CN110765639B - 一种电气仿真建模方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气仿真建模方法、装置及可读存储介质，所述方法包括如下步骤：获取原始设计文件，并对所述原始设计文件进行分类处理；对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气实体清单与关键属性清单，进而关联匹配形成电气参数数据库；将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模。本发明方法通过对原始设计文件进行分类处理，提取获得电气实体清单与关键属性清单，然后关联匹配获得电气参数数据库，依据数据接口与协议封装为仿真数据包；最后将仿真数据包导入电气仿真软件以完成建模，从而从电气仿真模型架构、建立等环节的问题出发，为电气仿真模型的智能建立功能提供实现方案。

Description

一种电气仿真建模方法、装置及可读存储介质

技术领域

本发明涉及电气仿真建模技术领域，特别是一种电气仿真建模方法、装置及可读存储介质。

背景技术

电气仿真是对电气线路、或局域电力网络等宏观对象以及电气设备、电气模块、集成电路等微观对象进行试验测试的有效手段之一，具有操作便捷、启停迅速、安全可靠、表征力强的特点，尤其在高压试验、长期试验、破坏性试验及风险测试等方面，具有实体试验不可比拟的优势，已经成为电气设备性能评估、可靠性测试、风险预警及故障机理探查等方面最重要的技术手段之一。

为解决由于实验对象电路规模大、型式结构复杂、试验项目繁多、操作量大而带来的不便，进一步发挥电气仿真试验的优越性，通过多种基础原理和方法的综合运用，实现对仿真建模过程的辅助作用，为实现此目标采取的一种或多种技术手段的总和，称为仿真建模技术，此类技术与应用场景和仿真对象联系紧密，一般针对实际建模工作中操作繁杂、重复性强、人力依赖性强的环节开展，可以此为依据分为以下几类：

(1)元器件识读类

一般要求电气仿真模型与需进行试验测试的原始电气电路结构具有相同的逻辑关联关系，即需要满足以下要求：

①原始电气电路结构与建立的电气仿真模型具有相同种类、相同数量的电气设备、元器件或等效实体；

②各电气实体之间应当具有与原始电气电路结构相同的电气连接，且相应的电气连接应当有效反映需要考虑分析的电气性能、机械强度等属性；

③建立的电气仿真模型需要合理配置时钟、电源、接地等内容，以满足仿真软件运算需求，但不得对原始电气电路结构的运行造成明显扰动。

为此，一般需要对原始电气电路结构进行谨慎反复的清点与核对，对各类设备的型号、种类、数量以及关注参数进行记录。目前针对此环节常用的技术是OCR图文识别技术，通过图像分割与深度学习的方法，对原始电气电路结构资料中的设备信息进行识别，但截至目前，由于专业知识技能方面的差距，此类技术仅能实现由图文资料到设备表单的转化，即就目前而言，应用此类技术仅能完成对电气设备、元器件的识别计数以及附属图文信息的文字化转换，但不具备对应关联电气实体与附属属性关系的能力，亦即无法实现对原始电气电路结构的理解认识。

(2)仿真模型配置环节

此环节中仿真建模方法主要承担对已经布置好的电气实体进行关注属性参数的设置与调整工作，通常采用数据库技术实现这一功能，仿真建模技术工具首先将需要进行配置的设备参数按照预先编制的顺序或实体编号制成数据表格，随后按照表单顺序或实体编号在已经完成实体布置、关联与命名的电气仿真模型中对相应的实体进行检索，进而凭借仿真软件的参数配置功能将相应的数据项写入对应属性位置，如此循环直至整个表格均完成检索-关联-读取-写入的过程，完成仿真模型的参数配置。

这一方法要求电气仿真模型和原始电气电路结构必须均已完成结构架设，且需要严格按照一一对应的方式进行命名或编号，此方法本身并不具备纠错或防误功能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种电气仿真建模方法、装置及可读存储介质，从电气仿真模型架构、建立环节的问题出发，为电气仿真模型的智能建立功能提出新的实现方案。

