扰。

控制电缆桥架间距离(无屏蔽盖板)大于或等于0.2m，对于控制电缆桥架之间的距离，当它们之间没有屏蔽盖板时，可以采用较小的距离要求，0.2m的最小距离可以提供足够的空间，使得布线更整齐、易于维护和管理。

电力电缆桥架间距离(无屏蔽盖板)大于或等于0.3m，对于电力电缆桥架之间的距离，同样需要保持一定的间隔，这有助于减少电力电缆之间的干扰，并确保正常的电力传输和安全运行。

这些参数的设定是根据实际需求和标准来确定的，通过设定适当的桥架距离约束参数，可以确保布线系统的可靠性、稳定性和安全性。

步骤S5：基于图像传感器采集预设区域图像进行三维空间建模，生成预设区域三维模型；

使用合适的图像传感器，如高清相机，对预设区域进行图像采集，确保从不同角度和位置获取足够数量的图像，以覆盖整个区域。通过计算机视觉技术，从采集的图像中提取关键的特征点，这些特征可以是边缘、角点、纹理等在图像中具有显著性的点或区域。使用特征匹配算法将不同图像中提取的特征进行匹配，找到它们之间的对应关系。通过使用已匹配的特征点，结合摄像机的内外参数，计算出每个特征点在三维空间中的位置，这些三维点的集合即为点云。基于获得的点云数据，使用三维建模软件，如Autodesk Maya，生成预设区域的三维模型，包括将点云转换为网格，进行表面重建，生成预设区域三维模型，其中包括房间、建筑物或其他目标区域的几何形状、墙壁、柱子、天花板等结构元素。

基于所述电缆集合聚类结果，在所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向、所述垂直面布线约束区域和所述桥架距离约束参数的约束下在所述预设区域三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案；

基于上述约束条件，在预设区域的三维模型中进行电缆布设优化，通过优化算法和搜索方法，找到满足约束条件的最佳电缆布设方案，根据优化后的电缆布设方案，确定桥架线路布设的路径和连接方式，考虑到桥架的安装和维护便捷性，以及电缆之间的交叉等因素，生成最佳的桥架线路布设方案。

通过以上步骤，可以在聚类结果、布线约束和桥架距离约束的基础上，对预设区域的三维模型进行电缆布设优化，并生成相应的桥架线路布设优化方案，这有助于提高电缆布线的效率和可靠性。

步骤S6：基于所述电缆集合聚类结果，在所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向、所述垂直面布线约束区域和所述桥架距离约束参数的约束下在所述预设区域三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案，包括：

将所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向和所述垂直面布线约束区域在所述预设区域三维模型进行约束设定，生成布线解析数字孪生模型；

在所述布线解析数字孪生模型对所述电缆集合聚类结果的第一电缆集合聚类结果进行布线路径解析，生成第一组电缆布设路径，其中，所述第一组电缆布设路径具有第一组路径约束区域序列；

重复分析，在所述布线解析数字孪生模型对所述电缆集合聚类结果的第N电缆集合聚类结果进行布线路径解析，生成第N组电缆布设路径，其中，所述第N组电缆布设路径具有第N组路径约束区域序列；

以所述第一组路径约束区域序列直到所述第N组路径约束区域序列为位置约束，基于所述桥架距离约束参数对所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案。

打开三维建模软件，在已经构建好的所述预设区域三维模型中，将设定的水平面布线的约束方向、垂直面布线约束方向，以及水平面布线约束区域、垂直面布线约束区域，应用于该预设区域的三维模型，例如，利用三维建模软件的区域选择工具绘制多边形来定义约束区域，确保区域的范围适当并覆盖所需的布线约束区域。经过约束设定，生成布线解析数字孪生模型，其中包含符合约束要求的电缆布线路径。

通过生成布线解析数字孪生模型，可以更好地可视化和分析电缆布线的效果，评估其与现有结构的兼容性，并进行必要的调整和优化。

根据电缆集合聚类结果，随机提取一个聚类结果作为第一电缆集合聚类结果，每个聚类代表了目标位置相近的一组电缆，并且同一组内的多个电缆可以布设于一个桥架中。根据每个聚类的电缆数量和目标位置的接入需求，在适当的位置确定插板的布设点，插板是指为该聚类中的电缆提供共同取电点的设备，用于简化布线并提供便捷的连接，此插板就为对应类的目标接入位置。

针对生成的第一组电缆布设路径，定义路径约束区域序列，该约束区域可以是固定宽度的区域，用于限制电缆在墙面或其他结构上的布设方向，比如，某个电缆可以从墙面的某个位置沿着某个方向布设，这个方向的布线约束宽度即为其路径约束宽度。

