CN111988175A - 一种电力通信网络可视化的优化方法 - Google Patents

一种电力通信网络可视化的优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111988175A
CN111988175A CN202010841473.XA CN202010841473A CN111988175A CN 111988175 A CN111988175 A CN 111988175A CN 202010841473 A CN202010841473 A CN 202010841473A CN 111988175 A CN111988175 A CN 111988175A
Authority
CN
China
Prior art keywords
network
layout
node
visualization
calculating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010841473.XA
Other languages
English (en)
Inventor
杨杉
饶强
刘昕
张�成
齐放
姚渭箐
柯旺松
张岱
胡晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Information and Telecommunication Branch of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Information and Telecommunication Branch of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Information and Telecommunication Branch of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd filed Critical Information and Telecommunication Branch of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority to CN202010841473.XA priority Critical patent/CN111988175A/zh
Publication of CN111988175A publication Critical patent/CN111988175A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/22—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks comprising specially adapted graphical user interfaces [GUI]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/04—Network management architectures or arrangements
    • H04L41/044—Network management architectures or arrangements comprising hierarchical management structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803—Configuration setting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0876—Aspects of the degree of configuration automation
    • H04L41/0886—Fully automatic configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0889—Techniques to speed-up the configuration process
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/12—Discovery or management of network topologies
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电力通信网络可视化的优化方法，包括步骤：(1)网络初始布局：在后端使用力导向布局算法计算所有节点坐标，并对节点坐标进行持久化存储。(2)网络动态布局：针对新增节点，通过与已有节点的连接关系计算初始坐标，并对局部网络进行调整布局。(3)网络分层可视化：针对大型网络的局部进行可视化，对节点和关系进行增量加载与预缓存。本发明解决了大型网络的手动布局所出现的操作复杂且布局不合理问题，自动布局出现的节点位置不固定问题、以及可视化过程渲染速度过慢等问题。在网络拓扑结构表达准确完整的前提下，保证了网络的布局均匀、结构稳定、渲染流畅，在一定程度上提升了可视化网络的可操作性和可用性。

Description

一种电力通信网络可视化的优化方法
【技术领域】
本发明涉及电力通信软件开发技术领域，特别涉及一种电力通信网络可视化的优化方法。
【背景技术】
电力通信网拓扑日趋复杂，管理的网元对象数量和类型日趋增加，经常需要多套专业对各种类型的网元分别进行管理，其中网络可视化系统可以辅助用户快速地理解网络结构，深挖网络数据内部隐藏的价值。其中节点-链路图是表达电力通信网络结构的最通用和可靠的形式，但随着网元对象数量的增加，数据规模逐渐扩大，节点-链路图容易出现节点和链路相互遮挡的情况，同时手动进行网络布局的难度也越来越大。
现有网络自动布局算法主要有树形布局算法、射线型布局算法、层次性布局算法、网格型布局算法、力导向布局算法等。其中力导向布局算法使用最为常见，但力导向布局需要不停迭代进行，时间复杂度很高，当网络节点过多时，所需迭代次数会变多，所需布局时间也会增长。力导向布局算法的所有节点的初始坐标为随机生成，导致多次调用布局算法所得到的网络布局可能发生变化，不利于用户掌握网络结构。前端进行可视化时，可能由于数据量过多占用内存导致GC开销过大，同时还会出现动画不流畅、绘制canvas卡顿和页面卡死等问题。
