CN106940706B

CN106940706B - 创建并管理客户环境中的地理空间网络模型的系统和方法

Info

Publication number: CN106940706B
Application number: CN201710001825.9A
Authority: CN
Inventors: 约翰·本内特; 凯文·艾布拉姆·希特; 迈克尔·路易斯·布劳恩
Original assignee: Schneider Electric USA Inc
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2017-01-03
Publication date: 2023-03-10
Anticipated expiration: 2037-01-03
Also published as: EP3190528A2; CN106940706A; US20170193029A1; US10877954B2; EP3190528A3

Abstract

本文公开了创建并管理客户环境中的地理空间网络模型的系统和方法。公开了用于使用地理空间信息系统(GIS)来创建并管理在客户环境中的分配网络的地理空间网络模型(在下文中“网络模型”)的技术。在一些实施方式中，所公开的技术实现对存储在客户端设备上的分配网络的网络模型的访问、对与网络模型相关的分配网络的一个或多个变化的检测、对照一个或多个验证规则来验证对分配网络的一个或多个变化、以及对分配网络的一个或多个变化到GIS数据库的传输以更新在GIS数据库中的分配网络的当前状态。

Description

创建并管理客户环境中的地理空间网络模型的系统和方法

技术领域

本公开涉及但不限于用于创建并管理客户环境中的地理空间网络模型的系统和方法。

背景

公用设施公司向消费者提供服务，例如电、煤气、水、电信、电缆电视等。所有这些服务需要用于正被服务的区域的管道和/或电缆网络。代表分配设施(用于电分配公用设施的电线杆、导体、变压器、开关和保护设备等)的数据存储在设施数据库——一般是包括地理空间属性(即地理信息系统或GIS)的关系数据库——中。软件应用(例如网络设计应用)可接着用于设计、编辑、分析和/或显现在GIS数据库(例如地理数据库或GDB)中表示的分配网络。

由网络设计应用提供的分析功能之一是“电跟踪”。电跟踪功能识别并在地图上显示所有特征(即具有几何形状的对象)，其电气地在由用户选择作为跟踪的起始点的给定特征的“上游”或“下游”。电跟踪功能的实现基于分配网络的模型。分配网络的现有模型一般基于关系数据库管理系统(RDMS)。这样的模型的一个例子是“几何网络”模型。几何网络模型由一组所连接的边缘(线)和接头或顶点(点)和用于表示并模仿在真实世界中的网络的行为的连接规则组成。几何网络模型在服务器侧被创建并存储在地理数据库中。

包括基于几何网络的跟踪功能的网络分析功能的实现有几个问题。因为几何网络模型存储在GIS数据库中时，需要专用API来查询几何网络以得到在对象之间的连接关系并得到对象的几何形状。然而，这个API是平台相关的，即它仅在存在基于Windows和Linux的操作系统可采用的相应的软件产品(ArcGIS桌面)的完全安装的场合是可用的。软件产品不能安装在移动操作系统例如Android、iOS和Windows Mobile上。虽然通过ArcGIS服务器产品对GIS数据的基于web的访问是可得到的，web API并不包括用于直接访问在几何网络中包含的网络拓扑(即在对象之间的关系)的任何功能。在没有对网络拓扑的访问的情况下，电跟踪功能的任何可用的实现是不可能的。

几何网络模型的另一问题是高时延。一般，一旦用户在用户设备上执行的应用中在地图上做出选择，用户就必须等待应用向地理数据库进行查询并在结果可再现在用户设备的显示器上之前从地理数据库接收回响应。如果用户在地图上做出另一选择，则新查询被发送到地理数据库。这个行为可使应用慢或完全无反应，并从而消极地影响对应用的用户体验。

除了上面的问题以外，还有在基于几何网络模型实现跟踪功能方面的相当大的复杂性。例如，回路和多个电路源的存在可被下面的情况加重：电相A、B和C在分配电路的各种部分中不同地存在(对于导体)和/或不同地被阻塞(通过交换设备)。几何网络对模拟这些情况提供非常少的支持，且因此基于几何网络的跟踪实现一般是低效的且易受故障的影响。

现有的网络设计应用一般直接对照GIS数据库模型(例如几何网络)来工作，并执行在GIS中的查询和计算，其可导致性能问题(例如较长的处理时间和缓慢的响应)。而且，这样的应用一般使工程分析能够作为算后编辑操作的部分来执行。例如，考虑由用户使用应用编辑的网络设计。应用提供“构建”功能，其当被实例化时引起对存储在GIS中的网络模型数据的一个或多个查询的执行。来自查询执行的结果提供关于编辑是否成功地应用于网络模型的指示。通过查询GIS来检查网络设计中的错误的这种方法增加应用响应时间。而且，如果来自GIS的结果指示一些编辑不能应用于网络设计(例如因为编辑违反设计规则)，则根据在“构建”网络设计之前完成了多少编辑，用户可能需要花费相当多的时间来修正在网络设计中的那些错误。甚至在用户修正了错误之后，用户也将需要“重新构建”网络设计以对照GIS检查修正是否可应用于GIS网络模型。总的来说，验证在GIS处的网络设计的现有技术是消耗更多的网络资源(例如带宽)并引起差的应用性能的低效过程。至少部分地由于这些低效率，现有的网络设计应用一般对具有功率和带宽约束的移动设备是不适当的。

一些工程应用例如Milsoft和CymeDist在GIS之外工作，但依赖于使用从GIS报告的数据并能够只执行特定的一组工程计算。而且，因为这些应用不与GIS网络集成，在GIS中的网络信息不因在这些应用中执行的编辑或计算而以任何方式被影响。

存在对克服上述问题的公用设施分配网络和网络设计应用以及提供额外的益处的模型的需要。总的来说，一些现有的或相关的模型和/或系统的在本文的例子及其相关限制被规定为是例证性的且不是排他的。当阅读下面的详细描述时，现有模型和/或系统的其它限制将对本领域中的技术人员变得明显。

概述

公开了用于在客户环境中创建、管理和/或操纵地理信息系统(GIS)数据的各种实施方式和方面。根据一些实施方式，客户端设备从GIS数据库接收分配网络的GIS特征数据，使用从GIS数据库接收的GIS特征数据构造网络模型并在本地存储网络模型。客户端设备可经由例如应用来访问网络模型以显示分配网络的设计。在一些方面中，从GIS数据库接收的特征数据与相应于感兴趣区域的分配网络相关。在一些实施方式中，客户端设备可以是智能电话或平板计算机。

根据实施方式，客户端设备可检测对与网络模型相关的分配网络的设计的一个或多个变化。在一些方面中，客户端设备可对照一个或多个验证规则验证一个或多个变化。验证可利用与存储在客户端设备上的分配网络相关的网络模型。

根据一些实施方式，客户端设备可确定在客户端设备上的分配网络的当前状态和初始状态。在客户端设备上的分配网络的初始状态相应于在GIS数据库上的分配网络的当前状态。客户端设备可比较在客户端设备上的分配网络的初始状态和分配网络的当前状态以确定对分配网络的设计的变化并将对分配网络的设计的变化发送到GIS数据库以更新在GIS数据库中的分配网络的当前状态。

根据一些实施方式，分配网络包括公用设施分配网络，包括水分配网络、煤气分配网络和电分配网络或电信分配网络。

根据一些实施方式，构造分配网络的网络模型可包括利用GIS特征数据来创建在分配网络中的特征之间的一组邻接关系以及在对分配网络的遍历的每个步骤中使用这组邻接关系和特征的属性来执行该遍历以产生代表分配网络的网络模型的数据结构。另外的实施方式包括：对数据结构中的对象重新编号以将数据结构存储为在硬件设备上的阵列，其中阵列的索引是在GIS数据库中的相应对象的原始标识符的代理；以及将在数据结构中的对象的GIS标识符映射到阵列的索引值。在一些实施方式中，数据结构包括一组有向邻接关系和相应的属性。数据结构可以以阵列的形式存储在客户端设备上的高速缓存存储器中。在一些实施方式中，存储在客户端设备的高速缓存存储器中的数据结构可被访问以执行网络分析操作。网络分析操作可包括例如跟踪操作或属性查询操作中的至少一个。在一些实施方式中，属性包括识别遍历开始于的源顶点的源标识符属性以及指示穿过第一顶点的来自源顶点的哪个电相到达相邻顶点的相属性。

根据一些实施方式，经由应用做出对分配网络的设计的一个或多个变化。应用可基于验证的结果实时地提供对一个或多个变化的图形反馈。在一些方面中，作为验证的结果，图形反馈识别对一个或多个验证规则的违反和与违反相关的分配网络中的部件。

根据一些实施方式，分配网络可以是电分配网络，且验证包括下列操作中的至少一个：执行负载流分析或计算故障电流。根据一些实施方式，分配网络是电信分配网络，且验证包括执行信号和功率计算。

根据一些实施方式，可响应于与对分配网络的设计的一个或多个变化相应的事务来实例化(例如在客户端设备中)新数据结构以表示在客户端设备上的分配网络的新状态。在一些方面中，新数据结构包括响应于事务而改变的对象和对于响应于事务而不改变的对象的参考点，参考点指向表示分配网络的旧状态的数据结构中的对象。

根据一些实施方式，响应于一个或多个命令对分配网络的设计的应用，在客户端设备上的分配网络的初始状态直接或经由一个或多个介于中间的状态而转变成在客户端设备上的分配网络的当前状态。在一些方面中，一个或多个命令相应于修改分配网络的设计的操作。在另外的方面中，一个或多个命令起源于与利用分配网络的网络模型的应用的一个或多个用户互动。

根据一些实施方式，将对分配网络的设计的变化发送到GIS数据库以更新在GIS数据库中的分配网络的当前状态包括通过在客户端设备上的应用经由应用编程接口发送包括一个或多个命令和对象属性的一个或多个数据分组。

根据一些实施方式，客户端设备可在数据文件上记录相应于修改与网络模型相关的分配网络的设计的一个或多个操作的一个或多个命令，一个或多个命令使分配网络的状态转变到第一状态。客户端设备可通过对照分配网络的第二状态执行一个或多个命令的至少子集来合并分配网络的第一状态与分配网络的第二状态。在一些方面中，第一和第二状态包括在不同的时间点处或在不同的源处对分配网络做出的变化。

根据一些实施方式，客户端设备可记录相应于分配网络的多个状态，每个状态与多个状态所共有的共享命令历史和对多个状态中的每个状态唯一的不同命令历史相关。在一些方面中，响应于用户请求，客户端设备可通过撤销在与第一状态相关的不同命令历史中的一个或多个命令并应用与第二状态相关的不同命令历史中的一个或多个命令来从多个状态中的第一状态切换到多个状态中的第二状态。

根据一些实施方式，非临时机器可读介质可存储由客户端设备可执行的指令。指令可包括用于访问存储在客户端设备上的分配网络的网络模型的指令、用于检测对与网络模型相关的分配网络的一个或多个变化的指令、用于对照一个或多个验证规则验证对分配网络的一个或多个变化的指令和用于将对分配网络的一个或多个变化发送到GIS数据库以更新在GIS数据库中的分配网络的当前状态的指令。

根据一些实施方式，提供用于管理地理信息系统(GIS)数据的系统。系统可包括配置成存储分配网络的网络模型、访问网络模型以显示分配网络、检测对与网络模型相关的分配网络的一个或多个变化、对照一个或多个验证规则验证对分配网络的一个或多个变化并将对分配网络的一个或多个变化发送到GIS数据库以更新在GIS数据库中的分配网络的当前状态的客户端设备。

