CN104468839A - 基于互联网地理信息系统的配网设备状态快速更新的方法 - Google Patents
基于互联网地理信息系统的配网设备状态快速更新的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及基于互联网地理信息系统的配网设备状态快速更新的方法，属于配网系统设备状态显示更新领域，包括：客户端请求查询服务器端的设备状态数据；服务端基于客户端请求信息中的人机界面的视图窗口范围、设备状态的可见图层信息、客户端最近一次获取设备状态的时间戳各条件快速检索出客户端需要更新的设备状态信息；服务端将需要更新的设备状态信息进行结构化压缩处理，并根据网络情况和结构化压缩处理的数据大小再次进行压缩；然后将数据返回到客户端；客户端将返回的设备状态信息根据设备编号及图层信息对人机界面视图窗口范围的设备依次进行刷新显示。本方法大大降低设备状态传输和更新的数据量，有效地提高了对配网设备状态更新的效率。
Description
技术领域
本发明属于电力系统的配网设备状态显示更新技术领域，特别涉及基于WebGIS的配网设备状态快速更新的方法。
背景技术
互联网地理信息系统WebGIS是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项技术，通过互联网对地理空间数据进行发布和应用，以实现空间数据的共享和互操作。WebGIS采用浏览器/服务器(B/S)结构，服务器端向客户端提供信息和服务、浏览器(客户端)具有获得各种空间信息和应用的功能，由于其跨平台、良好的可扩展性及丰富的可视化内容等优点正逐步应用于电力系统的配网业务上。
基于WebGIS的配网设备状态更新，是将配网的线路、电缆、架空线、杆塔、箱变、柱上变、配电开关、配电低压配电箱等设备结合地理信息构建成电网沿布图，并在其上对配网设备状态更新，通过此方法配网工作人员可以方便的监视配网设备状态变化情况，当设备状态发生的变化可导致设备故障、停电或其他影响电网运行的情况时，通过配网设备所处的地理位置、自然环境、建筑、道路等信息为处置和决策提供了更多的辅助决策信息，提高了处置和决策的正确性，同时方便了日常的生产管理，在提升了生产管理和决策的效率的基础上提升了电网运行的电网安全性和可靠性。
由于WebGIS其B/S结构，系统的性能一部分很大程度上依赖于网络情况和数据量大小，对于网络情况差、数据量大的情况下会影响数据传输时间、数据更新时间及客户端响应时间，会大大降低用户体验性及实用性。而以往基于WebGIS的配网设备状态更新方法大多数仅仅是客户端向服务端获取视图范围的全量或增量更新的设备状态数据进行传输更新，未在客户端进一步的过滤合理的需要显示的设备状态，导致传输了一些无用的数据；很多系统也未考虑在传输过程中对数据进行压缩，也导致了需要传输更大的数据；同时，不同的压缩级别也会耗费不同的服务端计算时间，所以对于不同网络情况下的压缩级别需要动态调整，而这些是以往基于WebGIS的配网设备状态快速更新的方法未涉及到的。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题，提出一种基于WebGIS的配网设备状态快速更新方法，本方法可大大降低了设备状态传输和更新的数据量，缩短了传输时间，有效地提高了对配网设备状态更新的效率。
本发明提出一种基于WebGIS的配网设备状态快速更新方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)客户端向服务器发出异步数据传输的设备状态更新请求；该请求信息包括：获取人机界面的视图窗口范围、设备状态的可见图层信息、客户端最近一次获取设备状态的时间戳、当前请求时间；
2)服务器收到设备状态更新请求后，记录接收请求时间并添加到处理队列中排队处理，服务器从处理队列中获取请求；
3)服务器遍历客户端的设备状态请求信息中的可见图层信息，快速检索(采用常规的快速检索算法)视图窗口范围内指定图层的设备，如果过滤出的设备状态的更新时间戳大于该状态更新请求信息中的最近一次获取设备状态的时间戳，则将该设备状态信息存入缓存区M1，否则放弃该设备状态信息；
4)服务器遍历缓存区M1的设备状态信息，将缓存区M1的各设备的状态信息按照设备状态信息类型及设备的编号进行排序，采用开源的Protocol Buffers压缩技术将对缓存区M1的设备状态信息进行第一次结构化压缩后保存至缓存区M2，再采用zlib技术将保存至缓存区M2的第一次结构化压缩的信息按压缩等级压缩并保存至缓存区M3中；该压缩等级是根据网络情况(服务端接收请求时间与客户端发送请求时间差和请求数据量大小)、M2数据量大小、zlib压缩等级对应的压缩比率和压缩速度计算出压缩耗时、网络传输耗时、解压耗时之和最小的压缩等级；
