CN105045870A - 一种基于wpf的电力运行驾驶舱可视化方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法和系统，该方法先采集电力数据采集系统和电力能量管理系统的数据信息后存放至数据库，并基于WPF技术设置若干个动态图元；再选取所需动态图元进行图形编辑，并通过数据交互接口从数据库获取图形数据业务码从而建立图形数据关联后生成图形文件；然后采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形展示并通过数据交互接口与数据库的数据信息进行交互。该方法的图形显示灵活渲染效果好，并能够实现电力运行驾驶舱分层实时潮流图的展示。

Description

一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法和系统

技术领域

本发明涉及一种电力系统可视化智能调度技术领域，特别是一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法和系统。

背景技术

电力运行驾驶舱是智能电网在电力调度运行智能化的具体表现，其是利用计算机图形以及图像处理等信息可视化技术，将复杂的智能电网系统的各种枯燥数据用图形或图像的方式进行驾驶舱界面展示，使之直观地展现在调度人员面前，实时反映智能电网的运行状态、设备运维状态和运行环境状态，再由调度人员通过电力运行驾驶舱的人机界面来对智能电网的状态进行监控和决策。

目前的驾驶舱界面展示的电网实时潮流图、电力系统拓扑图及厂站一次接线图等采用的是基于SVG(ScalableVectorGraphics，可缩放矢量图形)展示方法，SVG是用于描述二维矢量图形的一种图形格式，由于SVG图形开发过程简便，语法灵活，独立性强等特点被很多开发人员作为图形开发的首选，特别是电力行业。

基于SVG的驾驶舱界面展示系统在应用中，调度人员基于不同调度目标，需要频繁切换电力运行驾驶舱上所展示的电网运行状态图、厂站接线图、设备状态图、备用状态图、电网状态分析等界面，在需要了解某节点或某支路或某设备的潮流图时各潮流图都是单独编辑生成并显示，调度人员需要逐一打开所需信息，要展示的图形非常多，图形编辑生成工作量巨大而且过程重复，切换复杂，不能进行多个图形的直观比对，工作效率很低。目前的解决办法是增加显示屏，通常一名调度人员需要面对3-6台显示屏，这不仅降低了电网调度工作的效率，而且同时监控多个屏幕也加大了调度人员疲惫感。随着电力行业及软件开发技术的不断发展，电力系统对图形图像展示的要求也越来越高。SVG图形展示方法无法提供更复杂、渲染效果更好的系统可视化界面，故已无法满足电力运行驾驶舱的要求。

发明内容

本发明针对现有的电力运行驾驶舱可视化技术无法提供更复杂和渲染效果更好的系统可视化界面并且降低了电网调度工作的效率等问题，提供一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法，基于动态图元生成图形文件，其图形显示灵活渲染效果好，并能够实现电力运行驾驶舱分层实时潮流图的展示。本发明还涉及一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法，其特征在于，先采集电力数据采集系统和电力能量管理系统的数据信息后存放至数据库，并基于WPF技术设置若干个动态图元；再选取所需动态图元进行图形编辑，并通过数据交互接口从数据库获取图形数据业务码从而建立图形数据关联后生成图形文件；然后采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形展示并通过数据交互接口与数据库的数据信息进行交互。

所述数据库包括实时数据库和历史数据库，采集的数据信息包括电网运行KPI数据信息和历史数据信息，将所述电网运行KPI数据信息存放至实时数据库后还对KPI数据信息汇总计算处理并将处理结果存放至实时数据库，所述历史数据信息存放至历史数据库，所述实时数据库还存放有图形数据业务码的配置信息；在进行图形编辑时通过数据交互接口从实时数据库获取图形数据业务码，在进行基于WPF的图形展示时通过数据交互接口与实时数据库中的电网运行KPI数据信息和KPI数据信息汇总计算处理结果以及历史数据库中的历史数据信息进行交互。

