CN109859326A - 一种变电站跨平台二三维图形联动展示***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站跨平台二三维图形联动展示***和方法，在监控***二维图形编辑器上嵌入二三维容器；获取三维模型文件内的所有需要动态变化的点和数据库中的设备点进行关联；利用三维动点数据刷新模块使得设备的真实状态与三维信息模型呈现的状态完全一致，达到二三维画面设备状态展示的一致性，动态改变并展示联动的三维画面和二维画面。该方法可以在多种操作***上运行，实现了在跨平台的二维电力监控***中无缝接入变电站的三维画面的功能，并同步更新电气设备的真实状态到二三维画面内的设备展示状态，真正地实现了二三维图形画面的融合切换和联动展示，全面提升了电力设备的管控力，完善了监视手段。

Description

一种变电站跨平台二三维图形联动展示***和方法

技术领域

本发明涉及一种变电站跨平台二三维图形联动展示***和方法，属于电力***二维和三维可视化监控领域。

背景技术

现有的变电站监控技术主要是以二维画面展示为主，存在监视不够直观，不能真实高效地反映变电站现场的各种设备分布等缺点。随着视频技术的提升，视频辅助监视技术得到了发展，但是视频监视存在操作盲区，放大倍数和清晰度等问题，仍然无法满足全面监视的需求。因此三维技术应运而生，目前三维变电站监视技术主要以三维***自成体系为主，专业三维开发人员缺乏对已有的电力***二维监控***的了解，只能单独开发一套三维监控***，两套***的使用一定程度上给用户带来了不便。因此亟待开发一种变电站二三维融合展示与联动切换***。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的变电站二维和三维监视***自成体系，难以融合的技术问题，提出了一种变电站跨平台二三维图形联动展示***和方法，全面提升设备的管控力，完善监视手段，实现对变电站主设备和辅助设备的全面监视。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

在一方面，本发明提供了一种变电站跨平台二三维图形联动展示***，包括：

二维画面编辑器、二三维融合容器、三维动点配置工具、在线展示***；所述二三维融合容器嵌入二维画面编辑器；所述二三维融合容器包括数据读取模块、三维展示窗口以及关联配置窗口；

所述数据读取模块，用于读取二维接线画面和三维模型文件；

所述三维展示窗口，用于展示读取的三维模型文件，三维展示窗口嵌入在在线展示***中，作为一部分子区域展示三维画面；

所述关联配置窗口，用于选择要展示的二维接线画面以及与其关联的三维模型文件并生成定制画面信息传送给二维画面编辑器；

二维画面编辑器将定制画面信息组态为二三维画面文件并发送到电力***在线展示***进行展示；

所述三维动点配置工具，用于从存储设备中获取三维模型文件内的所有需要动态变化的点并将这些点与数据库中的设备点进行关联生成三维动点配置信息文件；

所述三维动点配置工具，还用于将三维动点配置信息文件提供给在线展示***，用于在线展示***根据该配置文件查找三维模型的动点和数据库中设备点的对应关系；

所述在线展示***包括二三维智能联动模块和三维动点数据刷新模块；所述二三维智能联动模块用于根据数据库点状态变化信息重新设置需要显示的三维模型文件和与其关联的二维接线画面；

所述三维动点数据刷新模块，用于从数据库中获取点状态变化信息来刷新三维点状态的展示。

在另一方面，本发明提供了一种变电站跨平台二三维图形联动展示方法，包括以下步骤：

在线展示***中嵌入二三维融合容器；在二三维融合容器中设置展示三维模型文件的三维展示窗口，三维展示窗口嵌入在在线展示***中，作为一部分子区域展示三维画面；

读取二维接线画面和三维模型文件，并选择要展示的二维接线画面以及与其关联的三维模型文件并生成定制画面信息，将其发送二维画面编辑器；

二维画面编辑器将定制画面信息组态为二三维画面文件并发送到电力***在线展示***；

从存储设备中获取三维模型文件内的所有需要动态变化的点并将这些点与数据库中的设备点进行关联生成三维动点配置信息文件；将三维动点配置信息文件提供给在线展示***连接，在线展示***根据该配置文件查找三维模型的动点和数据库中设备点的对应关系；

在线展示***中的三维动点数据刷新模块从数据库中获取点状态变化信息来刷新三维点状态。

在线展示***中的二三维智能联动模块根据数据库点状态变化信息重新设置需要显示的三维模型文件和与其关联的二维接线画面。

本发明所达到的有益效果是：

1、本发明通过在已有的变电站二维监控***的二维画面编辑器中嵌入设置了二三维融合容器，使二维连线图和三维模型能同时在一个界面显示，方便对变电站主辅设备进行全面监控；