本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种电气仿真建模方法，所述方法包括如下步骤：

获取原始设计文件，并对所述原始设计文件进行分类处理；

对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单；

对所述电气设计清单进行关联匹配以获得电气参数数据库；

将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模。

可选的，所述对所述原始设计文件进行分类处理，包括：

根据原始文件的格式将图形图像文件归为设计图纸类文件，以及，将文字文件归为设计方案类文件。

可选的，对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单，包括：

对设计图纸类文件进行图像分割，并对图像分割获得的分割图像通过图元库进行关系识别以获得电气实体清单。

可选的，在对图像分割获得的分割图像通过图元库进行关系识别以获得电气实体清单之前，所述方法还包括：

对原始设计图示表进行样本扩充以获得图元库。

可选的，对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单，还包括：

基于文件描述性语句对设计方案类文件进行关联信息提取以获得关键属性清单。

可选的，所述对所述电气设计清单进行关联匹配以获得电气参数数据库，包括：

在所获取的原始设计文件信息缺失的情况下，将所提取获得的电气实体清单和关键属性清单中的非空数据作为电气参数数据库；或者，

在正常获取原始设计文件信息的情况下，基于所述电气设计清单进行信息匹配以获得电气参数数据库。

可选的，基于所述电气设计清单进行信息匹配以获得电气参数数据库，包括：

通过所述电气实体清单中的任一实体的关键词信息在所述关键属性清单中进行检索并提取匹配信息；

将所述匹配信息与电气实体清单中对应的实体信息进行同名属性数值的语义分析核对：

在核对一致的情况下，将当前实体信息作为电气参数数据库；

在核对不一致的情况下，将检索到的新的实体信息补入当前实体的实体信息中以获得电气参数数据库；以及，

对同名属性数值存在冲突的实体信息进行报错。

可选的，在将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模之前，所述方法还包括：

按照需要采用的仿真软件要求将所述电气参数数据库按照预置协议封装为一个或多个仿真数据包；

所述将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模，包括：

将所述仿真数据包导入电气仿真软件以完成建模。

可选的，在将所述仿真数据包导入电气仿真软件以完成建模之后，所述方法还包括：

对完成建模的仿真模型进行规范性和正确性审查；

对审查过程中的仿真模型错误进行修复或者报警。

本发明的目的之二是通过这样的技术方案实现的，一种电气仿真建模，所述装置包括：

图文处理模块，用于获取原始设计文件，并对所述原始设计文件进行分类处理；

信息提取模块，用于对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单；

匹配模块，用于对所述电气设计清单进行关联匹配以获得电气参数数据库；

模型构建模块，用于将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模。

本发明的目的之三是通过这样的技术方案实现的，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现前述的方法的步骤。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：本发明方法通过对原始设计文件进行分类处理，提取获得电气设计清单，然后关联匹配获得电气参数数据库，最后将电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模，从而从电气仿真模型架构、建立等环节的问题出发，为电气仿真模型的智能建立功能提供实现方案。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明第一实施例流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本发明第一实施例提出一种电气仿真建模方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：

获取原始设计文件，并对所述原始设计文件进行分类处理；

对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单；

对所述电气设计清单进行关联匹配以获得电气参数数据库；

将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模。

本发明针对现存其他技术的功能单一、应用要求严苛、实用效果受限等问题，从电气仿真模型架构、建立、设置等各环节面临的主要工作难点问题出发，通过本发明方法能够予以解决或缓解，为电气仿真模型的智能建立功能提供实现方案。

可选的，所述对所述原始设计文件进行分类处理，包括：

根据原始文件的格式将图形图像文件归为设计图纸类文件，以及，将文字文件归为设计方案类文件。

具体的说，如图1所示，在本实施例中，将能够充分表征原始电气电路结构的设计文件作为原始输入，根据文件格式的不同，在本实施例中将图形图像类资料归入设计图纸类别处理，将文字类资料归入设计方案类别处理，分类有助于后期更加精确的建模，也可以根据实际情况采取其他的分类方式。

