CN104866319A - 基于邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种基于邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦的编程方法，其方法为:1)用户根据设备的控制逻辑需求，自定义设备运行所需要的基础逻辑图元；2)使用基础逻辑图元，完成逻辑图的编程；3)程序软件读取图元信息，并生成顶点向量和顶点之间关系的二维数组；4)利用邻接矩阵反馈回路执行算法，得出逻辑图中的逻辑关系；5)使用XML生成器，生成装置程序可读取的逻辑树XML文件；6)装置根据逻辑树XML文件来运行装置应用程序。本发明可实现继电保护装置，测控装置及其他智能设备的逻辑关系图形化编程。

Description

基于邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦的方法

技术领域

本发明属于电力系统计算机应用领域，涉及到用来确定相互依赖任务的执行顺序的程序应用，具体而言，涉及一种基于邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦的编程方法。

背景技术

目前，随着智能电网的建设的不断升级，用户对继电保护装置，测控装置及其他智能设备提出了智能分析，智能告警，顺序化操作等要求，国内各厂家和科研机构也投入了大量的人力开展智能电网保护研究。与此同时针对各厂家，软件开发分工越来越细，开发人员的技能很难覆盖所有的专业方向，部分软件开发人员对计算机研究比较熟悉，但是对继电保护及测控原理涉足不深；而部分开发人员是继电保护领域的专家，但对软件开发研究不多。因此，无论对计算机编程技术熟悉的开发人员，是还对继电保护原理熟悉的开发人员，都无法对所开发的程序进行全面把关，不能从根本上保证软件逻辑的正确性。可视化图形编程语言采用图形符号的方式，可视化地展示程序模块和运行逻辑，符合人们的思维习惯，大大提升了开发人员的工作效率，降低了开发出错的风险。为企业开发细分化分工提供了技术保障，开发人员可以在自己擅长的领域发挥各自的优势。随着电力系统的网络化和智能化发展，可视化图形编程也将得到越来越广泛的运用。

关于邻接矩阵：图的存储结构一共有四种，数组表示法、邻接表、十字链表、多重链表。其中最简单最基础的就是数组表示法。图的数组表示也称图的邻接矩阵存储，它的基本思想是，将图的顶点存放在一维数组里，我们称这个一维数组为顶点向量；用二维数组存储顶点之间的关系，这个二维数组即是邻接矩阵，邻接矩阵存储的是边或弧的信息。用邻接矩阵表示图的优点是，容易判断任意两个顶点间是否有边或弧相连，并容易求得各个顶点的度。其具体求法会在下面的算法中体现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种将邻接矩阵的逻辑图执行顺序反馈解耦算法运用到智能变电站可视化逻辑编程的方法，可更好更直观的解决逻辑图形执行顺序问题，可自定义逻辑图元并将邻接矩阵运用到逻辑图执行顺序中来。

为了实现上述发明目的，本发明采用的具体技术实现方案如下：

基于邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦的方法，邻接矩阵(Adjacency Matrix)：是表示顶点之间相邻关系的矩阵；设G＝(V,E)是一个图，其中V＝{v1,v2,…,vn}；G的邻接矩阵是一个具有下列性质的n阶方阵：

在无向图中，邻接矩阵一定是对称的，而且对角线一定为零任一顶点i的度为第i列所有元素的和，在有向图中顶点i的出度为第i行所有元素的和，而入度为第i列所有元素的和；

在有向图中，邻接矩阵第i行非零元素的个数为第i个顶点的出度，第i列非零元素的个数为第i个顶点的入度，第i个顶点的度为第i行与第i列非零元素个数之和；

一、无反馈回路执行顺序方法：

①图形文件中包括输入图元、输出图元和算法图元；

②将所有的算法图元组成一个n×n的矩阵，矩阵中每列表示该图元与其它图元的输入关系，若有输入值为1，若无输入值为0；

③将矩阵中列值全为0的图元删除，该部分图元先执行，执行顺序无关；

④删除剩余图元中列为0的图元，执行顺序紧随3中的图元；

⑤依次类推，直至所有图元删除完毕，得到所有图元的执行顺序。

二、单反馈回路执行顺序方法

①图形文件中包括输入图元、输出图元和算法图元；

②将所有的算法图元组成一个n×n的矩阵，矩阵中每列表示该图元与其它图元的输入关系，若有输入值为1，若无输入值为0；

③将矩阵中列值全为0的图元删除，该部分图元先执行，执行顺序无关；

④删除剩余图元中列为0的图元，执行顺序紧随3中的图元；

⑤若无全列为0的图元，则将矩阵中下三角阵和对角线上为1的值换为0(反馈解耦)，重复4操作；

依次类推，直至所有图元删除完毕，得到所有图元的执行顺序。

本发明还公开了基于邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦在智能变电站设备逻辑图形化编程开发方法中的应用，其特征在于：可自定义逻辑图元并将邻接矩阵运用到逻辑图执行顺序中来，具体包括以下步骤：

