CN107728977A - 一种基于3d的能源设备监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3D的能源设备监控方法及系统，方法包括以下步骤：创建3D监控界面及监控程序，所述3D监控界面包括至少一个能源设备的3D模型及其监控区；其中，监控区显示的监控信息与所述能源设备及其各组件的工作参数相关；3D模型的运行显示状态与所述监控信息相关联，所述3D模型的运行显示状态用于模拟能源设备的运行状态；基于所述3D监控界面执行监控程序，以监控能源设备，所述监控能源设备包括监测所述能源设备运行状况及控制所述能源设备实际运行。本发明提供的通用的界面显示的实现方法适用于多种设备及多种场合；本发明中显示界面的应用程序生成的资源文件可独立于该程序，从而被其他基于.NET环境的程序复用。

Description

一种基于3D的能源设备监控方法及系统

技术领域

本发明涉及设备实时监控领域，尤其涉及一种基于3D的能源设备监控方法及系统。

背景技术

随着环境和资源问题的日益突出，可再生资源的利用和新能源设备都得到了不断地发展。通常大型的光伏电站、风场、储能电站等都处于偏远地区，其所有的电力设备和新能源设备的各种信息都需要通过通信上传到监控中心。仅仅安装摄像头也无法获取设备内部的运行问题，而且安装在户外的摄像头也会因为环境的问题很快地损坏，因此需要在现场配置大量的工作人员，这样不仅浪费了时间，还增加了大量不必要的费用。传统的监控技术通常以获取设备的发电用电数据为重点，针对设备的显示一般是2D平面的方式，并不能动态地反映实际设备的内部结构与运行情况。另外，现有技术的对象比较单一，不能适用于多新能源设备的场合及其他领域，现有技术一般是集成的，可重用性和可移植性较差。

中国专利CN205936985U公开了一种基于虚拟3D的新型风机监控装置，提出一种基于虚拟3D的新型风机监控装置。该装置能够实现对风机远程的实时监控，同时也能够实时虚拟的模拟风机运行时内部各个部分实际的运行状况，还能够实现对风机的启停控制。不过上述技术只针对集中式风场的风机进行模拟的3D显示，不适用于集中式光伏电站、分布式新能源设备组合的场合。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种实现方便、实时性好、可重用性和可移植性好、能动态地反映实际设备的内部结构与运行情况且适用于集中式光伏电站、分布式新能源设备组合的场合的基于3D的能源设备监控方法及系统。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于3D的能源设备监控方法及系统，以解决现有技术中的不足。

为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种基于3D的能源设备监控方法，其包括以下步骤：

创建3D监控界面及监控程序，所述3D监控界面包括至少一个能源设备的3D模型及其监控区；其中，监控区显示的监控信息与所述能源设备及其各组件的工作参数相关；3D模型的运行显示状态与所述监控信息相关联，所述3D模型的运行显示状态用于模拟能源设备的运行状态；

基于所述3D监控界面执行监控程序，以监控能源设备，所述监控能源设备包括监测所述能源设备运行状况及控制所述能源设备实际运行。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，所述3D监控界面及监控程序基于Visual Studio编程开发平台实现。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，所述能源设备包括风机、光伏、储能电池、燃气轮机、柴油发电机、逆变器和锅炉中的至少一种设备。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，所述创建3D监控界面包括从3D模型库中调用3D模型，通过导入模型文件添加所述3D模型库的3D模型。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，采用3D设计软件创建能源设备的3D模型，以生成所述模型文件。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，所述3D设计软件采用SolidWorks或3DMAX软件。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，所述创建能源设备的3D模型包括：将能源设备拆解成多个组件，分别对各个组件进行建模；将各个组件模型组装合并成所述能源设备的3D模型。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，还包括：导入模型文件前，对所述模型文件进行优化；所述优化包括：提炼所述模型文件中相同组件的公共代码块，以被相同组件调用。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，所述执行监控程序包括调用基于3D模型库的模型通用接口和/或模型特定类；

