CN110110430A - 一种面向水电领域的图形化建模与分析系统及其实现方法 - Google Patents

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陈涛
孙廷昌
丘恩华
周刚
徐斌
易成功
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Abstract

本发明公开了一种面向水电领域的图形化建模与分析系统及其实现方法，包括水电数据采集系统与图形化构建分析系统，所述图形化构建分析系统包括模型资源管理模块、模型图形化构建模块、图元组成模块与模型状态分析模块，模型资源管理模块用于对构建模型的相关数据以及各类图元进行管理，模型资源管理模块包括水电领域模型组成图元列表、水电领域模型描述文件、水电领域模型可执行文件。本发明实现效率高，且基于对水电领域设备结构设计模型状态数据的分析，能够有效判断领域模型内部执行逻辑的正确性，提高基于其构建的复杂仿真系统的可信度。

Description

一种面向水电领域的图形化建模与分析系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及水电工程领域，具体为一种面向水电领域的图形化建模与分析系统及其实现方法。
背景技术
随着科学技术的发展，计算机可视化技术和系统建模与分析技术相结合逐渐应用于各领域建模仿真。将复杂系统运行流程和数据转化为屏幕上的图形，可以使操作人员更加直观高效地建模与分析。在仿真系统中，模型是仿真的基础，描述了客观世界事物的特性，包括自然环境，客体之间的交互作用等。
水电工程施工总布置是对工程施工场地在施工期间进行的空间规划，它是根据施工场地的地形、地貌、水文、地质、气象、枢纽及永久建筑物布置等，为满足施工期间的分期、分区、分标的方案要求，加快工程施工进度和降低工程造价、保证工程施工安全及工程质量等要求而创造的环境条件。施工布置是一个相当复杂的系统。以往设计和决策人员只能依靠二维的图纸和到现场的调查进行简单、直观、经验性的设计和决策，工作繁琐低效。随着计算机技术的快速发展和在各行业中的广泛应用，地理信息系统技术被引入水电工程施工三维可视化辅助设计中，并取得了很好的效果，因此可视化技术和系统建模与分析技术在水电领域具有一定的应用价值，当前的可视化技术和系统建模与分析技术模型建设效率低下且可信度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向水电领域的图形化建模与分析系统及其实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种面向水电领域的图形化建模与分析系统，包括水电数据采集系统与图形化构建分析系统，所述图形化构建分析系统包括模型资源管理模块、模型图形化构建模块、图元组成模块与模型状态分析模块，模型资源管理模块用于对构建模型的相关数据以及各类图元进行管理，模型资源管理模块包括水电领域模型组成图元列表、水电领域模型描述文件、水电领域模型可执行文件；所述模型图形化构建模块用于图形化描述领域模型的组成元素及其逻辑执行流程，模型图形化构建模块包括基本图元构建单元和设备模型构建单元，基本图元构建单元用于根据对水电工程中各设备结构的统计分析结构，确定能够组合成各设备结构模型的基本图元种类，并确定各基本图元的驱动参数以及图形描述方式；设备模型构建单元用于对待建的水电工程设备进行拆分，得到能够组合成该设备的基本图元类型和数量，并调整各基本图元的驱动参数，搭建与该设备结构的几何外形一致的三维设计模型。
优选的，图元组成模块列举了构建模型需要用到的所有图元标识。
优选的，领域模型状态分析模块，用于对领域模型逻辑执行的正确性进行分析检验。
优选的，水电数据采集系统用于采集构建模型的基础数据源,水电数据采集系统包括采集模块、校验分析模块、分类存储模块、大数据挖掘模块与数据提取模块，采集模块用于对互联网、水电领域大数据所在内网中的可用数据进行网络爬虫采集，其在采集后将数据传输至校验分析模块；所述校验分析模块对可用数据进行META数据校验分析，校验分析后的数据发送至分类存储模块进行分类存储；所述大数据挖掘模块用于获取分类存储模块中已分类存储的数据，大数据挖掘模块对已分类存储的数据进行数据特性对比。
优选的，数据特性对比包括：步骤一：根据用户定义的关键字条件，明确数据挖掘任务的具体特征，在分类存储模块中已分类存储的数据进行海量数据检索、提取；步骤二：对获得数据进行预处理，确定数据挖掘任务所涉及的目标数据，对其进行数据噪声消除、消除冗余数据等处理，然后降维；步骤三：对已降维的数据与用户边界条件进行模糊对比，模糊对比后将符合条件的数据进行存储并生成数据挖掘模型库。
优选的，数据提取模块基于数据的特征、特性定义从数据挖掘模型库中提取，且该提取数据为用于对构建模型的相关数据，数据提取模块在将数据提取后发送至图形化构建分析系统。