2、本发明的二维画面编辑器还设置了三维模型调整模块用于对三维图像进行三维渲染和角度调整，使三维模型文件显示的三维模型更加符合变电站运检处的要求，使监控更加符合规范；

3、本发明的二维画面编辑器包括二三维切换工具，可以在二维连接图和与其关联的三维模型之间自由切换，提高了本发明装置的易用性和监视效果，更加便于推广；

4、另外本发明设置了三维动点配置工具将三维模型数据与***数据库关联生成配置文件，使配置持久化，减少重复配置的工作量；

5、本发明在线展示***实时接收数据库推送的点变化信息并能联动显示二维连接图和三维模型，精确的反映变电站现场的实际运行情况，为变电站主设备和辅助设备全面监视提供了有力技术支撑，进一步增加了设备的管控力；

6、本发明二三维融合容器能够响应鼠标以及键盘事件并支持图形的缩放、旋转和移动操作，使操作更便捷多样。

附图说明

图1是本发明具体实施例提供的一种变电站跨平台二三维图形联动展示***的结构示意图。

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。

结合河南郑州110kV王庄变为例，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，图1的实施例提供了一种变电站跨平台二三维图形联动展示***，包括：

二维画面编辑器、二三维融合容器、三维动点配置工具、在线展示***；

所述二三维融合容器嵌入二维画面编辑器；二三维融合容器包括数据读取模块(图中未示出)和三维展示窗口(图中未示出)以及关联配置窗口(图中未示出)；

所述数据读取模块，用于读取二维接线画面和三维模型文件；支持多种通用的三维文件格式，包括FBX、OBJ、MTL、OSG、SHP、和3DS格式。

所述三维展示窗口，用于展示读取的三维模型文件，三维展示窗口嵌入在在线展示***中，作为一部分子区域展示三维画面；三维展示窗口可以展示目前主流类型的三维模型文件，

所述关联配置窗口，用于选择要展示的二维接线画面以及与其关联的三维模型文件并生成定制画面信息传送给二维画面编辑器；

二维画面编辑器将定制画面信息组态为二三维画面文件并发送到电力***在线展示***进行展示；

所述三维动点配置工具，用于从存储设备中获取三维模型文件内的所有需要动态变化的点并将这些点与数据库中的设备点进行关联生成三维动点配置信息文件；

所述三维动点配置工具，还用于将三维动点配置信息文件提供给在线展示***，用于在线展示***根据该配置文件查找三维模型的动点和数据库中设备点的对应关系；所述三维模型文件来自第三方提供，其存储在存储设备如磁盘中。

在线展示***中包括二三维智能联动模块和三维动点数据刷新模块嵌入在在线展示***中；所述二三维智能联动模块用于根据数据库点状态变化信息重新设置需要显示的三维模型文件和与其关联的二维接线画面；

所述三维动点数据刷新模块，用于从数据库中获取点状态变化信息来刷新三维点状态。

跨平台的二三维融合容器是在电力***跨平台画面编辑器(即二维画面编辑器)的基础上开发，二三维融合容器与周边的其他二维图元融为一体，周边其他二维图元包括全站报文，越限信息，告警信息等运行信息，从视觉上看是一个整体画面。该容器提供二维画面和对应的三维模型文件的关联配置窗口，通过该配置，分别选择存放在存储设备如硬盘上面的三维和二维模型文件并生成图形文件，表明需要展示的二维子画面和三维模型文件，达到电力展示***的部分区域定制显示二三维画面的效果。画面编辑器主要是组态定制画面展示内容的编辑器，通过增加二三维容器功能后，画面编辑器具备了组态编辑三维画面的功能。经过画面编辑器组态后的二三维画面文件，可以在电力***在线展示***中进行浏览，并实时展示数据状态。

三维动点数据刷新模块根据关联的点，从数据库中获取点状态来刷新三维点状态的展示，使得设备的真实状态与三维信息模型呈现的状态完全一致，达到二三维画面设备状态显示的一致性。一致性的保证是通过修改数据库中的某一个点的状态，可以看到对应的二维和三维画面的对应的点的显示状态同时发生变化。

所述二三维智能联动模块用于根据数据库点状态变化信息重新设置需要显示的三维模型文件和与其关联的二维接线画面，并自动刷新展示新的画面，实现一个区域联动显示多个三维画面和二维画面，使得用户关注的画面及时呈现。

在以上具体实施例的基础上，具体实施时数据库还包括信息推送模块，根据动态联动的需求，数据库提供了数据变化时的信息推送技术，数据库实时发送的联动变化信息推送至在线展示***，***在线展示***获取到该信息，重新设置需要显示的三维和二维画面文件，并自动刷新展示新的画面。