在布线解析数字孪生模型中，基于聚类结果、插板位置和路径约束区域序列，进行路径解析和布线规划，计算出从插板位置到每个电缆的目标位置之间的最佳布设路径，以满足约束要求，根据路径解析和布线规划的结果，生成第一组电缆布设路径，这些路径综合聚类、插板位置和路径约束区域序列，并确保电缆在符合约束宽度的区域内进行布设。

重复上述分析过程，遍历所述电缆集合聚类结果中全部的N个聚类结果，并为每个聚类结果生成对应电缆布设路径，并且每个布设路径都包含路径约束区域序列。

根据第一组路径约束区域序列到第N组路径约束区域序列，确定电缆布设路径在桥架上的位置约束，这些约束包括电缆布设路径的起始和终止点在桥架上的位置，以及中间节点在桥架上的位置。

基于位置约束和桥架距离约束参数，使用优化算法，对第一组电缆布设路径到第N组电缆布设路径进行桥架固定位置优化，包括调整电缆布设路径在桥架上的位置，以最小化路径长度、减少弯曲和交叉等，同时满足约束要求，根据桥架固定位置优化的结果，生成桥架线路布设的优化方案，该方案结合第一组路径约束区域序列到第N组路径约束区域序列的位置约束，并通过优化桥架上电缆的布设位置，实现更有效和可靠的线路布设。

进一步而言，以所述第一组路径约束区域序列直到所述第N组路径约束区域序列为位置约束，基于所述桥架距离约束参数对所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案，包括：

根据所述第一电缆集合聚类结果，获得电缆型号列表和电缆数量列表，基于桥架尺寸标定表对所述电缆型号列表和所述电缆数量列表进行匹配，获得第一桥架尺寸标定结果；

重复分析，直到根据所述第N电缆集合聚类结果，获得电缆型号列表和电缆数量列表，基于桥架尺寸标定表对所述电缆型号列表和所述电缆数量列表进行匹配，获得第N桥架尺寸标定结果；

对所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行随机路径组合，生成N个布设路径提取结果，其中，所述N个布设路径提取结果和所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径一一对应；

基于所述第一桥架尺寸标定结果直到所述第N桥架尺寸标定结果，为所述N个布设路径提取结果生成桥架尺寸标识，生成N个桥架尺寸标识结果，基于所述桥架距离约束参数将所述N个布设路径提取结果和所述N个桥架尺寸标识结果联立存储，设为第一桥架线路布设方案；

根据实际情况和具体需求，定义重复预设次数H，在重复预设次数内，重复第一桥架线路布设方案的获取过程，重复H-1次，从而总共获得H个方案，这些方案包括第一桥架线路布设方案。

重复预设次数，获得H个桥架线路布设方案，其中，所述第一桥架线路布设方案属于所述H个桥架线路布设方案；

构建桥架布设适应度评价函数：

其中，f(z_k)表征第k个桥架线路布设方案的适应度，任意一组桥架线路布设方案的适应度包括N个布设路径提取结果，d_j(z_k)表征第k组布设路径提取结果的第j个电缆型号的长度，c_j表征第j个电缆型号的成本，M表征电缆型号的总数，Y表征屏蔽隔板的数量，w₁和w₂表征预设权重参数，α和β表征归一化调节参数，z_k表征第k组布设路径提取结果；

基于所述桥架布设适应度评价函数，基于所述H个桥架线路布设方案进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案。

根据第一电缆集合聚类结果，识别出该聚类中所包含的电缆，并将这些电缆的型号和对应的数量记录下来，形成电缆型号列表和电缆数量列表。准备一个桥架尺寸标定表，其中包含不同电缆型号和其相应所需的桥架尺寸标定结果，包括桥架厚度、桥架宽度，这个标定表是事先建立好的，其中列举了常见的电缆型号及其对应的桥架尺寸标定结果。

将电缆型号列表和电缆数量列表与桥架尺寸标定表进行匹配，根据电缆型号，查找在标定表中对应的桥架尺寸标定结果，如果有多个电缆型号，可以根据电缆数量来确定所需的桥架尺寸，根据匹配结果，获得第一桥架的尺寸标定结果，包括桥架厚度和桥架宽度。这有助于确定适用于所需电缆的合适桥架尺寸，以便进行正确的布线规划和设计。