所述模型通用接口用于定义3D模型库中3D模型的通用属性和通用操作，所述通用属性与3D模型的界面显示状态相关，所述通用操作用于改变所述3D模型的通用属性；

所述模型特定类用于定义3D模型库中3D模型的特定属性和特定操作，所述特定属性与监控区的监控信息相关，所述特定操作用于更新所述监控信息或获取更新的监控信息。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，所述监测所述能源设备运行状况，包括以下步骤：

采集所述能源设备的运行数据；

解析所述运行数据；

基于解析后的运行数据，获取与所述3D模型相关的特定属性参数并且调用相关的特定操作以更新相应的特定属性，并且更新所述监控区显示的监控信息，若更新所述监控信息与所述3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态；

所述控制所述能源设备实际运行，包括以下步骤：

捕获所述监控区更新的监控信息；

解析所述监控信息以生成控制命令；

发送所述控制命令至能源设备以控制所述能源设备的运行，若所述监控区更新的监控信息与所述3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，还包括，基于所述3D监控界面执行监控程序，以实现界面操作；

所述界面操作包括以下步骤：

捕获所述3D监控界面中3D模型更新的通用属性；

解析所述通用属性以生成操作命令；

基于所述操作命令，获取与所述3D模型相关的通用属性参数并且调用相关的通用操作以更新相应的3D模型的界面显示状态。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控方法，所述运行数据的格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号和设备数据；所述控制命令的数据格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号和设备数据；所述操作命令的数据格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号、鼠标按键操作和操作数据；所述数据类型包括数据上传类型、命令下发类型及界面操作类型；所述设备数据与特定属性相关；所述操作数据与通用属性相关。

另一方面，本发明提供一种基于3D的能源设备监控系统，包括：

3D监控界面，包括至少一个能源设备的3D模型及其监控区；其中，监控区显示的监控信息与所述能源设备及其各组件的工作参数相关；所述3D模型的运行显示状态与所述监控信息相关联，所述3D模型的运行显示状态用于模拟能源设备的运行状态；

监控单元，用于基于所述3D监控界面执行监控程序，以监控能源设备，所述监控能源设备包括监测所述能源设备运行状况及控制所述能源设备实际运行。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控系统，还包括基于3D模型库的模型通用接口和至少一个模型特定类；所述3D模型从所述3D模型库中调用，所述执行监控程序包括调用所述模型通用接口和/或模型特定类；

所述模型通用接口用于定义3D模型库中3D模型的通用属性和通用操作，所述通用属性与3D模型的界面显示状态相关，所述通用操作用于改变所述3D模型的通用属性；

所述模型特定类用于定义3D模型库中3D模型的特定属性和特定操作，所述特定属性与监控区的监控信息相关，所述特定操作用于更新所述监控信息或获取更新的监控信息。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控系统，所述监控单元包括逻辑分析单元和通讯接口；

所述通讯接口用于所述3D监控界面、逻辑分析单元和能源设备之间的交互；

所述逻辑分析单元用于监测所述能源设备运行状况，包括：采集所述能源设备的运行数据；解析所述运行数据；基于解析后的运行数据，获取与所述3D模型相关的特定属性参数并且调用相关的特定操作以更新相应的特定属性，并且更新所述监控区显示的监控信息，若更新所述监控信息与所述3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态；

所述逻辑分析单元还用于控制所述能源设备实际运行，包括：捕获所述监控区更新的监控信息；解析所述监控信息以生成控制命令；发送所述控制命令至能源设备以控制所述能源设备的运行，若所述监控区更新的监控信息与所述3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态。

进一步地，上述基于3D的能源设备监控系统，所述逻辑分析单元还用于基于所述3D监控界面执行监控程序，以实现界面操作；所述界面操作包括：捕获所述3D监控界面中3D模型更新的通用属性；解析所述通用属性以生成操作命令；基于所述操作命令，获取与所述3D模型相关的通用属性参数并且调用相关的通用操作以更新相应的3D模型的界面显示状态。

通过实施上述本发明提供的基于3D的能源设备监控方法及系统，具有如下技术效果：

本发明提供的通用的界面显示的实现方法适用于多种设备及多种场合，本发明中显示界面的应用程序生成的资源文件可独立于该程序，从而被其他基于.NET环境的程序复用；

本发明是一种实现方便、实时性好、可重用性和可移植性好、能动态地反映实际设备的内部结构与运行情况且适用于集中式光伏电站、分布式新能源设备组合的场合的基于3D的能源设备监控方法及系统。