在加载所需图形时先将预加载的图形文件放至程序缓冲区再根据不同的功能需求加载不同图层，并启动数据刷新线程。

在启动数据刷新线程时采用单图层数据刷新技术将单个图层类型的图元统一一次刷新，并进行启动数据刷新引擎成功判断，在数据刷新引擎成功时进行基于WPF的图形展示，在数据刷新引擎失败时进行图形数据业务码的检测和优化后再进行基于WPF的图形展示。

在进行图形编辑时支持手动绘制图形文件和自动导入图形文件的形式，在自动导入图形文件前通过分类分层处理的方式确定要导入的图层。

一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统，其特征在于，包括数据信息采集模块、数据库、数据交互接口、动态图元设置模块、图形编辑模块、图形生成模块和图形展示模块，所述数据信息采集模块、数据库和数据交互接口依次连接，所述动态图元设置模块、图形编辑模块、图形生成模块和图形展示模块依次连接，所述图形编辑模块和图形展示模块均与数据交互接口连接；

所述数据信息采集模块采集电力数据采集系统和电力能量管理系统的数据信息并存放至数据库，所述数据交互接口提供数据访问功能，所述动态图元设置模块基于WPF技术设置若干个动态图元，所述图形编辑模块选取所需动态图元进行图形编辑并通过数据交互接口从数据库获取图形数据业务码从而建立图形数据关联，所述图形生成模块生成图形文件，所述图形展示模块采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形展示并通过数据交互接口与数据库的数据信息进行交互。

所述数据信息采集模块采集的数据信息包括电网运行KPI数据信息和历史数据信息，所述数据库包括实时数据库和历史数据库，所述系统还包括与实时数据库相连的KPI数据信息处理模块，所述数据信息采集模块将采集的电网运行KPI数据信息存放至实时数据库，再通过KPI数据信息处理模块对KPI数据信息汇总计算处理并将处理结果存放至实时数据库，所述历史数据信息存放至历史数据库，所述实时数据库还存放有图形数据业务码的配置信息；所述图形编辑模块在进行图形编辑时通过数据交互接口从实时数据库获取图形数据业务码，所述图形展示模块在进行基于WPF的图形展示时通过数据交互接口与实时数据库中的电网运行KPI数据信息和KPI数据信息汇总计算处理结果以及历史数据库中的历史数据信息进行交互。

所述图形展示模块在加载所需图形时先将预加载的图形文件放至程序缓冲区再根据不同的功能需求加载不同图层，并启动数据刷新线程。

所述图形展示模块在启动数据刷新线程时采用单图层数据刷新技术将单个图层类型的图元统一一次刷新，并进行启动数据刷新引擎成功判断，在数据刷新引擎成功时进行基于WPF的图形展示，在数据刷新引擎失败时进行图形数据业务码的检测和优化后再进行基于WPF的图形展示。

所述图形编辑模块在进行图形编辑时支持手动绘制图形文件和自动导入图形文件的形式，在自动导入图形文件前通过分类分层处理的方式确定要导入的图层。

本发明的技术效果如下：

本发明提供的基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法，基于WPF技术设置若干个动态图元，动态图元的形式可以使得图元设置数量大大减少，并且在可视化界面展示时更加直观，增强了渲染效果，在选取所需动态图元进行图形编辑时通过数据交互接口从数据库获取图形数据业务码从而建立图形数据关联后生成图形文件，然后采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形展示并通过数据交互接口与数据库的数据信息进行交互，该可视化方法能够表达现有的SVG图形展示方法无法表达的复杂图形界面，并解决了现有的可视化方法展示实时潮流图加载效率低、图形渲染效果差的问题，增强了可视化界面的渲染效果，并且在建立图形数据关联和生成图形文件后，采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形分层展示，大大减少了图形制作工作量，并且无需对不同展示图形进行不断开启和关闭的繁琐切换，采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形，进行电力运行驾驶舱分层实时潮流图的直观展示，解决了图形、数据加载刷新的高时耗问题，提高了电网调度工作的效率，满足电力运行驾驶舱的要求。

