CN117634113A - 电网信息模型转化为fbx格式的方法、系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的电网信息模型转化为FBX格式的方法、系统及电子设备，涉及数据处理技术领域。本发明从GIM的文件中提取7Z文件并解压，以GIM的project.cbm入口文件为根节点，基于嵌套关系，生成xml文件。依据GIM标准规范中的标准，创建对应的网格化建模函数接口，并读取.ifc格式文件和.stl格式文件，以完成三维引擎内核模型的创建。利用xml文件结合FBX SDK库得到FBX格式的层级结构，通过读取三维底座引擎内核创建的信息，将三维引擎内核模型的信息赋予对应的末端节点，完成GIM到FBX格式的转换，解决GIM交换格式不通用问题。同时实现模型的优化，降低模型的复杂度、缩小模型文件的数据量。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种电网信息模型转化为FBX格式的方法、系统及电子设备。
背景技术
电网信息模型(Grid InformationModel，GIM)是为满足输变电工程三维设计需要而制定的一种技术标准，其建立在输变电过程各阶段的信息化以及数字化应用的系统上。以工程各相关信息数据为基础，采用三维数字化技术建立的工程信息集合，具备完备性、关联性、一致性、唯一性、扩展性等特点，能够满足可视化、可分析、可编辑、可出图等工程全寿命周期应用需求，为输变电工程数字化移交提供了数据基础。因此推动GIM标准化发展，对工程进行全寿命周期管理，实现数据共享化具有重要意义。数字孪生电网是新型电力系统建设的重要试点，对于加快电网数字化转型，以数字技术提升电网可描述、可控制能力，有效支撑新型电力系统建设和提升电力保供能力具有重要意义。虽然GIM是数字孪生电网的标准化三维数据模型基础，但在应用时并没考虑模型的通用标准化移植、模型优化等问题，使得模型存在复杂度高、模型文件的数据量大、不能适应更多的软硬件环境等问题。并且，在将GIM集成到数字孪生系统的过程中，需要将GIM转换成数字孪生系统支持的不同格式，例如OFF、OBJ、FBX等格式)，并不具有通用性。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种电网信息模型转化为FBX格式的方法、系统及电子设备。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电网信息模型转化为FBX格式的方法，包括：
获取标准电网信息模型的缓冲区中的文件；所述标准电网信息模型为满足设定条件的电网信息模型；
从所述文件中提取文件格式为7Z的文件，并对文件格式为7Z的文件进行解压，得到解压文件；所述解压文件包括：.cbm格式文件、.dev格式文件、.sch格式文件、.fam格式文件、.phm格式文件和.mod格式文件；
将所述解压文件按照文件格式分别存储在不同文件夹中；不同文件夹包括：CBM文件夹、DEV文件夹、PHM文件夹和MOD文件夹；
以电网信息模型的project.cbm入口文件为根节点，根据各文件夹中文件之间的嵌套关系，生成xml文件；所述xml文件为存储电网信息模型中层级结构的文件；
解析.mod格式文件，读取.mod格式文件中的参数信息；所述.mod格式文件中的参数信息包括：模型类型、尺寸、驱动参数、坐标位置和空间变换尺寸；
依据电网信息模型标准规范中定义的基础组件的标准，创建对应的网格化建模函数接口；所述网格化建模函数接口根据.mod格式文件中参数信息的参数的取值，自动调节片面数；所述基础组件包括：基础图元、型钢构件、架空线路和电缆线路；
读取.ifc格式文件和.stl格式文件，并通过三维底座引擎完成三维引擎内核模型的创建；
基于所述xml文件解析创建后的电网信息模型的层级结构，并利用解析后的层级结构结合FBX SDK库得到FBX格式的层级结构，通过读取三维底座引擎内核创建的信息，将三维引擎内核模型的信息赋予对应的末端节点，以将电网信息模型转换到FBX格式；所述三维底座引擎内核创建的信息包括：mesh中点、颜色、UV和法线；三维引擎内核模型的信息包括纹理和空间变换矩阵。
可选地，将所述解压文件按照文件格式分别存储在不同文件夹中，具体为：
将.cbm格式文件、.fam格式文件以及.ifc格式文件存储在所述CBM文件夹；