可选的，对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单，包括：

对设计图纸类文件进行图像分割，并对图像分割获得的分割图像通过图元库进行关系识别以获得电气实体清单。

可选的，在对图像分割获得的分割图像通过图元库进行关系识别以获得电气实体清单之前，所述方法还包括：

对原始设计图示表进行样本扩充以获得图元库。

具体的说，在本实施例中，对设计图纸类文件采用图像分割比对的方式进行识别统计，从而获得电气实体清单。

进一步的，在本实施例中，电气实体的图元库在传统设计图示表的基础上进行了专业性的扩充，具体实施中可以通过扩充样本库和增加训练的方式来进行扩充，扩充之后获得的图元库提升了图像信息识别与获取能力。

由此，电气设计清单的获取可以依靠图元库中关联关系识别策略，将图像信息中存在的电气实体种类、基本属性、标注信息进行全量读取与存储从而形成电气实体清单。

可选的，对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单，还包括：

基于文件描述性语句对设计方案类文件进行关联信息提取以获得关键属性清单。

具体的说，对设计方案类文件进行语义分析，通过关键词检索与语义比对等手段提取关联信息，形成关键属性清单。

对设计方案类文件，在本实施例中，主要采用专业关键词库检索匹配的方式进行关键信息提取，重点针对其中数据表格类信息的检索分析，更为具体的，以设备编号、名称或种类等描述性语句为依据对各类信息进行关联，从而形成围绕每个电气实体的关键属性清单。

可选的，所述对所述电气设计清单进行关联匹配以获得电气参数数据库，包括：

在所获取的原始设计文件信息缺失的情况下，将所提取获得的电气实体清单和关键属性清单中的非空数据作为电气参数数据库；或者，

在正常获取原始设计文件信息的情况下，基于所述电气设计清单进行信息匹配以获得电气参数数据库。

具体的说，在本实施例中，将形成的电气实体清单与关键属性清单传应用关联匹配策略进行处理，最终对各电气实体形成涵盖实体名称、种类、属性、参数等多维信息的电气参数数据库。

其中关联匹配策略，包括：

A.如果输入信息缺失，即原始电气电路结构设计资料仅包含图纸信息或文本信息，则直接将电气实体清单与关键属性清单中的非空部分作为电气参数数据库；

B.如果电气实体清单与关键属性清单均非空，也即在正常获取原始设计文件信息的情况下，则基于所述电气设计清单进行信息匹配以获得电气参数数据库。

可选的，基于所述电气设计清单进行信息匹配以获得电气参数数据库，包括：

通过所述电气实体清单中的任一实体的关键词信息在所述关键属性清单中进行检索并提取匹配信息；

将所述匹配信息与电气实体清单中对应的实体信息进行同名属性数值的语义分析核对：

在核对一致的情况下，将当前实体信息作为电气参数数据库；

在核对不一致的情况下，将检索到的新的实体信息补入当前实体的实体信息中以获得电气参数数据库；以及，

对同名属性数值存在冲突的实体信息进行报错。

具体的说，在本实施例中关联匹配策略，还包括：本实施例中以电气实体清单为例，对电气实体清单中每一个实体清单执行以下操作：

a.分别用任一实体的实体名称、实体编号、实体种类为关键词，在关键属性清单中进行检索，对精确匹配到的信息进行提取；

b.对提取的信息与电气实体清单中从图像文件中分析所得的信息进行匹配核对，即比对同名属性的数值，如果两者信息相符则不作进一步处理；

如果检索到新信息则补充入该实体的信息清单中，相当于检索到在实体清单中未包含的实体信息，则将匹配核对的结果取并集；

如果发现同名属性数值不符，存在属性上的抵触，亦即相同的实体属性存在两个不同的值，则提供错误信息，请求人工处理。

c.在电气实体清单中所有的电气实体完成遍历后，对关键属性清单进行相似的操作，以确保两者所有信息均已通过关联匹配策略处理，通过关联匹配策略处理之后形成电气参数数据库。

