一种基于聚类算法的建筑幕墙优化方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于聚类算法的建筑幕墙优化方法，其特征在于，包括：s1：获取建筑造型曲面的三维模型；s2：基于建筑造型曲面开展网格划分，得到若干个独立的初始幕墙曲面；s3：依据各初始幕墙曲面的几何特征，设置k-means算法各项输入参数；s4：利用k-means算法对所有初始幕墙曲面进行聚类分析，将初始幕墙曲面其划分为多个群组；s5：获取各群组中的所有初始幕墙曲面的几何特征参数的平均值；s6：基于参数平均值建立各群组幕墙的统一幕墙模板；s7：将各群组幕墙的统一幕墙模板定位至各群组内的各初始幕墙曲面上；s8：基于统一幕墙模板与初始幕墙曲面进行误差分析；s9：基于误差分析结果，利用智能优化算法对k-means算法的输入参数进行优化；s10：得到k-means算法输入参数的最优结果后，输出满足要求的初始幕墙曲面，而将不满足要求的初始幕墙曲面设为新的初始幕墙曲面，开始下一轮循环计算。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，对于平面三角形网格利用delaunay三角形网格划分算法开展网格划分，对于空间四边形网格依据曲面uv开展网格划分。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s3中的k-means算法各项输入参数包括群组数量和聚类依据，其中，群组数量用来控制初始幕墙曲面具体分为多少组数，初始值设为小于初始幕墙曲面总数的任意值；聚类依据包含一系列能反映所有初始幕墙曲面几何特征的参数，以此为基础来对所有初始幕墙曲面进行聚类分组。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤s5中的几何特征参数参考聚类依据参数，几何特征参数能够与参考聚类依据参数一致，或者几何特征参数根据几何生成逻辑进行略微调整。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s6包括：将原点作为幕墙面板的任意一点，同时也是基准点，依据几何特征参数的平均值，分别求出幕墙面板其余各点在空间中相对于基准点的具体位置，依次连接各点形成封闭的且无自相交的空间曲面，即为所需幕墙模板，每个群组只需要一个统一幕墙模板。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤s7包括：采用三点定位或平面定位将各群组幕墙的统一幕墙模板定位至各群组内的各初始幕墙曲面上。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s8包括：考察群组中的统一幕墙模板与对应群组中初始幕墙曲面各个对应角点之间的最大距离，设定最大容差值，按照最大距离与最大容差值之间的数值大小关系，将群组中的初始幕墙曲面分为a类和b类，其中，a类为最大距离小于最大容差值的初始幕墙曲面，b类为最大距离大于最大容差值的初始幕墙曲面。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤s9包括：以在a类曲面中，使利用同一种幕墙模板的初始幕墙面板数量尽可能多为优化目标，以进化算法为主的智能优化算法，对k-means算法的群组数量输入参数进行优化，从而得到最优群组数量，使得利用同一种幕墙模板代替最多的初始幕墙曲面，将利用同一种幕墙模板
能够代替最多的初始幕墙曲面的幕墙模板作为最优幕墙模板，提取最优幕墙模板和对应的初始幕墙曲面，称为c类曲面。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤s10包括：将最优幕墙模板和c类初始幕墙曲面输出，并且将(a-c b)类初始幕墙曲面作为新的初始幕墙曲面，开始下一轮循环计算，直到所有初始幕墙曲面都被输出，即完成整个幕墙优化流程。10.一种基于聚类算法的建筑幕墙优化系统，其特征在于，包括：曲面划分模块，用于获取建筑造型曲面的三维模型，基于建筑造型曲面开展网格划分，得到若干个独立的初始幕墙曲面；聚类分析模块，用于依据各初始幕墙曲面的几何特征，设置k-means算法各项输入参数，利用k-means算法对所有初始幕墙曲面进行聚类分析，将初始幕墙曲面其划分为多个群组；模板生产模块，用于获取各群组中的所有初始幕墙曲面的几何特征参数的平均值，基于参数平均值建立各群组幕墙的统一幕墙模板；智能寻优模块，用于将各群组幕墙的统一幕墙模板定位至各群组内的各初始幕墙曲面上，基于统一幕墙模板与初始幕墙曲面进行误差分析，基于误差分析结果，利用智能优化算法对k-means算法的输入参数进行优化；迭代循环模块，用于得到k-means算法输入参数的最优结果后，输出满足要求的初始幕墙曲面，而将不满足要求的初始幕墙曲面设为新的初始幕墙曲面，开始下一轮循环计算，完成所有幕墙的优化工作。

技术总结
本发明公开了一种基于聚类算法的建筑幕墙优化方法及系统，包括：获取建筑曲面；进行幕墙网格划分；利用聚类算法对幕墙曲面进行归类；获取同类幕墙的几何特征参数均值；利用上述参数建立统一模板；对初始曲面与模板曲面展开误差分析；基于误差分析结果对聚类算法输入参数进行智能寻优；输出最优方案的幕墙曲面，其余曲面进入下一轮循环。可以自动并且快速地对幕墙曲面进行归类与优化，尽可能以统一的幕墙模板曲面来替代原幕墙曲面，极大程度减少幕墙模板的数量与加工难度，缩短加工周期，降低制造成本，可以广泛应用于建筑幕墙优化领域，尤其适用于对建筑造型曲面精度要求高，且幕墙面板划分较为均匀的工程项目。面板划分较为均匀的工程项目。面板划分较为均匀的工程项目。


技术研发人员：张慎 孟凡凯 杨浩 尹鹏飞
受保护的技术使用者：中南建筑设计院股份有限公司
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/8/12