将.dev格式文件、.fam格式文件以及.sch格式文件存储在所述DEV文件夹中；
将.phm格式文件存储在所述PHM文件夹中；
将.mod格式文件以及.stl格式文件存储在所述MOD文件夹。
可选地，各文件夹中文件之间的嵌套关系为：
前四级的.cbm格式文件之间按从大到小级别嵌套调用，并在每一级.cbm格式文件中关联若干个.ifc格式文件；第四级.cbm格式文件调用.dev格式文件；.dev格式文件调用同级.dev格式文件或调用.phm格式文件；.phm格式文件进行同级.phm格式文件调用或调用下一级.mod格式文件以及下一级.stl格式文件。
可选地，所述网格化建模函数接口根据.mod格式文件中参数信息的参数的取值，自动调节片面数的过程为：
获取电网信息模型的参数信息，将.mod格式文件中的参数信息转换为三角面片模型。
可选地，在向末端节点赋予三维引擎内核模型的信息时，判断末端节点中是否已有相同标识码的三维引擎内核模型写入，得到判断结果；
当所述判断结果为有时，将当前三维引擎内核模型的编号与新的末端节点关联；
当所述判断结果为无时，将当前三维引擎内核模型作为新的几何信息写入。
可选地，所有类型的三维引擎内核模型只存储一遍几何信息和纹理信息。
进一步，本发明提供了一种电网信息模型转化为FBX格式的系统，所述系统用于实施上述提供的电网信息模型转化为FBX格式的方法；所述系统包括：
文件获取模块，用于获取标准电网信息模型的缓冲区中的文件；所述标准电网信息模型为满足设定条件的电网信息模型；
文件提取解压模块，用于从所述文件中提取文件格式为7Z的文件，并对文件格式为7Z的文件进行解压，得到解压文件；所述解压文件包括：.cbm格式文件、.dev格式文件、.sch格式文件、.fam格式文件、.phm格式文件和.mod格式文件；
文件存储模块，用于将所述解压文件按照文件格式分别存储在不同文件夹中；不同文件夹包括：CBM文件夹、DEV文件夹、PHM文件夹和MOD文件夹；
xml文件生成模块，用于以电网信息模型的project.cbm入口文件为根节点，根据各文件夹中文件之间的嵌套关系，生成xml文件；所述xml文件为存储电网信息模型中所有层级结构的文件；
文件夹解析模块，用于解析.mod格式文件，读取.mod格式文件中的参数信息；所述.mod格式文件中的参数信息包括：模型类型、尺寸、驱动参数、坐标位置和空间变换尺寸；
函数接口创建模块，用于依据电网信息模型标准规范中定义的基础组件的标准，创建对应的网格化建模函数接口；所述网格化建模函数接口根据.mod格式文件中参数信息的参数的取值，自动调节片面数；所述基础组件包括：基础图元、型钢构件、架空线路和电缆线路；
模型创建模块，用于读取.ifc格式文件和.stl格式文件，并通过三维底座引擎完成三维引擎内核模型的创建；
格式转换模块，用于基于所述xml文件解析创建后的电网信息模型的层级结构，并利用解析后的层级结构结合FBX SDK库得到FBX格式的层级结构，通过读取三维底座引擎内核创建的信息，将三维引擎内核模型的信息赋予对应的末端节点，以将电网信息模型转换到FBX格式；所述三维底座引擎内核创建的信息包括：mesh中点、颜色、UV和法线；三维引擎内核模型的信息包括纹理和空间变换矩阵。
再进一步，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，与所述存储器连接，用于调取并执行所述计算机程序，以实施上述提供的电网信息模型转化为FBX格式的方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明从GIM的文件中提取7Z文件并解压，以GIM的project.cbm入口文件为根节点，基于嵌套关系，生成用于存储层级结构的xml文件。依据GIM标准规范中的标准，创建对应的网格化建模函数接口，并读取.ifc格式文件和.stl格式文件，以完成三维引擎内核模型的创建。利用解析后的层级结构结合FBX SDK库得到FBX格式的层级结构，通过读取三维底座引擎内核创建的信息，将三维引擎内核模型的信息赋予对应的末端节点，以完成GIM到FBX格式的转换，解决GIM交换格式不通用问题。同时实现了模型的优化，能够降低模型的复杂度、缩小模型文件的数据量，以适应更多的软硬件环境。