附图说明

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1是本发明实施例的基于3D的能源设备监控方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的基于3D的能源设备监控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图1所示，本发明提供了一种基于3D的能源设备监控方法，其包括以下步骤：S1、创建3D监控界面及监控程序，3D监控界面包括至少一个能源设备的3D模型及其监控区；监控区显示的监控信息与能源设备及其各组件的工作参数相关；3D模型的运行显示状态与监控信息相关联，3D模型的运行显示状态用于模拟能源设备的运行状态；S2、基于3D监控界面执行监控程序，以监控能源设备，监控能源设备包括监测能源设备运行状况及控制能源设备实际运行。

在本技术方案中，3D监控界面及监控程序基于Visual Studio编程开发平台实现。能源设备包括风机、光伏、储能电池、燃气轮机、柴油发电机、逆变器和锅炉中的至少一种设备。创建3D监控界面包括从3D模型库中调用3D模型，通过导入模型文件添加所述3D模型库的3D模型。

采用3D设计软件创建能源设备的3D模型，以生成模型文件，3D设计软件采用SolidWorks或3DMAX软件。创建能源设备的3D模型包括：将能源设备拆解成多个组件，分别对各个组件进行建模；将各个组件模型组装合并成能源设备的3D模型。在导入模型文件前，对模型文件进行优化；优化包括：提炼模型文件中相同组件的公共代码块，以被相同组件调用。

执行监控程序包括调用基于3D模型库的模型通用接口和/或模型特定类。模型通用接口用于定义3D模型库中3D模型的通用属性和通用操作，通用属性与3D模型的界面显示状态相关，通用操作用于改变3D模型的通用属性；模型特定类用于定义3D模型库中3D模型的特定属性和特定操作，特定属性与监控区的监控信息相关，特定操作用于更新监控信息或获取新的监控信息。监测能源设备运行状况，包括以下步骤：采集能源设备的运行数据；解析运行数据；基于解析后的运行数据，获取与3D模型相关的特定属性参数并且调用相关的特定操作以更新相应的特定属性，并且更新所述监控区显示的监控信息，若更新所述监控信息与3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态。控制能源设备实际运行，包括以下步骤：捕获监控区更新的监控信息；解析监控信息以生成控制命令；发送控制命令至能源设备以控制能源设备的运行，若监控区更新的监控信息与3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态。本方法还包括基于3D监控界面执行监控程序，以实现界面操作。界面操作包括以下步骤：捕获3D监控界面中3D模型更新的通用属性；解析通用属性以生成操作命令；基于操作命令，获取与3D模型相关的通用属性参数并且调用相关的通用操作以更新相应的3D模型的界面显示状态。

运行数据的格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号和设备数据，控制命令的数据格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号和设备数据，操作命令的数据格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号、鼠标按键操作和操作数据，数据类型包括数据上传类型、命令下发类型及界面操作类型，设备数据与特定属性相关；操作数据与通用属性相关。

另外，参看图2所示，本发明提供一种基于3D的能源设备监控系统，包括：3D监控界面1，包括至少一个能源设备的3D模型11及其监控区12；其中，监控区12显示的监控信息与能源设备及其各组件的工作参数相关；3D模型11的运行显示状态与监控信息相关联，3D模型11的运行显示状态用于模拟能源设备的运行状态；监控单元2，用于基于3D监控界面1执行监控程序，以监控能源设备，监控能源设备包括监测能源设备运行状况及控制能源设备实际运行。

本系统还包括基于3D模型库的模型通用接口和至少一个模型特定类，3D模型从3D模型库中调用，执行监控程序包括调用模型通用接口和/或模型特定类。模型通用接口用于定义3D模型库中3D模型的通用属性和通用操作，通用属性与3D模型的界面显示状态相关，通用操作用于改变3D模型的通用属性。模型特定类用于定义3D模型库中3D模型的特定属性和特定操作，特定属性与监控区的监控信息相关，特定操作用于更新监控信息或获取更新的监控信息。