5)服务器将M3中压缩后的设备状态信息发送至客户端；
6)客户端接收到压缩后的设备状态信息后，将采用zlib技术解压并再采用ProtocolBuffers技术还原成并存入缓存区N1；
7)客户端遍历缓存区N1，根据缓存区N1设备编号及图层信息将该设备状态信息对人机界面视图窗口范围的设备依次进行刷新显示。
本方法的特点及有益效果：
WebGIS客户端发出异步请求查询服务器端的设备状态数据；服务端根据客户端的设备状态请求信息的可见图层信息、视图窗口范围、最近一次获取设备状态的时间戳的组合条件快速检索出客户端请求的需要更新的设备状态信息；服务端将需要更新的设备状态信息进行结构化压缩处理，并根据网络带宽情况和结构化压缩数据大小及压缩参数计算的最优压缩等级的进行压缩；再将数据返回到客户端；客户端将返回设备状态数据更新到内存，并根据设备编号及图层信息将设备状态信息对人机界面进行快速刷新显示。
该发明中的方法，解决了WebGIS在配网设备数据量较大、网络通讯质量不高的情况下，配网设备状态从服务器到客户端的数据快速更新。本方法使配网工作人员更加及时的监视到配网设备状态更新情况，可快速发现设备超负荷、跳闸、故障等不正常的设备状态，从而快速及时的做出相应的处理，可避免用户停电或缩减用户停电处理时间，从而避免或
减少了因停电而造成的经济损失，因此本方法在进一步提高配网运行的安全性和可靠性的同时增加了社会经济效益。
附图说明
图1为本发明方法的总体流程框图。
具体实施方式
本发明提出了一种基于互联网地理信息系统WebGIS的配网设备状态快速更新的方法，结合实施例详细说明如下：
本发明的一个以WebGIS为具体实施例。本发明方法的实施例中WebGIS是基于浏览器/服务器模式，即采用浏览器作为客户端进行人机交互，服务端处理业务逻辑并与客户端进行数据通讯的互联网地理信息系统，在配网上的应用则基于WebGIS上叠加配网设备图形来进行地理沿布显示及操作，其中配网的电网设备图形显示方式通常是以配网图层方式存储显示，即按照不同的设备类型图层叠加的方式来组织存储和显示的，如将配电箱变、配电柱上变、配电电缆、配电架空线、配电开关、配电杆塔、配电低压配电箱等配网设备类型以图层编码为唯一标识分别放到不同的图层中进行存储显示，其中配电设备包含的设备信息一般包括设备唯一标识的设备编码、设备名称、设备所属图层、设备显示的图符等信息，而配网设备状态是指在配网图层中对设备添加设备状态信息进行存储显示的功能，比如将有功功率、无功功率、电流、电压和设备状态的更新时间戳等设备状态信息显示在配网图层中的指定设备上，来实现对配电设备的设备状态信息的图形化人机展现交互；
本发明提出了一种基于互联网地理信息系统WebGIS的配网设备状态快速更新的方法实施例流程如图1所示本方法为本申请人在内部进行实验的方法，包括以下步骤：
1)客户端向服务器发出异步数据传输的设备状态更新请求；该请求信息包括：获取人机界面的视图窗口范围、设备状态的可见图层信息、客户端最近一次获取设备状态的时间戳、当前请求时间；
本实施例发送请求的信息包括人机界面的视图窗口范围的左上角坐标(为基于Web墨卡托投影坐标)：X坐标：11877443.72，Y坐标3071987.58，长度333.9，宽度160，根据当前1:1000比例尺计算设备状态的可见图层为配电箱变、配电柱上变、配电电缆、配电架空线、配电开关、配电杆塔、配电低压配电箱，遍历可见图层，查看显示图符大小，查找出设备显示图符大于5像素则且根据系统配置的需要更新的设备状态为显示图层中的配电箱变、配电柱上变、配电开关；客户端最近一次获取设备状态的时间戳为2014-12-229:01:23，发送请求时间2014-12-229:06:23:012。
2)服务器收到设备状态更新请求后，记录接收请求时间并添加到处理队列中排队处理，服务器从处理队列中获取请求；记录接收时间2014-12-229:06:23:015，并添加此请求
3)到处理队列排队等待服务器按顺序进行处理。
4)服务器遍历客户端的设备状态请求信息中的可见图层信息，快速检索(采用常规的快速检索算法)视图窗口范围内指定图层的设备，如果过滤出的设备状态的更新时间戳大于该状态更新请求信息中的最近一次获取设备状态的时间戳，则将该设备状态信息存入缓存区M1，否则放弃该设备状态信息；
服务器遍历可见图层配电箱变、配电柱上变、配电开关，在在视图范围的世界坐标下查找到该图层下的所有设备，遍历查询的结果如下：
| 序号 | 设备类型 | 设备名称 | 设备状态更新时间 |