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为本发明提供的电网信息模型转化为FBX格式的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的解压文件存储示意图；
图3为本发明实施例提供的每一层级文件间存在的引用关系示意图。
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。
本发明的目的是提供一种电网信息模型转化为FBX格式的方法、系统及电子设备，解决GIM交换格式不通用问题，同时能够降低模型的复杂度、缩小模型文件的数据量，以适应更多的软硬件环境。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供的电网信息模型转化为FBX格式的方法，包括：
(1)读取标准GIM缓存区中存储的文件。
在实际应用过程中，以输变电三维设计交互规范及输变电工程三维建模规范为准，对GIM的数据内容、数据格式、存储方式进行质检，判断是否符合标准。如GIM完整性检查，是否存在文件头。字段合规性检查，比如文件头里各个属性字段值的最大字节数是否超过规定值。图元的参数检查，比如长方体必须具有长、宽、高三个参数。GIM符合输变电三维设计交互规范及输变电工程三维建模规范，则为标准(合格)模型。
(2)分析读取文件的格式，寻找文件格式为7Z的文件并解压。解压后的文件主要包含*.cbm、*.dev、*.sch、*.fam、*.phm、*.mod等一系列描述文件以及*.ifc、*.stl等不能用基本图元绘制的模型文件，这些文件分别存储在CBM、DEV、PHM、MOD文件夹中，其中，不同文件格式和文件夹的存储关系如图2所示。CBM文件夹下包含的文件清单project.cbm是GIM的入口文件，通过解析文件清单project.cbm可获取文件的关联信息，进而对所有文件进行关键字解析或者逐行解析。
(3)以GIM的project.cbm入口文件为根节点，根据GIM中各文件之间的调用关系，生成一个可存储GIM所有层级结构的xml文件。各文件间的嵌套关系可大致描述为:前四级的CBM文件(即*.cbm文件，也可称为文件格式为.cbm的文件)之间按从大到小级别嵌套调用，并在每一级CBM文件中关联若干个IFC文件(即*.ifc文件，也可称为文件格式为.ifc的文件)。第四级CBM文件调用DEV文件(即*.dev文件，也可称为文件格式为.dev的文件)。DEV文件可以调用同级DEV文件或调用PHM文件(即*.phm文件，也可称为文件格式为.phm的文件)。PHM文件可进行同PHM文件调用或调用下一级MOD文件(即*.mod文件，也可称为文件格式为.mod的文件)以及STL文件(即*.stl文件，也可称为文件格式为.stl的文件)。
其中，GIM文件各个层级间通过引用方式实现组合，其中除了MOD层(即MOD文件所在的层级)以外每层均能够自引用。每个层级中含有的文件之间存在引用关系如图3所示。
(4)解析MOD文件，MOD文件采用XML格式存储设备模型的实体和图元参数信息，通过调用XML解析库直接读取MOD文件中的模型类型、尺寸、驱动参数、坐标位置、空间变换尺寸等参数信息，依据GIM标准规范中定义的基础图元、型钢构件、架空线路、电缆线路等基础组件标准，创建对应网格化建模函数接口。该网格化建模函数接口接口可以根据参数大小，自动调节片面数。具体的，通过获取模型参数信息，将参数转换为三角面片模型。对于组合模型图元难以通过参数描述，使用简单几何体进行布尔运算组成复杂几何体。根据图元类型标签中的图元属性中存储的布尔运算类型，对基础图元进行交、并、差等运算。
(5)采用IFC和STL的SDK库读取IFC文件和STL文件，通过三维底座引擎完成三维引擎内核模型的创建。
(6)利用解析获得GIM的层级结构，结合FBX SDK库得到FBX格式的层级结构，通过读取三维底座引擎内核创建的mesh中点、颜色、UV、法线等信息，将三维引擎内核模型的纹理和空间变换矩阵等赋予对应的末端节点，完成GIM到FBX格式的转换。
在这一过程中，由于同一个三维引擎内核模型可以与多个节点相关联，所以在向末端节点填充时，查看节点中是否已有相同标识码的三维引擎内核模型写入，如果相同则将该三维引擎内核模型的编号与新的节点关联，如果不相同则将该三维引擎内核模型作为新的几何信息写入。所有类型的三维引擎内核模型只存储一遍几何、纹理信息，达到一次存储、多次调用的效果，实现三维引擎内核模型的复用。
