CN114037116A - 一种设备间路径确定方法、系统、存储介质及计算设备 - Google Patents

一种设备间路径确定方法、系统、存储介质及计算设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种设备间路径确定方法、系统、存储介质及计算设备，本发明利用起点栅格和终点栅格之间的局部栅格阵列获取邻接矩阵，根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取最优路径，有效实现了一次设备之间自动连线。

Description

一种设备间路径确定方法、系统、存储介质及计算设备
技术领域
本发明涉及一种设备间路径确定方法、系统、存储介质及计算设备，属于变电站一次接线系统自动成图技术领域。
背景技术
在智能变电站中，SSD描述了变电站内一次系统的电气拓扑关系，这些拓扑关系包含了一次设备与间隔的关系、一次设备与电压等级的关系、间隔与电压等级的关系以及一次设备之间的连接关系。
行业技术规范《智能变电站系统规格描述（SSD）建模工程实施技术规范》对变电站电气拓扑结构模型进行了规定，行业技术规范《电力系统图形描述规范》对电力系统设备图元的模型进行了定义，同时行业内的相关企业标准《变电站监控系统图形界面规范》对变电站一次系统接线进行了布局上的定义，这些为变电站一次接线系统自动成图提供了理论基础。
在变电站的建设过程中，期望可以快速准确的完成一次系统接线的图形化工作，就需要自动生成一次设备之间的连接线并且满足《变电站监控系统图形界面规范》的布局要求，因此现在急需一种设备间路径确定方法。
发明内容
本发明提供了一种设备间路径确定方法、系统、存储介质及计算设备，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种设备间路径确定方法，包括：
将系统连线的图形区域进行栅格划分，获得全局栅格阵列；
根据图形区域中的已使用区域，从全局栅格阵列中获取已使用区域对应的已使用栅格；
根据路径起点坐标和路径终点坐标，从全局栅格阵列中获取路径起点坐标对应的起点栅格和路径终点坐标对应的终点栅格；
获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建局部栅格阵列；
根据局部栅格阵列和已使用栅格，从局部栅格阵列中获取未使用栅格，构建未使用栅格的邻接矩阵；
根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合；
遍历可行路径集合，根据预设规则，确定最优路径。
将系统连线的图形区域进行等边长栅格划分，获得全局栅格阵列。
获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建包含起点栅格和终点栅格的局部栅格阵列。
获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，具体过程为：
若栅格满足以下预设条件，则栅格为起点栅格和终点栅格之间的栅格；
其中，预设条件为：
起点栅格左上角横坐标≤栅格的横坐标≤终点栅格右下角横坐标，并且起点栅格左上角纵坐标≤栅格的纵坐标≤终点栅格右下角纵坐标的栅格；栅格的横坐标为栅格中点的横坐标，栅格的纵坐标为栅格中点的纵坐标。
根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，采用深度优先算法获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合。
预设规则为：
将长度最短、拐点最少的路径作为最优路径；其中，路径长度为路径所经过栅格的个数。
若可行路径集合为空集，则扩展局部栅格阵列，重新构建未使用栅格的邻接矩阵，获取新的可行路径集合。
一种设备间路径确定系统，包括：
栅格划分模块：将系统连线的图形区域进行栅格划分，获得全局栅格阵列；
已使用栅格获取模块：根据图形区域中的已使用区域，从全局栅格阵列中获取已使用区域对应的已使用栅格；
起点终点栅格获取模块：根据路径起点坐标和路径终点坐标，从全局栅格阵列中获取路径起点坐标对应的起点栅格和路径终点坐标对应的终点栅格；
局部栅格阵列模块：获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建局部栅格阵列；
邻接矩阵模块：根据局部栅格阵列和已使用栅格，从局部栅格阵列中获取未使用栅格，构建未使用栅格的邻接矩阵；
可行路径集合模块：根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合；