【发明内容】
有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种电力通信网络可视化的优化方法，有效减少网络布局时间，固定网络节点位置，保障前端可视化的流畅度。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电力通信网络可视化的优化方法，包括以下步骤：
(1)网络初始布局：在后端使用力导向布局算法计算所有节点坐标，并对节点坐标进行持久化存储。
(2)网络动态布局：针对新增节点，通过与已有节点的连接关系计算初始坐标，并对局部网络进行调整布局。
(3)网络分层可视化：针对大型网络的局部进行可视化，对节点和关系进行增量加载与预缓存。
进一步,所述步骤(1)中导向布局算法包括以下：
(1.1)使用力导向布局算法进行坐标计算，所有节点的初始坐标随机生成，通过计算任意两点的相互斥力与有连接关系的节点间的相互引力产生的合力，将合力转换为偏移量，并对最大偏移量进行限制，根据偏移量计算每一个节点的新坐标，经过多次迭代最终达到动态平衡，所有节点的位置偏移量小于事先设置的最小偏移量。
(1.2)整个计算过程在后端进行，使用数据库对最终的计算结果进行持久化存储。
优选地，步骤(2)网络动态布局包括：
(2.1)网络中每新增一个节点，通过网络关系获取与新增节点的一跳节点，由多个一跳节点构成一个多边形，使用持久化存储的坐标计算多边形的重心坐标，将所述重心坐标作为新增节点的初始坐标。
(2.2)使用新增节点的一跳节点计算对新增节点的引力，根据新增节点的初始坐标获取临近节点，并计算临近节点对新增节点产生的斥力，根据引力和斥力计算新增节点的偏移量，此偏移量也受最大偏移量限制，扩大临近节点坐标取值范围继续迭代计算，直到新增节点的位置偏移量小于的最小偏移量达到平衡。
优选地，步骤(3)网络分层可视化包括：
(3.1)在前端进行网络可视化时，可将数据可分为已加载数据和未加载数据,其中已加载数据可继续分为展示中数据和预加载数据。
(3.2)根据所述的数据分类情况，网络可视化内容从大到小可分为三个部分：全局网络、加载网络、展示网络。
(3.3)网络可视化初始阶段加载所述加载网络的数据，并对加载网络的中心部分进行展示，展示范围为加载网络的面积的一半，构成所述展示网络。
(3.4)在对展示网络进行如拖拽、放缩等操作时加载网络中已有数据可直接进行展示，并对加载网络范围进行调整，采用增量加载的方式对未加载数据进行加载。
本发明的有益效果是，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于在图布局技术的基础上结合了增量加载可视化技术，能够取得下列有益效果：
(1)布局均匀。本发明采用力导向布局算法对网络进行自动布局，在大数据量情况下比人为布局要更为均匀美观。
(2)结构稳定。本发明在数据导入阶段进行算法布局，布局算法在后端执行，结果存储于数据库中，多次读取网络拓扑结构时，节点位置关系不变，同时不需要重新布局，节省了布局时间。
(3)使用流畅。本发明使用预加载与增量加载的方式，对部分网络拓扑结构进行绘制，解决了大数据量导致的高内存占用、绘制卡顿和页面假死等问题。整体网络节点过多，关系复杂，不利于用户观测网络细节，对局部进行展示还有助于用户理解网络结构。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明各组成模块的衔接关系示意图。
图2为本发明力导向算法示意图。
图3为本发明网络分层可视化示意图。
【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。
参看图1、图2与图3，一种电力通信网络可视化的优化方法，(1)网络初始布局：在后端使用力导向布局算法计算所有节点坐标，并对节点坐标进行持久化存储。(2)网络动态布局：针对新增节点，通过与已有节点的连接关系计算初始坐标，并对局部网络进行调整布局。(3)网络分层可视化：针对大型网络的局部进行可视化，对节点和关系进行增量加载与预缓存。
本发明在后端使用力导向布局算法进行网络布局，在前端使用增量加载的方式进行网络展示，使网络布局更加均匀、可视化界面更加流畅。
本发明对传统的电力通信网络可视化方法进行了优化，采用力导向布局算法进行初始布局，通过计算初始坐标来加速动态布局，并对布局结果进行持久化存储；本发明在后端使用力导向布局算法进行网络布局，在前端使用增量加载的方式进行网络展示，使网络布局更加均匀、可视化界面更加流畅。
本发明对传统的电力通信网络可视化方法进行了优化，采用力导向布局算法进行初始布局，通过计算初始坐标来加速动态布局，并对布局结果进行持久化存储；采用增量加载的方式进行网络的可视化过程，将数据划分为未加载数据、预缓存数据和可视化数据，将网络划分为全局网络、加载网络、展示网络。
如图1及图2所示，本发明的改进方案分为三个部分：网络的初始布局、网络的动态布局、可视化应用。具体地，本发明方法包括：
(1)网络初始布局，在后端使用力导向布局算法计算所有节点坐标，并对节点坐标进行持久化存储。
本发明实施例中，步骤(1)包括
(1.1)导入网络拓扑信息，随机初始化每一个结点的坐标。
(1.2)计算任意两点间的斥力，计算公式为。
(1.3)计算相连边的引力，计算公式为。
(1.4)计算每个点所受合力，并将合力转化为位移，位移小于最大偏移量限制时，根据位移更新平衡位置；否则保持位移方向不变，位移距离改为最大偏移量。
(1.5)如果网络位置信息收敛，即每个节点移动的范围很小时或者达到算法运行的迭代次数，则结束力导向算法，进入步骤(1.6)；否则返回算法步骤(1.3)继续。
(1.6)保存整个网络的各个节点的位置。
其中斥力存在于任意两点之间，引力仅存在于有相连边的两点之间，限制最大偏移量是为了防止偏移过大无法收敛，如图3所示。可通过计算网络中当前节点的数量和网络中预期节点的数量，调整布局范围、最大偏移量、kr、ks、位移量公式等，使网络布局内保持布局均匀，密度合理。
(2)所述的网络动态布局，针对新增节点，通过与已有节点的连接关系计算初始坐标，并对局部网络进行调整布局。
本发明实施例中，步骤(2)包括
