CN107767447A - 组态地图符号的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了组态地图符号的设计方法，该方法分为两个阶段，将实时监控领域中的组态方法引入地图符号建模，设计组态地图符号的数据模型，实现地图符号数据和传感器数据的组织。从传感器数据的实时获取角度，建立传感器数据的解析逻辑并与地图符号的绘制接口进行耦合，形成组态地图符号的逻辑模型；在GIS软件平台中验证该地图符号的可行性。该方法将组态的原理融入到地图符号的设计当中，以地图符号的形式管理传感器设备，能够解决传统地图符号在GIS中无法实时可视化传感器数据的问题。

Description

组态地图符号的设计方法

技术领域

本发明涉及组态地图符号的设计方法，属于地理信息可视化表达技术领域。

背景技术

随着物联网和GIS的融合与发展，传感器设备作为物联网最基础的设备单元，遍布在各个地区各个角落，用于实时采集数据并将海量的传感器设备数据不断上传到监控管理系统中，最终通过准确、高效的信息化方式展现给设备监控者。物联网中接入的大量传感器设备都具有空间位置信息，把此类传感器设备的位置及派生出的其他信息利用地理信息进行表现，这是物联网与地理信息最直接、有效的结合。

地图符号是GIS地图的基础语言，是GIS可视化表达空间数据信息的基本手段。由于传统地图可视化是基于地图符号渲染方法，渲染的原理是通过建立地图符号与存储在空间数据库中传感器属性数据的关系，实现基于传感器属性值的可视化。但是，这种基于传统的条件渲染方法导致当传感器设备被抽象成地图符号显示在地图过程当中，很难做到传感器数据实时可视化。而在传感器实时监控领域SCDADA(Supervisory Control And DataAcquisition)其运用组态技术实现传感器实时监测与控制已经相当成熟。在基于组态方法的实时监控系统中，其图形界面模块的设计是基于图元的方法，这与地图符号有相似的矢量图元的组织方式，因此，亟待引入实时监控领域的组态技术融入到地图符号的设计过程中，以地图符号的形式管理传感器设备，将传感器采集的数据与地图符号直接建立关联，把采集的数据发送到可视化端，驱动可视化界面的实时变化。

发明内容

本发明目的在于针对现有地图符号在实时可视化传感器设备数据方面存在的缺陷，提出了一种组态地图符号的设计方法，该方法将实时监控领域中的组态方法应用于地图符号建模，建立传感器数据与地图符号图元的映射关系，解决传统地图符号在GIS中无法实时可视化传感器数据的问题，实现组态地图符号在GIS中的应用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种组态地图符号的设计方法，该方法包括组态地图符号的数据模型、组态地图符号的逻辑模型、组态地图符号的应用方法。

本发明所述组态地图符号的数据模型包括：

步骤11：利用点状地图符号的图元数据的组织方式来设计传感器设备，建立与传感器变量的连接的关系；

步骤12：在地图符号设计过程中引入通信协议，建立与通信服务器实时数据获取的关系，根据传感器数据类型，建立相应的映射方法，驱动对应图元视觉变量的改变，实现在脚本驱动下的图形变化。

作为优选，本发明所述组态地图符号的逻辑模型包括：

步骤21：构建图元的父类AbstractTY并实现通用的方法和属性，每个图元类通过继承和重写的方式实现；

步骤22：定义MapSymbolUI类负责图元的显示的功能，定义MappingRule类用于实现传感器数据到图元绘制参数的映射，并通过聚合到图元父类的方式实现图元和映射规则绑定，定义DrawSymbolArea类用于实现根据用户的不同请求，配置相应图元的绘制属性和组态信息，并通过聚合到MapSymbolUI类的方式实现图元创建和属性的编辑，定义MapSymbolTree类用于实现组态地图符号库到符号工程树的管理，并通过聚合到MapSymbolUI类的方式实现以工程树的形式管理不同的组态地图符号文件，定义DriverRegistration类用于实现传感器驱动协议的注册，并通过聚合到MappingRule类的方式实现协议和映射规则绑定；

步骤23：在数据接口的设计方面，首先定义两个基本接口为SensorDataParser和SensorDriving，SensorDataParser接口负责传感器数据的解析，而SensorDriving接口负责定义不同厂商的设备信息，SensorDriving接口用于驱动信息与组态地图符号的结合，其中的GetSensorList方法用来获取驱动中的数据描述信息，以方便实现在组态地图符号设计中建立符号图元视觉变量与通信协议中数据项的映射关系；SensorDataParser接口中的DataFrameStart和DataFrameEnd方法用于通信数据的解析，解析方法将传感器数据的二进制字符串，转变为中间数据格式JSON，并通过GetDataItemType和GetDataItemValue方法实现数据项的读取；

