CN108733441A - 一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法及系统，包括：根据电网符号设备的类型与预先生成的缓冲区模板进行匹配；将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化；基于实例化后的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源，对所述电网符号设备进行批量绘制渲染。本发明实现了，批量加载大规模符号设备，可保持屏幕绘制刷新速度和可见即可选的操作模式，可大大加强电网实时信息的动态监控效率和信息可视化，并通过空间索引可动态刷新任意设备的实时参数信息并以可视化方式呈现。

Description

一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法及系统

技术领域

本发明涉及电力图形显示和人机交互方向领域，具体涉及一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法及系统。

背景技术

传统的电力主站系统受传统的图形显示技术影响，在大规模实时数据并发的时候，人机交互和信息可视化反馈不能为调度人员提供有力支持，随着自动化系统的规模不断扩大其接入的信息量和数据类型在不断的增加，其应用也变得更加复杂，操作人员对应用系统快捷的交互和信息获取的需求也变得非常迫切，需要借助最新的技术手段有效的解决大数据条件下带来的一系列问题。

传统的设备交互系统都是采用GDI的图形绘制方式，在小范围内可获取较好的应用，在设备对象达到一定规模的时候，渲染速度非常缓慢，图形实时刷新率会严重降低，尤其当数据实时更新和需要多种信息反馈并支持可见即可操作性的时候，系统的性能会受到大大的制约，在调度系统对实时性要求非常高的使用环境中已更加无法满足现代化的系统建设需求。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，所述方法包括：

根据电网符号设备的类型与预先生成的缓冲区模板进行匹配；

将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化；

基于实例化后的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源，对所述电网符号设备进行批量绘制渲染。

优选的，所述预先生成的缓冲区模板，包括：

读取电网符号设备的信息并与预先生成的符号库图形模板进行匹配选择对应的符号库图形模板；

基于匹配的符号库图形模板按照电网符号设备类型批量生成缓冲区模板。

优选的，所述符号库图形模板的生成，包括：

基于电网单线图和地理沿布图提取单个符号信息，生成符号库；

解析符号信息对每一个符号生成对应的配置信息和纹理图片；

根据解析的符号信息对符号库进行分类，将独立分散的所述配置信息和纹理图片按照类型统一，根据符号库类型批量生成每一大类的符号库图形模板。

优选的，所述配置信息，包括：

符号的纹理图片坐标、名称、符号信息、符号类型和符号状态。

优选的，所述将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化，包括：

根据电网符号设备的状态建立缓冲区；

将读取到的缓冲区模板保存到所述缓冲区中；

基于缓冲区中每个符号设备的空间范围采用四叉树算法建立空间索引；

基于每个电网符号设备在缓冲区的空间位置和缩放旋转信息生成所述电网符号设备的空间坐标；

如果电网符号设备的信息被修改，则采用空间索引通过所述电网符号设备在缓冲区的空间坐标定位并刷新所述电网符号设备的信息。

优选的，所述基于实例化后的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源，包括：

基于实例化后的缓冲区模板调用经过同类型电网符号图形模板统一的纹理图片设置纹理资源。

一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化系统，所述系统包括：

匹配模块：用于根据电网符号设备的类型与预先生成的缓冲区模板进行匹配；

实例化模块：用于将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化；

渲染模块：用于基于实例化的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源后，对所述电网符号设备进行批量绘制渲染。

优选的，所述渲染模块，还包括：缓冲区模板生成模块；

所述缓冲区模板生成模块，用于读取电网符号设备的信息并与预先生成的符号库图形模板进行匹配选择对应的符号库图形模板；

基于匹配的符号库图形模板批量生成缓冲区模板。

优选的，所述缓冲区模板生成模块，还包括符号库图形模板生成模块；

所述符号库图形模板生成模块，用于基于电网单线图和地理沿布图提取单个符号信息，生成符号库；

解析符号信息对每一个符号生成对应的配置信息和纹理图片；

根据解析的符号信息对符号库进行分类，将独立分散的所述配置信息和纹理图片按照类型统一，根据符号库类型批量生成每一大类的符号库图形模板。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，根据电网符号设备的类型与预先生成的缓冲区模板进行匹配；将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化；基于实例化后的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源，对所述电网符号设备进行批量绘制渲染。实现了大规模批量渲染的功能，加快了渲染和刷新速度，提高了系统的性能。

2、一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，对缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源和对电网符号设备进行批量绘制渲染，提高了系统的运行效率和刷新速度。每次在绘制前设置纹理资源，有效的减少了纹理资源的繁琐和资源浪费，可以有效的推动电力调度系统的使用能力，推动电力行业的发展。

附图说明：

图1为本发明的可视化渲染方法流程图；

图2为本发明的电力符号纹理模板图；

图3为本发明的可视化渲染方法的四叉树存储空间索引图；

图4为本发明的可视化渲染方法的批量绘制显示效果图；

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，具体实施方法如下：

根据电网符号设备的类型与预先生成的缓冲区模板进行匹配；

将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化；

基于实例化后的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源，对所述电网符号设备进行批量绘制渲染。

本方法应用于新一代智能电网规划平台中，大大提高了图元编辑、选取、绘制、检索交互的反应效率，用户体验超过传统的电力同型系统。尤其是设备数据量达到一定规模后效果尤为明显。

