CN102800115B - 一种基于模型的动画制作系统及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于模型的动画制作系统，包括图形库，用于存储动画设置中常用的元件、器件和部件的活动图元；图形编辑器，用于设计、绘制图形和活动图元，定义图元属性，建立图元与数据表的映射关系；动画模块，用于使用活动图元制作动画图像，并将图像进行前端展示；数据表，用于存储模型节点的映射关系数据和活动图元的逻辑联系数据；数据构成模块，用于将活动图元与仿真系统的模型联系。本发明还涉及一种基于模型的动画制作方法。本发明所述的一种基于模型的动画制作系统及其制作方法，提高动画制作效率和灵活性，适应现代智能化设备更新、升级的周期日益缩短而产生的培训需求。

Description

一种基于模型的动画制作系统及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种动画制作的系统及其制作方法，更具体的说涉及一种基于模型的动画制作系统及其方法。
背景技术
变电站，特别是大型、超高压变电站是现代化大电网的关键节点和重要组成部分，在电力生产、传输中起着举足轻重的作用。其间，变电所运行值班人员扮演着重要角色和承担着重大责任，并面临着不断提高技术素养和业务能力的巨大压力和迫切需求。在对变电运行值班人员进行的各种技术培训活动中，仿真培训是最为有效的形式和方法之一。它是借助计算机数字仿真技术和物理模拟技术，为受训者提供一个物理上近似的变电所工作平台和作业环境，使他们有可能在有限的时间内，在接近于实战的条件下进行高密度的运行操作及各种事故形态下的处理作业演练，从而获得比传统培训方法或在工作中自我积累更好的效果和更高的效率。
变电站仿真系统是以相似原理、系统技术、信息技术及其电力系统运行专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用数学或物理模型对真实的电网及变电所设备运行进行动态模拟的一个应用系统。其基本工作原理是通过设计一个由相关程序和数据组成的计算机模型来代表变电站和周边电网的真实系统，这些模型包括电网潮流和故障的计算模型、变电站及周边电网的拓扑模型、变电站一、二次设备的工作模型等。利用这些模型对变电站真实系统的行为变化和人机交互输入的作业行为参数进行数值计算，再通过计算机图形界面和其它效应设备来模拟和表现这种行为变化及作出符合真实系统客观规律的数据和行为响应。因此，这些模型包含了设备原理、动作逻辑、行为规律、内在联系等丰富信息。充分地挖掘和利用这些信息、拓展诸如“设备工作原理及动作过程的动态演示”、“保护动作行为及时序的动画表达”等应用功能不仅可行还无疑是事半功倍的好事。其对于充分发挥仿真系统效能、创新培训形式与内容都具有现实意义。
但是，由于动画技术是基于脚本的，它表达和表现的内容与信息不可能超出脚本描述的范围，因此它难以表达某一个对象在随机情况下的不同反应和工作过程。以差动保护装置为例，受训者不仅需要了解它的工作原理，还需要了解其在随机情况下的反应和动作过程，如装置断电，电流断线，区外故障、互感器饱和等。同时，动画技术所能表达的时序关系是由脚本事先确定的，在放映时无法根据观看者的要求加以改变，因而难以适应具有复杂时序关系对象的表达和不同技术程度观看者的不同观看需求。另外，应用传统动画技术制作的动画软件一旦制作好了，很难进行修改特别是由用户进行修改，因而难以适应设备不断升级而产生的培训需求。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种提高动画制作效率和灵活性，适应现代智能化设备更新、升级的周期日益缩短而产生的培训需求的基于模型的动画制作系统；同时，本发明还提供一种基于模型的动画制作方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于模型的动画制作系统，该动画制作系统包括：
图形库，用于存储动画设置中常用的元件、器件和部件的活动图元；
图形编辑器，用于设计、绘制图形和活动图元，定义图元属性，建立图元与数据表的映射关系；