最优路径模块：遍历可行路径集合，根据预设规则，确定最优路径。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行设备间路径确定方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行设备间路径确定方法的指令。
本发明所达到的有益效果：1、本发明利用起点栅格和终点栅格之间的局部栅格阵列获取邻接矩阵，根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取最优路径，有效实现了一次设备之间自动连线；2、本发明利用起点栅格和终点栅格之间的局部栅格阵列获取邻接矩阵，基于邻接矩阵来进行深度遍历优先计算，可有效减少深度优先遍历计算量，提高路径获取效率；3、本发明将已使用区域纳入整个算法的计算范围，在降低邻接矩阵规模，提高计算效率的同时，计算的路径结果可保证与现有图形区域最少交叉，保证了连接线的有效性。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明方法的具体流程；
图3为区域栅格化示例；
图4为局部栅格阵列对应的邻接矩阵示例。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种设备间路径确定方法，包括以下步骤：
步骤1，将系统连线的图形区域进行栅格划分，获得全局栅格阵列；
步骤2，根据图形区域中的已使用区域，从全局栅格阵列中获取已使用区域对应的已使用栅格；
步骤3，根据路径起点坐标和路径终点坐标，从全局栅格阵列中获取路径起点坐标对应的起点栅格和路径终点坐标对应的终点栅格；
步骤4，获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建局部栅格阵列；
步骤5，根据局部栅格阵列和已使用栅格，从局部栅格阵列中获取未使用栅格，构建未使用栅格的邻接矩阵；
步骤6，根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合；
步骤7，遍历可行路径集合，根据预设规则，确定最优路径。
上述方法利用起点栅格和终点栅格之间的局部栅格阵列获取邻接矩阵，根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取最优路径，有效实现了一次设备之间自动连线。
如图2所示，本发明先确定系统连线的图形区域、图形区域中的已使用区域、路径起点坐标和路径终点坐标。
图形区域为一矩形区域，该区域数据包括矩形区域的原点坐标（0,0）、长度、宽度，已使用区域为已布局一次设备的区域或已经被占用的区域，这些区域可以有一个或多个，一般为一个栅格的大小，每个区域也为矩形区域，区域数据包括矩形区域的坐标（x,y）、长度、宽度。
将系统连线的图形区域进行等边长栅格划分，即按照固定像素值为边长的栅格划分图形区域，获得全局栅格阵列。全局栅格阵列中，每个栅格都有Used属性、左上角坐标属性、右下角坐标属性、上相邻栅格属性、下相邻栅格属性、左相邻栅格属性、右相邻栅格属性。
通过已使用区域的左上角坐标及其长度、宽度，在全局栅格阵列中的所有栅格中，找到右下角坐标或者左上角坐标在已使用区域内的栅格，即为已使用区域对应的已使用栅格，这些已使用栅格的Used属性为true。
同样，在全局栅格阵列中的所有栅格中，通过比较起点坐标或终点坐标与栅格的左上角坐标和右下角坐标，满足栅格左上角坐标≤坐标≤栅格右下角坐标时，即该栅格为坐标对应的栅格，即从全局栅格阵列中获取路径起点坐标对应的起点栅格和路径终点坐标对应的终点栅格。
获得起点栅格和终点栅格后，可获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建包含起点栅格和终点栅格的局部栅格阵列。
获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，具体过程为：
若栅格满足以下预设条件，则栅格为起点栅格和终点栅格之间的栅格；
其中，预设条件为：
起点栅格左上角横坐标≤栅格的横坐标≤终点栅格右下角横坐标，并且起点栅格左上角纵坐标≤栅格的纵坐标≤终点栅格右下角纵坐标的栅格；栅格的横坐标为栅格中点的横坐标，栅格的纵坐标为栅格中点的纵坐标。
从局部栅格阵列查找Used属性为false的栅格，即获取未使用栅格，构建未使用栅格的邻接矩阵。
根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，采用深度优先算法获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合。
深度优先算法是对每一个可能的分支路径深入到不能再深入为止，而且每个栅格只能访问一次，具体包括以下过程：
1）访问起点栅格；
2）依次从起点栅格的未使用邻接栅格出发，对邻接矩阵进行深度优先遍历；直至邻接矩阵中和起点栅格有路径相通的栅格都被访问；