本发明采用3D图形渲染解决了在大场景条件下，在系统中批量加载大规模的电力符号设备(数量级达到10W以上)可保持屏幕绘制刷新速度和可见即可选的操作模式，可大大加强电网实时信息的动态监控效率和信息可视化，并通过空间索引可动态刷新任意设备的实时参数信息并以可视化方式呈现。

按照电力图元设备的空间特性，可分为符号、线路、区域三种类型。线路是由一连串的空间坐标点组成；区域是由封闭的连串坐标点组成，形状较为复杂；符号是由固定大小的矩形区域以设备符号的样式予以区分，符号库样式繁多显示处理时需要完全对应符号库。本发明专门针对符号设备，需要通过以下的流程进行处理。

1、制作电力设备符号库

符号库是大规模符号绘制管理的基础支撑，存储各个符号设备的图形信息和端子信息，通过ID号进行标记。本专利设计了一套标准符号库处理方法，可以直接从电网单线图和地理沿布图数据中提取生成符号库，其基本方法是：

1)提取单个符号信息

打开SVG数据，解析数据内部的节点元素，提取Symbol节点内容，根据Symbol的ID进行分类，电网标准的SVG数据中对于Symbol的命名一般都是类型_型号@状态的格式，如Breaker_11100000_2040010@1格式，第一项代表该符号的类型，后面表示型号和状态，提取到Symbol后根据ID断开进行分类，针对每一个符号生成对应的配置信息和纹理图片，按照文件夹结构进行存储。符号对应的配置信息内容包括ID、ViewBox图形大小、SVG的Xml完整信息、纹理名称、高度、宽度、端子位置等。

2)按类型批量生成符号库模板

符号库模板是把同类型的独立分散的符号信息合并，可以有效的解决符号管理资源调配的问题。这里面包含两个方面的内容，一个是配置信息的集合，一个是纹理图片的统一，如图2所示，将各个符号的图形纹理合并为一张大图，并在配置信息中记录每个符号的纹理区域用于绘制调用。完成每个大类的符号库标准模板处理，生成统一的配置文件和对应的纹理，配置文件中包含每个符号的纹理UV坐标范围和端子位置信息以及相关的符号信息。

2、含符号设备的电网数据加载显示和管理

目前通用的电网数据为Svg/cim格式，记录符号的类别、ID、空间位置、缩放旋转角度、属性和关联信息等，根据空间位置和缩放信息，通过类别和ID，可以匹配到符号库中记录的图形信息；根据空间位置和缩放旋转信息可以生成符号渲染的空间顶点坐标，根据属性和关联信息可以用于后续的电网信息匹配。根据电力设备的类型，每个方案都采用图层的管理方式，每个图层管理同类设备目标。符号设备图层和符号库可以完整映射，每个符号图层对应符号库模板的标准纹理。每个图层负责该类设备的渲染显示和各种操作。本申请定义了一套前后端分离的处理方法，分别用于前端渲染和后台管理，可以有效的提高设备的交互和渲染上的性能。在加载数据的同时完成初始化任务。主要包含以下两个方面的内容：

1)批量渲染：

在图形绘制中传统的方式是对于每一个元件都调用设备绘制一次，在一个渲染周期内大量调用绘制设备会耗占大量的资源，使得系统屏幕刷新率急剧下降，本专利通过批量化处理的方式减少设备调用以提升绘制效率。因为电力符号设备的状态大多时候都是固化的状态，有少量的状态开关变化、增删改的需求，可以设计为建立固定的顶点缓冲区，记录每个设备在缓冲区中的起点位置，在单个设备属性被修改的时候可以通过索引位置快速定位到绘制缓冲区刷新其顶点位置和状态。在调用同类元件的缓冲区模板进行绘制呈现时设置一次纹理资源，绘制设备只需调用一次，在元件个数达到上万个以上的时候渲染加速的效率非常明显，如图3所示。通过符号库模板中的统一纹理的方式，只需要在绘制前设置一次纹理资源即可实现对图层的整体控制，有效的减少传统模式下每次绘制需设置一次纹理资源的繁琐和资源浪费。

2)建立空间索引：

本专利中采用四叉树算法根据每个符号设备的空间范围建立空间索引，如图4所示，采用空间索引可以通过图形区域查询快速定位到目标设备进行事件响应，通过屏幕坐标转换调用后台的空间索引可以快速定位拾取到要操作的元件进行下一步操作。在设备的大小、位置发生改变的时候可以直接用四叉树引用中更新该设备的级别范围信息。

批量绘制渲染，批量加载大规模符号设备，可保持屏幕绘制刷新速度和可见即可选的操作模式，可大大加强电网实时信息的动态监控效率和信息可视化，并通过空间索引可动态刷新任意设备的实时参数信息并以可视化方式呈现。

主要采用了空间索引技术，实现了“前后分离”的方法来解决大批量的元件设备同时绘制和交互的问题，并分别通过索引的方式进行加速。

实施例2

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供本发明还包括一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化系统，所述系统包括：