动画模块，用于使用活动图元制作动画图像，并将图像进行前端展示；
数据表，用于存储模型节点的映射关系数据和活动图元的逻辑联系数据；
数据构成模块，用于将动画模块、数据表与仿真系统的模型联系，使模型的多个节点向数据表写入数据，动画模块随时读取数据表的数据并作出相应响应。
对本技术方案进一步限定为，该动画制作系统还包括配置模块，用于配置动画制作系统及其制作完成的动画与仿真系统的运行关系。
进一步的，所述配置模块包括：
嵌入运行单元，用于设置制作完成的动画嵌入仿真系统内运行；
并列运行单元，用于设置制作完成的动画通过网络与仿真系统并列运行；
独立运行单元，用于设置制作完成的动画自带模型文件独立运行。
进一步的，该动画制作系统还包括参数设定模块，所述参数设定模块包括：
预设单元，用于动画运行前，对系统的参数进行设置；
暂停设置单元，用于动画运行中，暂停后对参数进行设置；
随机设置单元，用于动画随机读取数据库中的运行参数和条件。
一种基于模型的动画制作方法，该方法包括如下步骤：
（1）建立图形库，将动画设置中常用的元件、器件和部件的活动图元存储到图形库；
（2）使用图形编辑器，用于设计、绘制图形和活动图元，定义图元属性，建立图元与数据表的映射关系；
（3）制作动画，使用活动图元制作动画图像，并将图像进行前端展示；
（4）建立数据表，定义数据表结构，并存入初始数据，建立初始数据与模型节点和活动图元之间的关系；
（5）建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间的联系，使模型的多个节点向数据表写入数据，动画模型随时读取这些数据并作出相应响应。
对本技术方案的进一步限定为，步骤（4）中所述的建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间联系的时机为：
（1）在设计阶段，通过数据构成模块来设计；
（2）在应用阶段，通过数据构成模块进行修改编辑。
进一步的，步骤（4）中所述的建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间联系的方法为：
（1）建立模型程序节点与数据表的映射关系；
（2）通过图形连线方式建立动画模型与数据表之间的逻辑联系。
进一步的，该方法还包括配置步骤，用于配置动画制作系统及其制作完成的动画与仿真系统的运行关系，所述运行关系包括：
（1）嵌入运行，即制作完成的动画嵌入仿真系统内运行；
（2）并列运行，即制作完成的动画通过网络与仿真系统并列运行；
（3）独立运行，即制作完成的动画自带模型文件独立运行。
进一步的，该方法还包括参数设定步骤，所述参数设定步骤包括：
（1）预设步骤，即在动画运行前，对系统的参数进行设置；
（2）暂停设置步骤，即在动画运行中，暂停运行后，对参数进行设置；
（3）随机设置步骤，即动画随机读取数据库中的运行参数和条件。
有益效果：本发明提供的一种基于模型的动画制作系统及其制作方法，采用基于模型的运行机制，无须编写脚本，无论需要表达的对象多么复杂，无论根据不同的条件和参数会有多少种变化，都由模型来实现，从而大大提高动画制作的效率和灵活性；同时，动画制作是可以根据表达对象的变化而随时修改的，从而可适应现代智能化设备更新、升级的周期日益缩短而产生的培训需求。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于模型的动画制作方法在过流保护动画模拟过程中的应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种基于模型的动画制作系统，包括图形库、图形编辑器、动画模块、数据表、数据构成模块、配置模块和参数设定模块。
图形库，用于存储动画设置中常用的元件、器件和部件的活动图元。
图形编辑器，用于设计、绘制图形和活动图元，定义图元属性，建立图元与数据表的映射关系。
动画模块，用于使用活动图元制作动画图像，并将图像进行前端展示。
数据表，用于存储模型节点的映射关系数据和活动图元的逻辑联系数据。
数据构成模块，用于将动画模块、数据表与仿真系统的模型联系，使模型的多个节点向数据表写入数据，动画进程随时读取数据表的数据并作出相应响应。
