CN103425846B - 一种面向配电线路运行维护过程的仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向配电线路运行维护过程的仿真方法，包括如下步骤：分解工作流程，建立层次化的仿真规则库；读取初始三维场景，形成初始化条件；从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计；判断读取的仿真规则数，触发执行仿真规则响应操作指令；判断读取的仿真规则是否已经全部执行，如果已经全部执行则当前层次号加1，然后重新从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计，直至读取的仿真规则数为0；如果未全部执行，则触发执行仿真规则响应操作指令，直至读取的仿真规则已经全部执行。本发明采用仿真规则来描述仿真步骤，可以灵活改变仿真逻辑和步骤，具有更好的灵活性和通用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种面向配电线路运行维护过程的仿真方法，属于电力系统仿真技术领域。
背景技术
配电线路是从降压变电站把电力送到配电变压器或将配电变压器的电力送到用电单位的线路，主要包括电杆、导线、绝缘子（瓷瓶）、金具、接线、接地装置等电气设备。配电线路的分布很广，而且在裸露状态下长期带电运行，容易遭受各种自然灾害和外力破坏。因此，针对配电线路的运行维护是电力企业的重要日常工作。为保证运行维护工作安全可靠地进行，电力企业制定了严格的运行维护规范和流程。熟练掌握运行维护规范和流程是配电线路工作人员必备的素质之一。
随着仿真技术在电力系统的广泛应用，通过计算机进行仿真培训能随时为学员提供更多的培训机会，便于学员熟练掌握运行维护规范和流程。但是，目前针对配电线路运行维护过程的仿真技术研究还处于起步阶段，一般采用定制模式实现，即：根据配电线路运行维护过程编写计算机程序逐条实现运行维护过程的仿真逻辑。在这种定制模式下，过程仿真的三维场景与仿真逻辑紧密相关，一旦运行维护过程的步骤或三维场景中的设备发生改变，就必须重新编写程序代码，而在实际运行维护中，不同运行维护任务的工作内容和运行维护过程完全不同。即使相同的运行维护任务，也因为各地的特殊性导致运行维护过程存在差异，因此，采用定制模式实现的配电线路运行维护过程仿真缺乏灵活性，难以满足配电线路中各种差异化运行维护过程的仿真要求。
发明内容
针对现有技术所存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向配电线路运行维护过程的仿真方法。该方法可以灵活改变仿真逻辑和步骤，具有更好的灵活性和通用性。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种面向配电线路运行维护过程的仿真方法，包括如下步骤：
分解工作流程，建立层次化的仿真规则库；
读取初始三维场景，形成初始化条件；
从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计；
判断读取的仿真规则数，如果仿真规则数为0，则结束运行维护过程仿真；如果仿真规则数不为0，则接收操作指令，触发执行仿真规则响应操作指令；
判断读取的仿真规则是否已经全部执行，如果已经全部执行则当前层次号加1，然后重新从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计，直至读取的仿真规则数为0；如果未全部执行，则触发执行仿真规则响应操作指令，直至读取的仿真规则已经全部执行。
其中较优地，所述建立层次化的仿真规则库的步骤进一步包括：