重复上述过程，遍历全部的N个电缆集合聚类结果，获得N个桥架尺寸标定结果。

利用随机算法，对第一组到第N组电缆布设路径进行组合，可以随机打乱并选取路径顺序，确保在组合过程中，每一组路径都能参与组合，并且没有遗漏或重复，根据随机路径组合的结果，形成N个布设路径提取结果，每一个布设路径提取结果都是由第一组到第N组电缆布设路径按照随机顺序组合而成的。生成的N个布设路径提取结果与第一组到第N组电缆布设路径一一对应，也就是说，在布设路径提取结果中的每一组布设路径都与相应的第一组到第N组电缆布设路径对应，以保持路径的连贯性和准确性。这样做有助于获得多种可能的布设路径方案，提供更多选择和灵活性。

基于所述第一桥架尺寸标定结果直到所述第N桥架尺寸标定结果，对于每个布设路径提取结果，根据路径所需要的桥架尺寸要求，从第一桥架尺寸标定结果到第N桥架尺寸标定结果中选择对应的标定结果作为桥架尺寸标识，根据为N个布设路径提取结果生成的桥架尺寸标识，形成N个桥架尺寸标识结果，每一个桥架尺寸标识结果都与相应的布设路径提取结果对应。

将N个布设路径提取结果和N个桥架尺寸标识结果联立存储，形成第一桥架线路布设方案，可以使用适当的数据结构，如列表、矩阵，来存储这些信息，以确保它们之间的关联性和易于访问。这样做有助于确保每个布设路径所需的桥架尺寸符合实际要求，并提供了一个完整的布设方案，包括路径和桥架的关联信息。

上述适应度评价函数考虑了电缆型号的长度、成本、屏蔽隔板数量以及预设权重参数等多个因素，并通过归一化和权重调节保证了各项指标的相对重要性，可以根据实际需求和具体场景，调整权重参数以及归一化调节参数来适应不同的优化目标和约束，该适应度评价函数用于结合多个因素对不同的桥架线路布设方案进行量化评估，评估结果的适应度越小，说明对应的方案越好。

将桥架固定位置作为优化变量，以最小化适应度评价函数为优化目标，将获得的H个桥架线路布设方案作为初始解集合，选择适当的优化算法，例如遗传算法、粒子群算法等，并设置相关参数如迭代次数、变异概率等。在每一代中，基于所述桥架布设适应度评价函数对每个方案进行评估，并选择优秀的个体作为下一代的父代，更新并生成新的方案，当达到预设的迭代次数或满足停止条件时，终止优化过程，在优化过程结束后，输出适应度评价函数得分最低的方案作为桥架线路布设的优化方案。

进一步而言，基于所述桥架布设适应度评价函数，基于所述H个桥架线路布设方案进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案，还包括：

对所述H个桥架线路布设方案，调取所述桥架布设适应度评价函数进行映射，生成H个桥架线路布设适应度评分；

将所述H个桥架线路布设方案按照所述H个桥架线路布设适应度评分自小到大进行排序，生成H个桥架线路布设方案排序结果；

提取所述H个桥架线路布设方案排序结果的头部三个桥架线路布设方案；

对所述头部三个桥架线路布设方案的任意一个桥架线路布设方案的任意一个布设路径提取结果的布设路径，基于所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行随机变异，生成桥架线路布设扩充方案，其中，任意一次变异仅变异预设数量的布设路径提取结果，预设数量等于round(1/5*N)，round为向上取整函数；

基于所述桥架布设适应度评价函数，对所述桥架线路布设扩充方案进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案。

基于获取的H个桥架线路布设方案，对于每个桥架线路布设方案，使用所述桥架布设适应度评价函数，根据适应度评价函数的定义和计算过程，计算其适应度评分，重复计算过程，对所有的H个桥架线路布设方案进行适应度评分计算，获取H个桥架线路布设适应度评分。

将H个桥架线路布设方案和相应的适应度评分组成一个键值对的列表，并根据评分对键值对列表进行自小到大排序，得到排序后的键值对列表，表示H个桥架线路布设方案按照适应度评分从小到大排列的结果。

根据得到的H个桥架线路布设方案排序结果，选择列表中的前三个键值对，提取这三个键值对中的方案部分，即得到头部三个桥架线路布设方案，即排序结果中适应度评分最小的三个方案，这些方案在适应度评分上表现较好，可以进一步研究和分析这些方案，以确定最佳的桥架线路布设方案。

选择头部三个桥架线路布设方案中的任意一个方案，在所选方案中选择任意一个布设路径，将选定的布设路径进行变异，即随机改变其中的一部分或全部路径节点，生成桥架线路布设的扩充方案，重复该步骤，变异预设数量的布设路径提取结果，预设数量为round(1/5*N)，标识预设数量是根据总路径数目(N)的五分之一向上取整得到的，其中round表示向上取整函数，即，对于1/5*N得到的小数值，取比该小数值大的最接近的整数，例如当N取32时，1/5*N为6.4，对6.4使用round函数，进行向上取整，结果为7，因此，在这种情况下，预设数量为7，即每次变异时变异7个布设路径提取结果。这样可以确定每次变异应该对多少个布设路径进行变异，并使得每个方案的变异路径数目可能不同。