3）若此时邻接矩阵中尚有未被访问，则从一个未被访问的栅格出发，重新进行深度优先遍历，直到邻接矩阵中所有栅格均被访问过为止。
可行路径集合可能有多条路径，其中每条路径都由连续相邻的栅格组成，路径所经过栅格的个数，即为路径的长度，任意三个栅格的中心点不能连接成一条直线，即为一个拐点；根据预设规则，可从多条路径中获得最优的路径，即获得设备之间的连线。
预设规则为：将长度最短、拐点最少的路径作为最优路径；其中，路径长度为路径所经过栅格的个数。
当然可行路径集合可能为空集，那么就需要扩展局部栅格阵列，重新构建未使用栅格的邻接矩阵，获取新的可行路径集合。
扩展局部栅格阵列具体为向左、向右、向上、向下、向上下、向左右、向左上、向右上、向左下、向右下扩展局部栅格阵列，具体包括以下过程：
S1）在当前局部栅格阵列的基础上向左扩展局部栅格阵列1列，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S2；
S2）在当前局部栅格阵列的基础上向右扩展局部栅格阵列1列，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S3；
S3）在当前局部栅格阵列的基础上向上扩展局部栅格阵列1行，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S4；
S4）在当前局部栅格阵列的基础上向下各扩展局部栅格阵列1行，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S5；
S5）在当前局部栅格阵列的基础上向上、下扩展局部栅格阵列1行，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S6；
S6）在当前局部栅格阵列的基础上向左、右各扩展局部栅格阵列1列，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S7；
S7）在当前局部栅格阵列的基础上向左、上分别扩展局部栅格阵列1列和1行，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S8；
S8）在当前局部栅格阵列的基础上向右、上分别扩展局部栅格阵列1列和1行，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S9；
S9）在当前局部栅格阵列的基础上向左、下分别扩展局部栅格阵列1列和1行，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S10；
S10）在当前局部栅格阵列的基础上向右、下分别扩展局部栅格阵列1列和1行，对扩展后的局部栅格阵列重新构建邻接矩阵，即返回步骤5重新开始计算，如果可行路径集合的路径个数为0，则转至S1进行新一轮的局部栅格矩阵扩展和计算。
上述方法利用起点栅格和终点栅格之间的局部栅格阵列获取邻接矩阵，基于邻接矩阵来进行深度遍历优先计算，可有效减少深度优先遍历计算量，提高路径获取效率；同时上述方法将已使用区域纳入整个算法的计算范围，在降低邻接矩阵规模，提高计算效率的同时，计算的路径结果可保证与现有图形区域最少交叉，保证了连接线的有效性。
上述方法通过动态扩展栅格阵列的方式，缩减了邻接矩阵的规模，减少了深度优先算法的计算时间，减少了连接线的交叉，满足智能变电站一次系统接线自动成图应用中自动绘制电气设备间的连线的要求。
为了进一步说明上述方法，如图3所示，为栅格划分后的全局栅格阵列，其中栅格边长为5像素，已使用栅格，即Used属性为true的栅格有栅格C、栅格D、栅格I，起点栅格为栅格A，终点栅格为栅格L，那么栅格A~栅格L的所有栅格组成局部栅格阵列，并且其中未使用栅格有栅格A、B、E、F、G、H、J、K、L。
与栅格A相邻的栅格有B、J，与栅格B相邻的栅格有A、E，与栅格E相邻的栅格有B、F、G，与栅格F相邻的栅格有E、H，与栅格G相邻的栅格有E、H，与栅格H相邻的栅格有F、G、L，与L相邻的栅格有H。依据以上相邻关系，构建如图4所示的邻接矩阵。
采用深度优先遍历算法，起点栅格A到终点栅格L的可行路径集合包含路径1：A-B-E-F-H-L、路径2：A-B-E-G-H-L。
路径1的经过6个栅格，则长度为6，栅格E、G、H的中心点不能连成一条直线，则拐点为1；路径2经过6个栅格，则长度为6，栅格B、E、H和栅格G、H、L的中心点都不能连成一条直线，则拐点为2。那么按照拐点最少、路径最短的原则选择最优路径，路径1即为起点栅格A到终点栅格L的最优路径。
如果图3中的栅格H的Used属性为true，那么可行路径集合为空集，则在局部栅格区域右扩一列，返回步骤5重新构建新的邻接矩阵，再次使用深度优先算法计算新的邻接矩阵，可以计算出可行路径集合。
一种设备间路径确定系统，包括：