将运行维护任务的工作流程分解成操作步骤，形成操作步骤层次图；
将操作步骤映射成仿真规则，仿真规则按照操作流程的顺序存储，建立层次化的仿真规则库。
其中较优地，所述读取初始三维场景，形成初始化条件的步骤进一步包括：
在三维开发引擎中创建三维场景；
在三维开发引擎中设置设备对象、物体对象的属性以及三维场景的初始视点位置，保存为初始三维场景数据文件；
规则执行器利用三维开发引擎提供的功能函数，读取初始三维场景数据文件，重现初始的三维场景作为仿真系统运行的初始化条件。
其中较优地，所述触发执行仿真规则响应操作指令的步骤进一步包括：
从三维开发引擎的消息队列接收操作指令，按照操作指令类型响应操作指令；
如果是操作工具选择指令，从操作指令中获取被操作的设备对象的设备id，设备id被存储为当前操作工具id，返回上述步骤；
如果不是操作工具选择指令，从操作指令中获取被操作的设备对象的设备id，在本层仿真规则列表中查找操作设备对象与设备id相同的仿真规则；
将当前操作工具id与当前仿真规则中的操作工具比较，如果当前仿真规则无需操作工具，或者当前仿真规则中的操作工具与操作工具id相同，则执行当前仿真规则；否则返回。
其中较优地，所述执行当前仿真规则的步骤进一步包括：
读取初始视点位置，将三维场景的视点位置设置为初始视点位置；
读取显示设备对象，在三维场景中显示与显示设备对象对应的设备对象；
读取外部脚本，启动执行外部脚本；
读取动画名称和播放时长，在三维场景中播放动画；
读取隐藏设备对象，隐藏三维场景中隐藏设备对象对应的设备对象；
将当前仿真规则设置为已执行。
本发明采用仿真规则来描述仿真步骤，可以灵活改变仿真逻辑和步骤；在运行维护过程仿真中采用仿真规则与程序代码相分离的实现方式，应用者能够进行二次开发，具有更好的灵活性和通用性。
附图说明
图1是本发明所提供的配电线路运行维护过程仿真方法的流程示意图；
图2是更换直线杆横担运行维护任务的操作步骤层次图；
图3是执行仿真规则前的场景初始视点示意图；
图4是执行测量定位仿真规则的场景视点示意图；
图5是执行检查绝缘工具仿真规则的场景视点示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
本发明提供一种面向配电线路运行维护过程的仿真方法，包括如下步骤：分解工作流程，建立层次化的仿真规则库；读取初始三维场景，形成初始化条件；从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计；判断读取的仿真规则数，如果仿真规则数为0，则结束运行维护过程仿真；如果仿真规则数不为0，则接收操作指令，触发执行仿真规则响应操作指令；判断读取的仿真规则是否已经全部执行，如果已经全部执行则当前层次号加1，然后重新从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计，直至读取的仿真规则数为0；如果未全部执行，则触发执行仿真规则响应操作指令，直至读取的仿真规则已经全部执行。下面对此展开详细具体的说明。
首先，介绍分解工作流程，建立层次化的仿真规则库的步骤。
在本发明中，根据配电线路运行维护过程的技术规范，将工作流程分解成具体的操作步骤。该操作步骤按照操作顺序从上到下排列，形成操作步骤层次图。每一个操作步骤只能使用一种操作工具，只能够对一个设备进行一次操作。上一层次中的操作步骤全部操作完成以后，才能进行下一层次的操作步骤。同一层上的操作步骤可以按任意顺序操作。每个操作步骤映射成一条仿真规则。全部仿真规则按照操作流程的顺序存储，形成层次化的仿真规则库。在仿真规则库中，仿真规则包含如下字段：层次号、步骤名称、操作工具、操作设备对象、初始视点位置、外部脚本、动画名称、播放时长、隐藏设备对象、显示设备对象、最新视点等，用于描述完成一个操作步骤时涉及操作工具、操作对象、场景变换方法等相关参数信息。