将变异后得到的新的布设路径替换原始方案中相应的路径，重复该步骤，直到变异了第N组电缆布设路径。这样可以增加方案的多样性，并提供更多的可能性进行进一步优化或选择最佳方案。

对于获取的桥架线路布设扩充方案，先确定桥架的初始位置，使用桥架布设适应度评价函数计算当前方案的适应度评分，开始优化过程，通过不断调整桥架的位置来改进方案，在每次迭代中，对桥架的位置进行变异，计算调整后的方案的适应度评分，如果新的方案比先前的方案更好，将其作为当前最佳方案；否则，保留原始方案。重复迭代过程，直到达到预定的优化停止条件，例如达到最大迭代次数、适应度评分趋于稳定等，输出最终的桥架线路布设优化方案，该方案通过桥架固定位置的优化得到，并具有更优的适应度评分。

进一步而言，基于所述第一桥架尺寸标定结果直到所述第N桥架尺寸标定结果，为所述N个布设路径提取结果生成桥架尺寸标识，生成N个桥架尺寸标识结果，基于所述桥架距离约束参数将所述N个布设路径提取结果和所述N个桥架尺寸标识结果联立存储，设为第一桥架线路布设方案，包括：

基于所述N个桥架尺寸标识结果进行无距离约束组合，标定任意布设路段的第一空间占用尺寸信息；

当每个所述第一空间占用尺寸信息满足布设路段空间尺寸约束信息时，基于所述桥架距离约束参数对所述N个桥架尺寸标识结果进行全距离约束组合，标定任意布设路段的第二空间占用尺寸信息；

当任意一个所述第二空间占用尺寸信息不满足所述布设路段空间尺寸约束信息时，基于所述桥架距离约束参数对所述N个桥架尺寸标识结果进行部分距离约束组合；以及对任意两个无距离约束的桥架进行屏蔽隔板配置标识；

当任意一个所述第一空间占用尺寸信息不满足所述布设路段空间尺寸约束信息时，将所述N个布设路径提取结果淘汰。

收集N个桥架的尺寸标识结果，这些结果包括每个桥架的长度、宽度、高度等尺寸信息。根据具体的布设路段需求，将这些桥架进行组合，以形成一个完整的桥架系统，在组合过程中，考虑无距离约束，确保相邻桥架之间没有互相干扰或碰撞的问题。在组合完成后，通过测量任意布设路段的整个桥架系统的最大长度、宽度和高度，来确定第一空间占用尺寸信息。使用确定的第一空间占用尺寸信息，结合桥架系统的形状和设计，计算出整个桥架系统的空间占用体积，例如计算长方体的体积公式。

根据实际情况和具体需求，定义关于布设路段的空间尺寸约束信息，包括长度、宽度、高度等方面的限制。将每个桥架的第一空间占用尺寸与该空间尺寸约束进行比对，当所有尺寸都满足尺寸约束时，调取前述桥架距离约束参数，使用该桥架距离约束参数，将N个桥架尺寸标识结果进行全距离约束组合，即确保每对相邻桥架之间的距离满足设定的约束条件，以避免干扰或碰撞，完成全距离约束组合后，测量整个桥架系统的最大长度、宽度和高度等尺寸，以确定任意布设路段的第二空间占用尺寸信息。

将每个桥架的第二空间占用尺寸信息与布设路段的空间尺寸约束进行比对，如果有任何一个桥架的尺寸不符合尺寸约束，根据所述桥架距离约束参数，将N个桥架尺寸标识结果进行部分距离约束组合，在这种情况下，只有部分相邻桥架之间的距离需要符合设定的约束条件，而不需要所有相邻桥架之间的距离都满足要求。这将有助于尽可能满足布设路段的空间尺寸约束，并优化桥架系统的布局。

屏蔽隔板的作用是在桥架之间创建分隔物，以防止干扰或碰撞。具体的，任意选择需要进行屏蔽隔板配置标识的两个桥架，分析桥架的设计和布设要求，包括空间尺寸、电缆走向等方面的要求，根据桥架之间的相对位置和需求，确定屏蔽隔板的类型和尺寸，屏蔽隔板可以是固定的或可调节的，可以根据实际需求选择合适的材料和形状，将屏蔽隔板放置在两个桥架之间，以创建一个物理隔离层，确保屏蔽隔板与桥架安装稳固，不会移动或倾斜。通过该步骤，可以对任意两个无距离约束的桥架进行屏蔽隔板配置标识，这有助于确保桥架系统的稳定性和可靠性，并降低干扰风险。