栅格划分模块：将系统连线的图形区域进行栅格划分，获得全局栅格阵列；
已使用栅格获取模块：根据图形区域中的已使用区域，从全局栅格阵列中获取已使用区域对应的已使用栅格；
起点终点栅格获取模块：根据路径起点坐标和路径终点坐标，从全局栅格阵列中获取路径起点坐标对应的起点栅格和路径终点坐标对应的终点栅格；
局部栅格阵列模块：获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建局部栅格阵列；
邻接矩阵模块：根据局部栅格阵列和已使用栅格，从局部栅格阵列中获取未使用栅格，构建未使用栅格的邻接矩阵；
可行路径集合模块：根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合；
最优路径模块：遍历可行路径集合，根据预设规则，确定最优路径。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行设备间路径确定方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行设备间路径确定方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
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 (10)

1.一种设备间路径确定方法，其特征在于，包括：
将系统连线的图形区域进行栅格划分，获得全局栅格阵列；
根据图形区域中的已使用区域，从全局栅格阵列中获取已使用区域对应的已使用栅格；
根据路径起点坐标和路径终点坐标，从全局栅格阵列中获取路径起点坐标对应的起点栅格和路径终点坐标对应的终点栅格；
获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建局部栅格阵列；
根据局部栅格阵列和已使用栅格，从局部栅格阵列中获取未使用栅格，构建未使用栅格的邻接矩阵；
根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合；
遍历可行路径集合，根据预设规则，确定最优路径。
2.根据权利要求1所述的一种设备间路径确定方法，其特征在于，将系统连线的图形区域进行等边长栅格划分，获得全局栅格阵列。
3.根据权利要求1所述的一种设备间路径确定方法，其特征在于，获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建包含起点栅格和终点栅格的局部栅格阵列。
4.根据权利要求1或3所述的一种设备间路径确定方法，其特征在于，获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，具体过程为：
若栅格满足以下预设条件，则栅格为起点栅格和终点栅格之间的栅格；
其中，预设条件为：
起点栅格左上角横坐标≤栅格的横坐标≤终点栅格右下角横坐标，并且起点栅格左上角纵坐标≤栅格的纵坐标≤终点栅格右下角纵坐标的栅格；栅格的横坐标为栅格中点的横坐标，栅格的纵坐标为栅格中点的纵坐标。
5.根据权利要求1所述的一种设备间路径确定方法，其特征在于，根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，采用深度优先算法获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合。
6.根据权利要求1所述的一种设备间路径确定方法，其特征在于，预设规则为：
将长度最短、拐点最少的路径作为最优路径；其中，路径长度为路径所经过栅格的个数。
7.根据权利要求1所述的一种设备间路径确定方法，其特征在于，若可行路径集合为空集，则扩展局部栅格阵列，重新构建未使用栅格的邻接矩阵，获取新的可行路径集合。
8.一种设备间路径确定系统，其特征在于，包括：
栅格划分模块：将系统连线的图形区域进行栅格划分，获得全局栅格阵列；
已使用栅格获取模块：根据图形区域中的已使用区域，从全局栅格阵列中获取已使用区域对应的已使用栅格；
起点终点栅格获取模块：根据路径起点坐标和路径终点坐标，从全局栅格阵列中获取路径起点坐标对应的起点栅格和路径终点坐标对应的终点栅格；
局部栅格阵列模块：获取起点栅格和终点栅格之间的栅格，构建局部栅格阵列；
邻接矩阵模块：根据局部栅格阵列和已使用栅格，从局部栅格阵列中获取未使用栅格，构建未使用栅格的邻接矩阵；
可行路径集合模块：根据起点栅格、终点栅格和邻接矩阵，获取起点栅格到终点栅格的可行路径集合；
最优路径模块：遍历可行路径集合，根据预设规则，确定最优路径。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法的指令。
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