本发明涉及的基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统，设置数据信息采集模块、数据库、数据交互接口、动态图元设置模块、图形编辑模块、图形生成模块和图形展示模块，各模块相互配合工作，基于设置的动态图元最终生成的图形文件并进行基于WPF的图形分层展示，克服了传统的基于SVG的驾驶舱界面展示系统所存在的问题，基于电网潮流图的数据特性、性能要求以及相应速度，解决图形、数据加载刷新的高时耗问题，实现基于WPF的电力运行驾驶舱分层实时潮流图和厂站接线图等的展示，渲染效果好，并简化了调度人员的操作，提高了电网调度工作的效率，使得电力运行驾驶舱的性能得到优化。

附图说明

图1为本发明基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法的流程图。

图2为本发明基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法的优选流程图。

图3为本发明进行图形编辑时在自动导入图形文件前分类分层处理的工作示意图。

图4为本发明基于WPF的分层图形展示的示意图。

图5a和图5b为本发明基于WPF的电力运行驾驶舱分层实时潮流图的可视化效果图。

图6为本发明基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统的结构示意图。

图7为本发明基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统的优选结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

本发明涉及一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法，针对电力系统潮流图、拓扑图及厂站一次接线图等图形在电力运行驾驶舱界面的展示，该方法的流程如图1所示，先采集外部系统的数据信息，该外部系统指的是电力数据采集系统(简称OCS系统)和电力能量管理系统(简称EMS系统)，其中，EMS系统是基于OCS系统的功能扩展，本发明的实现是基于这两个外部系统的基础数据，在进行数据信息采集后将其存放至数据库，该数据库中设置有图形数据业务码的配置信息；该方法还预先基于WPF技术设置若干个动态图元；再选取所需动态图元进行图形编辑，并通过数据交互接口从数据库获取图形数据业务码从而建立图形数据关联后生成图形文件；然后采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形展示并通过数据交互接口与数据库的数据信息进行交互。

下面对本发明的基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法进行详细说明，如图2所示的本发明方法的优选流程。从外部系统采集的数据信息包括电网运行KPI数据信息和历史数据信息，电网在运行过程中会产生大量数据，从这些数据中寻找关键信息，掌握电力系统运行状态，对调度人员提高发电调整的决策效率有重要意义。关键性能指标KPI(KeyPerformanceIndicator)，集中展示了电网运行状态。数据库包括实时数据库和历史数据库，将采集的电网运行KPI数据信息存放至实时数据库，将采集的历史数据信息存放至历史数据库。实时数据库内置有图形数据业务码配置表，即预先设计了关于业务定义的数据表，该表存储了业务码及该业务所需数据的SQL脚本，其格式如表1所示。在前端(图形编辑所在端和图形展示所在的监控端)发起业务后，数据交互接口便通过业务码获取到SQL脚本执行该脚本，并返回数据到前端。

表1

业务编号	功能SQL或存储过程	备注
			RTDB_OCS_‐0001	...	..
RTDB_OCS_‐0002	...	..

本发明方法的优先流程在将电网运行KPI数据信息存放至实时数据库后还对KPI数据信息汇总计算处理并将处理结果存放至实时数据库，对KPI数据信息汇总计算处理可以包括对KPI数据信息的汇总、评分等，故实时数据库中存放了电网运行KPI数据信息和KPI数据信息汇总计算处理结果以及图形数据业务码配置表。数据交互接口提供了对监控端的数据访问能力，对监控端的业务调用的应答及数据筛选提供一组高性能访问接口，并能够接受做多达255个客户端同时访问的并发处理。