步骤24：用户根据数据通信协议，实现SensorDriving，SensorDataParser接口，封装成驱动包，并注册在系统，在组态地图符号设计过程中，组态配置界面会根据注册的驱动包，初始化协议列表及相应的数据项列表，进行图元视觉变量和传感器数据的映射配置；

步骤25：根据传感器设备数据特征创建适用于该数据特点的地图符号图元与传感器设备数据之间的映射规则，在映射规则中将图元视觉变量与传感器变量一一对应，建立条件判断表达式来描述两者之间的映射关系；

步骤26：以“IF…THEN”的判断机制规定该映射规则实现方式，通过对传感器设备数据的逻辑判断后执行地图符号图元视觉变量修改的操作，实现在不同判决条件下的不同视觉表达。

作为优选，本发明所述组态地图符号的应用方法包括：

步骤31：GIS软件支持自定义的地图符号，通过重写接口的方式，实现自定义符号在GIS渲染引擎的绘制；

步骤32：在组态地图符号渲染过程中，将传感器属性数据中的ID信息与通信数据中传感器的ID相对应，根据组态地图符号定义中确定的驱动，加载驱动文件，并将接受到的一帧帧传感器数据交由驱动的DataFrameStart方法处理，驱动将私有格式的传感器帧数据转换成JSON格式，根据传感器数据及映射规则，将组态地图符号渲染到图层，进而实现基于组态地图符号的传感器数据的实时可视化。

作为优选，本发明所述将实时监控领域中的组态方法应用于地图符号建模，建立传感器数据与地图符号图元的映射关系。

有益效果：

1、本发明将实时监控领域的组态技术用于地图符号的设计过程中，实现了在GIS地图上实时可视化传感器设备数据，达到实时监控设备设施的目的。

2、本发明验证了组态的原理可以融入到地图符号的设计当中，以地图符号的形式管理传感器设备，实现了组态的展示传感器数据。

3、本发明很好地解决了传统地图符号在GIS地图上对传感器设备数据无法实时可视化的问题。通过组态地图符号的设计，实现了在GIS地图上实时可视化传感器设备数据，对物联网中广泛分布的传感器设备实时监控和管理有重要意义。

附图说明

图1为本发明的组态地图符号的数据模型示意图。

图2为本发明的组态地图符号图元与传感器数据的映射规则表。

图3为本发明的组态地图符号设计实现流程图。

图4为本发明的组态地图符号的设计界面示意图。

图5为本发明的组态配置界面示意图。

图6为本发明的GIS地图上实时可视化的应用示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

如图1所示的是组态地图符号的数据模型，在GIS地图上通过点状地图符号来设计的传感器设备，传统的点状地图符号的图元数据的组织方式仅仅是依靠图元，而没有建立与传感器变量的连接的关系。为了实现传感器设备数据的可视化，参照组态原理，在地图符号设计过程中需要引入通信协议，建立与通信服务器实时数据获取的关系，同时按照组态方法，根据传感器数据类型，建立相应的映射方法，驱动对应图元视觉变量的改变，实现在脚本驱动下的图形变化。

如图2所示，根据传感器设备数据变化的连续特征或离散特征，创建适用于该数据特点的地图符号图元与传感器设备数据之间的映射规则。为了区分同种类型不同元素属性值的图元，在每个图元描述标签中添加新的属性值id号，通过此id编号检索到符合映射要求的图元，在映射规则中将图元视觉变量与传感器变量一一对应，建立条件判断表达式来描述两者之间的映射关系。以“IF…THEN”的判断机制规定该映射规则实现方式，通过对传感器设备数据的逻辑判断后执行地图符号图元视觉变量修改的操作，实现在不同判决条件下的不同视觉表达。

组态地图符号设计实现流程如图3所示，基于组态地图符号的逻辑模型，开发了组态地图符号编辑器。组态地图符号编辑器实现了地图符号的结构(图元)定义，通过鼠标交互的方式实现图元的绘制，图元以绘制参数的形式保存在图元列表并存储在地图符号对象中。通过图元的选中操作可以选择图元，并通过图元绘制参数面板更改选中图元的绘制参数(如图4所示)，或者通过组态配置面板进行配置，以实现选中图元绘制参数和通信协议数据的映射配置(如图5所示)。