监控单元2包括逻辑分析单元和通讯接口，通讯接口用于3D监控界面1、逻辑分析单元和能源设备之间的交互，逻辑分析单元用于监测能源设备运行状况，包括：采集能源设备的运行数据，解析运行数据，基于解析后的运行数据，获取与3D模型11相关的特定属性参数并且调用相关的特定操作以更新相应的特定属性，并且更新所述监控区显示的监控信息，若更新监控信息与3D模型11的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型11的运行显示状态。逻辑分析单元还用于控制能源设备实际运行，包括：捕获监控区更新的监控信息，解析监控信息以生成控制命令，发送控制命令至能源设备以控制能源设备的运行，若监控区更新的监控信息与3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型11的运行显示状态。

逻辑分析单元还用于基于3D监控界面1执行监控程序，以实现界面操作，界面操作包括：捕获3D监控界面1中3D模型11更新的通用属性，解析通用属性以生成操作命令，基于操作命令，获取与3D模型11相关的通用属性参数并且调用相关的通用操作以更新相应的3D模型11的界面显示状态。

具体来说，本发明主要实现了对多种新能源设备的3D虚拟显示以及实际控制操作。、基本实现过程如下所述：

Step 1：模型设计

通过3D设计软件(如SolidWorks)对新能源设备进行等效地模型设计，并分别生成指定的模型文件。新能源设备包括：风机、光伏、储能电池、燃气轮机、柴油发电机、逆变器、锅炉等等；模型设计主要是将实际的能源设备进行拆解建模，先设计各个组件(如叶片1.SLDPRT文件)，然后再组合成一个装配体(如风机.SLDASM文件)。例如风机(水平轴风机和垂直轴风机)模型包含了叶片、轮毂、主轴、机舱和塔架等，光伏(单晶光伏、多晶光伏和聚光光伏)模型包含了光伏硅片、铰链、角件和支架等，电池(锂电池、钠硫电池、液流电池和燃料电池)模型包含了箱体、铰链、盖板、上挡板和下挡板等等；需要将组合后的装配体导出生成指定的模型文件(如风机.xaml文件)，供界面程序调用。

Step 2：界面程序

在Windows系统的主机上通过编程开发工具(如Visual Studio)设计界面显示的应用程序，并在模型库中导入上一步生成的新能源设备的模型文件，供界面程序展示。主要完成以下工作：1)3D设计软件生成的原始模型文件较大(如风机的原始模型文件大小为22.1MB)，需要对导入的模型文件进行优化(优化后风机的模型文件大小为1.4MB)；2)创建一个针对3D模型的接口，该接口定义了3D模型的通用属性(如显示尺寸、背景颜色、设备种类等)和通用操作方法(如左键按下、选中移动、调整尺寸、改变背景颜色等)；3)分别创建具体3D模型的类，该类在通用3D模型的基础上增加了一些属性(以风机为例，如当前角度、旋转速度和旋转方向等)和操作方法(以风机为例，如改变视角、控制旋转参数等)；4)设计一个3D模型库(3D工具箱)，该模型库集成了3D模型的通用接口和特定类，界面主程序可以通过3D模型库来操作导入的设备模型。

Step3：通信接口

通信接口主要完成两个部分：其一是实现界面数据和数据层之间的通讯，其二是实现界面操作和设备数据变化及设备显示变化之间的关联，分别说明如下：

1)界面数据和数据层

该部分实现界面数据和数据层之间的通讯，并完成对数据的规范，实现对设备数据的采集以及控制命令的下发。不同的设备都会通过数据层上传到显示界面，需要提供一个统一的数据接口。

1.1)数据上传的格式定义

数据格式定义包括四个部分：数据类型Type、设备类型Dev、设备编号Num和设备数据Val。其中数据类型定义：数据上传-R，命令下发-S，界面操作-P；设备类型定义：光伏-PV，风机-FAN，储能电池-BMS，燃气轮机-GT，柴油发电机-DG，逆变器-PCS，锅炉-CFB；设备编号为：01、02、03等；设备数据定义：电流值-I、电压值-V、功率值-P、温度-T、频率-F、当日电量-TE等。