电力***在线画面展示***实时接收数据库推送的实时联动变化信息，联动信息接收模块根据接收到的信息，动态联动切换二维画面文件和三维画面文件并通过三维展示窗口展示。联动变化信息主要包括需要联动切换的画面指针，需要切换的二三维容器指针，以及需要切换到的二维和三维画面的文件名。在线画面展示***判断当前展示的主画面指针是否是需要联动切换的画面指针，再判断本画面中是否存在需要二三维切换的容器指针，如果存在，则把新的二维和三维画面文件名设置给该容器，并驱动渲染新的文件并数据刷新。

在以上实施例的基础上，所述二维画面编辑器还包括三维模型调整模块，用于对读取的三维模型数据进行三维渲染或视角调整。三维模型文件来自合作的第三方专业的三维建模公司，三维的展示通过获取到三维模型节点树信息，并对该节点树设置45度俯视效果，同时开启摄像机和光照效果。二维画面是通过原来的画面展示机制来展示，这里不做赘述。

展示***可以利用窗体部件的显示和隐藏的方式来实现只显示三维，或者只显示二维，或者二三维分为上下两个部分同时显示。

在以上实施例的基础上，同一个二三维容器包括二三维切换工具，支持根据联动信息动态切换展示多个二三维画面文件，便于实时展示关注的信息。

优选地，二三维容器同时支持二三维的鼠标键盘响应事件，支持图形的缩放、旋转、移动等操作。二维画面还支持画中画的切换、遥控等主动交互的操作，进一步提供了操作的灵活性。

另一个具体实施例，提供了一种变电站跨平台二三维图形联动展示方法，包括以下步骤：

步骤A、在电力***跨平台画面编辑器的基础上，利用QGLWidget和osgViewer开发跨平台的二三维融合容器；在二三维融合容器中设置展示三维模型文件的三维展示窗口，三维展示窗口作为一部分子区域展示三维画面；

二三维融合容器读取二维画面和三维数据模型；支持多种通用的三维文件格式，包括FBX、OBJ、MTL、OSG、SHP、和3DS格式，三维数据模型的展示采用osgViewer三维浏览器，可以展示目前主流类型的三维模型文件。因此，本发明所提到的方法具有很强的三维展示通用性。

其中三维展示通过创建osgQt::GraphicsWindowQt窗口来存放三维画面，该窗口大小是根据用户定制绘制的大小来决定。该容器属于整个画面编辑器的一个QGraphicsItem，因此该容器与周边的其他二维图元融为一体，周边其他二维图元包括全站报文，越限信息，告警信息等运行信息，从视觉上看是一个整体画面。

二三维融合容器读取二维接线画面和三维模型文件，该容器提供二维画面和对应的三维模型文件的关联配置窗口，通过该配置，分别选择存放在硬盘上面的三维和二维模型文件，选择要展示的二维接线画面以及与其关联的三维模型文件并生成定制画面信息，将其发送二维画面编辑器，表明该容器区域需要展示的二维子画面和三维模型文件，达到电力展示***的部分区域定制显示二三维画面的效果。其中画面编辑器主要是组态定制画面展示内容的编辑器，通过增加二三维容器功能后，画面编辑器具备了组态编辑三维画面的功能。经过画面编辑器组态后的二三维画面文件，可以在电力***在线展示***中进行浏览，并实时展示数据状态。

步骤B、从存储设备中获取三维模型文件内的所有需要动态变化的点并将这些点与数据库中的设备点进行关联；三维动点配置工具与在线展示***连接，用于在线展示***根据数据库中的点信息查找与其关联的三维模型文件。对于三维模型内的需要变化的动点，比如开关，刀闸的开合状态，以及指示灯的颜色等，利用三维动点配置工具来配置，该工具读取三维模型文件，获取的三维节点结构树，过滤所有以DYN命名的点。所述三维模型文件主要存储在存储设备中，例如磁盘。三维模型文件中约定的动点元素名称格式，格式为DYN_装置名_点名_点类型_点信息，其中点类型包括light，rotate等，light表明该点是需要变化颜色的，rotate表明该点是需要旋转角度的。点信息包括颜色信息，旋转角度等信息。然后提供拖拉操作和数据库中的点进行一一对应。以A套保护柜三维模型为例，比如DYN_BHA_TiaoZha_Light，表明该动点是保护A套的跳闸指示灯。配置人员即根据该名字关联数据库中保护A套跳闸点，配置完成后自动保存成配置文件，用于配置的持久化。配置B套保护关联点的时候，只需要拷贝A套的信息粘贴到B套即可，自动完成关联点从A套到B套的替换，减少重复配置工作量。