配置模块，用于配置动画制作系统与仿真系统的运行关系。其中，配置模块包括嵌入运行单元、并列运行单元、和独立运行单元，其中，嵌入运行单元，用于设置制作完成的动画嵌入仿真系统内运行；并列运行单元，用于设置制作完成的动画通过网络与仿真系统并列运行；独立运行单元，用于设置制作完成的动画自带模型文件独立运行。
参数设定模块，参数设定模块包括预设单元、暂停设置单元和随机设置单元，其中，预设单元，用于动画运行前，对系统的参数进行设置；暂停设置单元，用于动画运行中，暂停后对参数进行设置；随机设置单元，用于动画随机读取数据库中的运行参数和条件。
上述基于模型的动画制作系统的工作方法为：
（1）建立图形库，将动画设置中常用的元件、器件和部件的图形存储到图形库。
（2）使用图形编辑器，用于设计、绘制图形和活动图元，定义图元属性，建立图元与数据表的映射关系。
（3）制作动画，使用活动图元制作动画图像，并将图像进行前端展示；
（4）建议数据表，定义数据表结构，并存入初始数据，建立初始数据与模型节点和活动图元之间的关系；
（5）建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间的联系，使模型的多个节点向数据表写入数据，动画模型随时读取这些数据并作出相应响应。
建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间联系的时机为：在设计阶段，通过数据构成模块来设计；或者，在应用阶段，通过数据构成模块进行修改编辑。
建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间联系的方法为：（1）建立模型程序节点与数据表的映射关系；（2）通过图形连线方式建立动画模型与数据表之间的逻辑联系。
同时，在系统的运行过程中，还包括配置步骤和参数设定步骤。
配置步骤，用于配置动画制作系统与仿真系统的运行关系，所述运行关系包括
（1）嵌入运行，即制作完成的动画嵌入仿真系统内运行；
（2）并列运行，即制作完成的动画通过网络与仿真系统并列运行；
（3）独立运行，即制作完成的动画自带模型文件独立运行。
参数设定步骤，所述参数设定步骤包括
（1）预设步骤，即在动画运行前，对系统的参数进行设置；
（2）暂停设置步骤，即在动画运行中，暂停运行后，对参数进行设置；
（3）随机设置步骤，即动画随机读取数据库中的运行参数和条件。
图1为本发明所述的动画制作方法在过流保护动画模拟过程中的应用示意图。
如图1所示：在过流保护动画模拟过程中，基于模型的动画制作系统的应用过程为：
（1）进行参数设定和配置，设定系统工作的基本参数，并且配置配置动画制作系统与仿真系统的运行关系，本实施例中，运行关系为嵌入运行，即制作完成的动画嵌入仿真系统内运行。
（2）建立图形库，将动画设置中常用的元件、器件和部件的活动图元存储到图形库，在过流保护动画模拟过程中，需要的活动图元包括电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、跳闸、告警和装置界面等。
（3）使用图形编辑器，用于设计、绘制图形和活动图元，定义图元属性，建立图元与数据表的映射关系，对步骤（2）中所述的需要的活动图元进行设计，使图形和图形所要实现的功能对应。
（4）制作动画，在动画模块中，利用活动图元制作动画，所制作的动画如图1中C模块所示。
（5）建立数据表，定义数据表结构，并存入初始数据，建立初始数据与模型节点和活动图元之间的关系，在过流保护动画模拟过程中，需要的数据包括矢量数据和部分开关量数据，所建立的数据表如图1中B模块所示。
（6）建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间的联系，使模型的多个节点向数据表写入数据，动画进程随时读取这些数据并作出相应响应。在过流保护动画模拟过程中，模型程序如图1中A模块所示，包括如下步骤，读取电流数据、读取电流定值、判断电流值是否大于定值、读取时间定值、延时一个时间单位、读取当前电流、判断电流值是否大于定值、判断时间是否到、输出跳闸、输出告警和输出报文，在此模型中，模型多个节点向数据表写入数据，写入数据的节点包括读取电流值节点、判断电流值是否大于定值节点、判断时间是否到节点、输出跳闸节点和输出报文节点，当模型向数据表写入数据后，动画模块随时读取这些数据并作出相应的响应。