| X1 | 配电箱变 | 1#箱变 | 2014/12/229:05:13 |
| X2 | 配电箱变 | 2#箱变 | 2014/12/229:00:33 |
| X3 | 配电箱变 | 3#箱变 | 2014/12/229:03:34 |
| X4 | 配电箱变 | 4#箱变 | 2014/12/229:06:19 |
| X5 | 配电箱变 | 5#箱变 | 2014/12/229:05:23 |
| X6 | 配电箱变 | 6#箱变 | 2014/12/228:35:41 |
| Xi | … | … | … |
| Z1 | 配电柱上变 | 1#柱上变 | 2014/12/229:03:38 |
| Z2 | 配电柱上变 | 2#柱上变 | 2014/12/229:02:25 |
| Z3 | 配电柱上变 | 3#柱上变 | 2014/12/229:05:42 |
| Z4 | 配电柱上变 | 4#柱上变 | 2014/12/229:04:56 |
| Z5 | 配电柱上变 | 5#柱上变 | 2014/12/229:02:21 |
| Z6 | 配电柱上变 | 6#柱上变 | 2014/12/228:45:17 |
| Zj | … | … | … |
| B1 | 配电开关 | 1#开关 | 2014/12/229:03:27 |
| B2 | 配电开关 | 2#开关 | 2014/12/216:01:33 |
| B3 | 配电开关 | 3#开关 | 2014/12/229:05:53 |
| B4 | 配电开关 | 4#开关 | 2014/12/219:06:15 |
| B5 | 配电开关 | 5#开关 | 2014/12/227:05:39 |
| B6 | 配电开关 | 6#开关 | 2014/12/228:35:42 |
| Bk | … | … | … |
根据设备状态的更新时间戳和该状态更新请求信息中的最近一次获取设备状态的时间戳进行过滤的M1的数据如下：
| 序号 | 设备类型 | 设备名称 | 设备状态更新时间 |
| X1 | 配电箱变 | 1#箱变 | 2014/12/229:05:13 |
| X2 | 配电箱变 | 3#箱变 | 2014/12/229:03:34 |
| X3 | 配电箱变 | 4#箱变 | 2014/12/229:06:19 |
| X4 | 配电箱变 | 5#箱变 | 2014/12/229:05:23 |
| Xi | … | … | … |
| Z1 | 配电柱上变 | 1#柱上变 | 2014/12/229:03:38 |
| Z2 | 配电柱上变 | 2#柱上变 | 2014/12/229:02:25 |
| Z3 | 配电柱上变 | 3#柱上变 | 2014/12/229:05:42 |
| Z4 | 配电柱上变 | 4#柱上变 | 2014/12/229:04:56 |
| Z5 | 配电柱上变 | 5#柱上变 | 2014/12/229:02:21 |
| Zj | … | … | … |
| B1 | 配电开关 | 1#开关 | 2014/12/229:03:27 |
| B2 | 配电开关 | 3#开关 | 2014/12/229:05:53 |
| Bk | … | … | … |
5)服务器遍历缓存区M1的设备状态信息，将缓存区M1的各设备的状态信息按照设备状态信息类型及设备的编号进行排序，采用开源的Protocol Buffers压缩技术将对缓存区M1的设备状态信息进行第一次结构化压缩后保存至缓存区M2，再采用zlib技术将保存至缓存区M2的第一次结构化压缩的信息按压缩等级压缩并保存至缓存区M3中；该压缩等级是根据网络情况(服务端接收请求时间与客户端发送请求时间差/或和请求数据量大小)、M2数据量大小、zlib压缩等级对应的压缩比率和压缩速度计算出压缩耗时、网络传输耗时、解压耗时之和最小的压缩等级；具体包括；
根据设备状态信息类型顺序为：{"有功总合","A相有功","B相有功","C相有功","无功总和","A相无功","B相无功","C相无功","A相电压","B相电压","C相电压","A相电流","B相电流","C相电流","功率因素总合","A相功率因素","B相功率因素","C相功率因素","开关状态"}，M1的数据如表1所示：
表1
服务端接收时间2014-12-229:06:23:015与发送请求时间2014-12-229:06:23:012差为：3毫秒；请求数据量大小为271字节，计算相对网络情况约为90333字节/秒，M2大小为8074字节，zlib压缩等级对应的压缩比率和压缩解压速度(兆字节)的经验值与计算总耗时见下表，其中总耗时＝压缩耗时+网络传输耗时+解压耗时，压缩耗时＝M2数据量大小/压缩速度，网络传输耗时＝M2数据量大小*(1-压缩比率)/网络情况，解压耗时＝M2数据量大小/解压速度。各压缩等级具体如表2所示：