以光伏为例：

<”Type”:”R”,”Dev”:”PV”,”NUM”:”01”,”I1”:”5.2”>，数据对应的解释是一号光伏上传的A相电流的数值是5.2A。

1.2)命令下发的格式定义

数据格式定义包括四个部分：数据类型Type、设备类型Dev、设备编号Num和设备数据Val，数据类型、设备类型、设备编号和设备数据的定义参考数据上传的定义内容。

以逆变器为例：

<”Type”:”S”,”Dev”:”PCS”,”NUM”:”02”,”P”:”-6.3”>，数据对应的解释是设置二号逆变器工作模式为充电，其有功功率的数值是6.3kW。

2)用户操作和界面设备显示

该部分实现识别操作用户在界面上的操作和界面设备显示变化之间的关联，并完成对操作的规范。界面上用户的操作有很多，针对不同设备的操作也有区别，需要提供一个统一的数据接口。

操作格式定义包括几个部分：设备类型Dev、设备编号Num、鼠标按键Mbtn和数值Val。设备类型和设备编号的定义参考数据上传的定义内容；鼠标按键定义包括L1-D：左键按下，L2-D：左键双击，R1-D：右键按下，左键按下并移动：L1-D-M等；数值定义：操作复杂度-P，角度/位置-D，背景颜色-C，尺寸-S等。

以光伏为例：

<”Type”:”P”,”Dev”:”PV”,”NUM”:”01”,”Mbtn”:”L1-D”,”P”:”0”>，数据对应的解释是用户对一号光伏设备进行单击操作。

Step4：逻辑分析

逻辑分析主要实现数据和界面之间的关联，包括三个部分：从设备采集数据到界面显示，从界面下发控制命令到改变设备实际运行数据，从界面操作设备到改变设备显示形态。

1)数据采集

实时采集设备的数据，并根据定义的数据格式解析数据，从而对数据进行显示或改变设备运行情况。其中风机采集数据包括：通讯次数、环境温度、环境湿度、风速瞬时值、风向瞬时值、交流/直流电压、交流/直流电流、总发电量、无风停机状态、运行状态等等。光伏采集数据包括：光伏组件温度、交流/直流电压、交流/直流电流、有功功率、当日电量、总发电量、频率、运行时间、工作模式状态等等。电池采集数据包括：电池堆状态、电池堆电压、电池堆电流、电池堆功率、电池堆SOC、单号电池电压、单号电池温度、三相交流电压、三相交流电流、三相有功功率和、三相无功功率和、三相功率因数和等等。

以风机为例：

1.1)采集数据

<”Type”:”R”,”Dev”:”FAN”,”NUM”:”01”,”I1”:”5.2”>、

<”Type”:”R”,”Dev”:”FAN”,”NUM”:”01”,”I2”:”4.8”>、

<”Type”:”R”,”Dev”:”FAN”,”NUM”:”01”,”I3”:”5.1”>、

<”Type”:”R”,”Dev”:”FAN”,”NUM”:”01”,”P”:”2.0”>等等。

1.2)解析数据

一号风机上传的A相电流的数值是5.2A，一号风机上传的B相电流的数值是4.8A，一号风机上传的C相电流的数值是5.1A、一号风机上传的有功功率的数值是2.1kW等。

1.3)显示及改变

一号风机设备对应的遥测数据显示为：Ia＝5.2A，Ib＝4.8A，Ic＝5.1A，P＝2.0kW。此时，一号风机的转速r1＝P/10＝0.2r/s(此处简化了风机转速的换算公式，有功功率越大，转速越快)，然后改变扇叶的旋转动画(0.2r/s＝0.2*360°/s＝1圈/5s)，也就是每5秒使扇叶同方向转1圈。如果P＝5kW，此时对应的就是2秒转1圈。

2)命令下发

在界面上改变设备的数值，并根据定义的数据格式解析数据，从而控制设备的实际运行情况。其中风机下发数据包括：离网开关、并网开关等。光伏下发数据包括：离网开关、并网开关、运行模式、最大/最小电压、最大/最小频率、时间清零等。电池下发数据包括：离网开关、并网开关、PQ模式有功功率目标值、PQ模式无功功率目标值、控制模式、工作模式、清除故障、直流母线电压设定值、电池充电/放电截止电压、电池充电/放电电流等。