其次，介绍读取初始三维场景，形成初始化条件的步骤。
在三维开发引擎（例如商用开发引擎Unity3D等）中创建三维场景。三维场景中包含了实现某个运行维护过程仿真时所需的全部设备对象、操作工具、动画、视点位置。在三维开发引擎中，设置三维场景中设备对象、操作工具等物体对象的属性以及场景的初始视点位置，保存为初始三维场景数据文件。规则执行器利用三维开发引擎提供的功能函数，读取初始三维场景数据文件，重现初始三维场景作为仿真系统运行的初始化条件。
再次，介绍从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计的步骤。
在本发明中，以仿真规则中当前层次号为关键字查询仿真规则库，获得当前层次的仿真规则数。逐条读取仿真规则，在内存中建立本层仿真规则列表以保存读取的仿真规则，并记录读取的仿真规则数。
再次，介绍按照读取的仿真规则数，接收并处理接收操作指令的步骤。
判断读取的仿真规则数，如果仿真规则数为0，则结束运行维护过程仿真；如果仿真规则数不为0，则接收操作指令，触发执行仿真规则响应操作指令。触发执行仿真规则响应操作指令的步骤具体还包括以下步骤：
S1：从三维开发引擎的消息队列接收操作指令。
S2：如果接收到的操作指令是操作工具选择指令，则从操作指令中获取被操作的设备对象的设备id，设备id被存储为当前操作工具id，转到步骤S1。
S4：如果接收到的操作指令不是操作工具选择指令，则从该操作指令中获取被操作设备对象的设备id，在本层仿真规则列表中查找当前操作设备对象与设备id相同的仿真规则。每个仿真规则中有至少一个操作工具。该仿真规则为被触发的仿真规则，称为当前仿真规则。
S5：将当前操作工具id与当前仿真规则中的操作工具比较，如果当前仿真规则无需操作工具，或者当前仿真规则中的操作工具与操作工具id相同，则执行当前仿真规则；否则返回步骤S1。
下面介绍执行当前仿真规则的步骤，具体包括如下：
S6.1：从当前仿真规则中读取初始视点位置，调用三维开发引擎的功能函数将三维场景的视点位置设置到初始视点位置。
S6.2：从当前仿真规则中读取显示设备对象，调用三维开发引擎的功能函数，在三维场景中显示显示设备对象对应的设备对象。
S6.3：从当前仿真规则中读取外部脚本，调用三维开发引擎的功能函数，启动执行外部脚本。
S6.4：从当前仿真规则中读取动画名称和播放时长，调用三维开发引擎的功能函数，在三维场景中播放动画。
S6.5：从当前仿真规则中读取隐藏设备对象，调用三维开发引擎的功能函数，隐藏三维场景中隐藏设备对象对应的设备对象。
S6.6：将当前仿真规则设置为已执行。
S6.7：检查本层仿真规则列表中仿真规则的已执行标志，统计读取的仿真规则中未执行的仿真规则数。
S6.8：如果读取的仿真规则中未执行的仿真规则数为0，即本层的仿真规则已经全部执行，则从当前仿真规则中读取最新视点，将三维场景的视点位置设置到最新视点；如果读取的仿真规则中未执行的仿真规则数不为0，则只有本层的仿真规则全部执行后才切换视点位置。
最后，介绍按读取的仿真规则数执行情况，处理其他仿真规则的步骤。
判断读取的仿真规则是否已经全部执行。如果已经全部执行则当前层次号加1，然后重新从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计，直至读取的仿真规则数为0；如果未全部执行，则触发执行仿真规则响应操作指令，直至读取的仿真规则已经全部执行。
下面，以更换直线杆横担的运行维护任务为例，对本发明进行进一步的说明.