(2.1)网络中每新增一个节点，通过网络关系获取与新增节点的一跳节点，由多个一跳节点构成一个多边形，使用持久化存储的坐标计算多边形的重心坐标，将所述重心坐标作为新增节点的初始坐标。重心计算公式为：
(2.2)使用新增节点的一跳节点计算对新增节点的引力，根据新增节点的初始坐标获取临近节点，并计算临近节点对新增节点产生的斥力，根据引力和斥力计算新增节点的偏移量，此偏移量也受最大偏移量限制，扩大临近节点坐标取值范围继续迭代计算，直到新增节点的位置偏移量小于的最小偏移量达到平衡。
(3)所述的网络分层可视化，针对大型网络的局部进行可视化，对节点和关系进行增量加载与预缓存。
(3.1)在前端进行网络可视化时，可将数据可分为已加载数据和未加载数据,其中已加载数据可继续分为展示中数据和预加载数据。
(3.2)根据所述的数据分类情况，网络可视化内容从大到小可分为三个部分：全局网络、加载网络、展示网络。
(3.3)网络可视化初始阶段加载所述加载网络的数据，并对加载网络的中心部分进行展示，展示范围为加载网络的面积的一半，构成所述展示网络。
(3.4)在对展示网络进行如拖拽、放缩等操作时加载网络中已有数据可直接进行展示，并对加载网络范围进行调整，采用增量加载的方式对未加载数据进行加载。
如图3所示，用户在展示网络中进行操作，当需要对显示的网络进行位移时，加载网络中的预加载数据可直接用于展示网络，同时加载网络也跟随着进行位移，并向后端获取未加载数据，以增量加载的形式加载到加载网络中。
使用本发明的方法，只需在网络初始阶段对全局网络进行一次布局算法，将结果存储到数据库中，后续对网络拓扑的使用直接从数据库获取位置关系，不需要重复布局。当出现新的节点和关系需要添加时，采用本发明方法的动态布局方案可减少力导向算法迭代的次数，并较少的改变原有网路的位置关系，保持网络结构稳定。在前端进行可视化的过程中，若对全局网络进行展示时发现节点过多，难以寻找目标节点，采用了分层可视化和增量加载的方式对局部网络进行可视化，降低了系统的内存占用，保持了可视化应用的流畅度。采用增量加载的方式进行网络的可视化过程，将数据划分为未加载数据、预缓存数据和可视化数据，将网络划分为全局网络、加载网络、展示网络。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电力通信网络可视化的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)网络初始布局：在后端使用力导向布局算法计算所有节点坐标，并对节点坐标进行持久化存储；
(2)网络动态布局：针对新增节点，通过与已有节点的连接关系计算初始坐标，并对局部网络进行调整布局；
(3)网络分层可视化：针对大型网络的局部进行可视化，对节点和关系进行增量加载与预缓存。
2.根据权利要求1所述的一种电力通信网络可视化的优化方法，其特征在于，所述步骤(1)中导向布局算法包括以下：
(1.1)使用力导向布局算法进行坐标计算，所有节点的初始坐标随机生成，通过计算任意两点的相互斥力与有连接关系的节点间的相互引力产生的合力，将合力转换为偏移量，并对最大偏移量进行限制，根据偏移量计算每一个节点的新坐标，经过多次迭代最终达到动态平衡，所有节点的位置偏移量小于事先设置的最小偏移量；
(1.2)整个计算过程在后端进行，使用数据库对最终的计算结果进行持久化存储。
3.根据权利要求1所述的一种电力通信网络可视化的优化方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
(2.1)网络中每新增一个节点，通过网络关系获取与新增节点的一跳节点，由多个一跳节点构成一个多边形，使用持久化存储的坐标计算多边形的重心坐标，将所述重心坐标作为新增节点的初始坐标；
(2.2)使用新增节点的一跳节点计算对新增节点的引力，根据新增节点的初始坐标获取临近节点，并计算临近节点对新增节点产生的斥力，根据引力和斥力计算新增节点的偏移量，此偏移量也受最大偏移量限制，扩大临近节点坐标取值范围继续迭代计算，直到新增节点的位置偏移量小于的最小偏移量达到平衡。
4.根据权利要求1所述的一种电力通信网络可视化的优化方法，其特征在于，步骤(3)包括：
(3.1)在前端进行网络可视化时，可将数据可分为已加载数据和未加载数据,其中已加载数据可继续分为展示中数据和预加载数据；
(3.2)根据所述的数据分类情况，网络可视化内容从大到小可分为三个部分：全局网络、加载网络、展示网络；
(3.3)网络可视化初始阶段加载所述加载网络的数据，并对加载网络的中心部分进行展示，展示范围为加载网络的面积的一半，构成所述展示网络；
(3.4)在对展示网络进行如拖拽、放缩等操作时加载网络中已有数据可直接进行展示，并对加载网络范围进行调整，采用增量加载的方式对未加载数据进行加载。
CN202010841473.XA 2020-08-20 2020-08-20 一种电力通信网络可视化的优化方法 Pending CN111988175A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010841473.XA CN111988175A (zh) 2020-08-20 2020-08-20 一种电力通信网络可视化的优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010841473.XA CN111988175A (zh) 2020-08-20 2020-08-20 一种电力通信网络可视化的优化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111988175A true CN111988175A (zh) 2020-11-24

Family

ID=73442392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010841473.XA Pending CN111988175A (zh) 2020-08-20 2020-08-20 一种电力通信网络可视化的优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111988175A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103049640A (zh) * 2012-10-30 2013-04-17 北京科东电力控制系统有限责任公司 基于地理信息系统的电网多态多维显示控制方法