基于上述描述，本发明完成了GIM到FBX格式的转换，同时实现了模型的优化，所有类型的模型只存储一遍几何、纹理信息，达到一次存储、多次调用的效果，在不影响模型精度的前提下，减小了模型片面数量。
进一步，本发明提供了一种电网信息模型转化为FBX格式的系统，系统用于实施上述提供的电网信息模型转化为FBX格式的方法。系统包括：文件获取模块、文件提取解压模块、文件存储模块、xml文件生成模块、文件夹解析模块、函数接口创建模块、模型创建模块和格式转换模块。
文件获取模块用于获取标准电网信息模型的缓冲区中的文件。标准电网信息模型为满足设定条件的电网信息模型。
文件提取解压模块用于从文件中提取文件格式为7Z的文件，并对文件格式为7Z的文件进行解压，得到解压文件。解压文件包括：.cbm格式文件、.dev格式文件、.sch格式文件、.fam格式文件、.phm格式文件和.mod格式文件。
文件存储模块用于将解压文件按照文件格式分别存储在不同文件夹中。不同文件夹包括：CBM文件夹、DEV文件夹、PHM文件夹和MOD文件夹。
xml文件生成模块用于以电网信息模型的project.cbm入口文件为根节点，根据各文件夹中文件之间的嵌套关系，生成xml文件。xml文件为存储电网信息模型中所有层级结构的文件。
文件夹解析模块用于解析.mod格式文件，读取.mod格式文件中的参数信息。.mod格式文件中的参数信息包括：模型类型、尺寸、驱动参数、坐标位置和空间变换尺寸。
函数接口创建模块用于依据电网信息模型标准规范中定义的基础组件的标准，创建对应的网格化建模函数接口。网格化建模函数接口根据.mod格式文件中参数信息的参数的取值，自动调节片面数。基础组件包括：基础图元、型钢构件、架空线路和电缆线路。
模型创建模块用于读取.ifc格式文件和.stl格式文件，并通过三维底座引擎完成三维引擎内核模型的创建。
格式转换模块用于基于xml文件解析创建后的电网信息模型的层级结构，并利用解析后的层级结构结合FBX SDK库得到FBX格式的层级结构，通过读取三维底座引擎内核创建的信息，将三维引擎内核模型的信息赋予对应的末端节点，以将电网信息模型转换到FBX格式。三维底座引擎内核创建的信息包括：mesh中点、颜色、UV和法线。三维引擎内核模型的信息包括纹理和空间变换矩阵。
再进一步，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器和处理器。
存储器，用于存储计算机程序。
处理器，与存储器连接，用于调取并执行计算机程序，以实施上述提供的电网信息模型转化为FBX格式的方法。
此外，上述的存储器中的计算机程序通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种电网信息模型转化为FBX格式的方法，其特征在于，包括：
获取标准电网信息模型的缓冲区中的文件；所述标准电网信息模型为满足设定条件的电网信息模型；
从所述文件中提取文件格式为7Z的文件，并对文件格式为7Z的文件进行解压，得到解压文件；所述解压文件包括：.cbm格式文件、.dev格式文件、.sch格式文件、.fam格式文件、.phm格式文件和.mod格式文件；
将所述解压文件按照文件格式分别存储在不同文件夹中；不同文件夹包括：CBM文件夹、DEV文件夹、PHM文件夹和MOD文件夹；
以电网信息模型的project.cbm入口文件为根节点，根据各文件夹中文件之间的嵌套关系，生成xml文件；所述xml文件为存储电网信息模型中层级结构的文件；
解析.mod格式文件，读取.mod格式文件中的参数信息；所述.mod格式文件中的参数信息包括：模型类型、尺寸、驱动参数、坐标位置和空间变换尺寸；
依据电网信息模型标准规范中定义的基础组件的标准，创建对应的网格化建模函数接口；所述网格化建模函数接口根据.mod格式文件中参数信息的参数的取值，自动调节片面数；所述基础组件包括：基础图元、型钢构件、架空线路和电缆线路；
读取.ifc格式文件和.stl格式文件，并通过三维底座引擎完成三维引擎内核模型的创建；
基于所述xml文件解析创建后的电网信息模型的层级结构，并利用解析后的层级结构结合FBX SDK库得到FBX格式的层级结构，通过读取三维底座引擎内核创建的信息，将三维引擎内核模型的信息赋予对应的末端节点，以将电网信息模型转换到FBX格式；所述三维底座引擎内核创建的信息包括：mesh中点、颜色、UV和法线；三维引擎内核模型的信息包括纹理和空间变换矩阵。