步骤一、根据变电站智能设备的逻辑控制要求，设计装置的基础逻辑图元，并设置逻辑图元的属性；

步骤二、根据变电站智能设备的逻辑控制要求，将输入逻辑图元，过程算法图元以及输出逻辑图元组合连接成装置的运行逻辑图，并审核逻辑图的完整性；

步骤三、运用邻接矩阵逻辑图执行顺序和反馈解耦算法解析逻辑图；

步骤四、使用XML生成器将逻辑图生成XML逻辑树文件。

步骤五、将生成的XML逻辑树文件下载到智能设备装置中，并运行装置程序；

所述步骤一中的属性，包括：逻辑图元的类型，输入信号的来源，输出信号的目的地，逻辑图元的唯一标识等属性；

所述步骤三中逻辑图可分为无反馈回路逻辑图执行和单反馈回路逻辑图执行顺序。

有益效果：本发明通过邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦算法，更高效更直观的解决了逻辑图形执行顺序问题。总体而言，本发明所提出的逻辑图执行顺序的技术实现方案，相比传统的方法，更加简单，更加直观，效率也更高。编程人员可以基于此邻接矩阵算法，编写各类逻辑图软件程序。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的智能变电站设备逻辑图程序开发方法的流程图；

图2为无反馈回路执行顺序逻辑图；

图3为单反馈回路执行顺序逻辑图。

具体实施方式:

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

邻接矩阵(Adjacency Matrix)：是表示顶点之间相邻关系的矩阵。设G＝(V,E)是一个图，其中V＝{v1,v2,…,vn}。G的邻接矩阵是一个具有下列性质的n阶方阵：

①对无向图而言，邻接矩阵一定是对称的，而且对角线一定为零(在此仅讨论无向简单图)，有向图则不一定如此。

②在无向图中，任一顶点i的度为第i列所有元素的和，在有向图中顶点i的出度为第i行所有元素的和，而入度为第i列所有元素的和。

有向图邻接矩阵中第i行非零元素的个数为第i个顶点的出度，第i列非零元素的个数为第i个顶点的入度，第i个顶点的度为第i行与第i列非零元素个数之和。

用邻接矩阵表示图，很容易确定图中任意两个顶点是否有边相连。

一、无反馈回路执行顺序算法(有向图的邻接矩阵排序算法)

1.图形文件中包括输入图元、输出图元和算法图元；

2.将所有的算法图元组成一个n×n的矩阵，矩阵中每列表示该图元与其它图元的输入关系，若有输入值为1，若无输入值为0；

3.将矩阵中列值全为0的图元删除，该部分图元先执行，执行顺序无关；

4.删除剩余图元中列为0的图元，执行顺序紧随3中的图元；

5.依次类推，直至所有图元删除完毕，得到所有图元的执行顺序。

二、单反馈回路执行顺序算法(仅有一层反馈回路，不可以嵌套)(有向图的邻接矩阵排序算法)

1.图形文件中包括输入图元、输出图元和算法图元；

2.将所有的算法图元组成一个n×n的矩阵，矩阵中每列表示该图元与其它图元的输入关系，若有输入值为1，若无输入值为0；

3.将矩阵中列值全为0的图元删除，该部分图元先执行，执行顺序无关；

4.删除剩余图元中列为0的图元，执行顺序紧随3中的图元；

5.若无全列为0的图元，则将矩阵中下三角阵和对角线上为1的值换为0(反馈解耦)，重复4操作；

依次类推，直至所有图元删除完毕，得到所有图元的执行顺序。

参照附图1，本发明在一种智能变电站设备逻辑图形化编程开发方法中的应用，其特征在于：可自定义逻辑图元并将邻接矩阵运用到逻辑图执行顺序中来。具体包括以下步骤：

步骤一、根据变电站智能设备的逻辑控制要求，设计装置的基础逻辑图元，并设置逻辑图元的属性，如：逻辑图元的类型，输入信号的来源，输出信号的目的地，逻辑图元的唯一标识等属性。