GIS地图上实时可视化的应用如图6所示，以加油站管理为例，数据的处理及实时可视化如下，效果见下图。当通信程序将数据发送至地图窗口，地图窗口一旦侦听到数据的变化，即可按照规则重新绘制。图6中上侧图例为初始化的加油站地图符号，下侧为处于工作状态的加油站地图符号。当油箱油位传感器端传送的数据处于区间(20.0，100.0)时，表示加油站的油量充足，油箱的矩形框的颜色为默认白色，加油站的大小也为默认值。当油箱油位传感器端传送的数据处于区间小于20时，表示加油站的油量不足，油箱的矩形框的颜色为报警红色(rgb(255,0,0))，加油站的大小变为原来的2倍。

Claims (4)

1.一种组态地图符号的设计方法，其特征在于：所述方法包括组态地图符号的数据模型、组态地图符号的逻辑模型和组态地图符号的应用方法；

所述组态地图符号的数据模型包括：

步骤11：利用点状地图符号的图元数据的组织方式来设计传感器设备，建立与传感器变量的连接的关系；

步骤12：在地图符号设计过程中引入通信协议，建立与通信服务器实时数据获取的关系，根据传感器数据类型，建立相应的映射方法，驱动对应图元视觉变量的改变，实现在脚本驱动下的图形变化。

2.根据权利要求1所述的一种组态地图符号的设计方法，其特征在于，所述组态地图符号的逻辑模型包括：

步骤21：构建图元的父类AbstractTY并实现通用的方法和属性，每个图元类通过继承和重写的方式实现；

步骤22：定义MapSymbolUI类负责图元的显示的功能，定义MappingRule类用于实现传感器数据到图元绘制参数的映射，并通过聚合到图元父类的方式实现图元和映射规则绑定，定义DrawSymbolArea类用于实现根据用户的不同请求，配置相应图元的绘制属性和组态信息，并通过聚合到MapSymbolUI类的方式实现图元创建和属性的编辑，定义MapSymbolTree类用于实现组态地图符号库到符号工程树的管理，并通过聚合到MapSymbolUI类的方式实现以工程树的形式管理不同的组态地图符号文件，定义DriverRegistration类用于实现传感器驱动协议的注册，并通过聚合到MappingRule类的方式实现协议和映射规则绑定；

步骤23：在数据接口的设计方面，首先定义两个基本接口为SensorDataParser和SensorDriving，SensorDataParser接口负责传感器数据的解析，而SensorDriving接口负责定义不同厂商的设备信息，SensorDriving接口用于驱动信息与组态地图符号的结合，其中的GetSensorList方法用来获取驱动中的数据描述信息，以方便实现在组态地图符号设计中建立符号图元视觉变量与通信协议中数据项的映射关系；SensorDataParser接口中的DataFrameStart和DataFrameEnd方法用于通信数据的解析，解析方法将传感器数据的二进制字符串，转变为中间数据格式JSON，并通过GetDataItemType和GetDataItemValue方法实现数据项的读取；

步骤24：用户根据数据通信协议，实现SensorDriving，SensorDataParser接口，封装成驱动包，并注册在系统，在组态地图符号设计过程中，组态配置界面会根据注册的驱动包，初始化协议列表及相应的数据项列表，进行图元视觉变量和传感器数据的映射配置；

步骤25：根据传感器设备数据特征创建适用于该数据特点的地图符号图元与传感器设备数据之间的映射规则，在映射规则中将图元视觉变量与传感器变量一一对应，建立条件判断表达式来描述两者之间的映射关系；

步骤26：以“IF…THEN”的判断机制规定该映射规则实现方式，通过对传感器设备数据的逻辑判断后执行地图符号图元视觉变量修改的操作，实现在不同判决条件下的不同视觉表达。

3.根据权利要求1所述的一种组态地图符号的设计方法，其特征在于，所述组态地图符号的应用方法包括：

步骤31：GIS软件支持自定义的地图符号，通过重写接口的方式，实现自定义符号在GIS渲染引擎的绘制；

步骤32：在组态地图符号渲染过程中，将传感器属性数据中的ID信息与通信数据中传感器的ID相对应，根据组态地图符号定义中确定的驱动，加载驱动文件，并将接受到的一帧帧传感器数据交由驱动的DataFrameStart方法处理，驱动将私有格式的传感器帧数据转换成JSON格式，根据传感器数据及映射规则，将组态地图符号渲染到图层，进而实现基于组态地图符号的传感器数据的实时可视化。

4.根据权利要求1所述的一种组态地图符号的设计方法，其特征在于，所述将实时监控领域中的组态方法应用于地图符号建模，建立传感器数据与地图符号图元的映射关系。