CN105045870A (zh) * 2015-07-15 2015-11-11 贵州电力试验研究院 一种基于wpf的电力运行驾驶舱可视化方法和系统
CN106484408A (zh) * 2016-09-29 2017-03-08 电子科技大学 一种基于html5的节点关系图显示方法及系统
US20170336954A1 (en) * 2015-03-30 2017-11-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Interactive analysis of data based on progressive visualizations
CN109962811A (zh) * 2019-01-07 2019-07-02 西南科技大学 一种针对时变网络数据的增量式稳态布局方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103049640A (zh) * 2012-10-30 2013-04-17 北京科东电力控制系统有限责任公司 基于地理信息系统的电网多态多维显示控制方法
US20170336954A1 (en) * 2015-03-30 2017-11-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Interactive analysis of data based on progressive visualizations
CN105045870A (zh) * 2015-07-15 2015-11-11 贵州电力试验研究院 一种基于wpf的电力运行驾驶舱可视化方法和系统
CN106484408A (zh) * 2016-09-29 2017-03-08 电子科技大学 一种基于html5的节点关系图显示方法及系统
CN109962811A (zh) * 2019-01-07 2019-07-02 西南科技大学 一种针对时变网络数据的增量式稳态布局方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶义: "省级电网均匀图的快速自动生成算法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111369656B (zh) 一种基于WebGL可编辑大场景渐进式实时渲染方法
US6768486B1 (en) Modifying subobjects of geometry objects based on per-subobject objects
US20030011601A1 (en) Graphics image creation apparatus, and method and program therefor
US20130187922A1 (en) Systems and Methods for Graphical Layout
JP2005228320A (ja) 深さ画像基盤の３次元グラフィックデータの高速視覚化方法、装置及びプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体
WO2013112628A1 (en) Systems and methods for graph rendering
CN101261743A (zh) 一种基于规则网格的大规模地形漫游模拟方法
CN114357311B (zh) 一种基于社区发现与聚类优化的力导向图布局方法
CN104751507A (zh) 图形内容渲染方法和装置
CN107220372A (zh) 一种三维地图线要素注记自动放置方法
CN110473292A (zh) 一种三维场景中模型自动化加载布局方法
KR100903777B1 (ko) 3차원 광선 추적 시스템에서 적응형 다중 계층 케이디-트리구조 알고리즘을 이용한 광선 추적 방법 및 장치
Ribelles et al. Multiresolution modeling of arbitrary polygonal surfaces: a characterization
US20230042578A1 (en) Method for Generating a Hierarchical Data Structure, Hierarchical Data Structure, and Method for Streaming Three-Dimensional Objects
CN103714192A (zh) 基于自适应r-树的大数据量铁路三维设计模型渲染方法
CN112464040B (zh) 图结构识别、可视化展示及显示操作方法及装置
CN111988175A (zh) 一种电力通信网络可视化的优化方法
Olsson et al. Efficient virtual shadow maps for many lights
US6762757B1 (en) Using hardware devices to generate modified geometry objects based on instructions provided by extension objects
Mateo et al. Hierarchical, Dense and Dynamic 3D Reconstruction Based on VDB Data Structure for Robotic Manipulation Tasks
CN114332376B (zh) 一种基于拓扑结构流形空间的树状三维模型重建方法
CN110990737A (zh) 基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法
Auber et al. Improved efficiency of spring embedders: Taking advantage of gpu programming
CN109754360A (zh) 一种海量三维地理信息调度方法
CN117953181B (zh) 一种面向web3d的顶点分层与增量式lod方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201124