当存在任何一个布设路径中的第一空间占用尺寸信息不满足尺寸约束的情况，说明这些路径需要被淘汰，因为它们无法适应规定的空间尺寸。将不符合尺寸约束的布设路径从N个布设路径提取结果中移除，这可以通过标记或排除这些路径来实现。根据剩余的布设路径进行新一轮的布设路径提取，确保新的提取结果满足布设路段的空间尺寸约束，以便得到符合要求的布设方案。

步骤S7：将所述桥架线路布设优化方案发送至用户终端。

通过合适的通信方式，将导出的桥架线路布设优化方案发送至用户终端，例如通过电子邮件、文件传输协议(FTP)、云存储服务等进行。用户可以在其终端设备中接收到优化方案数据，并实施。

综上所述，本申请实施例所提供的一种基于物联网的桥架线路布设优化方法及系统具有如下技术效果：

1.通过应用物联网技术，在电路拓扑结构图的基础上进行电缆关系分配并构建电缆布设树状图，实现了电缆布设的自动化过程；

2.利用电缆布设树状图提取的电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合的聚类结果，提高了布设方案的准确性和效率；

3.通过设定水平面布线约束和垂直面布线约束的方向和区域，能够更精确地控制布线的路径和位置，提升布设质量；

4.设置桥架距离约束参数，结合三维空间建模和预设区域的特点，在保证约束条件下进行桥架线路布设优化，有效解决了桥架距离约束困难。

本发明提出的基于物联网的桥架线路布设优化方法，实现了提高桥架线路布设的效率、准确性和自动化程度，为桥架线路布设提供了优化的解决方案。

实施例二

基于与前述实施例中一种基于物联网的桥架线路布设优化方法相同的发明构思，如图2所示，本申请提供了一种基于物联网的桥架线路布设优化系统，所述系统包括：

电缆关系分配模块10，所述电缆关系分配模块10用于从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，其中，所述电缆布设树状图包括第一层级电缆集合、第二层级电缆集合直到第P层级电缆集合；

多级聚类分析模块20，所述多级聚类分析模块20用于根据所述电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，其中，i∈P，且i初始值等于1，聚类分析，i加一；

约束区域设定模块30，所述约束区域设定模块30用于设定水平面布线约束方向和水平面布线约束区域，设定垂直面布线约束方向和垂直面布线约束区域；

约束参数设定模块40，所述约束参数设定模块40用于设定桥架距离约束参数；

三维空间建模模块50，所述三维空间建模模块50用于基于图像传感器采集预设区域图像进行三维空间建模，生成预设区域三维模型；

电缆布设优化模块60，所述电缆布设优化模块60用于基于所述电缆集合聚类结果，在所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向、所述垂直面布线约束区域和所述桥架距离约束参数的约束下在所述预设区域三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案；

优化方案发送模块70，所述优化方案发送模块70用于将所述桥架线路布设优化方案发送至用户终端。

进一步而言，所述系统还包括布设树状图构建模块，以执行如下操作步骤：

根据所述电路拓扑结构图，提取线路串联接出节点和线路并联接出节点；

根据所述线路串联接出节点，从所述电路拓扑结构图提取节点上游电缆和节点下游电缆，其中，电流从所述节点上游电缆经过线路串联接出节点流向所述节点下游电缆；

根据所述线路并联接出节点，从所述电路拓扑结构图提取多个并联电缆，其中，所述多个并联电缆的接出位置为所述线路并联接出节点；

将所述节点上游电缆设为所述节点下游电缆的母电缆，将所述多个并联电缆设为相同层级电缆，构建所述电缆布设树状图。

进一步而言，所述系统还包括聚类结果生成模块，以执行如下操作步骤：

按照电缆用途特征对所述第i层级电缆集合进行一级聚类，生成第一电缆集合聚类结果；

按照预设电压偏差对所述第一电缆集合聚类结果进行二级聚类，生成第二电缆集合聚类结果；

按照接入负载距离偏差阈值对所述第二电缆集合聚类结果进行三级聚类，生成所述电缆集合聚类结果。

进一步而言，所述系统还包括布线约束区域设定模块，以执行如下操作步骤：

所述水平面布线约束方向包括房梁垂直方向和房梁平行方向；

所述垂直面布线约束方向包括房柱垂直方向和房柱平行方向；

基于物联网设备，采集预设区域的非布线标识区域，设定所述水平面布线约束区域和所述垂直面布线约束区域。

进一步而言，所述系统还包括布设优化方案生成模块，以执行如下操作步骤：

将所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向和所述垂直面布线约束区域在所述预设区域三维模型进行约束设定，生成布线解析数字孪生模型；