可选的，在将所述仿真数据包导入电气仿真软件以完成建模之前，所述方法还包括：

按照需要采用的仿真软件要求，将所述电气参数数据库按照预置协议封装为一个或多个数据包，经由数据接口导入电气仿真软件中，完成电气实体的布局、接线以及各项属性参数的配置导入。

可选的，在将所述仿真数据包导入电气仿真软件以完成建模之后，所述方法还包括：

对完成建模的仿真模型进行规范性和正确性审查；

对审查过程中的仿真模型错误进行修复或者报警。

具体的说，在本实施例中，针对各电气仿真软件运算需求以及电气电路设计的一般准则，对经由前述方法所形成的电气仿真模型进行规范性和正确性审查，对发现的诸如多点接地、异常开/短路、悬空接线等问题进行修复或报警。

综上，本发明方法综合运用图像处理技术和文字处理技术，平行地从不同种类原始资料文件中处理形成电气实体清单与关键属性清单，并通过关联匹配策略进行整合，实现对原始文件资料中能够表征原始电气电路信息的全量采集与核对。

本发明方法的电气实体图元库，相比现有技术的图元库就识别范围和精确度实现了显著扩充，除现有技术已能实现的实体种类识别、标注文字采集等功能外，进一步实现实体与标注信息的关联匹配、标注信息种类智能判断等功能，相比现有技术能够从设计图类文件中获取的信息量更大、更准确。

本发明方法制定了关联匹配策略，对图文转换模块处理形成的电气实体清单和关键属性清单进行梳理整合，一方面能有效扩充可供建模参考的电气实体信息总量，另一方面也在一定程度上实现了图像图形文件资料和文字文件资料的比照核对，有利于在前期环节发现原始资料中存在的矛盾或错误。

本发明方法可以针对主流电气仿真软件预置多套数据通讯方案，相比于现有技术，电气仿真软件对本发明所述技术的数据通讯适应性更强、数据读写效率更高。

本发明方法还开发了规范性审查功能，依靠电气仿真软件需求和一般电气设计规则形成的规则库对电气仿真模型的规范性和正确性进行核查，可在较大程度上预先发现可能存在的接线错误、配置错误或格式错误等问题，大大缩减电气方仿真模型的调试时间。

实施例二

本发明第二实施例提出一种电气仿真建模方法的具体实例

目前需要就某专变客户内部计量装置的运行状况进行评估，考虑到方便快捷和安全方面的需求，采用A软件仿真实验的方式进行，目前可供参考的资料包括客户提供的主要用电设备清单、电气设计图以及供电方案。

一般做法：需要人工详细查阅各项资料，列出各项设备的清单与所涉及的电气参数，随后通过手工方式在A软件下选用相应的电气实体，并逐个进行手工参数录入，工作量大、操作复杂，且容易出现错漏。

本发明方法的方案为：

1将主要用电设备清单、供电方案、电气设计图作为输入文件导入外部设备中，进行图文处理；

2图文处理模块从电气设计图中分析形成电气实体清单，从主要用电设备清单、供电方案中提取形成关键属性清单；

3电气实体清单与关键属性清单进行智能化的关联匹配，形成涵盖电源输入情况、线路网络拓扑、负荷运行情况、计量装置配置等方面信息的电气参数数据库；

4按照预置的A软件传输方案将各电气参数数据库封装成模型架构图、实体配置表、输入库、输出及分析模块等数据包发送至A软件数据接口，在A软件中逐个完成电气实体的放置、接线与属性设置；

5系统依据A软件运行需求以及电气规则进行合规性审查，经过少量修改调整通过审查；

6依据用户提供的工作状况设置试验方案；

7启动A软件仿真运行功能，仿真实验模型建立完成。

本发明方法能够同时处理包含图像和文本格式在内的多种类、多个文件，具备分析处理图形信息和文字信息的能力，相比于现有技术有效扩充了原始电气电路结构信息的采集渠道和来源，对电气仿真模型的指导性和参考性更强。