匹配模块：用于根据电网符号设备的类型与预先生成的缓冲区模板进行匹配；

实例化模块：用于将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化；

渲染模块：用于基于实例化的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源后，对所述电网符号设备进行批量绘制渲染。

所述渲染模块，还包括：缓冲区模板生成模块；

所述缓冲区模板生成模块，用于读取电网符号设备的信息并与预先生成的符号库图形模板进行匹配选择对应的符号库图形模板；

基于匹配的符号库图形模板批量生成缓冲区模板。

所述缓冲区模板生成模块，还包括符号库图形模板生成模块；

所述符号库图形模板生成模块，用于基于电网单线图和地理沿布图提取单个符号信息，生成符号库；

解析符号信息对每一个符号生成对应的配置信息和纹理图片；

根据解析的符号信息对符号库进行分类，将独立分散的所述配置信息和纹理图片按照类型统一，根据符号库类型批量生成每一大类的符号库图形模板。

符号库图形模板生成模块还包括配置信息信息模块，包括：

符号的纹理图片坐标、名称、符号信息、符号类型和符号状态。

实例化模块，包括：

根据电网符号设备的状态建立缓冲区；

将读取到的缓冲区模板保存到所述缓冲区中；

基于缓冲区中每个符号设备的空间范围采用四叉树算法建立空间索引；

基于每个电网符号设备在缓冲区的空间位置和缩放旋转信息生成所述电网符号设备的空间坐标；

如果电网符号设备的信息被修改，则采用空间索引通过所述电网符号设备在缓冲区的空间坐标定位并刷新所述电网符号设备的信息。

渲染模块还包括纹理资源模块，用于基于实例化后的缓冲区模板调用经过同类型电网符号图形模板统一的纹理图片设置纹理资源。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、系统、和计算机程序产品的流程图和方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和方框图中的每一流程和方框、以及流程图和方框图中的流程和方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，其特征在于，所述方法包括：

根据电网符号设备的类型与预先生成的缓冲区模板进行匹配；

将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化；

基于实例化后的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源，对所述电网符号设备进行批量绘制渲染。

2.如权利要求1所述的一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，其特征在于，所述预先生成的缓冲区模板，包括：

读取电网符号设备的信息并与预先生成的符号库图形模板进行匹配选择对应的符号库图形模板；

基于匹配的符号库图形模板按照电网符号设备类型批量生成缓冲区模板。

3.如权利要求2所述的一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，其特征在于，所述符号库图形模板的生成，包括：

基于电网单线图和地理沿布图提取单个符号信息，生成符号库；

解析符号信息对每一个符号生成对应的配置信息和纹理图片；

根据解析的符号信息对符号库进行分类，将独立分散的所述配置信息和纹理图片按照类型统一，根据符号库类型批量生成每一大类的符号库图形模板。

4.如权利要求3所述的一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，其特征在于，所述配置信息，包括：

符号的纹理图片坐标、名称、符号信息、符号类型和符号状态。

5.如权利要求1所述的一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，其特征在于，所述将匹配到的缓冲区对缓冲区模板进行实例化，包括：

根据电网符号设备的状态建立缓冲区；

将读取到的缓冲区模板保存到所述缓冲区中；

基于缓冲区中每个符号设备的空间范围采用四叉树算法建立空间索引；

基于每个电网符号设备在缓冲区的空间位置和缩放旋转信息生成所述电网符号设备的空间坐标；

如果电网符号设备的信息被修改，则采用空间索引通过所述电网符号设备在缓冲区的空间坐标定位并刷新所述电网符号设备的信息。

6.如权利要求1所述的一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化方法，其特征在于，所述基于实例化后的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源，包括：

基于实例化后的缓冲区模板调用经过同类型电网符号图形模板统一的纹理图片设置纹理资源。

7.一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化系统，其特征在于，所述系统包括：

匹配模块：用于根据电网符号设备的类型与预先生成的缓冲区模板进行匹配；

实例化模块：用于将匹配到的缓冲区模板在缓冲区进行实例化；

渲染模块：用于基于实例化的缓冲区模板调用纹理图片设置纹理资源后，对所述电网符号设备进行批量绘制渲染。

8.如权利要求7所述的一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化系统，其特征在于，所述渲染模块，还包括：缓冲区模板生成模块；

所述缓冲区模板生成模块，用于读取电网符号设备的信息并与预先生成的符号库图形模板进行匹配选择对应的符号库图形模板；

基于匹配的符号库图形模板批量生成缓冲区模板。

9.如权利要求8所述的一种适用于大规模电网符号设备的渲染可视化系统，其特征在于，所述缓冲区模板生成模块，还包括符号库图形模板生成模块；

所述符号库图形模板生成模块，用于基于电网单线图和地理沿布图提取单个符号信息，生成符号库；

解析符号信息对每一个符号生成对应的配置信息和纹理图片；

根据解析的符号信息对符号库进行分类，将独立分散的所述配置信息和纹理图片按照类型统一，根据符号库类型批量生成每一大类的符号库图形模板。