附图说明

图1是示出示例环境的方框图，其中用于创建地理空间网络模型的系统和方法(在下文中的“所公开的系统”或“所公开的技术”)可操作。

图2是示出电分配电路的地理信息系统(“GIS”)特征数据的例子的图表。

图3是示出来自图2的GIS特征数据的图形表示的图表。

图4是示出根据所公开的系统的一些实施方式的智能网络设计应用或系统的示例部件的方框图。

图5是示出基于来自图2的GIS特征数据的无向图的邻接表的图表。

图6是示出从在图5中的无向图创建的有向图的邻接列表的图表。

图7提供电网络模型的示例代码表示。

图8是示出使用来自地理数据库的原始GIS特征数据创建在客户环境内的地理空间网络模型的示例方法的逻辑流程图。

图9是示出电分配电路的一部分的图表，跟踪结果示出在选择的点的上游和下游的对象。

图10是示出根据所公开的系统的一些实施方式的智能网络设计应用或系统的示例部件的方框图。

图11A是示出根据所公开的系统的一些实施方式的验证在客户环境中的网络配置变化的示例方法的逻辑流程图。

图11B是示出根据所公开的系统的一些实施方式的实时地提供对网络事务的图形反馈的示例方法的逻辑流程图。

图12A和12B是示出根据所公开的系统的一些实施方式响应于网络配置变化而显示的图形反馈的示意图。

图13是示出根据所公开的系统的一些实施方式的示例路径的方框图，其中网络信息可在客户端设备之间和在客户端设备和GIS之间流动。

图14是示出根据所公开的系统的一些实施方式的智能网络设计应用或系统的示例部件的方框图。

图15A是示出在所公开的系统的一些实施方式中的命令构建和跟踪的方框图。

图15B-D是示出在所公开的系统的一些实施方式中的命令历史分支的图。

图16是示出根据所公开的系统的一些实施方式的使对客户端设备中的网络做出的网络变化同步到GIS的示例方法的逻辑流程图。

图17是示出根据所公开的系统的一些实施方式的合并对网络做出的变化的示例方法的逻辑流程图。

图18是示出根据所公开的系统的一些实施方式的撤销或重做对网络做出的变化的示例方法的逻辑流程图。

图19是示出用于便于网络信息的有效存储和传输的超级节点结构的示意图。

图20是示出根据所公开的系统的一些实施方式的管理在客户环境中的GIS数据的示例方法的逻辑流程图。

图21是可根据所公开的系统的一些实施方式执行各种操作并存储由这样的操作产生和/或使用的各种信息的示例性装置的方框图。

具体实施方式

1.概述

本公开描述用于使用来自GIS的地理空间信息系统(GIS)数据来创建在客户环境中的分配网络的地理空间网络模型(在下文中的“网络模型”)并管理和/或操纵网络模型的技术。在一些实施方式中，管理和/或操纵网络模型包括在客户环境中验证使用网络模型构建的网络设计，和/或合并且同步网络设计变化与GIS(在下文中的“所公开的技术”或“所公开的系统”)。

在各种实施方式中，分配网络(“网络”)可以是电分配网络、煤气分配网络、水分配网络、电信分配网络等。在一些实施方式中，在客户环境中操作的所公开的系统从GIS数据库(例如地理数据库)取回感兴趣区域的以GIS数据的形式的内容并将GIS数据转换成网络模型。根据所公开的技术，分配网络的网络模型是专用数据结构，其被创建并在本地存储在客户端设备上以便实现分配网络的实时或近实时分析。

在一些实施方式中，所公开的系统提供包括用于在客户端设备上操纵(例如观看、编辑和/或分析)网络模型或设计的各种特征和功能的设计环境。所公开的系统可在客户环境中验证从网络设计的操纵产生的任何分配网络配置变化。

在一些实施方式中，所公开的系统可合并对分配网络的网络变化并使在GIS之外做出的对分配网络的网络变化与GIS同步。

现在将详细讨论所公开的系统的这些和各种其它实施方式。

2.示例环境

图1是示出示例环境的方框图，所公开的系统可在该示例环境中操作。如所示，环境100包括一个或多个客户端设备105A-N(在下文中的客户端设备105)、通信网络110和一个或多个GIS数据库130A-N(在下文中的GIS数据库130)。客户端设备105可以是能够直接或经由通信网络110建立与另一设备或服务器的连接的任何硬件设备。客户端设备105的例子包括但不限于桌上型计算机、瘦客户端设备、移动计算设备例如笔记本计算机、膝上型计算机105A、手持计算机、移动电话、智能电话105N、平板计算机105B、平板手机和/或类似物。客户端设备105一般包括一个或多个输入/输出设备以便于用户互动(例如以显示地图、以使用户能够在地图上做出区域的选择)。所公开的系统可体现在被安装在客户端设备105中的智能网络设计(SND)应用120(在下文中的“设计应用120”)中。设计应用120可从服务器(例如主机服务器125、应用商店或仓库)下载并安装在客户端设备105上。在一些实施方式中，设计应用120可以是可经由web浏览器访问的基于web的应用。在一些实施方式中，基于web的应用可通过利用存储在浏览器的本地存储器中的数据来操作(即网络模型数据保留在客户端设备中，但数据可周期性地被备份在主机服务器或云中)。参考图4和10详细描述了公开的系统的各种部件或模块。

GIS数据库130是存储在几何空间中定义的对象的数据库或文件结构。GIS数据库的一个例子是地理数据库。一般，每个公用设施维持它自己的GIS数据库。例如，煤气公司可具有存储它的煤气分配网络的GIS数据的它自己的GIS数据库。类似地，电力公司可具有存储它的电分配网络的GIS数据的它自己的GIS数据库。GIS数据库130一般支持在所存储的数据上的查询执行以及所存储的数据的操纵。存储在GIS数据库中的数据的例子包括但不限于一般被分组成不同的特征类别的、对象的几何结构或形状数据和属性。GIS数据库130可在Microsoft SQL服务器、PostgreSQL关系数据库管理系统、Microsoft Access、Oracle、IBM DB2、IBM Informix和/或类似物中实现。

在一些实施方式中，环境100包括主机服务器125。主机服务器125可提供对执行网络设计的客户端侧验证所需的数据的访问。例如，主机服务器125可维持用于存储验证规则135A、目录135B和网络模型135C的一个或多个数据库或数据库表。验证规则135A可包括确保网络设计满足某些要求和/或标准的规则。一般，验证规则是分配网络所特有的。例如在煤气分配网络中，可应用的验证规则可以是，煤气阀的直径必须匹配阀所扣到的管的直径。作为另一例子，在电分配网络中，示例验证规则可以是，变压器的额定kVA必须等于或大于连接到变压器的消费者的估定峰值负载的和的80％。在一些实施方式中，验证规则可被配置和扩展成满足用户(或设计者)或组织的特定要求。

目录135B可存储网络设计者可使用来设计网络的部件和设计配置。部件的目录可分组成项目文件。项目文件规定网络配置(即放大器级联计数、频率范围、按分支到达的目标消费者计数，等等)以及被确定为对给定网络配置工作得很好(且在活动库存轮换中)的部件和电缆。将部件分组成项目文件确保选定部件将对给定设计配置和由项目文件指定的其它部件起作用。这个分组也通过将从设计者的工具箱中——从被保持在组织的库存中的所有部件选择的这组部件极大地减少到仅仅为在手边的特定设计配置选择的子集来帮助网络设计的有效创建。在一些实施方式中，所公开的系统可下载并在本地在客户端设备上存储与被存储在客户端设备中的一个或多个网络模型相关的一个或多个项目文件。

网络模型135C可存储与网络设计相关的网络模型。网络模型通常在客户端侧被创建，并可周期性地或一经要求就被上传到主机服务器125用于备份或用于重新使用。

通信网络110——客户端设备105和一个或多个地理数据库130通过该通信网络进行通信——可以是电话网络、开放网络例如互联网或私用网络例如内联网和/或外联网。通信网络110可以是全部或部分地结合地操作以提供与客户端设备105和GIS数据库130的连接的不同网络的任何集合，并可作为到所服务的系统和设备的一个或多个通信网络出现。在一些实施方式中，通信可由安全通信协议例如安全套接字层(SSL)或传输层安全(TLS)实现。

此外，通信可经由一个或多个无线网络例如但不限于局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、个人区域网(PAN)、校园区域网(CAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、无线广域网(WWAN)、全球移动通信系统(GSM)、个人通信服务(PCS)、数字高级移动电话服务(D-Amps)、蓝牙、Wi-Fi、固定无线数据、2G、2.5G、3G、4G、4G-LTE网络、GSM演进增强数据速率(EDGE)、通用分组无线服务(GPRS)、增强GPRS、消息协议例如TCP/IP、SMS、MMS、可扩展消息和存在协议(XMPP)、实时消息协议(RTMP)、即时消息和存在协议(IMPP)、即时消息、USSD、IRC或任何其它无线数据网络或消息协议中的一个或多个。

客户端设备105可经由拨号连接、数字用户回路(SL、ADSL)、电缆调制解调器和/或其它类型的连接来耦合到通信网络110(例如互联网)。因此，客户端设备105可与远程服务器(例如NDA/主机服务器125、GIS数据库130、邮件服务器、即时消息服务器)通信，其中一些远程服务器可提供例如经由web浏览器对万维网的用户接口的访问。

3.地理空间网络模型

根据所公开的技术的网络模型是由顶点和有向边缘组成的有向图。在GIS源数据中的每个特征可被建模为在网络模型中的一个或多个顶点。这对线性GIS特征(例如电导体或煤气管)以及对点特征(例如变压器、开关、熔丝、阀、调节器等)成立。在网络模型中的边缘代表穿过由顶点代表的设施的商品的有向流(即电力或煤气或水等)。边缘可被赋予提供关于商品流的细节的属性。例如，在电网络模型中的边缘携带相属性以指示哪些电相穿过边缘从一个顶点流到另一顶点，以及电源标识符以指示代表流经边缘的电力的最终源(例如分配馈电电路的变电站断路器)的顶点(其可以是远程的)。在一些实施方式中，顶点一般携带属性以指示它们代表的设备的类型(例如导体、分段设备、变压器、服务点、分支节点等)和/或对建模域的其它感兴趣特性。例如，电动开关携带指示在每个相上设备的开关状态(即断开或闭合)的特性。

如上所述，所公开的技术将代表导体、变压器、开关、熔丝等的特征或数据库对象转换成网络模型。在一些实施方式中，转换包括确定在GIS数据库对象之间的邻接关系并确定邻接关系的顺序连同其它属性，例如分配网络(例如馈电器系统)的电力的源和电相。因此，在转换过程之后，在网络模型中的每个对象不仅知道它的邻居是谁，而且知道哪些对象是它的上游邻居以及哪些对象是它的下游邻居、使分配网络通电的电力来自哪里以及哪些通电的电相被允许流经邻接点。

根据所公开的技术的一些实施方式，GIS数据的转换包括使用分配网络的GIS数据来构造建立在特征之间的邻接关系的无向图(或无向网络)。无向图可由包括相邻于彼此的对象对的邻接列表表示。例如，如果对象V₁相对于V₂是邻居，则邻接列表将包括下面的对象对：(V₁,V₂)和(V₂,V₁)。换句话说，路径可从V₁转到V₂或从V₂转到V₁。转换过程还包括执行在每个电路源顶点开始的对无向图的一系列遍历，其注意特征的相属性以创建有向图。有向图包括一组有向邻接点并由包括具有源和相特性或属性的有序对象对的邻接列表表示。在可选的实施方式中，GIS可以是邻接关系的源，且因此转换过程可包括将无向图转换成有向图，如上所述。在一些实施方式中，所公开的技术对有向图中的对象重新编号，使得相应于有向图的数据结构可以以阵列的形式存储在客户端设备上的存储器(例如高速缓存存储器)中。所公开的技术还产生在原始对象ID(或GIS ID)和阵列索引之间的映射以在恒定的时间实现相邻对象查找而不考虑阵列的尺寸。换句话说，用于存储有向图的所公开的技术确保邻接查找性能是可预测的且在具有更多特征的更大网络上不会更坏。可选地，在一些实施方式中，邻接查找可基于GIS ID的散列查找。