以逆变器为例：

2.1)改变数值

<”Type”:”S”,”Dev”:”PCS”,”NUM”:”02”,”P”:”2.5”>等。

2.2)解析数据

设置二号逆变器工作模式为放电，其有功功率的数值是2.5kW。

2.3)设备更新

二号逆变器以2.5kW的功率往外放电。此时在界面能看到二号逆变器对应的设备为动态的放电效果，功率数值越大，放电速度越快。

3)操作设备

在界面上改变设备的属性，并根据定义的数据格式解析数据，从而控制设备的显示效果。其中基本的操作包括：左键单击选中可改变尺寸大小(其中左键单击电池的柜门可打开柜门看到内部结构等)、左键双击可进入其他界面、右键单击可设置属性或命令下发、左键单击并拖动可旋转模型等等。

以光伏设备为例：

3.1)界面操作

<”Type”:”P”,”Dev”:”PV”,”NUM”:”01”,”

Mbtn”:”L1-D-M”,”D”:”30”>等。

3.2)解析数据

用户对一号光伏设备进行单击并拖动操作。

3.3)设备显示更新

调整一号光伏设备的光伏面板的仰角为30°。

在上述总体叙述的基础上再次通过划分具体实施例来说明本技术方案的实现过程：

实施例一

Step1：通过3D设计软件(如SolidWorks)对风机进行拆解建模，依次设计风机的各个组件，包括：叶片、轮毂、主轴、机舱和塔架等等，形成多个组件文件(如叶片1.SLDPRT)；

Step2：将各个风机的组件组装合并为一个装配体(如风机.SLDASM)，然后将该装配体导出为一个风机模型文件(如风机_old.xaml)；

Step3：对导出的风机模型文件进行优化，并使用定义的模型模板，生成优化后的模型文件(如风机.xaml)；

Step4：创建一个3D模型的接口，并定义接口的通用属性(如显示尺寸、背景颜色和设备种类等)和通用操作方法(如左键按下、选中移动等)；

Step5：创建针对风机设备模型的类，并定义类的属性(如当前角度、旋转速度和旋转方向等)和操作方法(如改变视角、控制旋转参数等)；

Step6：设计一个3D模型库，集成了风机的接口和特定类，供界面主程序导入并调用；

Step7：设计主程序，实现基本的显示界面，并调用风机模型，然后开始循环获取数据及监听界面的用户操作。

以下分三种情况说明实际过程：

1)数据上传

通过通信接口获取上传的数据为：

<”Type”:”R”,”Dev”:”FAN”,”NUM”:”01”,”I1”:”5.2”>；

逻辑分析得出为一号风机上传的A相电流的数值为5.2A；

在一号风机对应的数据中设置A相电流的显示内容为Ia＝5.2A。

2)命令下发

通过界面设置一号风机对应的数据中的P＝2.1kW；

逻辑分析得出为遥调一号风机的有功功率的数值为2.1kW；

通过通信接口下发的数据为：

<”Type”:”S”,”Dev”:”FAN”,”NUM”:”01”,”P”:”2.1”>。

3)界面操作

在界面上调整一号风机向右旋转30°；

逻辑分析得出对一号风机进行单击并拖动操作；

<”Type”:”P”,”Dev”:”FAN”,”NUM”:”01”,”

Mbtn”:”L1-D-M”,”D”:”30”>。

实施例二

Step1：通过3D设计软件(如SolidWorks)对锂电池进行拆解建模，依次设计锂电池的各个组件，包括：箱体、铰链、盖板、上挡板和下挡板等等，形成多个组件文件(如箱体.SLDPRT)；