本发明方法实现了电气仿真模型的智能化审查，依托电气仿真软件要求和一般电气设计规范制订电气仿真规则库，在此技术上对系统建立的电气仿真模型进行规范性审查，能够预先发现接线错误、配置错误以及影响电气仿真软件运算的其他问题，有效降低电气仿真模型调试难度。

实施例三

一种电气仿真建模，所述装置包括：

图文处理模块，用于获取原始设计文件，并对所述原始设计文件进行分类处理；

信息提取模块，用于对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气实体清单与关键属性清单；

匹配模块，用于对所述电气设计清单与关键属性清单进行关联匹配，以获得电气参数数据库；

数据接口模块：用于对所述电气参数数据库通过预置协议进行封装，形成符合仿真软件调用需求的一个或多个仿真数据包；

模型构建模块，用于将所述仿真数据包导入电气仿真软件以完成建模；

审查及交互模块，用于对所述电气仿真模型进行格式与一般规范审查，并将错误信息以合理方式输出。

实施例四

本发明的目的之三是通过这样的技术方案实现的，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现第一实施例的方法的步骤。

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、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。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/或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/或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/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电气仿真建模方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取原始设计文件，并对所述原始设计文件进行分类处理，分为设计图纸类文件和设计方案类文件；

对原始设计图示表进行样本扩充以获得图元库；

对设计图纸类文件进行图像分割，并对图像分割获得的分割图像通过图元库进行关系识别以获得电气实体清单；

对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单,对设计方案类文件用关键词库检索匹配进行关键信息提取，获得关键属性清单；

将电气实体清单与关键属性清单用关联匹配策略进行处理，形成包括电源输入情况、线路网络拓扑、负荷运行情况、计量装置配置的电气参数数据库；

将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述原始设计文件进行分类处理，包括：

根据原始文件的格式将图形图像文件归为设计图纸类文件，以及，将文字文件归为设计方案类文件。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气参数数据库获取的步骤包括：

在所获取的原始设计文件信息缺失的情况下，将所提取获得的电气实体清单和关键属性清单中的非空数据作为电气参数数据库；或者，

在正常获取原始设计文件信息的情况下，基于所述电气设计清单进行信息匹配以获得电气参数数据库。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述电气设计清单进行信息匹配以获得电气参数数据库，包括：

通过所述电气实体清单中的任一实体的关键词信息在所述关键属性清单中进行检索并提取匹配信息；

将所述匹配信息与电气实体清单中对应的实体信息进行同名属性数值的语义分析核对：

在核对一致的情况下，将当前实体信息作为电气参数数据库；

在核对不一致的情况下，将检索到的新的实体信息补入当前实体的实体信息中以获得电气参数数据库；以及，

对同名属性数值存在冲突的实体信息进行报错。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模之前，所述方法还包括：

将所述电气参数数据库按照预置协议封装为一个或多个仿真数据包；

所述将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模，包括：

将所述仿真数据包导入电气仿真软件以完成建模。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模之后，所述方法还包括：

对完成建模的仿真模型进行规范性和正确性审查；

对审查过程中的仿真模型错误进行修复或者报警。

7.一种电气仿真建模装置，其特征在于，所述装置包括：

图文处理模块，获取原始设计文件，并对所述原始设计文件进行分类处理，分为设计图纸类文件和设计方案类文件；对设计图纸类文件进行图像分割，并对图像分割获得的分割图像通过图元库进行关系识别以获得电气实体清单；

信息提取模块，用于对分类处理后的原始设计文件进行信息提取获得电气设计清单,对设计方案类文件用关键词库检索匹配进行关键信息提取，获得关键属性清单；

匹配模块，用于将电气实体清单与关键属性清单用关联匹配策略进行处理，形成包括电源输入情况、线路网络拓扑、负荷运行情况、计量装置配置的电气参数数据库；

模型构建模块，用于将所述电气参数数据库导入电气仿真软件以完成建模。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。