在本发明中，根据配电线路运行维护过程的技术规范，将特定运行维护任务的工作流程分解成操作步骤。如图2所示，操作步骤按照操作顺序从上到下排列，形成操作步骤层次图。其中“检查绝缘工具”和“车辆定位”没有先后顺序关系，在层次图中处于相同层。其他步骤的先后顺序与绝缘手套法更换直线杆横担的工作流程相一致。将操作步骤层次图的每一个操作步骤用一条仿真规则表示，构成层次化的仿真规则库。仿真规则包括层次号、步骤名称、操作工具、操作设备对象、初始视点位置、外部脚本、动画名称、播放时长、隐藏设备对象、显示设备对象、最新视点等字段。如果某字段没有值，则用‘-’表示。
在本发明的一个实施例中，典型的操作步骤“工作前班会”、“检查绝缘工具”和“车辆定位”表示成仿真规则后，结果如下：
如图3所示，“工作前班会”操作步骤的仿真规则的层次号为0，在三维场景中点击‘操作票’模型触发执行仿真规则，规则执行器解释执行规则，在初始三维场景中播放名称为“开会动画”的动画，时长为100毫秒，最后把三维场景的视点移到对象pos00_01的位置。
“检查绝缘工具”和“车辆定位”操作步骤对应的仿真规则的层次号都为1，表示这两个步骤没有先后顺序关系；“检查绝缘工具”仿真规则通过操作“绝缘子罩”来触发执行，“车辆定位”真规则通过操作“斗臂车”来触发执行。
按照图2所示运行维护任务的操作步骤，第一步先执行“车辆定位”仿真规则，首先把视点移到对象pos00_01的位置，然后播放“斗臂车移动动画”的动画。如图4所示，由于本层包含2条仿真规则，动画结束后不改变视点位置4。在图4的基础上，执行“检查绝缘工具”仿真规则，首先把视点移到对象pos00_01的位置（由于三维场景的视点已经在pos00_01位置，因此三维场景没有变化），然后播放“检查工具动画”的动画。如图5所示，在动画播完后才在最后进行一次视点切换把视点移动pos01_01位置。
综上所述，本发明以三维场景作为初始状态，以仿真规则库描述配电线路运行维护过程中每个步骤的仿真规则，可以灵活改变仿真逻辑和步骤；在运行维护过程仿真中采用仿真规则与程序代码相分离的实现方式，应用者能够进行二次开发，具有更好的灵活性和通用性。
上面对本发明所提供的面向配电线路运行维护过程的仿真方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (3)
1.一种面向配电线路运行维护过程的仿真方法，其特征在于包括如下步骤：
分解工作流程，建立层次化的仿真规则库；
在三维开发引擎中创建三维场景；在三维开发引擎中设置设备对象、物体对象的属性以及三维场景的初始视点位置，保存为初始三维场景数据文件；规则执行器利用三维开发引擎提供的功能函数，读取初始三维场景数据文件，重现初始的三维场景作为仿真系统运行的初始化条件；
从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计；
判断读取的仿真规则数，如果仿真规则数为0，则结束运行维护过程仿真；如果仿真规则数不为0，则接收操作指令，触发执行仿真规则响应操作指令；
判断读取的仿真规则是否已经全部执行，如果已经全部执行则当前层次号加1，然后重新从仿真规则库中读取与当前层次号相同的仿真规则并进行统计，直至读取的仿真规则数为0；如果未全部执行，则触发执行仿真规则响应操作指令，直至读取的仿真规则已经全部执行；
其中，所述触发执行仿真规则响应操作指令的步骤进一步包括：
(1)从三维开发引擎的消息队列接收操作指令，按照操作指令类型响应操作指令；
(2)如果是操作工具选择指令，从操作指令中获取被操作的设备对象的设备id，设备id被存储为当前操作工具id；如果不是操作工具选择指令，从操作指令中获取被操作的设备对象的设备id，在本层仿真规则列表中查找操作设备对象与设备id相同的仿真规则；
(3)将当前操作工具id与当前仿真规则中的操作工具比较，如果当前仿真规则无需操作工具，或者当前仿真规则中的操作工具与当前操作工具id相同，则执行当前仿真规则；否则返回步骤(1)。
2.如权利要求1所述的面向配电线路运行维护过程的仿真方法，其特征在于所述建立层次化的仿真规则库的步骤进一步包括：
将运行维护任务的工作流程分解成操作步骤，形成操作步骤层次图；
将操作步骤映射成仿真规则，仿真规则按照操作流程的顺序存储，建立层次化的仿真规则库。
3.如权利要求1所述的面向配电线路运行维护过程的仿真方法，其特征在于，所述执行当前仿真规则的步骤进一步包括：
读取初始视点位置，将三维场景的视点位置设置为初始视点位置；
读取显示设备对象，在三维场景中显示与显示设备对象对应的设备对象；
读取外部脚本，启动执行外部脚本；
读取动画名称和播放时长，在三维场景中播放动画；
读取隐藏设备对象，隐藏三维场景中隐藏设备对象对应的设备对象；
将当前仿真规则设置为已执行。
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