在所述布线解析数字孪生模型对所述电缆集合聚类结果的第一电缆集合聚类结果进行布线路径解析，生成第一组电缆布设路径，其中，所述第一组电缆布设路径具有第一组路径约束区域序列；

重复分析，在所述布线解析数字孪生模型对所述电缆集合聚类结果的第N电缆集合聚类结果进行布线路径解析，生成第N组电缆布设路径，其中，所述第N组电缆布设路径具有第N组路径约束区域序列；

以所述第一组路径约束区域序列直到所述第N组路径约束区域序列为位置约束，基于所述桥架距离约束参数对所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案。

进一步而言，所述系统还包括布设优化方案生成模块，以执行如下操作步骤：

根据所述第一电缆集合聚类结果，获得电缆型号列表和电缆数量列表，基于桥架尺寸标定表对所述电缆型号列表和所述电缆数量列表进行匹配，获得第一桥架尺寸标定结果；

重复分析，直到根据所述第N电缆集合聚类结果，获得电缆型号列表和电缆数量列表，基于桥架尺寸标定表对所述电缆型号列表和所述电缆数量列表进行匹配，获得第N桥架尺寸标定结果；

对所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行随机路径组合，生成N个布设路径提取结果，其中，所述N个布设路径提取结果和所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径一一对应；

基于所述第一桥架尺寸标定结果直到所述第N桥架尺寸标定结果，为所述N个布设路径提取结果生成桥架尺寸标识，生成N个桥架尺寸标识结果，基于所述桥架距离约束参数将所述N个布设路径提取结果和所述N个桥架尺寸标识结果联立存储，设为第一桥架线路布设方案；

重复预设次数，获得H个桥架线路布设方案，其中，所述第一桥架线路布设方案属于所述H个桥架线路布设方案；

构建桥架布设适应度评价函数：

其中，f(z_k)表征第k个桥架线路布设方案的适应度，任意一组桥架线路布设方案的适应度包括N个布设路径提取结果，d_j(z_k)表征第k组布设路径提取结果的第j个电缆型号的长度，c_j表征第j个电缆型号的成本，M表征电缆型号的总数，Y表征屏蔽隔板的数量，w₁和w₂表征预设权重参数，α和β表征归一化调节参数，z_k表征第k组布设路径提取结果；

基于所述桥架布设适应度评价函数，基于所述H个桥架线路布设方案进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案。

进一步而言，所述布设优化方案生成模块还包括如下操作步骤：

对所述H个桥架线路布设方案，调取所述桥架布设适应度评价函数进行映射，生成H个桥架线路布设适应度评分；

将所述H个桥架线路布设方案按照所述H个桥架线路布设适应度评分自小到大进行排序，生成H个桥架线路布设方案排序结果；

提取所述H个桥架线路布设方案排序结果的头部三个桥架线路布设方案；

对所述头部三个桥架线路布设方案的任意一个桥架线路布设方案的任意一个布设路径提取结果的布设路径，基于所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行随机变异，生成桥架线路布设扩充方案，其中，任意一次变异仅变异预设数量的布设路径提取结果，预设数量等于round(1/5*N)，round为向上取整函数；

基于所述桥架布设适应度评价函数，对所述桥架线路布设扩充方案进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案。

进一步而言，所述系统还包括第一布设方案生成模块，以执行如下操作步骤：

基于所述N个桥架尺寸标识结果进行无距离约束组合，标定任意布设路段的第一空间占用尺寸信息；

当每个所述第一空间占用尺寸信息满足布设路段空间尺寸约束信息时，基于所述桥架距离约束参数对所述N个桥架尺寸标识结果进行全距离约束组合，标定任意布设路段的第二空间占用尺寸信息；

当任意一个所述第二空间占用尺寸信息不满足所述布设路段空间尺寸约束信息时，基于所述桥架距离约束参数对所述N个桥架尺寸标识结果进行部分距离约束组合；以及

对任意两个无距离约束的桥架进行屏蔽隔板配置标识；

当任意一个所述第一空间占用尺寸信息不满足所述布设路段空间尺寸约束信息时，将所述N个布设路径提取结果淘汰。

本说明书通过前述对一种基于物联网的桥架线路布设优化方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚得知道本实施例中的一种基于物联网的桥架线路布设优化系统，对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网的桥架线路布设优化方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，其中，所述电缆布设树状图包括第一层级电缆集合、第二层级电缆集合直到第P层级电缆集合；