使用在从在本地存储在存储器中的有向图数据结构可得到的每个邻接上的源和相特性，根据所公开的技术的跟踪操作不需要执行超出初始数据库查询的额外的GIS数据库查询来取出GIS数据(即空间和几何数据)。通过将GIS数据库查询保持到最小值，以及其后在客户端设备上在本地构造并存储网络模型，所公开的技术节省带宽和其它网络资源。

所公开的技术进一步更有效地实现跟踪操作并从而提高跟踪操作被执行以及操作的结果被显示给用户的速度。所公开的技术简化了跟踪操作的实现背后的一些复杂度。所公开的技术还重新使用用于跟踪操作的尽可能多的预先计算的在本地存储的网络模型数据，使得待执行的新计算的量减小。该技术帮助提高跟踪操作的速度，使得用户可重复地选择在地图上的任何点并能够即时地、实时地观看跟踪操作的结果，而没有任何可感知的时延。而且，一旦GIS数据被取出，所公开的技术就执行初始计算和任何新计算而没有服务器的帮助，这具有提供离线网络分析功能的优点。

所公开的技术提供各种其它优点。例如，所公开的技术是平台和设备不可知的。技术代码基可适合于各种操作系统，包括Windows OS、Mac OS和Linux OS以及诸如WindowsMobile、iOS、Android和/或类似系统的移动操作系统。所公开的技术因此使用户能够使用便携式客户端设备例如来自任何位置(例如现场地点)的平板计算机执行网络分析。

图2是示出通过所公开的技术转换成电分配电路的网络模型的电分配电路的地理信息系统(“GIS”)特征数据的例子的图表。

存储在GIS数据库(例如GIS数据库130)中的GIS特征数据200包括各种特征类(即数据库表)，例如电路源(CircuitSource)、变压器(Transformer)、服务点(ServicePoint)、主要导体(PrimaryConductor)、辅助导体(SecondaryConductor)和开关(Switch)特征类。这特征类是示例性的，且一些GIS数据库可包括额外或不同组的特征类，取决于G IS数据模型。作为例子，除了PrimaryConductor和SecondaryConductor特征类以外，导体的GIS数据模型还可包括其它特征类，例如Undergr oundPrimaryConductor、UndergroundSecondaryConductor和BusbarConductor特征类(未示出)。每个特征类包括单独特征或对象的集合，每个特征或对象具有对象标识符(ID)和该特征的几何形状，该几何形状被存储为包括一组矢量坐标(例如点、线、多边形)和/或属性的形状。在这个例子中，形状或几何信息通过在笛卡尔(Cartesian)布置中的“地理坐标”被传达，但在一些其它实施方式中可使用其它坐标系统。例如，变压器特征类包括两个对象，每个具有对象ID(50和51)、形状(由坐标(15,8)和(11,4)给出的点或顶点)和属性-相标号(“ABC”和“B”)。

电分配电路一般由3相导体和设备的基本主干或架构以及只携带一个或两个电相的一些分支(中性导体可以或可以不存在于电路的任何部分中，而不考虑存在的相的数量)组成。在电分配电路部件的GIS模型中，单个线性对象用于代表最多4个单独的物理导体段，其遵循平行的、即3个电相“A”、“B”和“C”中的每个中的一个和可能的中性导体。由在GIS中的导体对象代表的这组导体的实际编号和相标识由相名称属性指示，相名称属性的值是相字母“A”、“B”和“C”的任何组合。此外，每个开关、熔丝、自动重合开关或在电路的GIS表示中的其它分段设备携带指示它是否独立地对于3个相中的每个正常断开或闭合(例如开关可在相A上闭合但在相B和C上断开)的开关状态属性。因此，如果开关在相A上断开，则电力不能到达在相A上的那个开关的下游的任何对象，即使电力可能仍然流到在相B和C上的那个设备(它将这么做，如果开关在那些相上闭合)。相的名称“A”、“B”和“C”不是普遍的。一些国家使用不同的命名协定，(例如“红色”、“绿色”和“棕色”或“R”、“G”和“B”等)，虽然实际上在世界上的所有AC电力分配系统是3相系统，且三相的物理功能和技术描述在各处都是相同的。NDA应用允许命名协定配置成与本地惯例一致。

作为另一例子，PrimaryConductor特征类包括四个对象，每个具有对象ID(100,101,102,103)和线性形状以及额外的属性，包括对象的操作电压和相名称。

图3是示出来自图2的GIS特征数据的图形表示的图表。

所公开的技术使用在GIS特征数据中的几何信息来构造无向图(或无向网络)，其为在特征之间的一组邻接关系。通过绘制或在图形上跟踪在GIS特征数据中的几何信息可以清楚地示出在特征之间的邻接关系。例如，PrimaryConductor 101与开关10以及节点20在图形300中的位置重合，导致两个邻接关系的创建——一个在PrimaryConductor 101和开关10之间而另一个在PrimaryConductor 101和节点20之间。邻接关系可由对象ID的有序对(101,10)和(101,20)表示。因为它是无向图，邻接关系是可交换的，所以互补的有序对(10,101)和(20,101)也将被创建。

图4是示出在一些实施方式中的所公开的系统或应用120的示例部件的方框图。

所公开的系统120存在于客户端设备105中，客户端设备105可以是关于图1所述的任一客户端设备105。在一些实施方式中，所公开的系统120包括具有无向绘图模块420、有向绘图模块425和映射模块430的网络建模引擎415、具有跟踪模块445的网络分析模块440、以及渲染引擎450。客户端设备105包括高速缓存存储器455，其中从网络建模引擎415产生的网络模型数据被存储，用于由网络分析模块440快速访问。在一些实施方式中，所公开的系统120可包括更多或更少的部件。现在将参考图5和6详细描述所公开的系统120的这些部件中的每个。

网络建模引擎415产生支持在分配网络上的各种操作例如可视化、网络分析(例如跟踪、负载流分析、操作电压计算)和/或编辑的网络模型。网络建模引擎415可经由无向绘图模块420、有向绘图模块425和映射模块430将从GIS数据库(例如关于图1所述的GIS数据库130)得到的GIS特征数据(例如关于图2所述的GIS特征数据)转换成可由跟踪模块445利用来确定图形中的任何给定顶点(例如相应于由用户在地图上作出的选择)的专用数据结构，这组所有顶点相对于网络商品(例如电力、水、煤气、电磁信号和/或类似物)的流的方向在那个顶点的上游和/或下游。渲染引擎450可接着用不同的风格(例如通过使用不同的着色方案或加亮)渲染在顶点的上游的所有特征和在顶点的下游的所有特征以通过从源顶点开始的特征清楚地示出相应的电相的流径。

在一些实施方式中，无向绘图模块420利用在GIS特征数据中的几何信息来构造无向图。如在本文使用的，无向图是在对象之间的一组邻接关系。在对象之间的邻接关系由可交换的一对对象ID表示。参考图2，PrimaryConductor 101的端点之一与开关10的位置重合。无向绘图模块420识别在PrimaryConductor 101和开关10之间的这个连接或邻接，并作为响应而创建在由对象ID的有序对(101,10)表示的这些对象之间的邻接关系。因为它是无向图，邻接关系是可交换的，所以无向绘图模块420也创建互补的有序对(10,101)。一旦在对象之间的邻接关系被确定，无向绘图模块420就产生表示无向图的邻接列表或数据结构。在图5中描绘表示由来自图2的GIS特征数据200构造的无向图的邻接列表的例子。如所示，邻接列表500包括对象ID和相邻对象ID的集合。换句话说，邻接列表500使在无向图中的每个对象与一组相邻对象相关。例如，对象ID 1与它的相邻对象ID 100相关，以及对象ID 100与它的包括对象ID 1以及对象ID 10的邻居相关。

有向绘图模块425在无向图上操作，执行在作为源顶点的每个对象处开始的对无向图的一系列遍历以构造有向图。如在本文使用的，有向图是具有邻接关系的一组对象，其中所有邻接关系从一个对象被引导到另一对象。当遍历无向图时，有向绘图模块425注意应用域感兴趣的某些对象的选定属性。在电力分配的领域中，例如有向绘图模块425检查在图形中的导体顶点的PhaseDesignation属性和代表分段设备的顶点的ClosedPhases属性。有向绘图模块425接着使用这些属性来在遍历中的每个步骤确定在经由给定邻接点到达该顶点的哪些电相可被允许继续到该顶点的其它邻接点。例如，断开的开关阻挡所有相，且因此遍历在到达任何断开的开关时停止。作为另一例子，如果遍历将相ABC一直带到在相BC上闭合但在相A上断开的开关，则只有相B和C将被允许传递到在开关的远侧上的导体。换句话说，每当遍历到达来自相邻顶点V₁的顶点V₂时，有向绘图模块425就在新图形中创建携带两个额外的属性——SourceID和Phases——的有向边缘(V₁,V₂)。SourceID属性识别源顶点，遍历从该源顶点开始。SourceID属性在一些实施方式中实际上用作由那个源供给能量的整个分配电路的标识符。Phases属性指示哪个电相从那个源经由顶点V₁一直到达顶点V₂。

参考相应于图2的GIS特征数据200的示例分配电路，有向绘图模块425执行无向图的遍历以输出如图6所示的有向图的邻接列表。有向图的邻接列表600包括具有相应的Source(源)和Phases(相)属性的一组有向邻接点。数据结构600容易支持跟踪操作，即对于在图形中的任何给定顶点列举在那个顶点的下游的所有顶点和在那个顶点的上游的所有顶点的组。例如，从数据结构中，显然顶点50和51在顶点10的下游。

映射模块430在一些实施方式中操纵表示有向图的邻接列表以优化网络分析的查找性能(例如跟踪或任何其它操作)，使得当分配电路的大小和复杂度增加时查找性能不变得越来越糟。在一些实施方式中，映射模块430通过对在有向图中的对象重新编号来实现优化，使得有向图的邻接列表可存储在阵列的形式中，其中阵列索引用作如GIS已知的对象的原始ID的代理。以这种方式对阵列编索引实现对在网络中的任何给定顶点的邻接点的随机访问，使得邻接点的查找复杂度是O(1)。映射模块430创建GIS ID到在网络模型中的阵列索引的映射，反之亦然，使得跟踪行动的起始对象可转换成相应的阵列索引，以及使得被发展为一组阵列索引值以代表所跟踪的对象的跟踪结果可转换成那些对象的GIS ID。

在一些实施方式中，代表由网络建模引擎415产生的网络的专用数据结构以阵列的形式存储在高速缓存存储器455中。当用户选择在地图上的对象以查看跟踪结果时，跟踪模块445访问在高速缓存存储器455中的网络模型数据以查找在对象的上游和/或下游的对象。由于网络模型数据的缓存，不需要从GIS特征数据或表示无向图的数据开始并再次遍历无向图。替代地，模块425执行无向图的遍历一次以创建有向图，且映射模块430将有向图的数据结构转换成阵列格式并将阵列存储在高速缓存存储器455中。这意味着除了上游和下游方位以外，电相和关于电源的信息被预先计算并可从高速缓存存储器快速获取用于跟踪操作或对关于在电路中的任何对象的属性查询做出响应。例如，用户可选择在电路上的任何对象，网络分析模块440可访问高速缓存存储器455以获取信息例如用于那个对象的电源和从电源到达对象的相，并在地图上即时地显示结果而不执行额外的计算或网络操作(例如通过网络与服务器通信)。

