CN104732452A - 一种配电网系统cim模型资源的层次化展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，包括以下步骤：加载包含标准化的电网模型资源的CIM/RDF模型文件；依据配电网资源的层级结构展示、查找RDF文件中的资源；通过层次化布局，定位电网资源及其属性数据节点坐标，进行排队，构建树形拓扑结构模型；判断是否出现重叠，如果存在重叠，移动重叠节点；将查找到的电网资源及其属性进行显示。该方法通过解析CIM/RDF模型文件中的电网资源并进行可视化展示，比传统的单纯查阅CIM/RDF模型文件中的文本更加直观，维护起来更加方便、高效和灵活，从而提高工作人员的工作效率。

Description

一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法

技术领域

本发明涉及一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法。

背景技术

国际电工委员会(IEC)制定的IEC61970定义了公共信息模型(Common Information Model,简称CIM)，CIM模型抽象定义了电力企业所涉及到的资源和信息，采用面向对象技术描述电力系统资源和资源之间的关系。CIM可以化解各个专业不同部门应用数据孤立和不能统一的矛盾，解决系统建设过程中的诸多实际困难，为智能电网的实施提供数据支撑。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，该方法通过解析CIM/RDF模型文件中的电网资源并进行可视化展示，比传统的单纯查阅CIM/RDF模型文件中的文本更加直观，维护起来更加方便、高效和灵活，从而提高工作人员的工作效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，包括以下步骤：

(1)加载包含标准化的电网模型资源的CIM/RDF模型文件；

(2)依据配电网资源的层级结构展示、查找RDF文件中的资源；

(3)通过层次化布局，定位电网资源及其属性数据节点坐标，进行排队，构建树形拓扑结构模型；

(4)判断是否出现重叠，如果存在重叠，移动重叠节点；

(5)将查找到的电网资源及其属性进行显示。

所述步骤(3)的层次化布局的具体步骤包括：

(a)计算层级等级总数，对所有节点按照层次等级分级并设置各个等级的纵坐标值；

(b)寻找根节点，设置根节点坐标，将根节点坐标从待处理队列中删除，并加入已处理队列；

(c)判断待处理队列是否为空，如果不是，则取待处理队列中的一个节点，如果是，则返回暂存的节点队列，完成布局；

(d)分配该节点的横坐标值，将该节点放入暂存节点队列，寻找此节点的子节点放入暂存子节点队列；

(e)判断暂存子节点队列是否为空，若为空，则转入步骤(c)，若不为空，则转入步骤(d)。

所述步骤(3)中构建树形拓扑结构模型的具体方法包括：

(3-1)从根节点入手，构建坐标系，x轴向右为正方向，y轴向下为正方向，将根节点放置于坐标系(0,0)位置；

(3-2)将根节点下挂的子节点布局在根节点的右方，按照数据中的顺序从上至下等间距布局；

(3-3)在之后每一层中，递归使用此算法，实现层与层之间从左至右，层内部从上至下的自动布局。

所述步骤(4)中，重叠的判断方法：将同层内节点设置序号，从上至下编号为{1,2，...，n}，n为整数，且序号小的节点父节点序号必定小于等于序号大节点父节点的序号，通过比较相邻序号节点的y值，如果序号小的节点y坐标大于序号大的节点y坐标，则判定为重叠。

所述步骤(4)中，重叠节点有一个共同点：他们的父节点不是同一个节点，通过移动重叠节点的父节点以及所有相关子节点来解决子节点的重叠问题。

所述步骤(3)中，计算当前节点子树的规模，构建一个以父节点为(0,0)位置的临时坐标系，在此坐标系中递归布局父节点的所有子树；用一个矩形来表示布局子树所使用的空间：单个叶子节点空间矩形为包含此节点的最小矩形，子树的空间矩形为包含此子树的最小矩形；通过能够包含父节点以及所有子树的空间矩形的最小矩形，确定父节点布局的空间矩形。