表2
根据表2中计算结果压缩等级为5的总耗时最小，因此本实施例中的压缩等级为5。
6)服务器将M3中压缩后的设备状态信息发送至客户端；
7)客户端接收到压缩后的设备状态信息后，将采用zlib技术解压并再采用ProtocolBuffers技术还原成并存入缓存区N1；
8)客户端遍历缓存区N1，根据缓存区N1设备编号及图层信息将该设备状态信息对人机界面视图窗口范围的设备依次进行快速刷新显示。
客户端的设备状态数据采用图层分层存储，每层根据设备ID作为键值存储在哈希表中用于快速检索，客户端收到数据经过解析后得到M1的设备信息如表3：
表3
| 序号 | 设备类型 | 设备名称 | 图层ID | 设备ID |
| X1 | 配电箱变 | 1#箱变 | 334 | 334011000022252801 |
| X2 | 配电箱变 | 3#箱变 | 334 | 334011000022252802 |
| X3 | 配电箱变 | 4#箱变 | 334 | 334011000022252803 |
| X4 | 配电箱变 | 5#箱变 | 334 | 334011000022252804 |
| Xi | … | … | … | … |
| Z1 | 配电柱上变 | 1#柱上变 | 335 | 335011000022234234 |
| Z2 | 配电柱上变 | 2#柱上变 | 335 | 335011000022234235 |
| Z3 | 配电柱上变 | 3#柱上变 | 335 | 335011000022234236 |
| Z4 | 配电柱上变 | 4#柱上变 | 335 | 335011000022234237 |
| Z5 | 配电柱上变 | 5#柱上变 | 335 | 335011000022234238 |
| Zj | … | … | … | … |
| B1 | 配电开关 | 1#开关 | 339 | 339011000022219342 |
| B2 | 配电开关 | 3#开关 | 339 | 339011000022219343 |
| Bk | … | … | … | … |
客户端通过表3的图层ID定位到配网图层数据，再通过设备ID在哈希表中快速查找此设备的设备状态信息在人机界面对相应的设备进行快速刷新显示。
Claims (1)
1.一种基于互联网地理信息系统的配网设备状态快速更新的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)客户端向服务器发出异步数据传输的设备状态更新请求；该请求信息包括：获取人机界面的视图窗口范围、设备状态的可见图层信息、客户端最近一次获取设备状态的时间戳、当前请求时间；
2)服务器收到设备状态更新请求后，记录接收请求时间并添加到处理队列中排队处理，服务器从处理队列中获取请求；
3)服务器遍历客户端的设备状态请求信息中的可见图层信息，快速检索(采用常规的快速检索算法)视图窗口范围内指定图层的设备，如果过滤出的设备状态的更新时间戳大于该状态更新请求信息中的最近一次获取设备状态的时间戳，则将该设备状态信息存入缓存区M1，否则放弃该设备状态信息；
4)服务器遍历缓存区M1的设备状态信息，将缓存区M1的各设备的状态信息按照设备状态信息类型及设备的编号进行排序，采用开源的Protocol Buffers压缩技术将对缓存区M1的设备状态信息进行第一次结构化压缩后保存至缓存区M2，再采用zlib技术将保存至缓存区M2的第一次结构化压缩的信息按压缩等级压缩并保存至缓存区M3中；该压缩等级是根据网络情况(服务端接收请求时间与客户端发送请求时间差和请求数据量大小)、M2数据量大小、zlib压缩等级对应的压缩比率和压缩速度计算出压缩耗时、网络传输耗时、解压耗时之和最小的压缩等级；
5)服务器将M3中压缩后的设备状态信息发送至客户端；
6)客户端接收到压缩后的设备状态信息后，将采用zlib技术解压并再采用ProtocolBuffers技术还原成并存入缓存区N1；
7)客户端遍历缓存区N1，根据缓存区N1设备编号及图层信息将该设备状态信息对应的人机界面视图窗口范围的设备依次进行刷新显示。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2014
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