在一些实施方式中，来自映射模块430的输出的结构、即对在上游和下游方向上跟踪的电路成流线的有向图可以用面向对象的编程语言使用两个类来充分表示：表示具有它们的属性的有向边缘的一个类以及包括网络对象、在对象之间的邻接点(即有向边缘)和网络对象ID到阵列索引值的映射的网络类本身。图7描绘使用C#编程语言表示有向边缘类和网络类的电网络模型的示例代码表示。

图8是示出使用来自GIS数据库的GIS特征数据创建在客户环境内的网络模型的示例方法的逻辑流程图。示例方法可由关于图4所述的所公开的系统/应用120实现并可用于产生除了电公用设施以外的其它公用设施例如水、煤气、电信等的网络模型。

在一些实施方式中，用户在显示在客户端设备(例如客户端设备105)上的地图上选择感兴趣区域，用户想要为该感兴趣区域创建网络模型。在一些实例中，用户可在地图上绘制边界以界定感兴趣区域(例如分配网络或其一部分)。一旦所公开的系统检测到来自用户的对创建区域的网络模型的请求，所公开的系统就查询远离客户端设备的GIS数据库以找到相应于感兴趣区域的网络数据或GIS数据。在块805，所公开的系统响应于它的查询而从GIS数据库接收GIS数据。在一些实施方式中，GIS数据可包括关于GIS特征的信息和相关的空间(或几何)信息。在块815，所公开的系统使用空间信息来确定在特征之间的邻接关系以构造无向图。无向图可由包括对象ID对的第一邻接列表表示，每对对象ID表示邻接关系。在一些实施方式中，GIS数据可包括在特征之间的邻接关系。在这样的情况下，不需要产生无向图。在块825，所公开的系统执行对无向图的遍历以构造捕获上游或下游方位和在特征之间的每个邻接的相关属性的有向图。有向图可由第二邻接列表代表，第二邻接列表由具有相应属性的一组有向邻接点组成。在块835，所公开的系统对在有向图中的对象重新编号并以阵列的形式存储第二邻接列表以便于分配网络的编辑、分析和/或可视化。所公开的系统还可存储将原始对象ID映射到阵列索引和反过来的映射信息。由所公开的系统创建的网络模型因此包括阵列和映射信息。网络模型数据可在一些实施方式中存储在客户端设备上的高速缓存存储器中以提高邻接点的查找性能和由网络分析模块440例如关于图4所述的跟踪模块445利用的相关属性。

图9是示出电分配电路的一部分的图表，跟踪结果示出在选择点的上游和下游的对象。如所描绘的，在跟踪功能开启的情况下，当用户悬停在地图900上的点(例如点905)之上(或点击或轻击或以其他方式选择该点)时，所公开的系统的跟踪模块445使用存储在高速缓存存储器中的网络模型数据来识别相对于点905的位置的上游对象和下游对象。渲染引擎450接着显示作为在分配馈电电路中的电力的源的变电站(未示出)的路径，用一种颜色或风格(例如亮蓝色)加亮上游对象并用另一颜色或风格(例如红色)加亮所有下游对象。当用户在分配馈电电路上选择另一点时，跟踪模块445和渲染引擎450立即作出响应以识别并显示在那个点的上游的所有对象和在那个点的下游的所有对象。响应是立即的，没有可感知的时延，因为网络模型数据大部分或完全被预先计算并定位，这消除了对每当在地图上的新点被选择用于跟踪时将网络查询发送到GIS的需要。

4.网络设计验证

在一些实施方式中，所公开的系统可实时或近实时地提供对网络配置变化的验证和反馈以帮助用户做出关于例如在网络设计中的部件的放置或配置的有依据的决定。对网络配置变化的实时验证和反馈由网络建模结构实现，由此，所公开的系统对照网络的存储在本地的模型(上面所述的所谓的“地理空间网络模型”或“网络模型”)而不是GIS(地理信息系统)数据库模型工作。

在一些实施方式中，对照存储在客户端设备中的本地存储器(例如高速缓存存储器)中的网络模型的网络配置变化的实时验证基于也在本地存储在客户端设备上的验证规则。在一些实施方式中，验证网络配置变化的过程可包括执行各种网络分析和/或工程计算。在一些实施方式中，可在验证过程之外执行网络分析和/或工程计算。待执行的分析和计算的类型取决于所讨论的分配网络。网络分析的一些例子包括煤气压力流分析、电负载流分析、短路分析(例如计算故障电流或短路电流)和/或类似分析。

考虑例如电分配网络。为了验证在网络中的网络配置变化，所公开的系统可计算穿过由网络配置变化影响的各种部件的电流和电压。这样的计算的结果连同由验证规则规定的要求一起可由所公开的系统使用来检测由网络配置变化引起的任何过电流/欠电压条件。所公开的系统可于是在用户接口上呈现对检测到的验证问题的交互式反馈。交互式反馈可呈现在网络的地理空间和/或示意图中。在一些实现中，验证问题——包括关于问题的详细信息——可被填充在总列表中。用户可直接从总列表导航到任何验证问题的位置。

在网络模型和验证规则在客户端设备中在本地可得到的情况下，可由所公开的系统以比以前可能的快得多的速度执行对照网络模型的查询和计算。对于最终用户，对在设计环境内的网络配置的每个变化的反馈可立即出现，并可帮助用户对网络中的随后部件的放置或配置做出有依据的决定。在没有快速反馈的情况下，用户可结束创建或编辑不满足规范的网络的大区段。这可导致相当大量的时间和努力的浪费。而且，所公开的系统在一些实施方式中可使各种工程计算使用设计应用在设计过程期间被实时地执行。在设计环境中的工程计算工具的集成消除了使用单独的工程计算应用的需要，并使创建并编辑网络的过程简单化。

作为例子，考虑电分配电路的地理空间视图。用户一与地理空间视图交互作用以将对象(例如服务点)添加到电路，所公开的系统就可计算该服务点的添加对其性能对总负载是敏感的其它设备的影响。如果任何设备由于新添加的服务点而变得过载，则所公开的系统可立即给问题加标记并识别被影响的设备。在一些实施方式中，所公开的系统也可建议调节以解决问题。作为另一例子，用户可在网络设计中移动电线杆，且变化一被检测到，所公开的系统就可增加导体区段的长度，对照标准来分析因而产生的电压降，并根据需要建议对网络的变化(例如增加导体直径)以将网络带回到符合标准。所有这些分析和验证可在所公开的系统的客户端侧执行，而不查询GIS数据库模型。作为结果，所公开的系统消除了每当用户对网络设计做出变化时就将数据发送到GIS数据库/从GIS数据库接收数据的需要。事实上，使用所公开的系统，根本不存在对维持与GIS数据库的连接的需要。这具有提高设计应用的性能以及对应用的用户体验并使网络设计过程变得更有效的优点。

在一些实施方式中，所公开的系统存在于客户端设备(例如客户端设备105)中并包括具有无向绘图模块420、有向绘图模块425和/或映射模块430的分配网络建模引擎415、渲染引擎450、网络配置变化检测器1060和具有跟踪模块445、验证引擎1050和/或功率计算引擎1055的网络分析模块440。在一些实施方式中，由所公开的系统的部件利用和/或由所公开的系统产生的各种数据——包括例如网络模型数据455、验证规则1085、功率计算数据1090和验证结果1095——可存储在客户端设备中的本地存储器中。所公开的系统经由这些部件中的一个或多个可操纵对网络配置的快速更新并从那些变化执行验证计算。所公开的系统的一些实施方式可包括更多或更少的部件。以前在图4的背景中描述了这些部件中的一些。现在将更详细描述其余部件。

由分配网络建模引擎415产生的网络模型支持在分配网络上的各种操作，例如可视化、分析(例如跟踪、负载流分析、操作电压计算)和/或编辑。网络建模引擎415经由无向绘图模块420、有向绘图模块425和/或映射模块430可将从GIS数据库(例如关于图1所述的GIS数据库130)得到的GIS特征数据转换成可由网络分析模块440利用来对网络执行各种网络分析的专用数据结构。

在一些实施方式中，网络配置变化检测器1060可检测对网络的配置的变化。网络配置变化检测器1060可检测到的网络配置变化可包括但不限于：在网络拓扑中的变化(例如添加、删除、移动和/或交换部件或特征)和在部件配置中的变化(例如改变管的直径、改变变压器的kVA额定值)。当检测到任何网络配置变化时，网络变化检测器1060可通知网络分析模块440和/或渲染引擎450。

在一些实施方式中，网络分析模块440经由它的部件可对分配网络执行各种网络分析。在一些实施方式中，当用户增建网络时，验证引擎1050监听网络配置变化(例如经由网络配置变化检测器1060)以在网络中检查不满足由存储在本地存储器中的验证规则1085规定的要求和/或标准的无效网络配置。验证规则可以以特定的问题例如不足的信号强度和供电过电流和欠电压为目标，取决于分配网络的类型。验证规则可被配置和扩展来以用户和/或组织的特定要求为目标。

作为例子，考虑射频(RF)网络设计。验证RF网络设计的一种方式是从网络的信号源到所有下游部件遍历网络。网络遍历需要在邻接列表上的很多迭代。以信号源顶点开始，执行这个遍历的一种方法是读取相邻(下游)部件，将未被访问的相邻顶点标识符推到堆栈上，使下一顶点标识符从这个堆栈弹出，对当前顶点执行必要的操作，将相邻顶点推到堆栈上，并继续这个循环直到没有项目保持在将访问的堆栈上为止。

一些网络配置变化具有对网络的各种方面的深远影响。例如，在RF网络设计的情况下，网络配置变化可影响RF信号和部件运转。虽然一些网络评估优化也许是可能的，对拓扑或部件配置的大部分网络变化可涉及验证引擎1050，其对照RF网络验证原则评估在节点的支线上的所有部件或甚至连接到公共节点的网络的整体。在一些实施方式中，验证引擎1050经由功率计算引擎1055可在影响网络拓扑或内部供电配置的任何变化被检测到(例如由网络配置变化检测器1060)的情况下在由电源馈电的公共电力网络上重新评估所有供电规则。

在部件供电的验证可被执行之前，功率计算引擎1055可计算穿过RF网络的每个部件的电压和电流。在一些实例中，为了对这些值求解，可确定由电源供电的整个网络。虽然被输送到RF网络的有源部件的功率沿着来回向光学节点提供RF信号的相同电缆被输送，电力网络一般没有与RF网络相同的拓扑。部件的供电网络可通过使用功率插入器和同轴电缆来跨越多个节点边界，功率插入器和同轴电缆桥接网络以减小驱动混合光纤同轴(HFC)网络所必需的电源的数量。同样，单个RF网络可具有由从其它节点边界桥接的电源供电的区段。功率计算引擎1055可通过确定由电源馈电的逻辑分级供电网络来计算穿过部件的电流和电压。该确定可包括找出电源的位置并使用RF网络图形(例如有向图)来确定连接到这个电源的部件。部件的下游的另一遍历可意指通过功率计算引擎1055对部件的内部配置的更深检查，以确定哪些端口可供应电力以及哪些端口使内部熔丝被拉，从而阻止电力穿过端口。一旦电力网络被确定，电源规范就可被查阅以找到电源的操作电压。整个电力网可被设置在这个操作电压下，且接着迭代算法可用于评估进出每个部件的电流消耗(draw)和因而产生的电压，直到在电源处的总电流消耗残差在预定裕度内。对于电缆，电压降可由电缆长度、每长度电阻和穿过电缆的电流消耗确定。有源部件使用开关电源来拉相对恒定的功率，因为输入电压降低时，电流消耗将增加。对于给定有源部件，可在目录规范内定义这个电流到电压分布图。可在迭代算法的每个步骤中使用电缆和有源部件的这些特性。在电压和电流消耗被计算之后，它们由功率计算引擎1055保持在不变的数据结构中(例如作为在本地存储器中的功率计算数据1090)，并可由验证引擎1050查找以对照功率验证规则来评估以确保输入到有源部件内的电压在最低要求处或之上，且穿过任何部件的总电流低于部件的操作安培数额定值。在一些实施方式中，功率计算数据也可由渲染引擎450访问，用于在所公开的系统的用户接口(UI)中反馈。