所述步骤(3)中，两个父节点的距离设定为两个父节点空间矩形高度之和的一半，加上一个固定的设定距离。

本发明的有益效果为：

(1)该方法实现的电网资源查询与展示符合面向对象的开发思想，逻辑清晰且封装良好，可维护性强；

(2)过程简单，只需要定义非常少的接口，就可以获取资源对象并能够展示，且展示结果清晰、美观；

(3)该方法通过解析CIM/RDF模型文件中的电网资源并进行可视化展示，比传统的单纯查阅CIM/RDF模型文件中的文本更加直观，维护起来更加方便、高效和灵活，从而提高工作人员的工作效率；

(4)成图的树形层次结构鲜明，容易看出树同层之间节点并列关系明确，上下层节点之间继承-包含结构联系紧密。空间利用合理。在图的美观性与实用性上都达到要求。

附图说明

图1为本发明的层次布局的流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种实现配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，其步骤如下：

一、加载CIM/RDF模型文件

加载CIM/RDF模型文件，该文件中包含标准化的电网模型资源。利用RDFLib库的parse()接口，将CIM/RDF模型文件加载到计算机内存中，用于步骤二的查询。

二、根据层级结构查询电网资源

配电网资源有着显著的层级结构，比如，地理区域GeographicalRegion中包含变电站Substation，变电站Substation中包含电压等级VoltageLevel，电压等级VoltageLevel中包含间隔Bay，间隔Bay中包含可导设备ContainsEquipment。该专利方法依据此层级结构展示电网资源，首先，按照此结构查询要展示的资源及其属性信息。该查询是利用RDFLib库中的查询服务接口与SPARQL查询语句，查找RDF文件中的资源。

以变电站的展示为例，其查询过程如下：

1.查找变电站：

2.查找变电站的属性和资源对象

分两个部分，第一个是查找变电站下所有属性：

第二个是查找包含变电站关系的所有属性：

得到的属性依次为变电站名称，变电站所属的电压等级，变电站包含的电压等级，变电站所属子地理区域，设变电站包含3个电压等级，两个110KV和一个220KV。

3.查找电压等级

查找指定的电压等级，并查找该电压等级的属性。

查找指定的电压等级：

找到的电压等级及其属性信息包括电压等级包含的间隔，电压等级名称，电压等级下包含的连接节点，电压等级下包含的一次设备资源，电压等级所属变电站，属于该电压等级的间隔，属于该电压等级的一次设备资源：

三、电网资源可视化展示

上面的步骤得到了电网资源和属性，此时这些电网资源和属性的信息还没有显示，只是存储在缓存中。之后，需要利用层次化布局方法进行布局，从而将这些数据对象美观的显示出来，从而实现可视化展示。布局方法如图1所示：

一个相对完美的树形图要满足以下特性：具有相同父节点的子节点对应父节点对称排列，在所有节点不重叠的情况下相邻节点间距相等，所有节点均不能重叠。其次，算法应适应于任意宽度，任意深度的树。再次，算法依赖的数据并不具有树形数据结构，仅仅是描述节点和节点关系，需要通过算法来确定树形结构。最后，考虑到树形结构具有明显的层次性，算法结果应该能够体现这种层次结构。

综合需求考虑，我们采用层次化的布局方法。

为了定位一个树形结构每个节点的坐标，算法首先分析树形图的拓扑结构，计算树层。考虑到一个树只有一个根节点开始，算法首先从根节点入手，构建坐标系，x轴向右为正方向，y轴向下为正方向，将根节点放置于坐标系(0,0)位置，然后将根节点下挂的子节点布局在根节点的右方，按照数据中的顺序从上至下等间距布局。在之后每一层中，递归使用此算法，实现层与层之间从左至右，层内部从上至下的自动布局。

为了解决节点与其子树重叠问题，首先给出重叠的判断方法：将同层内节点设置序号，从上至下编号为{1,2，…，n}，且序号小的节点父节点序号必定小于等于序号大节点父节点的序号。设定和序号后，我们可以通过比较相邻序号节点的y值，如果序号小的节点y坐标大于序号大的节点y坐标，则可以判定为重叠。必须意识到，重叠节点有一个共同点：他们的父节点不是同一个节点。这是由正推规则决定的。由此，通过移动重叠节点的父节点以及所有相关子节点来解决子节点的重叠问题。