基于WPF技术设置若干个动态图元，如设置渐变色的母线电压，当母线电压越限时通过闪烁实现告警，如某厂站到另一厂站的潮流通过动态流动的箭头来定义，线路的负载告警也通过动态闪烁实现，线路的刀闸开关也动态表示等等，设置为动态图元文件使得图元设置数量大大减少，定义一个动态图元即可显示多种静态图元的状态，并且基于动态图元生成的图形在可视化界面展示时更加直观，增强了渲染效果。基于WPF技术提供了丰富的.NETUI框架，集成了矢量图形，丰富的流动文字支持(flowtextsupport)，3D视觉效果和强大的控件模型框架。在进行图形编辑时通过数据交互接口从实时数据库获取图形数据业务码，具体是通过数据交互接口先发送配置图形数据业务码请求，实时数据库通过调用内部的业务码配置表，将图形数据业务码通过数据交互接口发送给图形编辑流程，再实现图形数据关联，并基于WPF技术生成图形文件。在进行图形编辑时支持手动绘制图形文件和自动导入图形文件的形式，手动绘制图形文件是在定义的若干动态图元(可理解为是动态图元库)中通过应用图元的拖拽、移动、缩放等位置变化功能，进行编辑，形成一张完整的图形；自动导入图形文件可导入基于WPF的图形文件，也可以自动导入原SVG图形文件，通过对其分析和解析，最终生成并转换为基于WPF的图形文件。首先在导入解析文件的同时，对其做分类分层的处理，使得在图形导入前提示需要导入的图层，如图3所示示意图，将图形导入到厂站线路层和线路有功层。

在进行基于WPF的图形展示时通过数据交互接口与实时数据库中的电网运行KPI数据信息和KPI数据信息汇总计算处理结果以及历史数据库中的历史数据信息进行交互。图形的展示功能是实质就数图形数据的监控。基于WPF技术的图形展示形式可以是3D界面，而且其在图形编辑时的图形向量渲染引擎也大大改进了传统的2D界面。优选地，在加载所需图形时先将预加载的图形文件放至程序缓冲区，再根据不同的功能需求加载不同图层，并启动数据刷新线程。为了提高图形刷新的效率和减少刷新的时间消耗，在启动数据刷新线程时采用单图层数据刷新技术，即，单个图层类型的图元统一一次刷新；并进行启动数据刷新引擎成功判断，在数据刷新引擎成功时进行基于WPF的图形展示，在数据刷新引擎失败时进行图形数据业务码的检测和优化，优化次数小于等于3次时进行基于WPF的图形展示，否则重新加载所需图形。通过实时数据刷新，建立数据引擎，衔接前后端数据，实现数据传输实时化。基于WPF的分层图形展示的示意图如图4所示，分层展示厂站层、线路层、线路开关层等等。本发明图形显示灵活，例如，在业务系统中对于厂站潮流图有多种应用，母线电压图，电厂出力图等都是基于厂站潮流图，但又区别于厂站潮流图。在母线电压图中电厂的出力情况就不需要体现，那么，有关需要在电厂出力图显示的示数图元就不需要加载，等等。通过对图形文件的加载，展示图形，并结合数据引擎功能来为每个图元展示实时数据或状态量。

通过本发明的基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法从实时潮流图的数据源采集、动态图元设置、图形编辑、图形处理以及缓存方面设计，基于电网潮流图的数据特性、性能要求以及相应速度，解决图形、数据加载刷新的高时耗问题，实现基于WPF的电力运行驾驶舱分层实时潮流图和厂站接线图等的展示，并且渲染效果好，如图5a和图5b所示效果图，其中图5a主要展示为主变负载，通过计算厂站坐标并在其上方叠加3D柱图图形，每根3D柱图图形可以由两段不同颜色的3D柱图叠加表示，例如上面一段设置为蓝色代表额定负荷，下面一段设置为红色代表实际负荷。图5b主要展示为主潮流图，其主要展示内容为线路有功，厂站母线电压，发电站的下网潮流及线路潮流方向等。如图5a和图5b所示，楚雄变电站母线电压为539.6KV且其额定负荷为154MW、实际负荷为138MW，江边变电站母线电压为521.9KV，金安桥发电站至楚雄变电站之间的两条线路有功功率分别为189MW和214MW，金安桥发电站的下网潮流为453.5MW。