本发明所述的一种基于模型的动画制作系统及其制作方法采用基于模型的运行机制，无须编写脚本，无论需要表达的对象多么复杂，无论根据不同的条件和参数会有多少种变化，都由模型来实现，从而大大提高动画制作的效率和灵活性；同时，动画制作是可以根据表达对象的变化而随时修改的，从而可适应现代智能化设备更新、升级的周期日益缩短而产生的培训需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1. 一种基于模型的动画制作系统，其特征在于：该动画制作系统包括：
图形库，用于存储动画设置中常用的元件、器件和部件的活动图元；
图形编辑器，用于设计、绘制图形和活动图元，定义图元属性，建立图元与数据表的映射关系；
动画模块，用于使用活动图元制作动画图像，并将图像进行前端展示；
数据表，用于存储仿真系统的模型节点的映射关系数据和活动图元的逻辑联系数据；
数据构成模块，用于将动画模块、数据表与仿真系统的模型联系，使模型的多个节点向数据表写入数据，动画模块随时读取数据表的数据并作出相应响应；
该动画制作系统还包括配置模块，用于配置动画制作系统与仿真系统的运行关系；
所述配置模块包括：
嵌入运行单元，用于设置制作完成的动画嵌入仿真系统内运行；
并列运行单元，用于设置制作完成的动画通过网络与仿真系统并列运行；
独立运行单元，用于设置制作完成的动画自带模型文件独立运行。
2.根据权利要求1所述的基于模型的动画制作系统，其特征在于：该动画制作系统还包括参数设定模块，所述参数设定模块包括：
预设单元，用于动画运行前，对系统的参数进行设置；
暂停设置单元，用于动画运行中，暂停后对参数进行设置；
随机设置单元，用于动画随机读取数据库中的运行参数和条件。
3.一种基于模型的动画制作方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）建立图形库，将动画设置中常用的元件、器件和部件的活动图元存储到图形库；
（2）使用图形编辑器，用于设计、绘制图形和活动图元，定义图元属性，建立图元与数据表的映射关系；
（3）制作动画，使用活动图元制作动画图像，并将图像进行前端展示；
（4）建立数据表，定义数据表结构，并存入初始数据，建立初始数据与仿真系统的模型节点和活动图元之间的关系；
（5）建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间的联系，使模型的多个节点向数据表写入数据，动画模块随时读取这些数据并作出相应响应；
该方法还包括配置步骤，用于配置动画制作系统与仿真系统的运行关系，所述运行关系包括：
（1）嵌入运行，即制作完成的动画嵌入仿真系统内运行；
（2）并列运行，即制作完成的动画通过网络与仿真系统并列运行；
（3）独立运行，即制作完成的动画自带模型文件独立运行。
4.根据权利要求3所述的基于模型的动画制作方法，其特征在于：步骤（5）中所述的建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间联系的时机为：
（1）在设计阶段，通过数据构成模块来设计；
（2）在应用阶段，通过数据构成模块进行修改编辑。
5.根据权利要求3所述的基于模型的动画制作方法，其特征在于：步骤（5）中所述的建立动画模块、数据表与仿真系统的模型之间联系的方法为：
（1）建立模型程序节点与数据表的映射关系；
（2）通过图形连线方式建立动画模块与数据表之间的逻辑联系。
6.根据权利要求3所述的基于模型的动画制作方法，其特征在于：该方法还包括参数设定步骤，所述参数设定步骤包括：
（1）预设步骤，即在动画运行前，对系统的参数进行设置；
（2）暂停设置步骤，即在动画运行中，暂停运行后，对参数进行设置；
（3）随机设置步骤，即动画随机读取数据库中的运行参数和条件。
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