从此思路出发，算法计算当前节点子树的规模，构建一个以父节点为(0,0)位置的临时坐标系，在此坐标系中递归布局父节点的所有子树。用一个矩形来表示布局子树所使用的空间：单个叶子节点空间矩形为包含此节点的最小矩形，子树的空间矩形为包含此子树的最小矩形。通过计算能够包含父节点以及所有子树的空间矩形的最小矩形，来确定父节点布局的空间矩形。这样，两个父节点的距离设定为两个父节点空间矩形高度之和的一半，加上一个固定距离。从布局方法可以看到，这样的距离设定可以避免子节点以及相关子树所有节点的重叠。

通过对树形数据的分析，经过逐层正推，算法实现了对节点的树形坐标定位。层次化布局方法成图层次结构鲜明，容易看出树同层之间节点并列关系明确，上下层节点之间继承-包含结构联系紧密。空间利用合理。在图的美观性与实用性上都达到要求。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)加载包含标准化的电网模型资源的CIM/RDF模型文件；

(2)依据配电网资源的层级结构展示、查找RDF文件中的资源；

(3)通过层次化布局，定位电网资源及其属性数据节点坐标，进行排队，构建树形拓扑结构模型；

(4)判断是否出现重叠，如果存在重叠，移动重叠节点；

(5)将查找到的电网资源及其属性进行显示。

2.如权利要求1所述的一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，其特征是：所述步骤(3)的层次化布局的具体步骤包括：

(a)计算层级等级总数，对所有节点按照层次等级分级并设置各个等级的纵坐标值；

(b)寻找根节点，设置根节点坐标，将根节点坐标从待处理队列中删除，并加入已处理队列；

(c)判断待处理队列是否为空，如果不是，则取待处理队列中的一个节点，如果是，则返回暂存的节点队列，完成布局；

(d)分配该节点的横坐标值，将该节点放入暂存节点队列，寻找此节点的子节点放入暂存子节点队列；

(e)判断暂存子节点队列是否为空，若为空，则转入步骤(c)，若不为空，则转入步骤(d)。

3.如权利要求1所述的一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，其特征是：所述步骤(3)中构建树形拓扑结构模型的具体方法包括：

(3-1)从根节点入手，构建坐标系，x轴向右为正方向，y轴向下为正方向，将根节点放置于坐标系(0,0)位置；

(3-2)将根节点下挂的子节点布局在根节点的右方，按照数据中的顺序从上至下等间距布局；

(3-3)在之后每一层中，递归使用此算法，实现层与层之间从左至右，层内部从上至下的自动布局。

4.如权利要求1所述的一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，其特征是：所述步骤(4)中，重叠的判断方法：将同层内节点设置序号，从上至下编号为{1,2，...，n}，n为整数，且序号小的节点父节点序号必定小于等于序号大节点父节点的序号，通过比较相邻序号节点的y值，如果序号小的节点y坐标大于序号大的节点y坐标，则判定为重叠。

5.如权利要求4所述的一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，其特征是：所述步骤(4)中，重叠节点有一个共同点：他们的父节点不是同一个节点，通过移动重叠节点的父节点以及所有相关子节点来解决子节点的重叠问题。

6.如权利要求1所述的一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，其特征是：所述步骤(3)中，计算当前节点子树的规模，构建一个以父节点为(0,0)位置的临时坐标系，在此坐标系中递归布局父节点的所有子树；用一个矩形来表示布局子树所使用的空间：单个叶子节点空间矩形为包含此节点的最小矩形，子树的空间矩形为包含此子树的最小矩形；通过能够包含父节点以及所有子树的空间矩形的最小矩形，确定父节点布局的空间矩形。

7.如权利要求6所述的一种配电网系统CIM模型资源的层次化展示方法，其特征是：所述步骤(3)中，两个父节点的距离设定为两个父节点空间矩形高度之和的一半，加上一个固定的设定距离。