步骤二、根据变电站智能设备的逻辑控制要求，将输入逻辑图元，过程算法图元以及输出逻辑图元组合连接成装置的运行逻辑图，并审核逻辑图的完整性。

步骤三、运用邻接矩阵逻辑图执行顺序和反馈解耦算法解析逻辑图。逻辑图基本可分为无反馈回路和单反馈回路逻辑图。下面分别对这两种图的算法解析做说明：

3.1)无反馈回路逻辑图执行顺序举例说明：

图元逻辑如图2所示：

其中4、5、6、7、8为算法图元，生成的矩阵为：

其中4和5的列值全为0，确定4和5先执行，在矩阵中删除4和5图元，得到矩阵为：

其中6的列值全为0，得到执行顺序4、5、6，删除6图元得到矩阵为：

现在矩阵所有值全为0，得到执行顺序4、5、6、7、8，求解完成。

3.2)单反馈回路逻辑图执行顺序举例说明：

图元逻辑如图3所示：

其中4、5、6、7、8为算法图元，生成的矩阵为：

其中4和5的列值全为0，确定4和5先执行，在矩阵中删除4和5图元，得到矩阵为：

其中6的列值在下三角阵中有一个1，将它改写为0，得到全0图元6，得到执行顺序4、5、6，删除6图元得到矩阵为：

现在矩阵所有值全为0，得到执行顺序4、5、6、7、8，求解完成。

步骤四、使用XML生成器将逻辑图生成XML逻辑树文件。

步骤五、将生成的XML逻辑树文件下载到智能设备装置中，并运行装置程序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦的方法，邻接矩阵(AdjacencyMatrix)：是表示顶点之间相邻关系的矩阵；设G＝(V,E)是一个图，其中V＝{v1,v2,…,vn}；G的邻接矩阵是一个具有下列性质的n阶方阵：

在无向图中，邻接矩阵一定是对称的，而且对角线一定为零任一顶点i的度为第i列所有元素的和，在有向图中顶点i的出度为第i行所有元素的和，而入度为第i列所有元素的和；

在有向图中，邻接矩阵第i行非零元素的个数为第i个顶点的出度，第i列非零元素的个数为第i个顶点的入度，第i个顶点的度为第i行与第i列非零元素个数之和；

一、无反馈回路执行顺序方法：

①图形文件中包括输入图元、输出图元和算法图元；

②将所有的算法图元组成一个n×n的矩阵，矩阵中每列表示该图元与其它图元的输入关系，若有输入值为1，若无输入值为0；

③将矩阵中列值全为0的图元删除，该部分图元先执行，执行顺序无关；

④删除剩余图元中列为0的图元，执行顺序紧随3中的图元；

⑤依次类推，直至所有图元删除完毕，得到所有图元的执行顺序。

二、单反馈回路执行顺序方法

①图形文件中包括输入图元、输出图元和算法图元；

②将所有的算法图元组成一个n×n的矩阵，矩阵中每列表示该图元与其它图元的输入关系，若有输入值为1，若无输入值为0；

③将矩阵中列值全为0的图元删除，该部分图元先执行，执行顺序无关；

④删除剩余图元中列为0的图元，执行顺序紧随3中的图元；

⑤若无全列为0的图元，则将矩阵中下三角阵和对角线上为1的值换为0(反馈解耦)，重复4操作；

依次类推，直至所有图元删除完毕，得到所有图元的执行顺序。

2.基于邻接矩阵的逻辑图执行顺序和反馈解耦在智能变电站设备逻辑图形化编程开发方法中的应用，其特征在于：可自定义逻辑图元并将邻接矩阵运用到逻辑图执行顺序中来，具体包括以下步骤：

步骤一、根据变电站智能设备的逻辑控制要求，设计装置的基础逻辑图元，并设置逻辑图元的属性；

步骤二、根据变电站智能设备的逻辑控制要求，将输入逻辑图元，过程算法图元以及输出逻辑图元组合连接成装置的运行逻辑图，并审核逻辑图的完整性；

步骤三、运用邻接矩阵逻辑图执行顺序和反馈解耦算法解析逻辑图；

步骤四、使用XML生成器将逻辑图生成XML逻辑树文件。

步骤五、将生成的XML逻辑树文件下载到智能设备装置中，并运行装置程序；

所述步骤一中的属性，包括：逻辑图元的类型，输入信号的来源，输出信号的目的地，逻辑图元的唯一标识等属性；

所述步骤三中逻辑图可分为无反馈回路逻辑图执行和单反馈回路逻辑图执行顺序。