在电分配电路的情况下，当在部件的下游添加负载时，那个负载可增加在部件的上游一直回到电路源的所有导体上的负载。在一些实施方式中，功率计算引擎1055可执行负载流分析以确定流经导体的电流的量。基于所计算的电流和可应用的验证规则，验证引擎1050可确定任何导体是否在尺寸上太小。验证引擎1050可接着提供指示导体携带过量负载的反馈。类似地，将负载添加在馈电器上的任何地方可将下游的几乎任何地方的电压降低。验证引擎1050和功率计算引擎1055可以一起确定额外的负载是否使在部件处的电压下降到一般由公用设施设置的最低阈值之下。

验证引擎1050可存储来自验证的结果用于通知和/或其它目的。在一些实施方式中，验证引擎1050可在验证结果对象中捕获每个违反行为以提供关于问题、严重性的用户友好的消息和关于有违反行为的部件的信息。验证结果对象的集合可用于提供在设计中将被处理的问题的列表。在一些实施方式中，违反行为可呈现在网络的地理和示意图(例如由渲染引擎450渲染)中。在一些实施方式中，验证结果1095可存储在本地存储器中。

在一些实施方式中，所公开的系统允许实时分析和计算在网络设计上被执行，甚至当网络设计正被修改时。这个功能由分配网络建模引擎415实现，当对网络设计进行修改时，分配网络建模引擎415创建新数据结构以表示网络的状态。例如，考虑由用户编辑的网络设计。网络设计的当前状态由数据结构表示，但在修改之后的网络设计的状态由新数据结构表示。使用这种方法，一个线程可遍历网络以执行网络分析，而另一线程可在那个同一网络上执行部件交换以创建新数据结构而不改变第一线程正参考的网络的状态。由所公开的系统利用的多线程方法提高应用性能，使它变成实时的或近实时的。

在一些实施方式中，通过用以下的方式转换旧数据结构来产生新数据结构：新数据结构由被改变的顶点和不改变的对顶点的参考点组成。通过创建新数据结构以包括对旧数据结构的参考点，所公开的系统可减小存储并跟踪网络设计的各种状态的存储器成本。而且，通过考虑一般作为组而改变的信息，一组可与另一组分离以减小需要在网络设计的寿命期间被实例化的新数据结构的数量。在一些实施方式中，可使用Microsoft.NET的不可变集合库来实现本文所述的存储器节省。

在一些实施方式中，网络模型数据455、功率计算数据1090、验证结果1095和/或其它应用数据可周期性地被上传到主机服务器125和/或另一云仓库用于备份或其它目的。

图11A是示出根据所公开的一些实施方式的验证在客户环境中的网络配置变化的示例方法的逻辑流程图。

在块1105，所公开的系统(例如经由网络配置变化检测器1060和/或验证引擎1050)可检测网络配置变化。网络配置变化可包括例如在网络设计中的一个或多个部件的添加、移除、移动或交换。网络配置变化还可包括任何部件的内部配置的变化。在块1110，所公开的系统(例如经由网络建模引擎415)实例化新数据结构以表示在网络配置变化之后的网络的状态。在一些实施方式中，新数据结构与当它被装入时相应于网络的原始状态的数据结构比较具有更小的存储器覆盖区。新数据结构不包括在网络中的对象的完整集合。替代地，新数据结构只包括被改变的对象，并通过指向相应于网络的以前状态的数据结构来参考其余对象。

在块1115，所公开的系统(例如经由验证引擎1050)对照存储在本地存储器中的验证规则(例如验证规则1085)来验证新网络状态。验证规则可包括网络验证规则、供电规则和/或类似规则。在一些实施方式中，本地存储器可包括高速缓存存储器。如果在决策块1120检测到验证规则的任何违反行为，则所公开的系统在块1125提供识别检测到的违反行为的图形反馈。在一些实施方式中，图形反馈可提供问题、严重性、关于在验证规则的违反行为中的部件的信息和/或类似的指示。在一些其它实施方式中，图形反馈可包括用于补救违反行为的推荐。如果没有检测到验证规则的违反行为，则所公开的系统应用网络配置变化，在块1130使新状态成为网络的当前状态。

示例方法1100B起始于所公开的系统在块1150在客户端设备处检测到包括对网络设计的一个或多个变化的网络事务。网络事务可包括例如添加、移除、交换或移动在网络设计中的部件以及改变一个或多个部件的内部配置。在块1155，所公开的系统在客户端设备处对照存储在客户端设备上的本地存储器中的一个或多个验证规则来验证网络事务。验证规则可以是为网络设计预先选择或预先定义的规则。当验证时，如果一个或多个变化违反一个或多个验证规则，则可检测到一个或多个问题或错误。在块1160，所公开的系统基于验证的结果来实时地提供对网络事务的图形反馈。例如，如果验证结果包括一个或多个错误或问题，则所公开的系统在设计环境内(例如在地理空间视图、示意图中)显示那些错误，用于使用户看到和/或选择导航到那些错误的位置。在一些实例中，图形反馈可包括关于如何补救错误的信息。

参考图12A，地理示意图1200相应于电分配网络并描绘在连接到四个服务点的变压器对象1205A附近的光标。所公开的系统基于在本地存储的网络模型来确定服务点是变压器1205A的下游，并通过将由变压器1205A馈电的四个服务点中的每个的估定负载加起来来计算在变压器1205A上的负载。所公开的系统接着在变压器1205A上视在地实时地显示因而产生的负载(在这个实例中是48kVA)连同在弹出窗口1210A或验证细节列表(未示出)上的其它信息例如名称、状态、过载阈值和欠载阈值。用户可直接从弹出窗口或验证细节列表导航到问题或错误的位置。因此，所公开的系统可立即显现可帮助用户做出设计决定的关于网络对象的信息。例如，通过显现变压器1205A的负载低于过载阈值的信息，用户可考虑是否在变压器1205A的下游提供额外服务点。

参考图12B，用户决定将额外的服务点添加到变压器1205A。用户通过将六个额外的服务点添加到变压器1205A来编辑网络。这些服务点的添加使系统重新计算在变压器1205A上的负载。如在弹出窗口1210B中所描绘的，在变压器1205A的下游的负载被重新计算为60.5kVA。基于验证规则，所公开的系统确定六个服务点的添加违反60kVA的过载阈值并通过将状态显示为“过载的”来指示违反行为。以这种方式，所公开的系统可提供对由用户做出的决定的立即图形反馈，这通过节省时间和努力来帮助使网络设计过程简单化。

当在部件的下游添加负载时，那个负载可增加在部件的上游一直回到电路源的所有导体上的负载。在一些实施方式中，所公开的系统可执行负载流分析以确定流经导体的电流的量。基于所计算的电流和可应用的验证规则，所公开的系统可确定任何导体是否在尺寸上太小。所公开的系统可接着提供指示导体携带太多负载的反馈。类似地，将负载添加在馈电器上的任何地方可将下游的几乎任何地方的电压降低。所公开的系统可以确定额外的负载是否使在部件处的电压下降到最低阈值之下(一般公用设施需要电压在消费者位置处的120V的5％内)。

5.同步并合并对分配网络的网络变化

在一些实施方式中，所公开的系统跟踪对分配网络设计做出的一序列更新或变化，作为设计变化的结果以构建网络状态的堆栈，每个网络状态在时间点提供网络设计的快照。所公开的系统可接着利用这个堆栈以在网络状态之间来回转变以撤销或重做对网络设计的变化。重做/撤销功能允许设计应用的用户以快速和有效的方式探究设计备用方案而不必与GIS数据库通信。重做/撤销功能也防止在网络设计中花费用户更多的时间和努力并放慢设计过程的错误。

在一些实施方式中，所公开的系统利用基于命令的设计构建技术来为每个网络设计维持到达特定的设计状态(即网络设计的状态)所需的一系列行动或步骤(即命令)而不是那些行动的结果。所公开的系统可接着使用捕获对网络设计的修改的命令来执行基于命令的网络合并，其能够比基于在网络设计之间的实际差异的数据中心合并更好地操纵可能的冲突。例如，考虑在给所提议的办公室建筑物馈电的同轴电缆通信网络中的网络扩展设计。为从862MHz到1GHz系统的升级安排提供扩展设计的网络。现有的网络设计可具有被移动或交换出的几个部件。当办公室建筑物扩展准备向前移动时，这个设计到已升级的网络内的合并需要被执行。如果只有数据差异被考虑，则合并可导致很多冲突，其将需要设计者的时间和努力来修复。也许扩展的设计假设额外抽头可连接到现有抽头的下游部分以给新建筑物供电。升级项目可能需要将沿着网络的这个伸展部的电缆用较高直径的电缆代替以及抽头用较高抽头值交换。使用对实体和特性值的创建、删除和修改来合并将陷入合并冲突，其声明重新连接到新抽头的所假设的电缆和抽头不能被找到。这可能是因为这些实体的标识符和特性将在升级期间改变。设计者可解释设计应如何组合，但将是低效的，需要来自设计者的很多时间和努力来修复每个冲突。在一些情况下，可创建定制逻辑以通过在原始数据之外查看来纠正这个特定类型的合并冲突，但在所合并的设计中的可能冲突的组合和置换可以是交错的，使这样的定制逻辑极度复杂。所公开的系统在一些实施方式中可按照表达对网络拓扑的修改的命令来捕获扩展设计，并以对很多类型的网络变化减少或完全消除冲突的方式执行合并。例如，插入抽头的命令可包括抽头需要插在安装在办公室建筑物地点附近的地点处的电线杆上的第一部件的第一下游端口上。因为命令从网络拓扑方面描述待执行的操作，所公开的系统可对照升级的网络来执行命令以克服与原始网络的状态的不一致。

在一些实施方式中，维持网络状态的堆栈使一个或多个操作能够在事务的界限内执行。所公开的系统在一些实施方式中虽然保持对现有(不变的)网络状态的参考但可在事务的背景内执行多个操作以创建新(不变的)网络状态。如果在事务内的操作不能被完成或将创建无效的网络状态，则所公开的系统可防止整个事务被应用并可能通过保持对现有网络状态的参考不变且不向前滚动到新的网络状态而潜在地破坏设计。从系统的其余部分的观点看，看起来事务的命令从不被执行。在一些实施方式中，这个技术可在导入以及合并网络时被利用以减小冲突的可能性。

在一些实施方式中，所公开的系统能够与GIS进行双向同步(sync)。例如，所公开的系统可从GIS取出GIS特征数据，并将特征数据转换成便于网络的可视化、编辑和/或分析的网络模型。所公开的系统也可在一些实施方式中将网络数据(例如设计工作)推回到GIS内。所公开的系统可因此通过将设计工作返回到GIS来完成设计生命周期，GIS一般是可使用的且是企业的资产管理数据源。为了将设计信息写回到GIS，所公开的系统可使用各种技术来解释设计工作，并协调和合并在设计环境内做出的变化与存储在GIS中的设计工作。在一些实施方式中，所公开的系统可结合上面所述的基于命令的设计构建技术来利用网络模型构造(NMC)架构以用相应于网络设计变化的网络数据来更新GIS。