从而完成所有需要动态变化的点和数据库中的设备点进行关联。三维动点数据刷新模块根据关联的点，从数据库中获取点状态来刷新三维点状态的展示，使得设备的真实状态与三维信息模型呈现的状态完全一致，达到二三维画面设备状态显示的一致性。比如关联点的状态为0表示开关是开的状态，则利用osg的rotate操作使开关旋转特定的角度，从而达到开关展示位开的效果。一致性的保证是通过修改数据库中的某一个点的状态，可以看到对应的二维和三维画面的对应的点的显示状态同时发生变化。

在以上实施例的基础上，还包括利用三维动点配置工具实现鼠标拖动关联、多点批量关联和单个模型的关联复制功能。

其中鼠标拖拽操作是利用Qt的drag and drop事件完成，它是一种应用程序之间传递信息的一种简单的可视化机制。拖放机制类似于剪切和粘贴机制，被QT项目视图和图形视图框架支持。将拖动的信息自动放置到鼠标释放区域的配置框中，减少用户的鼠标操作频率。多点批量关联拖动技术是在单点拖拽关联操作上的提升。单个模型的关联复制功能是指对于同一个三维模型比如保护柜，装置等，存在多套的情况下，不需要每一套模型的动点都单独一个个配置，只需要配置完一套后，通过复制粘贴的功能选择数据库中的源和目标点，程序会自动根据源和目标之间的关系进行匹配替换，目前主要是通过objOrder序号属性来进行匹配替换。

本实施例所提供的跨平台的二三维融合方法中，二维画面编辑器采用Qt技术；二三维融合容器基于Qt和OSG的跨平台图形展示功能，利用osgQt技术将三维画面嵌入到已有的二维Qt界面中。因此，本发明所提到的方法具有很强的二三维同时展示的通用性。

在以上实施例的基础上，在具体实施例中还可以包括：

二三维融合容器响应鼠标以及键盘事件并支持图形的缩放、旋转和移动操作。通过重载osgGA::GUIEventHandler用户图形事件类，根据osgGA::GUIEventAdapter参数判断用户的操作类型分别响应鼠标，键盘的操作。键盘WASD键上下左右游览三维场景。鼠标滚***作放大缩小三维场景，右击某一个区域自动把点击区域作为三维展示的中心区域，双击带有osg::Switch开关元素的区域，判断权限后可以实现远程开门关门等交互操作。响应用户对于三维场景的合规操作需求。

在以上实施例的基础上，在具体实施例中还可以包括：

根据动态联动的需求，数据库提供数据变化时的信息推送技术，电力***在线展示***获取到该信息，二维画面编辑器通过调用二三维容器提供的setFileName接口，重新设置需要显示的三维和二维画面文件，并自动刷新展示新的画面，实现一个区域联动显示多个三维画面和二维画面，使得用户关注的画面及时呈现。

在以上实施例的基础上，在具体实施例中为了符合变电站运检处对三维展示画面的要求，使展示画面更加规范，本发明方法还可以包括：

对三维画面进行三维渲染或角度调整。具体实施时，对于已经关联了二三维画面的容器，三维通过osgQt::GraphicsWindowQt的osgQt::GLWidget展示，三维模型文件来自合作的第三方专业的三维建模公司，三维的展示通过osg三维引擎提供的接口osgDB::readNodeFile获取到三维模型节点树信息。

并对该节点树设置45度俯视效果，同时开启摄像机和光照效果。然后通过setSceneData将三维数据传递给osgViewer，获取osgViewer的相机设置上下文为osgQt::GraphicsWindowQt进行三维渲染。二维画面是通过原来的画面展示机制来展示。同时利用QVBoxLayout布局来放置三维和二维视图窗体，利用窗体部件的显示和隐藏的方式来实现只显示三维，或者只显示二维，或者二三维分为上下两个部分同时显示；

在具体实施例时本发明方法还可以包括：支持同一个二三维容器根据联动信息动态切换展示多个二三维画面文件，便于实时展示关注的信息。

二三维容器同时支持二三维的鼠标键盘响应事件，支持图形的缩放、旋转、移动等操作。二维画面还支持画中画的切换、遥控等主动交互的操作，进一步提供了操作的灵活性。

本发明采用电力***的画面编辑器中的二三维容器(即二三维融合容器)，用户使用该容器在画布上拖出一块绘制区域，然后关联该区域需要展示的三维模型文件和二维子画面。画面主要包括全站总览，110kV设备区，10kV设备区，交流***，直流***和主控制室等二三维一体画面。