本发明还涉及一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统，该系统与上述本发明的基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法相对应，可理解为是实现本发明电力运行驾驶舱可视化方法的系统，该基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统的结构及其工作原理如图6所示，包括数据信息采集模块、数据库、数据交互接口、动态图元设置模块、图形编辑模块、图形生成模块和图形展示模块。其中，数据信息采集模块、数据库和数据交互接口依次连接，动态图元设置模块、图形编辑模块、图形生成模块和图形展示模块依次连接，图形编辑模块和图形展示模块均与数据交互接口连接。

数据信息采集模块采集OCS系统和EMS系统的数据信息并存放至数据库，数据交互接口提供数据访问功能，动态图元设置模块基于WPF技术设置若干个动态图元，图形编辑模块选取所需动态图元进行图形编辑并通过数据交互接口从数据库获取图形数据业务码从而建立图形数据关联，由图形生成模块生成图形文件，再通过图形展示模块采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形展示并通过数据交互接口与数据库的数据信息进行交互。

图7为本发明基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统的优选结构示意图。该实施例中的数据信息采集模块采集的数据信息包括电网运行KPI数据信息和历史数据信息，数据库包括实时数据库和历史数据库，本发明的系统还包括与实时数据库相连的KPI数据信息处理模块，数据信息采集模块将采集的电网运行KPI数据信息存放至实时数据库，再通过KPI数据信息处理模块对KPI数据信息汇总计算处理并将处理结果存放至实时数据库，历史数据信息存放至历史数据库，实时数据库还存放有图形数据业务码的配置信息。图形编辑模块在进行图形编辑时通过数据交互接口从实时数据库获取图形数据业务码(或者说是业务配置表)，图形展示模块在进行基于WPF的图形展示时通过数据交互接口与实时数据库中的电网运行KPI数据信息和KPI数据信息汇总计算处理结果以及历史数据库中的历史数据信息进行交互。

优选地，图形编辑模块在进行图形编辑时支持手动绘制图形文件和自动导入图形文件的形式，在自动导入图形文件前通过分类分层处理的方式确定要导入的图层。图形展示模块在加载所需图形时先将预加载的图形文件放至程序缓冲区再根据不同的功能需求加载不同图层，并启动数据刷新线程。该图形展示模块在启动数据刷新线程时采用单图层数据刷新技术将单个图层类型的图元统一一次刷新，并进行启动数据刷新引擎成功判断，在数据刷新引擎成功时进行基于WPF的图形展示，在数据刷新引擎失败时进行图形数据业务码的检测和优化后再进行基于WPF的图形展示。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化方法，其特征在于，先采集电力数据采集系统和电力能量管理系统的数据信息后存放至数据库，并基于WPF技术设置若干个动态图元；再选取所需动态图元进行图形编辑，并通过数据交互接口从数据库获取图形数据业务码从而建立图形数据关联后生成图形文件；然后采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形展示并通过数据交互接口与数据库的数据信息进行交互。

2.根据权利要求1所述的电力运行驾驶舱可视化方法，其特征在于，所述数据库包括实时数据库和历史数据库，采集的数据信息包括电网运行KPI数据信息和历史数据信息，将所述电网运行KPI数据信息存放至实时数据库后还对KPI数据信息汇总计算处理并将处理结果存放至实时数据库，所述历史数据信息存放至历史数据库，所述实时数据库还存放有图形数据业务码的配置信息；在进行图形编辑时通过数据交互接口从实时数据库获取图形数据业务码，在进行基于WPF的图形展示时通过数据交互接口与实时数据库中的电网运行KPI数据信息和KPI数据信息汇总计算处理结果以及历史数据库中的历史数据信息进行交互。