2.根据权利要求1所述的电网信息模型转化为FBX格式的方法，其特征在于，将所述解压文件按照文件格式分别存储在不同文件夹中，具体为：
将.cbm格式文件、.fam格式文件以及.ifc格式文件存储在所述CBM文件夹；
将.dev格式文件、.fam格式文件以及.sch格式文件存储在所述DEV文件夹中；
将.phm格式文件存储在所述PHM文件夹中；
将.mod格式文件以及.stl格式文件存储在所述MOD文件夹。
3.根据权利要求1所述的电网信息模型转化为FBX格式的方法，其特征在于，各文件夹中文件之间的嵌套关系为：
前四级的.cbm格式文件之间按从大到小级别嵌套调用，并在每一级.cbm格式文件中关联若干个.ifc格式文件；第四级.cbm格式文件调用.dev格式文件；.dev格式文件调用同级.dev格式文件或调用.phm格式文件；.phm格式文件进行同级.phm格式文件调用或调用下一级.mod格式文件以及下一级.stl格式文件。
4.根据权利要求1所述的电网信息模型转化为FBX格式的方法，其特征在于，所述网格化建模函数接口根据.mod格式文件中参数信息的参数的取值，自动调节片面数的过程为：
获取电网信息模型的参数信息，将.mod格式文件中的参数信息转换为三角面片模型。
5.根据权利要求1所述的电网信息模型转化为FBX格式的方法，其特征在于，在向末端节点赋予三维引擎内核模型的信息时，判断末端节点中是否已有相同标识码的三维引擎内核模型写入，得到判断结果；
当所述判断结果为有时，将当前三维引擎内核模型的编号与新的末端节点关联；
当所述判断结果为无时，将当前三维引擎内核模型作为新的几何信息写入。
6.根据权利要求5所述的电网信息模型转化为FBX格式的方法，其特征在于，所有类型的三维引擎内核模型只存储一遍几何信息和纹理信息。
7.一种电网信息模型转化为FBX格式的系统，其特征在于，所述系统用于实施如权利要求1-6任意一项所述的电网信息模型转化为FBX格式的方法；所述系统包括：
文件获取模块，用于获取标准电网信息模型的缓冲区中的文件；所述标准电网信息模型为满足设定条件的电网信息模型；
文件提取解压模块，用于从所述文件中提取文件格式为7Z的文件，并对文件格式为7Z的文件进行解压，得到解压文件；所述解压文件包括：.cbm格式文件、.dev格式文件、.sch格式文件、.fam格式文件、.phm格式文件和.mod格式文件；
文件存储模块，用于将所述解压文件按照文件格式分别存储在不同文件夹中；不同文件夹包括：CBM文件夹、DEV文件夹、PHM文件夹和MOD文件夹；
xml文件生成模块，用于以电网信息模型的project.cbm入口文件为根节点，根据各文件夹中文件之间的嵌套关系，生成xml文件；所述xml文件为存储电网信息模型中所有层级结构的文件；
文件夹解析模块，用于解析.mod格式文件，读取.mod格式文件中的参数信息；所述.mod格式文件中的参数信息包括：模型类型、尺寸、驱动参数、坐标位置和空间变换尺寸；
函数接口创建模块，用于依据电网信息模型标准规范中定义的基础组件的标准，创建对应的网格化建模函数接口；所述网格化建模函数接口根据.mod格式文件中参数信息的参数的取值，自动调节片面数；所述基础组件包括：基础图元、型钢构件、架空线路和电缆线路；
模型创建模块，用于读取.ifc格式文件和.stl格式文件，并通过三维底座引擎完成三维引擎内核模型的创建；
格式转换模块，用于基于所述xml文件解析创建后的电网信息模型的层级结构，并利用解析后的层级结构结合FBX SDK库得到FBX格式的层级结构，通过读取三维底座引擎内核创建的信息，将三维引擎内核模型的信息赋予对应的末端节点，以将电网信息模型转换到FBX格式；所述三维底座引擎内核创建的信息包括：mesh中点、颜色、UV和法线；三维引擎内核模型的信息包括纹理和空间变换矩阵。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，与所述存储器连接，用于调取并执行所述计算机程序，以实施如权利要求1-6任意一项所述的电网信息模型转化为FBX格式的方法。
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