Step2：将各个锂电池的组件组装合并为一个装配体(如锂电池.SLDASM)，然后将该装配体导出为一个锂电池模型文件(如锂电池_old.xaml)；

Step3：对导出的锂电池模型文件进行优化，并使用定义的模型模板，生成优化后的模型文件(如锂电池.xaml)；

Step4：创建一个3D模型的接口，并定义接口的通用属性(如显示尺寸、背景颜色和设备种类等)和通用操作方法(如左键按下、选中移动等)；

Step5：创建针对锂电池设备模型的类，并定义类的属性(如柜门打开/关闭状态、充放电速度和充电/放电状态等)和操作方法(如打开/关闭柜门、控制充放电速度等)；

Step6：设计一个3D模型库，集成了锂电池的接口和特定类，供界面主程序导入并调用；

Step7：设计主程序，实现基本的显示界面，并调用锂电池模型，然后开始循环获取数据及监听界面的用户操作。

以下分三种情况说明实际过程：

1)数据上传

通过通信接口获取上传的数据为：

<”Type”:”R”,”Dev”:”BMS”,”NUM”:”01”,”P”:”-5.0”>；

逻辑分析得出为一号锂电池上传的充电功率的数值为5.0kW；

在一号锂电池对应的数据中设置有功功率的显示内容为P＝-5.0kW；对于容量为50kW的电池，5.0kW的充电功率的充电速度为10秒完成充电量从0％到100％的充电效果。同理，对于同等容量的电池，10kW的放电功率的放电速度为5秒完成放电量从100％到0％的放电效果。

2)命令下发

通过界面设置一号锂电池对应的数据中的P＝2.0kW；

逻辑分析得出为遥调一号锂电池的放电功率的数值为2.0kW；

通过通信接口下发的数据为：

<”Type”:”S”,”Dev”:”BMS”,”NUM”:”01”,”P”:”2.0”>；

此时，对于容量为50kW的电池，2.0kW的放电功率的放电速度为25秒完成放电量从100％到0％的放电效果。

3)界面操作

在界面上打开一号锂电池的下挡板；

逻辑分析得出对一号锂电池的下挡板处进行单击操作；

<”Type”:”P”,”Dev”:”BMS”,”NUM”:”01”,”Mbtn”:”L1-D”,”D”:”2”>。

本发明提供的通用的界面显示的实现方法适用于多种设备及多种场合，本发明中显示界面的应用程序生成的资源文件可独立于该程序，从而被其他基于.NET环境的程序复用；

本发明是一种实现方便、实时性好、可重用性和可移植性好、能动态地反映实际设备的内部结构与运行情况且适用于集中式光伏电站、分布式新能源设备组合的场合的基于3D的能源设备监控方法及系统。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (16)

1.一种基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

创建3D监控界面及监控程序，所述3D监控界面包括至少一个能源设备的3D模型及其监控区；其中，监控区显示的监控信息与所述能源设备及其各组件的工作参数相关；3D模型的运行显示状态与所述监控信息相关联，所述3D模型的运行显示状态用于模拟能源设备的运行状态；

基于所述3D监控界面执行监控程序，以监控能源设备，所述监控能源设备包括监测所述能源设备运行状况及控制所述能源设备实际运行。

2.如权利要求1所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，所述3D监控界面及监控程序基于Visual Studio编程开发平台实现。

3.如权利要求1所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，所述能源设备包括风机、光伏、储能电池、燃气轮机、柴油发电机、逆变器和锅炉中的至少一种设备。

4.如权利要求1至3任一项所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，所述创建3D监控界面包括从3D模型库中调用3D模型，通过导入模型文件添加所述3D模型库的3D模型。

5.如权利要求4所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，采用3D设计软件创建能源设备的3D模型，以生成所述模型文件。

6.如权利要求5所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，所述3D设计软件采用SolidWorks或3DMAX软件。

7.如权利要求5所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，所述创建能源设备的3D模型包括：将能源设备拆解成多个组件，分别对各个组件进行建模；将各个组件模型组装合并成所述能源设备的3D模型。

8.如权利要求4所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，还包括：导入模型文件前，对所述模型文件进行优化；所述优化包括：提炼所述模型文件中相同组件的公共代码块，以被相同组件调用。

9.如权利要求4所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，所述执行监控程序包括调用基于3D模型库的模型通用接口和/或模型特定类；