利用三维动点配置工具解析三维模型文件的所有动点信息，并与数据库的设备点进行关联，便于三维画面实时展示现场设备的运行状态。

所有配置工作完成后，利用电力***在线展示***对所有设备的运行状态进行全面监视，当联动信号产生时，画面会切换到联动信息关联的二三维画面，直观查看所有设备的运行信息。

本发明所提到的智能联动技术，图形容器内的在线实时切换画面展示联动信息。因此，本发明所提到的方法具有很强图形联动切换通用性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于，包括：二维画面编辑器、二三维融合容器、三维动点配置工具、在线展示***；所述二三维融合容器嵌入二维画面编辑器；

所述二三维融合容器包括数据读取模块、三维展示窗口以及关联配置窗口；

所述数据读取模块，用于读取二维接线画面和三维模型文件；

所述三维展示窗口，用于展示读取的三维模型文件，三维展示窗口嵌入在在线展示***中，作为一部分子区域展示三维画面；

所述关联配置窗口，用于选择要展示的二维接线画面以及与其关联的三维模型文件并生成定制画面信息传送给二维画面编辑器；

二维画面编辑器将定制画面信息组态为二三维画面文件并发送到电力***在线展示***进行展示；

所述三维动点配置工具，用于从存储设备中获取三维模型文件内的所有需要动态变化的点并将这些点与数据库中的设备点进行关联生成三维动点配置信息文件；

所述三维动点配置工具，还用于将三维动点配置信息文件提供给在线展示***，用于在线展示***根据该配置文件查找三维模型的动点和数据库中设备点的对应关系，获取数据库中的设备点状态信息；

所述在线展示***包括二三维智能联动模块和三维动点数据刷新模块；所述二三维智能联动模块用于根据数据库点状态变化信息重新设置需要显示的三维模型文件和与其关联的二维接线画面；

所述三维动点数据刷新模块，用于从数据库中获取点状态变化信息来刷新三维点状态的展示。

2.根据权利要求1所述的变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于，所述数据库包括信息推送模块，所述信息推送模块，用于将数据库实时发送的联动变化信息推送至在线展示***进行二三维画面联动显示。

3.根据权利要求1所述的变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于，所述二维画面编辑器还包括三维模型调整模块，用于对读取的三维模型数据进行三维渲染或视角调整。

4.根据权利要求1所述的变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于，所述二三维融合容器还包括二三维切换工具；所述二三维切换工具，用于在三维及与其对应的二维接线图之间切换。

5.根据权利要求1所述的变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于所述二三维融合容器还用于响应鼠标以及键盘事件并支持图形的缩放、旋转和移动操作。

6.根据权利要求1所述的变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于，所述二维画面编辑器还用于编辑二维图形，其支持包括二维图形图中图的切换以及遥控的主动交互操作。

7.根据权利要求1所述的变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于，所述三维动点配置工具还用于支持鼠标拖动关联、多点批量关联和单个模型的关联复制功能。

8.根据权利要求1～7任意一条权利要求所述的变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于，所述二维画面编辑器采用Qt技术；所述二三维融合容器基于Qt和OSG的跨平台图形展示功能，利用osgQt技术将三维画面嵌入到已有的二维Qt界面中。

9.根据权利要求8所述的变电站跨平台二三维图形联动展示***，其特征在于，三维数据模型的展示采用osgViewer三维浏览器，可以支持多种通用的三维文件格式，包括FBX、OBJ、MTL、OSG、SHP、和3DS格式。

10.一种变电站跨平台二三维图形联动展示方法，其特征在于，包括以下步骤：

在线展示***中嵌入二三维融合容器；在二三维融合容器中设置展示三维模型文件的三维展示窗口，三维展示窗口嵌入在在线展示***中，作为一部分子区域展示三维画面；

读取二维接线画面和三维模型文件，并选择要展示的二维接线画面以及与其关联的三维模型文件并生成定制画面信息，将其发送二维画面编辑器；

二维画面编辑器将定制的画面信息组态为二三维画面文件并发送到电力***在线展示***；

从存储设备中获取三维模型文件内的所有需要动态变化的点并将这些点与数据库中的设备点进行关联生成三维动点配置信息文件；

将三维动点配置信息文件提供给在线展示***，在线展示***根据该配置文件查找三维模型的动点和数据库中设备点的对应关系，获取数据库中的设备点状态信息；

在线展示***中的三维动点数据刷新模块从数据库中获取点状态变化信息来刷新三维点状态；

在线展示***中的二三维智能联动模块根据数据库点状态变化信息重新设置需要显示的三维模型文件和与其关联的二维接线画面。