3.根据权利要求1或2所述的电力运行驾驶舱可视化方法，其特征在于，在加载所需图形时先将预加载的图形文件放至程序缓冲区再根据不同的功能需求加载不同图层，并启动数据刷新线程。

4.根据权利要求3所述的电力运行驾驶舱可视化方法，其特征在于，在启动数据刷新线程时采用单图层数据刷新技术将单个图层类型的图元统一一次刷新，并进行启动数据刷新引擎成功判断，在数据刷新引擎成功时进行基于WPF的图形展示，在数据刷新引擎失败时进行图形数据业务码的检测和优化后再进行基于WPF的图形展示。

5.根据权利要求1或2所述的电力运行驾驶舱可视化方法，其特征在于，在进行图形编辑时支持手动绘制图形文件和自动导入图形文件的形式，在自动导入图形文件前通过分类分层处理的方式确定要导入的图层。

6.一种基于WPF的电力运行驾驶舱可视化系统，其特征在于，包括数据信息采集模块、数据库、数据交互接口、动态图元设置模块、图形编辑模块、图形生成模块和图形展示模块，所述数据信息采集模块、数据库和数据交互接口依次连接，所述动态图元设置模块、图形编辑模块、图形生成模块和图形展示模块依次连接，所述图形编辑模块和图形展示模块均与数据交互接口连接；

所述数据信息采集模块采集电力数据采集系统和电力能量管理系统的数据信息并存放至数据库，所述数据交互接口提供数据访问功能，所述动态图元设置模块基于WPF技术设置若干个动态图元，所述图形编辑模块选取所需动态图元进行图形编辑并通过数据交互接口从数据库获取图形数据业务码从而建立图形数据关联，所述图形生成模块生成图形文件，所述图形展示模块采用Canvas容器基于多图层透明叠加技术加载所需图形进行基于WPF的图形展示并通过数据交互接口与数据库的数据信息进行交互。

7.根据权利要求6所述的电力运行驾驶舱可视化系统，其特征在于，所述数据信息采集模块采集的数据信息包括电网运行KPI数据信息和历史数据信息，所述数据库包括实时数据库和历史数据库，所述系统还包括与实时数据库相连的KPI数据信息处理模块，所述数据信息采集模块将采集的电网运行KPI数据信息存放至实时数据库，再通过KPI数据信息处理模块对KPI数据信息汇总计算处理并将处理结果存放至实时数据库，所述历史数据信息存放至历史数据库，所述实时数据库还存放有图形数据业务码的配置信息；所述图形编辑模块在进行图形编辑时通过数据交互接口从实时数据库获取图形数据业务码，所述图形展示模块在进行基于WPF的图形展示时通过数据交互接口与实时数据库中的电网运行KPI数据信息和KPI数据信息汇总计算处理结果以及历史数据库中的历史数据信息进行交互。

8.根据权利要求6或7所述的电力运行驾驶舱可视化系统，其特征在于，所述图形展示模块在加载所需图形时先将预加载的图形文件放至程序缓冲区再根据不同的功能需求加载不同图层，并启动数据刷新线程。

9.根据权利要求8所述的电力运行驾驶舱可视化系统，其特征在于，所述图形展示模块在启动数据刷新线程时采用单图层数据刷新技术将单个图层类型的图元统一一次刷新，并进行启动数据刷新引擎成功判断，在数据刷新引擎成功时进行基于WPF的图形展示，在数据刷新引擎失败时进行图形数据业务码的检测和优化后再进行基于WPF的图形展示。

10.根据权利要求6或7所述的电力运行驾驶舱可视化系统，其特征在于，所述图形编辑模块在进行图形编辑时支持手动绘制图形文件和自动导入图形文件的形式，在自动导入图形文件前通过分类分层处理的方式确定要导入的图层。