本发明还提供了上述面向水电领域的图形化建模与分析系统的实现方法，其操作步骤包括：
S1：对水电工程领域的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；
S2：将待构建的水电工程的各设备进行拆分，得到能够组合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与水电工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构设计模型；
S3：对设备结构设计模型逻辑执行的正确性进行分析检验。
优选的，S1中具体操作步骤包括：a：分析水电工程中的设备结构模型的几何外形，得到组装成各设备结构几何外形的各基本图元，并将得到的基本图元划分为基本几何图元和构件图元；b：确定基本几何图元中各基本图元的节点名称，并根据各基本几何图元的几何外形确定其驱动参数；c：根据水电领域规范标准以及绘制构件图元便捷性，确定各构件图元的节点名称、型号格式、型号库及横型坐标系。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明基于对水电领域设备结构设计模型状态数据的分析，能够有效判断领域模型内部执行逻辑的正确性，从而有利于提高基于其构建的复杂仿真系统的可信度；通过水电数据采集系统实现对水电行业数据进行体系化的采集、挖掘、分析提取并形成构建模型的基础数据源，有利于提高水电模型建设的效率。
附图说明
图1为本发明实现方法的流程框图。
具体实施方式
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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种面向水电领域的图形化建模与分析系统，包括水电数据采集系统与图形化构建分析系统，所述图形化构建分析系统包括模型资源管理模块、模型图形化构建模块、图元组成模块与模型状态分析模块，模型资源管理模块用于对构建模型的相关数据以及各类图元进行管理，模型资源管理模块包括水电领域模型组成图元列表、水电领域模型描述文件、水电领域模型可执行文件；所述模型图形化构建模块用于图形化描述领域模型的组成元素及其逻辑执行流程，模型图形化构建模块包括基本图元构建单元和设备模型构建单元，基本图元构建单元用于根据对水电工程中各设备结构的统计分析结构，确定能够组合成各设备结构模型的基本图元种类，并确定各基本图元的驱动参数以及图形描述方式；设备模型构建单元用于对待建的水电工程设备进行拆分，得到能够组合成该设备的基本图元类型和数量，并调整各基本图元的驱动参数，搭建与该设备结构的几何外形一致的三维设计模型。
图元组成模块列举了构建模型需要用到的所有图元标识。
领域模型状态分析模块，用于对领域模型逻辑执行的正确性进行分析检验。
水电数据采集系统用于采集构建模型的基础数据源,水电数据采集系统包括采集模块、校验分析模块、分类存储模块、大数据挖掘模块与数据提取模块，采集模块用于对互联网、水电领域大数据所在内网中的可用数据进行网络爬虫采集，其在采集后将数据传输至校验分析模块；所述校验分析模块对可用数据进行META数据校验分析，校验分析后的数据发送至分类存储模块进行分类存储；所述大数据挖掘模块用于获取分类存储模块中已分类存储的数据，大数据挖掘模块对已分类存储的数据进行数据特性对比。
数据特性对比包括：步骤一：根据用户定义的关键字条件，明确数据挖掘任务的具体特征，在分类存储模块中已分类存储的数据进行海量数据检索、提取；步骤二：对获得数据进行预处理，确定数据挖掘任务所涉及的目标数据，对其进行数据噪声消除、消除冗余数据等处理，然后降维；步骤三：对已降维的数据与用户边界条件进行模糊对比，模糊对比后将符合条件的数据进行存储并生成数据挖掘模型库。
数据提取模块基于数据的特征、特性定义从数据挖掘模型库中提取，且该提取数据为用于对构建模型的相关数据，数据提取模块在将数据提取后发送至图形化构建分析系统。
上述面向水电领域的图形化建模与分析系统的实现方法，其操作步骤包括：
S1：对水电工程领域的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；
S2：将待构建的水电工程的各设备进行拆分，得到能够组合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与水电工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构设计模型；
S3：对设备结构设计模型逻辑执行的正确性进行分析检验。