在一些实施方式中，所公开的系统利用新颖的设计存储方法来显著地减小网络信息的存储器和存储覆盖区，这又实现网络设计与GIS和/或任何其它设备和/或系统(例如与其它客户端设备)的有效和快速共享。提供网络数据存储和传输效率的新颖的设计存储方法包括用一个或多个人工节点代替网络的一个或多个分支，人工节点存储有关的上游或下游信息。存储在人工节点中的上游/下游信息可接着用于得到相关网络信息用于计算和/或分析。

在一些实施方式中，所公开的系统实现断开的网络编辑。例如，所公开的系统可使用户能够使用设计应用来对在现场设置中的网络配置做出改变，其中与通信网络的连接可能不是可得到的。断开的网络编辑由NMC启用，NMC将本地模型输送到设计环境，从而消除对GIS的密集的数据复制和查询并等待从GIS回来的响应。一旦与GIS对连接被重新建立，设计信息和新颖的设计存储方法的自动同步进一步实现设计的有效和快速同步。

在一些实施方式中，所公开的系统应用分支修订历史的技术以管理分配网络设施的可选设计，其作为在设计下改变系统的状态的一序列命令被捕获。每个这样的设计一般是相当大的劳动力的产物，且因此通过保存这些可选的设计，所公开的系统实现设计备选方案的评估和比较并便于最好地满足任何给定要求的设计备选方案的选择。

图13是示出根据所公开的系统的一些实施方式的在客户端设备之间和在客户端设备和GIS之间的网络信息的流动的方框图。

所公开的系统在一些实施方式中可以用网络信息更新GIS 130，使得在GIS 130之外对网络设计做出的变化可应用于在GIS 130中的网络设计或与在GIS 130中的网络设计协调。使网络设计变化与GIS 130同步使GIS 130能够保持网络设计的主要仓库。考虑例如利用在客户端设备105A上执行的设计应用120来做出对网络设计的变化的用户。所公开的系统一般利用从自GIS 130得到的GIS数据1350产生的网络的本地模型来使用户能够做出对网络设计的变化。所公开的系统记录由用户以命令的形式执行的编辑操作，这使操作的意图从那些操作的目标去耦。一旦对网络的编辑完成，设计应用120就确定在当它从GIS130装入时的网络的状态和在所有命令被应用之后的网络的状态之间的差异。该差异构成在GIS 130之外对网络进行的更新1365，其利用例如API由设计应用120传输到GIS 130。在一些实施方式中，更新1365可被格式化或以其他方式被操纵以符合容易由GIS 130(例如使用XML、JSON等格式化的)可吸收的方案。

在一些实施方式中，所公开的系统可将网络信息传递到其它客户端设备和/或系统。例如，在客户端设备105A中执行的设计应用120可直接地或通过主机服务器125与在客户端设备105B上执行的设计应用120共享网络设计。可通过使用超级节点结构以封装来自未被修改或在人工节点中参考的网络的一部分的网络信息来有效和快速地执行在客户端设备之间(或在客户端设备和主机服务器之间)的网络信息1360的传递，这减小待存储和/或共享的数据的数量。

在一些实施方式中，所公开的系统使网络设计能够从设计应用120直接发送到在客户端设备105A上执行的分析应用1340，以运行模拟、高级工程计算和/或可在设计应用120的范围之外的类似操作。在现有系统中，用户可以只在GIS中执行严密的数据验证之后将网络设计从GIS 130导入到分析应用1340内。然而，数据验证仍然不通过分析应用来保证网络设计的接受。所公开的系统在另一方面可绕过GIS 130并使网络设计能够从设计应用120直接发送到分析应用1340而没有中间文件(即电子数据表、逗号定界的文本文件等)的使用，中间文件可能需要额外的验证步骤来在分析可被执行之前确保与分析应用的兼容性。利用直接来自设计应用120的数据消除了对这个额外的验证的需要，因为在设计应用内的验证规则足以确保分析应用的正确操作。在设计应用120和其它应用例如分析应用1340之间的更紧密集成也有使高级分析在设计时间被执行的优点，这可加速设计过程。

在一些实施方式中，所公开的系统存在于客户端设备(例如客户端设备105)中并包括具有无向绘图模块420、有向绘图模块425和映射模块430的分配网络建模引擎415、具有跟踪模块445、验证引擎1050和功率计算引擎1055的网络分析模块440、渲染引擎450、网络配置变化检测器1060、命令构建器1470、超级节点构建器1465、网络同步和合并引擎1475和撤销/重做模块1476。所公开的系统的各种实施方式可包括更多或更少的部件。类似地，在各种实施方式中，一个或多个部件可一起合并成单个部件。在一些实施方式中，由所公开的系统利用或生成的各种数据可存储在客户端设备中的本地存储器(例如高速缓存存储器)中。存储在本地存储器中的数据的例子可包括网络模型数据455、验证规则1085、功率计算数据1090、验证结果1095和命令数据1096等。以前在图4和10的背景中描述了这些部件中的一些。现在将详细描述其余部件。

在一些实施方式中，命令构建器1470可从网络配置变化检测器1060接收关于在网络设计上执行的一个或多个操作以改变其配置的信息。命令构建器1470可接着从一个或多个操作构建命令以修改网络，封装必要的信息以执行一个或多个操作，使得命令可在以后的时间点或对照网络的不同版本被执行而具有相同的效果。在一些实施方式中，命令构建器1470可在数据文件中串行地记录相应于在网络上执行的操作以修改网络或改变在网络中的部件的配置(即网络操作)的命令。例如，可在XML、JSON或另一适当的文件或格式中串行化命令。命令数据1496可存储在客户端设备上的本地存储器中。

在一些实施方式中，将网络的各种状态表示为对网络的设计做出的修改的这组数据结构，以及这些数据结构被创建的序列可由网络建模引擎415跟踪并被利用以构建网络的快照的堆栈。网络的每个快照可因此提供关于在特定的时间点的网络的配置的信息。使用这个堆栈，撤销/重做模块1476可执行“撤销”和“重做”命令以在网络状态之间切换。

超级节点构建器1465代表由提取区域截短(truncated)为单个节点以更有效地存储网络信息的网络的分支。在电气领域中，这样的分支可包括不作为在所提取的区域中的编辑工作的部分被修改或被参考的网络资产，但可包括得到馈电器特性例如相负载用于网络分析可能需要的馈电器信息。因此超级节电点可有效地存储相关上游信息，其可提高应用性能且也便于与其它客户端设备和/或系统更快速地共享网络信息。

在一些实施方式中，网络同步和合并引擎1475可将在GIS 130之外对网络设计进行的更新(例如在客户端设备105上执行的设计应用120的设计环境中)同步(“sync”)到GIS130。网络同步和合并引擎1475可从客户端设备上的本地存储器访问网络的第一状态，如当它从GIS 130被装入时。网络的第一状态因此相应于在GIS 130中的网络的状态。网络同步和合并引擎1475也可从客户端设备上的本地存储器访问网络的第二状态。网络的第二状态可以是从在网络上执行的操作产生的网络的状态。网络同步和合并引擎1475可接着比较网络的第二状态与网络的第一状态以确定对网络的更新。在一些实施方式中，网络同步和合并引擎1475可将更新转换成容易由GIS 130可吸收的数据结构(例如通过应用预先定义的方案)。网络同步和合并引擎1475可接着将对网络的更新发送到GIS 130以将在GIS中的网络的当前状态更新到新状态，使得新状态被同步于在客户端设备中的网络的状态。

在一些实施方式中，网络同步和合并引擎1475也可将两个或更多网络设计合并成单个设计。例如，网络同步和合并引擎1475可使协调在不同的位置(例如不同的设备)或在不同的时间点基于命令对网络的同一区域或不同区域作出的变化。命令构建器1470可将被执行来修改网络的拓扑的操作转换成一组命令。网络同步和合并引擎1475可接着对照另一网络执行这组命令或其子集以合并这两个网络。在一些实例中，网络同步和合并引擎1475也可比较网络设计并自动解决可从合并产生的冲突。

在一些实施方式中，网络模型数据455、功率计算数据1090、验证结果1095、命令数据1496和/或存储在客户端设备上的本地存储器中的其它应用数据可周期性地上传到主机服务器125和/或另一云仓库用于备份或其它目的。在一些实施方式中，在网络设计上执行的所有操作可在工作空间的背景内被执行。因此，在一些实施方式中，所公开的系统可实例化多个工作空间以允许多个网络设计同时打开(例如用于观看、编辑等)。

图15A是示出在所公开的系统的一些实施方式中的命令构建的方框图。在一些实施方式中，修改网络或部件配置的任何操作可作为命令的部分被执行。如上面所公开的，命令封装必要的信息以在网络上执行操作，使得操作可在以后的时间点或在具有不同的状态的网络上被执行。命令因此使操作的意图从那个操作的目标去耦。参考图15A，用户在网络上执行操作1-N。所公开的系统捕获这些操作作为命令1-N。在一些实施方式中，一些命令可合并或组合以创建复合命令。所以，所公开的系统可将命令1-N减少到命令1-P，其中N大于P。这种技术减小单独命令的复杂度，同时允许单个命令的较大重新使用。而且，丰富的行为可通过将几个基本命令聚集在一起来实现。命令的原始集合1-N或命令的精简集合1-P可接着以串行化方式存储在数据文件1520中(例如在使用结构化数据格式例如XML、JSON的文件中)。

作为例子，考虑设计者通过添加变压器、导体和服务点来更新网络设计的情形。所公开的系统(例如经由命令构建器1470)将这些变化转换成一序列命令：命令1：创建具有某些特性的变压器，命令2：创建具有一组空间特性和属性的导体，以及命令3：创建服务点，这些命令可使用结构化数据格式(例如数据文件1520)以串行化方式存储在数据文件中。所公开的系统(例如经由同步和合并引擎1475)可检测命令1-3作为对网络设计做出的更新，并将包括这些命令的一个或多个数据分组传输到GIS 130以请求GIS更新它的内容。使用JSON(JavaScript对象标记)来被格式化并封装用于创建具有一组特性和属性的导体的命令的对GIS 130的这样的更新消息的例子可如下：

上面所示的示例JSON数据分组包括提供待创建的导体的端点的地理坐标的几何部分以及导体的一组属性。在一些实施方式中，数据分组可包括设备标识(例如spec ID或设备ID)，其提供对对象的模型的参考并封装与对象相关的一组属性和工程数据。例如，在例子中，上面所示的JSON数据分组——SPECID“AB014786-52A7-4797-B8E5-ADEFFC2D0CCD”与导体的特定模型相关。消费来自GIS 130的GIS数据的应用(例如在图1中的应用120)可使用被包括在GIS数据中的这个SPECID来查找与导体相关的补充信息。与对象相关的补充信息可包括属性和工程数据，例如每单位长度阻抗、每单位长度电抗、最大载流能力、用于操作的温度容限和/或对象的其它制造商数据。可从设备目录(例如在图1中的135B)和/或其它数据暂存器得到补充信息。在补充信息变得容易可得到的情况下，应用可在网络模型上实时或近实时地执行高级工程分析计算，其原本将太耗费时间或不可能(例如由于在来自GIS 130的GIS数据中的一些工程数据的可用性的缺乏)。