步骤S2：根据所述电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，其中，i∈P，且i初始值等于1，每当一个层级电缆集合聚类分析完成后，i加一；

步骤S3：设定水平面布线约束方向和水平面布线约束区域，设定垂直面布线约束方向和垂直面布线约束区域；

步骤S4：设定桥架距离约束参数；

步骤S5：基于图像传感器采集预设区域图像进行三维空间建模，生成预设区域三维模型；

步骤S6：基于所述电缆集合聚类结果，在所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向、所述垂直面布线约束区域和所述桥架距离约束参数的约束下在所述预设区域三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案；

步骤S7：将所述桥架线路布设优化方案发送至用户终端；

所述步骤S2根据所述电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，包括如下步骤：

按照电缆用途特征对所述第i层级电缆集合进行一级聚类，生成第一电缆集合聚类结果；

按照预设电压偏差对所述第一电缆集合聚类结果进行二级聚类，生成第二电缆集合聚类结果；

按照接入负载距离偏差阈值对所述第二电缆集合聚类结果进行三级聚类，生成所述电缆集合聚类结果；

所述步骤S6基于所述电缆集合聚类结果，在所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向、所述垂直面布线约束区域和所述桥架距离约束参数的约束下在所述预设区域三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案，包括如下步骤：

将所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向和所述垂直面布线约束区域在所述预设区域三维模型进行约束设定，生成布线解析数字孪生模型；

在所述布线解析数字孪生模型对所述电缆集合聚类结果的第一电缆集合聚类结果进行布线路径解析，生成第一组电缆布设路径，其中，所述第一组电缆布设路径具有第一组路径约束区域序列；

重复分析，在所述布线解析数字孪生模型对所述电缆集合聚类结果的第N电缆集合聚类结果进行布线路径解析，生成第N组电缆布设路径，其中，所述第N组电缆布设路径具有第N组路径约束区域序列；

以所述第一组路径约束区域序列直到所述第N组路径约束区域序列为位置约束，基于所述桥架距离约束参数对所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案；

具体地，以所述第一组路径约束区域序列直到所述第N组路径约束区域序列为位置约束，基于所述桥架距离约束参数对所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案，包括：

根据所述第一电缆集合聚类结果，获得电缆型号列表和电缆数量列表，基于桥架尺寸标定表对所述电缆型号列表和所述电缆数量列表进行匹配，获得第一桥架尺寸标定结果；

重复分析，直到根据所述第N电缆集合聚类结果，获得电缆型号列表和电缆数量列表，基于桥架尺寸标定表对所述电缆型号列表和所述电缆数量列表进行匹配，获得第N桥架尺寸标定结果；

对所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行随机路径组合，生成N个布设路径提取结果，其中，所述N个布设路径提取结果和所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径一一对应；

基于所述第一桥架尺寸标定结果直到所述第N桥架尺寸标定结果，为所述N个布设路径提取结果生成桥架尺寸标识，生成N个桥架尺寸标识结果，基于所述桥架距离约束参数将所述N个布设路径提取结果和所述N个桥架尺寸标识结果联立存储，设为第一桥架线路布设方案；

重复预设次数，获得H个桥架线路布设方案，其中，所述第一桥架线路布设方案属于所述H个桥架线路布设方案；

构建桥架布设适应度评价函数：

其中，f(z_k)表征第k个桥架线路布设方案的适应度，任意一组桥架线路布设方案的适应度包括N个布设路径提取结果，d_j(z_k)表征第k组布设路径提取结果的第j个电缆型号的长度，c_j表征第j个电缆型号的成本，M表征电缆型号的总数，Y表征屏蔽隔板的数量，w₁和w₂表征预设权重参数，α和β表征归一化调节参数，z_k表征第k组布设路径提取结果；

基于所述桥架布设适应度评价函数，基于所述H个桥架线路布设方案进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案。

2.如权利要求1所述的基于物联网的桥架线路布设优化方法，其特征在于，所述步骤S1从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，包括如下步骤：

根据所述电路拓扑结构图，提取线路串联接出节点和线路并联接出节点；

根据所述线路串联接出节点，从所述电路拓扑结构图提取节点上游电缆和节点下游电缆，其中，电流从所述节点上游电缆经过线路串联接出节点流向所述节点下游电缆；

根据所述线路并联接出节点，从所述电路拓扑结构图提取多个并联电缆，其中，所述多个并联电缆的接出位置为所述线路并联接出节点；

将所述节点上游电缆设为所述节点下游电缆的母电缆，将所述多个并联电缆设为相同层级电缆，构建所述电缆布设树状图。

3.如权利要求1所述的基于物联网的桥架线路布设优化方法，其特征在于，所述步骤S3设定水平面布线约束方向和水平面布线约束区域，设定垂直面布线约束方向和垂直面布线约束区域，包括如下步骤：