S1中具体操作步骤包括：a：分析水电工程中的设备结构模型的几何外形，得到组装成各设备结构几何外形的各基本图元，并将得到的基本图元划分为基本几何图元和构件图元；b：确定基本几何图元中各基本图元的节点名称，并根据各基本几何图元的几何外形确定其驱动参数；c：根据水电领域规范标准以及绘制构件图元便捷性，确定各构件图元的节点名称、型号格式、型号库及横型坐标系。
本发明基于对水电领域设备结构设计模型状态数据的分析，能够有效判断领域模型内部执行逻辑的正确性，从而有利于提高基于其构建的复杂仿真系统的可信度；通过水电数据采集系统实现对水电行业数据进行体系化的采集、挖掘、分析提取并形成构建模型的基础数据源，有利于提高水电模型建设的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种面向水电领域的图形化建模与分析系统，其特征在于，包括水电数据采集系统与图形化构建分析系统，所述图形化构建分析系统包括模型资源管理模块、模型图形化构建模块、图元组成模块与模型状态分析模块，模型资源管理模块用于对构建模型的相关数据以及各类图元进行管理，模型资源管理模块包括水电领域模型组成图元列表、水电领域模型描述文件、水电领域模型可执行文件；
所述模型图形化构建模块用于图形化描述领域模型的组成元素及其逻辑执行流程，模型图形化构建模块包括基本图元构建单元和设备模型构建单元，基本图元构建单元用于根据对水电工程中各设备结构的统计分析结构，确定能够组合成各设备结构模型的基本图元种类，并确定各基本图元的驱动参数以及图形描述方式；设备模型构建单元用于对待建的水电工程设备进行拆分，得到能够组合成该设备的基本图元类型和数量，并调整各基本图元的驱动参数，搭建与该设备结构的几何外形一致的三维设计模型。
2.根据权利要求1所述的一种面向水电领域的图形化建模与分析系统，其特征在于：所述图元组成模块列举了构建模型需要用到的所有图元标识。
3.根据权利要求1所述的一种面向水电领域的图形化建模与分析系统，其特征在于：所述领域模型状态分析模块，用于对领域模型逻辑执行的正确性进行分析检验。
4.根据权利要求1所述的一种面向水电领域的图形化建模与分析系统，其特征在于：所述水电数据采集系统用于采集构建模型的基础数据源,水电数据采集系统包括采集模块、校验分析模块、分类存储模块、大数据挖掘模块与数据提取模块，采集模块用于对互联网、水电领域大数据所在内网中的可用数据进行网络爬虫采集，其在采集后将数据传输至校验分析模块；所述校验分析模块对可用数据进行META数据校验分析，校验分析后的数据发送至分类存储模块进行分类存储；所述大数据挖掘模块用于获取分类存储模块中已分类存储的数据，大数据挖掘模块对已分类存储的数据进行数据特性对比。
5.根据权利要求4所述的一种面向水电领域的图形化建模与分析系统，其特征在于：所述数据特性对比包括：步骤一：根据用户定义的关键字条件，明确数据挖掘任务的具体特征，在分类存储模块中已分类存储的数据进行海量数据检索、提取；步骤二：对获得数据进行预处理，确定数据挖掘任务所涉及的目标数据，对其进行数据噪声消除、消除冗余数据等处理，然后降维；步骤三：对已降维的数据与用户边界条件进行模糊对比，模糊对比后将符合条件的数据进行存储并生成数据挖掘模型库。
6.根据权利要求4所述的一种面向水电领域的图形化建模与分析系统，其特征在于：所述数据提取模块基于数据的特征、特性定义从数据挖掘模型库中提取，且该提取数据为用于对构建模型的相关数据，数据提取模块在将数据提取后发送至图形化构建分析系统。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种面向水电领域的图形化建模与分析系统及其实现方法，其特征在于，其操作步骤包括：
S1：对水电工程领域的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；
S2：将待构建的水电工程的各设备进行拆分，得到能够组合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与水电工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构设计模型；
S3：对设备结构设计模型逻辑执行的正确性进行分析检验。
8.根据权利要求7所述的一种面向水电领域的图形化建模与分析系统及其实现方法，其特征在于：S1中具体操作步骤包括：a：分析水电工程中的设备结构模型的几何外形，得到组装成各设备结构几何外形的各基本图元，并将得到的基本图元划分为基本几何图元和构件图元；b：确定基本几何图元中各基本图元的节点名称，并根据各基本几何图元的几何外形确定其驱动参数；
c：根据水电领域规范标准以及绘制构件图元便捷性，确定各构件图元的节点名称、型号格式、型号库及横型坐标系。
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