在一些实施方式中，所公开的系统可在事务的背景内执行一个或多个操作。例如，操作1和2可作为同一参考网络状态上的单个事务的部分一起被执行以创建新的不变网络状态。如果作为事务的一部分的操作不能被完成或将以其他方式创建无效状态，则所公开的系统防止整个事务(即操作1和2)被应用。通过保持系统考虑现有状态且不向前滚动到无效的这个新状态，所公开的系统防止设计的潜在破坏。从系统的其余部分的观点看，事务的命令将看起来从不被执行。这种技术可能在导入和网络合并情形期间是有益的，因为它帮助防止网络设计达到无效状态。

在一些实施方式中，所公开的系统支持在从一个设计状态导向另一设计状态的一序列命令中的分支结构。这允许所公开的系统对从在共享命令历史中的某个点偏离的给定设计项目的可选的变形建模。在这个布置中的每个命令指单个前导命令和一个或多个后继命令。具有多于一个后继者的命令位于在命令的树结构中的分支点处。从分支点起，命令序列的两个或多个分支分叉，每个分支导致不同的为系统的完整表示的可选设计状态。考虑更新对在商业区中的几个零售建筑物的电服务的设计的例子。设计工程师通过升级在适当位置上的所有变压器(命令1和命令2)并接着升级将电力从变压器带到消费者(命令3)的辅助和维修导体来开始。命令1到3的应用导致被标记为“设计备选方案#1”的状态，其在图15B中示出。但现在工程师认识到这个项目呈现通过重新定位被更换的一些变压器以小的额外成本来提高电性能(例如减小功率损失)的唯一机会。所以设计者通过撤销命令3来恢复辅助和维修导体的升级，并接着经由命令4移动三个变压器。命令4现在是命令2的新可选后继者。设计者升级辅助和维修导体(命令5)，这现在对一些导体需要新路由(命令6)。前述活动导致在命令历史中的分支，其现在具有在命令2之后跟随的两个独立命令序列。命令序列(1、2、3)导致设计备选方案#1，而命令序列(1、2、4、5、6)导致设计备选方案#2，其在图15C中被描绘。在引入新设计备选方案时，不毁坏原始备选方案；导致备选方案#1的命令被保存(例如存储在数据文件例如数据文件1520中)并可在任何时间重新播放以便引起相应于备选方案#1的设计状态。然而，对备选方案#1或#2不完全满意，工程师现在通过撤销命令4、5和6来恢复到分支点，并通过移动不同组的三个变压器(命令7，其为命令2的新可选后继者)并升级辅助和维修导体(命令8)并重新路由它们中的一些(命令9)来试用全新的备选方案#3，如在图15D中描绘的。在这一点上，所公开的系统给设计工程师提供通过导航分支命令结构以从一个状态移动到另一状态来在三个完美地保存的设计备选方案之间切换的能力。这个能力使竞争的设计思想的并排比较变得可能，其中每个设计思想可作为系统的完整状态并借助于与由那个状态体现的网络模型一起工作的分析和验证工具被检查并评估，

图16是示出根据所公开的系统的一些实施方式的使在客户端设备中对网络做出的网络变化同步到GIS的示例方法的逻辑流程图。

在一些实施方式中，所公开的系统在块1605从在客户端设备上的本地存储器访问匹配在GIS中的网络的当前状态的网络的第一状态。所公开的系统还在块1610访问从在网络上执行的操作产生的网络的第二状态。操作可作为命令被捕获。所公开的系统接着在块1615比较网络的第二状态与网络的第一状态以确定对网络的更新或变化。在一些实施方式中，在块1620，所公开的系统将更新转换成具有预先定义的方案的数据结构。在一些实施方式中，方案可由GIS定义或与GIS兼容。所公开的系统接着在块1625以具有预先定义的方案的数据结构的形式将更新发送到GIS以更新在GIS中的网络的当前状态以包括在GIS之外在客户端设备处在设计环境中对网络做出的更新。

图17是示出根据所公开的系统的一些实施方式的合并在不同的时间点或在不同的源处对网络做出的变化的示例方法的逻辑流程图。

在块1710，所公开的系统执行操作以经由一组命令修改网络。这样的操作的一个例子可以是将抽头插在电分配网络中。这个操作可按照表达对网络拓扑的修改的命令被捕获，且不包括直接参考。例如，命令可包括抽头需要插在安装在办公室位置附近的地点处的电线杆上的第一部件的第一下游端口上的信息。在块1715，所公开的系统将这组命令记录在数据文件中以捕获对网络拓扑做出的变化序列。在一些实施方式中，可通过将一个或多个命令合并成单个命令来减少这组命令。在块1720，所公开的系统接收合并对网络拓扑做出的该变化序列与更新的网络的用户指令。所更新的网络指同一网络，但包括在其它地方或在不同的时间点做出的变化。在块1725，所公开的系统对照更新的网络执行在数据文件中的命令以合并由命令表达的该变化序列与更新的网络。因为命令按照网络拓扑描述待执行的操作，当命令对照更新的网络被执行时，与原始网络的在状态中的很多不一致——如果不是所有——可被克服，导致更少或没有冲突。

图18是示出根据所公开的系统的一些实施方式的处理撤销并重做网络设计上的命令的示例方法的逻辑流程图。

在块1805，所公开的系统检测并执行在第一(不变)网络状态上的网络事务。在一些实施方式中，网络事务可以是由用户发起的对网络的一个变化或一组变化。在块1810，所公开的系统确定网络事务是否失败。如果任一个变化不能被应用或使无效网络状态被创建，则网络事务可能失败。如果网络事务失败，则所公开的系统在块1815保持对第一网络状态的参考。换句话说，没有新网络状态被创建。如果另一方面，网络事务被成功地执行，则所公开的系统在块1820响应于执行网络事务而创建第二(不变)网络状态。在块1825，所公开的系统接收撤销命令。作为响应，所公开的系统在块1830恢复到前一有效网络状态。在这个例子中，所公开的系统将参考从第二网络状态转到第一网络状态，使得如果另一网络事务被检测到，则所公开的系统将那个网络事务应用于第一网络状态而不是第二网络状态。

在块1835，所公开的系统接收重做命令。响应于重做命令，所公开的系统在块1840恢复到接在当前网络状态后面的有效网络状态。在这个例子中，重做命令将使当前网络状态从第一网络状态改变到第二网络状态。以这种方式，所公开的系统可响应于撤销和重做命令而在网络状态之间来回转变。

如所示的分配电路1900描绘分配电路的一部分。例如，除了所描绘的变电站1905、开关1910、变压器1915和服务点1920以外，分配电路1900可包括额外的分支、服务点、变压器、开关和/或其它部件。假设用户的感兴趣区域包括分支1935和1940。一般，当提取相应于区域(例如分支1935和1940)的网络信息时，馈电器的源(即变电站1905)需要实现电连接性的计算和/或其它网络分析或计算。例如，得到额外的馈电器特性例如相负载平衡需要关于整个馈电器的信息，其增加待提取的数据的大小和存储器覆盖区，以便离线地采用网络设计用于在断开状态中编辑。所公开的系统使用超级节点结构来减小待提取的网络信息的数量同时包括关于馈电器的足够信息以实现任何计算。在分配电路中，作为人工节点的超级节点由参考数字1930描绘。如所描绘的，超级节点1930被插在网络边缘由提取区域(包括分支1935和1940)截短的地方，并存储相应于未提取的区域1925的上游馈电器信息。提取区域只需要包括可被修改或被参考为设计网络的部分的网络资产，且超级节点可包括得到特性例如所提取的网络的通电的馈电器和相负载平衡所需的相关上游信息。

通过利用超级节点结构，所公开的系统消除了对提取相应于分支1925的区域的需要，这明显减小网络数据的数量。换句话说，超级节点结构减小网络设计的大小和存储器覆盖区，这具有提高设计环境的性能并实现在用户和系统之间的网络设计的快速下载和共享。

6.GIS数据的管理

图20是示出根据所公开的系统的一些实施方式的在客户环境中管理GIS数据的示例方法的逻辑流程图。

方法2000包括，存在于客户端设备上的所公开的系统在块2005从GIS数据库接收分配网络的GIS特征数据。分配网络可以是整个网络或其一部分(例如特定的感兴趣区域)。所公开的系统在块2010使用GIS特征数据构造网络模型，并在块2015将网络模型存储在存储器中。在块2020，所公开的系统经由应用访问网络模型以显示分配网络的设计。用户可做出对设计的一个或多个变化。在块2025，所公开的系统检测对分配网络的设计的一个或多个变化。所公开的系统在块2030对照一个或多个验证规则验证对分配网络的一个或多个变化。在块2035，所公开的系统确定在分配网络的初始状态和分配网络的当前状态之间的差异。分配网络的初始状态可以是分配网络的最后一个同步的状态(即在GIS数据库中的分配网络的当前状态)。在块2040，所公开的系统将相应于该差异的变化发送到GIS数据库以使在客户端设备处的分配网络的状态与在GIS数据库处的分配网络的状态同步。以这种方式，来自GIS数据库的GIS数据可在GIS之外被操纵和管理，以除了别的以外还提供对执行各种工程分析的提高的性能和较大的灵活性。而且，在GIS之外做出的变化可周期性地、一经要求或当连接是可用的时被推回到GIS数据库，确保GIS数据库保持GIS数据的中央仓库。

7.计算机系统化

装置可代表本文所述的任何计算机。计算机2100意欲示出硬件设备，在图1-19的例子中描绘的任何实体、部件或方法(和在这个说明书中描述的任何其它部件)例如服务器、客户端设备105、存储设备、数据库(例如GIS数据库130)、在图4、10和14中描述的部件和/或类似部件可在该硬件设备上实现。计算机2100包括耦合到互连2130的一个或多个处理器2110和存储器2120。互连2130在图21中被示为代表都由适当的桥、适配器或控制器连接的任一个或多个单独的物理总线、点对点连接的抽象。互连2130因此可包括例如系统总线、外围部件互连(PCI)总线或PCI-Express总线、HyperTransport或工业标准架构(ISA)总线、小计算机系统接口(SCSI)总线、通用串行总线(USB)、IIC(I2C)总线或也被称为“火线”的电气与电子工程师协会(IEEE)标准1394总线。

处理器2110是计算机2100的中央处理单元(CPU)，并因此控制计算机2100的总操作。在一些实施方式中，处理器2110通过执行存储在存储器2120中的软件或固件来实现总操作。处理器2110可以是或可包括一个或多个可编程通用或专用微处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、可信平台模块(TPM)或类似设备或这样的设备的组合。

存储器2120是或包括计算机2100的主存储器。存储器2120代表任何形式的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或类似存储器或这样的设备的组合。在使用中，存储器2120可存储代码。在一些实施方式中，代码包括配置成识别经由计算机总线接口接收的通用程序并准备通用程序用于在处理器处执行的通用编程模块。在另一实施方式中，通用编程模块可使用硬件电路例如ASIC、PLD或现场可编程门阵列(FPGA)来实现。

也通过互连2130连接到处理器2110的是网络适配器2125、存储设备2105和I/O设备2115。网络适配器2125给计算机2100提供通过网络与远程设备通信的能力，并可以例如是以太网适配器或光纤通道适配器。网络适配器2125也可给计算机2100提供与在集群内的其它计算机通信的能力。在一些实施方式中，计算机2100可使用多于一个网络适配器来单独地处理在簇内和外部的通信。

I/O设备2115可包括例如键盘、鼠标或其它指示设备、磁盘驱动器、打印机、扫描仪和其它输入和/或输出设备，包括显示设备。显示设备可包括例如阴极射线管(CTR)、液晶显示器(LCD)或某个其它可应用的已知或方便的显示设备。