所述水平面布线约束方向包括房梁垂直方向和房梁平行方向；

所述垂直面布线约束方向包括房柱垂直方向和房柱平行方向；

基于物联网设备，采集预设区域的非布线标识区域，设定所述水平面布线约束区域和所述垂直面布线约束区域。

4.如权利要求1所述的基于物联网的桥架线路布设优化方法，其特征在于，基于所述桥架布设适应度评价函数，基于所述H个桥架线路布设方案进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案，还包括：

对所述H个桥架线路布设方案，调取所述桥架布设适应度评价函数进行映射，生成H个桥架线路布设适应度评分；

将所述H个桥架线路布设方案按照所述H个桥架线路布设适应度评分自小到大进行排序，生成H个桥架线路布设方案排序结果；

提取所述H个桥架线路布设方案排序结果的头部三个桥架线路布设方案；

对所述头部三个桥架线路布设方案的任意一个桥架线路布设方案的任意一个布设路径提取结果的布设路径，基于所述第一组电缆布设路径直到所述第N组电缆布设路径进行随机变异，生成桥架线路布设扩充方案，其中，任意一次变异仅变异预设数量的布设路径提取结果，预设数量等于round(1/5*N)，round为向上取整函数；

基于所述桥架布设适应度评价函数，对所述桥架线路布设扩充方案进行桥架固定位置优化，生成所述桥架线路布设优化方案。

5.如权利要求1所述的基于物联网的桥架线路布设优化方法，其特征在于，基于所述第一桥架尺寸标定结果直到所述第N桥架尺寸标定结果，为所述N个布设路径提取结果生成桥架尺寸标识，生成N个桥架尺寸标识结果，基于所述桥架距离约束参数将所述N个布设路径提取结果和所述N个桥架尺寸标识结果联立存储，设为第一桥架线路布设方案，包括：

基于所述N个桥架尺寸标识结果进行无距离约束组合，标定任意布设路段的第一空间占用尺寸信息；

当每个所述第一空间占用尺寸信息满足布设路段空间尺寸约束信息时，基于所述桥架距离约束参数对所述N个桥架尺寸标识结果进行全距离约束组合，标定任意布设路段的第二空间占用尺寸信息；

当任意一个所述第二空间占用尺寸信息不满足所述布设路段空间尺寸约束信息时，基于所述桥架距离约束参数对所述N个桥架尺寸标识结果进行部分距离约束组合；以及

对任意两个无距离约束的桥架进行屏蔽隔板配置标识；

当任意一个所述第一空间占用尺寸信息不满足所述布设路段空间尺寸约束信息时，将所述N个布设路径提取结果淘汰。

6.一种基于物联网的桥架线路布设优化系统，其特征在于，用于实施权利要求1-5任一项所述的一种基于物联网的桥架线路布设优化方法，包括：

电缆关系分配模块，所述电缆关系分配模块用于从用户终端接收预设区域的电路拓扑结构图进行电缆关系分配，构建电缆布设树状图，其中，所述电缆布设树状图包括第一层级电缆集合、第二层级电缆集合直到第P层级电缆集合；

多级聚类分析模块，所述多级聚类分析模块用于根据所述电缆布设树状图，提取第i层级电缆集合进行多级聚类分析，生成电缆集合聚类结果，其中，i∈P，且i初始值等于1，每当一个层级电缆集合聚类分析完成后，i加一；

约束区域设定模块，所述约束区域设定模块用于设定水平面布线约束方向和水平面布线约束区域，设定垂直面布线约束方向和垂直面布线约束区域；

约束参数设定模块，所述约束参数设定模块用于设定桥架距离约束参数；

三维空间建模模块，所述三维空间建模模块用于基于图像传感器采集预设区域图像进行三维空间建模，生成预设区域三维模型；

电缆布设优化模块，所述电缆布设优化模块用于基于所述电缆集合聚类结果，在所述水平面布线约束方向、所述水平面布线约束区域、所述垂直面布线约束方向、所述垂直面布线约束区域和所述桥架距离约束参数的约束下在所述预设区域三维模型中进行电缆布设优化，生成桥架线路布设优化方案；

优化方案发送模块，所述优化方案发送模块用于将所述桥架线路布设优化方案发送至用户终端。