所述模型通用接口用于定义3D模型库中3D模型的通用属性和通用操作，所述通用属性与3D模型的界面显示状态相关，所述通用操作用于改变所述3D模型的通用属性；

所述模型特定类用于定义3D模型库中3D模型的特定属性和特定操作，所述特定属性与监控区的监控信息相关，所述特定操作用于更新所述监控信息或获取更新的监控信息。

10.如权利要求9所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，

所述监测所述能源设备运行状况，包括以下步骤：

采集所述能源设备的运行数据；

解析所述运行数据；

基于解析后的运行数据，获取与所述3D模型相关的特定属性参数并且调用相关的特定操作以更新相应的特定属性，并且更新所述监控区显示的监控信息，若更新所述监控信息与所述3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态；

所述控制所述能源设备实际运行，包括以下步骤：

捕获所述监控区更新的监控信息；

解析所述监控信息以生成控制命令；

发送所述控制命令至能源设备以控制所述能源设备的运行，若所述监控区更新的监控信息与所述3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态。

11.如权利要求10所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，还包括，基于所述3D监控界面执行监控程序，以实现界面操作；

所述界面操作包括以下步骤：

捕获所述3D监控界面中3D模型更新的通用属性；

解析所述通用属性以生成操作命令；

基于所述操作命令，获取与所述3D模型相关的通用属性参数并且调用相关的通用操作以更新相应的3D模型的界面显示状态。

12.如权利要求11所述的基于3D的能源设备监控方法，其特征在于，所述运行数据的格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号和设备数据；所述控制命令的数据格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号和设备数据；所述操作命令的数据格式定义包括数据类型、设备类型、设备编号、鼠标按键操作和操作数据；所述数据类型包括数据上传类型、命令下发类型及界面操作类型；所述设备数据与特定属性相关；所述操作数据与通用属性相关。

13.一种基于3D的能源设备监控系统，其特征在于，包括：

3D监控界面，包括至少一个能源设备的3D模型及其监控区；其中，监控区显示的监控信息与所述能源设备及其各组件的工作参数相关；所述3D模型的运行显示状态与所述监控信息相关联，所述3D模型的运行显示状态用于模拟能源设备的运行状态；

监控单元，用于基于所述3D监控界面执行监控程序，以监控能源设备，所述监控能源设备包括监测所述能源设备运行状况及控制所述能源设备实际运行。

14.如权利要求13所述的基于3D的能源设备监控系统，其特征在于，还包括基于3D模型库的模型通用接口和至少一个模型特定类；所述3D模型从所述3D模型库中调用，所述执行监控程序包括调用所述模型通用接口和/或模型特定类；

所述模型通用接口用于定义3D模型库中3D模型的通用属性和通用操作，所述通用属性与3D模型的界面显示状态相关，所述通用操作用于改变所述3D模型的通用属性；

所述模型特定类用于定义3D模型库中3D模型的特定属性和特定操作，所述特定属性与监控区的监控信息相关，所述特定操作用于更新所述监控信息或获取更新的监控信息。

15.如权利要求14所述的基于3D的能源设备监控系统，其特征在于，所述监控单元包括逻辑分析单元和通讯接口；

所述通讯接口用于所述3D监控界面、逻辑分析单元和能源设备之间的交互；

所述逻辑分析单元用于监测所述能源设备运行状况，包括：采集所述能源设备的运行数据；解析所述运行数据；基于解析后的运行数据，获取与所述3D模型相关的特定属性参数并且调用相关的特定操作以更新相应的特定属性，并且更新所述监控区显示的监控信息，若更新所述监控信息与所述3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态；

所述逻辑分析单元还用于控制所述能源设备实际运行，包括：捕获所述监控区更新的监控信息；解析所述监控信息以生成控制命令；发送所述控制命令至能源设备以控制所述能源设备的运行，若所述监控区更新的监控信息与所述3D模型的运行显示状态相关，则更新相应的3D模型的运行显示状态。

16.如权利要求15所述的基于3D的能源设备监控系统，其特征在于，所述逻辑分析单元还用于基于所述3D监控界面执行监控程序，以实现界面操作；所述界面操作包括：捕获所述3D监控界面中3D模型更新的通用属性；解析所述通用属性以生成操作命令；基于所述操作命令，获取与所述3D模型相关的通用属性参数并且调用相关的通用操作以更新相应的3D模型的界面显示状态。