存储在存储器2120中的代码可被实现为软件和/或固件以给处理器2110编程以执行上面所述的行动。在某些实施方式中，这样的软件或固件可最初通过计算机2100(例如经由适配器2125)将它从远程系统下载来提供到计算机2100。

在本文引入的技术可由例如使用软件和/或固件编程的可编程电路(例如一个或多个微处理器)或完全在专用硬连线(不可编程)电路中或在这样的形式的组合中实现。专用硬连线电路可以是例如一个或多个ASIC、PLD、FPGA等的形式。

在实现在这里引入的技术时使用的软件或固件可存储在计算可读存储介质中，并可由一个或多个通用或专用可编程微处理器执行。作为在本文使用的术语，“机器可读存储介质”包括可以机器可访问的形式存储信息的任何机制。

机器也可以是服务器计算机、客户端计算机、个人计算机(PC)、平板PC、膝上型计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、iPhone、黑莓、处理器、电话、web器具、网络路由器、交换机或桥或能够执行一组指令(连续的或以另外方式)的任何机器，这组指令规定由那个机器采取的行动。

机器可访问存储介质或存储设备2105包括例如可记录/不可记录介质(例如ROM、RAM、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备等)等或其任何组合。存储介质一般可以是非临时的或包括非临时设备。在这个方面中，非临时存储介质可包括有形的设备，意味着设备具有具体的物理形式，虽然设备可改变它的物理状态。因此例如，非临时的指保持有形的设备，而不考虑在状态中的这个变化。

如在本文使用的术语“逻辑”例如可包括使用特定的软件和/或固件编程的可编程电路、专用硬连线电路或其组合。

除非上下文另外清楚地要求，在全部描述和权利要求中，词“comprise(包括)”、“comprising(包括)”等在包括的意义上被解释，与排他或无遗漏意义相反；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。如在本文使用的，术语“连接”、“耦合”或其任何变形意指在两个或多个元件之间的直接或间接的任何连接或耦合；在元件之间的连接的耦合可以是物理的、逻辑的或其组合。此外，词“在这里”、“在…之上”、“在…之下”和类似含义的词当在本申请中被使用时应作为整体指这个申请而不是这个申请的任何特定部分。在上下文允许的场合，使用单数或复数的在上面的详细描述中的词也可分别包括复数或单数。关于两个或多个项目的列表的词“或”涵盖词的所有下面的解释：在列表中的任何项目、在列表中的所有项目和在列表中的项目的任何组合。

本公开的实施方式的上述详细描述并没有被规定为无遗漏的或将教导限制到上面公开的精确形式。虽然上面为了例证性目的描述本公开的特定实施方式和例子，各种等效修改在本公开的范围内是可能的，如相关领域中的技术人员将认识到的。例如，虽然以给定顺序描绘了过程或块，可选的实施方式可执行具有步骤的例程，或以不同的顺序使用具有块的系统，且一些过程或块可被删除、移动、添加、细分、组合和/或修改以提供备选方案或子组合。可以用各种不同的方式实现这些过程或块中的每个。此外，虽然过程或块有时被示为连续地执行，这些过程或块可替代地并行地被执行，或可在不同的时间被执行。此外，在本文提到的任何特定的数字仅仅是例子：可选的实现可使用不同的值或范围。

本文提供的本公开的教导可应用于其它系统，不一定是上面所述的系统。上面所述的各种实施方式的元件和行动可组合以提供另外的实施方式。

上面提到的任何专利和申请和其它参考资料——包括可在附随的提交论文中列出的任何资料——通过引用被并入本文。本公开的方面可被修改——如果必要——以使用上面所述的各种参考资料的系统、功能和概念来提供本公开的另外的实施方式。

可按照上面的详细描述对本公开做出这些和其它变化。虽然上面的描述说明本公开的某些实施方式并描述所设想的最佳模式，不管上文在文本上看起来多么详细，教导也可以用很多方式被实践。系统的细节可在它的实现细节上明显改变，虽然仍然被本文公开的主题包括。如上面提到的，当描述本公开的某些特征或方面时使用的特定术语不应被理解为暗示术语在本文被重新定义为限于那个术语所相关于的本公开的任何特定的特性、特征或方面。通常，在下面的权利要求中使用的术语不应被解释为将本公开限制到在说明书中公开的特定实施方式，除非上面的详细描述章节明确地定义这样的术语。相应地，本公开的实际范围不仅包括所公开的实施方式，而且包括在权利要求下实施或实现本公开的所有等效方式。

从前述内容中将认识到，在本文为了说明的目的描述了特定的实施方式，但各种修改可被做出而不偏离所公开的术语的精神和范围。相应地，所公开的术语并不被限制，除了如由所附权利要求限制以外。

Claims

1.一种用于在客户端设备上管理地理信息系统GIS数据的方法，包括：

在客户端设备上从GIS数据库接收分配网络的GIS特征数据；

在所述客户端设备上使用从所述GIS数据库接收的所述GIS特征数据来构建网络模型；

将所述网络模型存储在所述客户端设备上；访问所述网络模型以在所述客户端设备上显示所述分配网络的设计；以及

确定在所述客户端设备上的所述分配网络的当前状态和初始状态，其中在所述客户端设备上的所述分配网络的所述初始状态相应于在所述GIS数据库上的所述分配网络的当前状态；

比较在所述客户端设备上的所述分配网络的所述初始状态和所述分配网络的所述当前状态以确定对所述分配网络的设计的变化；以及

将对所述分配网络的设计的变化发送到所述GIS数据库以更新在所述GIS数据库中的所述分配网络的所述当前状态，

其中构造所述分配网络的所述网络模型还包括：

利用所述GIS特征数据来创建在所述分配网络中的特征之间的一组邻接关系；以及

在对所述分配网络的遍历的每个步骤中使用所述一组邻接关系和所述特征的属性来执行所述遍历，以产生代表所述分配网络的所述网络模型的数据结构，

其中所述属性包括源标识符属性和相属性，所述源标识符属性识别所述遍历开始于的源顶点，所述相属性指示穿过第一顶点的来自所述源顶点的电相中的哪一个电相到达相邻顶点。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

在所述客户端设备上检测对与所述网络模型相关的所述分配网络的设计的一个或多个变化。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：

在所述客户端设备上对照一个或多个验证规则验证所述一个或多个变化，所述验证利用存储在所述客户端设备上的与所述分配网络相关的所述网络模型。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述分配网络包括公用设施分配网络，所述公用设施分配网络包括水分配网络、煤气分配网络、电分配网络或电信分配网络。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

对所述数据结构中的对象重新编号以将所述数据结构存储为在硬件设备上的阵列，其中所述阵列的索引是在所述GIS数据库中的相应对象的原始标识符的代理；以及

将在所述数据结构中的对象的GIS标识符映射到所述阵列的索引值。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述数据结构包括一组有向邻接关系和相应的属性。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述数据结构以阵列的形式存储在所述客户端设备上的高速缓存存储器中。

8.如权利要求7所述的方法，还包括访问存储在所述高速缓存存储器中的所述数据结构以执行网络分析操作。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述网络分析操作包括跟踪操作或属性查询操作中的至少一个。

10.如权利要求3所述的方法，其中经由应用做出对所述分配网络的设计的所述一个或多个变化，以及其中所述应用基于所述验证的结果实时地呈现对所述一个或多个变化的图形反馈。

11.如权利要求10所述的方法，其中，作为所述验证的结果，所述图形反馈识别对所述一个或多个验证规则的违反和所述分配网络中与所述违反相关的部件。

12.如权利要求3所述的方法，其中所述分配网络是电分配网络，且所述验证包括下列操作中的至少一个：执行负载流分析或计算故障电流。

13.如权利要求3所述的方法，其中所述分配网络是电信分配网络，且所述验证包括执行信号和功率计算。

14.如权利要求2所述的方法，还包括：

响应于与对所述分配网络的设计的所述一个或多个变化相应的事务来实例化新数据结构以表示在所述客户端设备上的所述分配网络的新状态。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述新数据结构包括响应于所述事务而改变的对象和针对响应于所述事务而不改变的对象的参考点，所述参考点指向表示所述分配网络的旧状态的数据结构中的对象。

16.如权利要求1所述的方法，其中，响应于一个或多个命令对所述分配网络的设计的应用，在所述客户端设备上的所述分配网络的所述初始状态直接或经由一个或多个介于中间的状态转变成在所述客户端设备上的所述分配网络的当前状态。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述一个或多个命令相应于修改所述分配网络的设计的操作。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述一个或多个命令起源于与利用所述分配网络的所述网络模型的应用的一个或多个用户互动。

19.如权利要求1所述的方法，其中将对所述分配网络的设计的所述变化发送到所述GIS数据库以更新在所述GIS数据库中的所述分配网络的当前状态包括通过在所述客户端设备上的应用经由应用编程接口发送包括一个或多个命令和对象属性的一个或多个数据分组。

20.如权利要求1所述的方法，还包括：

在所述客户端设备的数据文件上记录相应于修改与所述网络模型相关的所述分配网络的设计的一个或多个操作的一个或多个命令，所述一个或多个命令使所述分配网络的状态转变到第一状态；以及

通过对所述分配网络的第二状态执行所述一个或多个命令的至少子集来合并所述分配网络的所述第一状态与所述分配网络的所述第二状态。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述第一状态和所述第二状态包括在不同的时间点或在不同的源处对所述分配网络做出的变化。

22.如权利要求1所述的方法，还包括：

记录相应于所述分配网络的多个状态，每个状态与所述多个状态所共有的共享命令历史和对所述多个状态中的每个唯一的不同命令历史相关。

23.如权利要求22所述的方法，还包括：

响应于用户请求，通过撤销在与所述多个状态中的第一状态相关的所述不同命令历史中的一个或多个命令并应用与所述多个状态中的第二状态相关的所述不同命令历史中的一个或多个命令来从所述多个状态中的所述第一状态切换到所述多个状态中的所述第二状态。

24.如权利要求1所述的方法，其中从所述GIS数据库接收的所述GIS特征数据与相应于感兴趣区域的所述分配网络相关。

25.一种用于管理地理信息系统GIS数据的系统，包括：

用于构建分配网络的网络模型的模块；

用于访问存储在客户端设备上的所述分配网络的所述网络模型的模块；

用于检测对与存储在所述客户端设备上的所述网络模型相关的所述分配网络的一个或多个变化的模块；

用于对照一个或多个验证规则验证对所述分配网络的所述一个或多个变化的模块；以及

用于将对来自所述客户端设备的所述分配网络的所述一个或多个变化发送到GIS数据库以更新在所述GIS数据库中的所述分配网络的当前状态从而将所述客户端设备处的所述分配网络的状态与所述GIS数据库处的所述分配网络的状态同步的模块，

其中所述分配网络的所述网络模型的构建包括：

利用GIS特征数据来创建在所述分配网络中的特征之间的一组邻接关系；以及

26.一种用于管理地理信息系统GIS数据的系统，包括：

客户端设备，其配置成：

构建分配网络的网络模型；

存储所述分配网络的所述网络模型；

访问所述网络模型以显示所述分配网络；

检测对与所述网络模型相关的所述分配网络的一个或多个变化；

对照一个或多个验证规则验证对所述分配网络的所述一个或多个变化；以及

将对所述分配网络的所述一个或多个变化发送到GIS数据库以更新在所述GIS数据库中的所述分配网络的当前状态，从而将所述客户端设备处的所述分配网络的状态与所述GIS数据库处的所述分配网络的状态同步，

其中所述分配网络的所述网络模型的构建包括：

27.如权利要求26所述的系统，其中所述客户端设备是智能电话或平板计算机。

28.一种计算机可读介质，其上存储有被配置为执行权利要求1-24中任一项所述的方法的程序。