变电站二次屏柜的三维建模方法、装置及电子设备与流程

1.本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种变电站二次屏柜的三维建模方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.现有技术中，对变电站二次屏柜的三维建模通常是先建立屏柜外壳、设备、元件的三维模型，再组合生成屏柜的完整三维模型，这种生成屏柜三维模型的方式过程繁琐，由于一个变电站可能多达上百个二次屏柜，三维建模的工作量极大。同时，由于现有建模方法创建的三维模型通用性不高，三维模型位置、大小等的细微改动，还需要重复上述建模过程。因此，目前亟需一种简单、通用性强的建模方法，以提高三维建模效率。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了一种变电站二次屏柜的三维建模方法、装置及电子设备，以解决现有技术中对变电站二次屏柜进行三维建模时存在的建模过程复杂、效率低的问题。
4.本发明实施例的第一方面提供了一种变电站二次屏柜的三维建模方法，包括：
5.获取变电站二次屏柜的多个cad图；
6.基于预设的图元库，对每个cad图中的各个器件图形进行识别，得到各个器件图形的属性信息并生成该cad图对应的xml文件；
7.对各个cad图对应的xml文件进行融合；
8.基于融合后的xml文件调用预设的三维图元模型库中的三维图元模型，建立变电站二次屏柜的三维模型。
9.可选的，基于预设的图元库，对某个cad图中的各个器件图形进行识别，包括：
10.依次提取图元库中的每个图元，通过判断每个图元与该cad图中的各个器件图形是否匹配来对该cad图中的各个器件图形进行识别。
11.可选的，判断每个图元与该cad图中的各个器件图形是否匹配，包括：
12.选取该图元的任意一个元素中的任意一个要素，判断该cad图中是否存在目标器件图形，目标器件图形包含该要素；其中，图元的元素包括图形元素和块元素，图形元素的要素为形状和大小，块元素的要素为块名称；
13.若存在目标器件图形，则判断目标器件图形所包含的要素与该图元的各个元素的各个要素是否匹配，若目标器件图形所包含的要素与该图元的各个元素的各个要素均匹配，则确定目标器件图形与该图元相匹配。
14.可选的，对各个cad图对应的xml文件进行融合，包括：
15.将各个xml文件中相同器件图形的属性信息进行整合，得到融合后的xml文件。
16.可选的，基于融合后的xml文件调用预设的三维图元模型库中的三维图元模型，建立变电站二次屏柜的三维模型，包括：
17.基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的类型属性和名称属性调用放置三维图元模型库中的三维图元模型，并基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的位置属性放置三维图元模型；
18.基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的扩展属性，对各个三维图元模型进行连接和赋值，得到变电站二次屏柜的三维模型。
19.可选的，位置属性为各个器件图形的二维坐标；基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的位置属性放置三维图元模型，包括：
20.将各个器件图形的二维坐标统一到同一二维坐标系；
21.建立三维坐标系，并基于同一二维坐标系下各个器件图形的二维坐标将各个器件图形放置在三维坐标系中。
22.可选的，若cad图中某个器件图形无法被识别，则：
23.新建该器件图形的图元，并根据新建的图元更新图元库；
24.基于更新后的图元库对该器件图形进行识别。
25.本发明实施例的第二方面提供了一种变电站二次屏柜的三维建模装置，包括：
26.获取模块，用于获取变电站二次屏柜的多个cad图；
27.识别模块，用于基于预设的图元库，对每个cad图中的各个器件图形进行识别，得到各个器件图形的属性信息并存入该cad图对应的xml文件内；
28.融合模块，用于对各个cad图对应的xml文件进行融合；
29.调用模块，用于基于融合后的xml文件调用预设的三维图元模型库中的三维图元模型，建立变电站二次屏柜的三维模型。
30.本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面的变电站二次屏柜的三维建模方法的步骤。
31.本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的变电站二次屏柜的三维建模方法的步骤。
32.本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
33.本发明实施例通过识别变电站二次屏柜的多个cad图，得到各个器件图形的属性信息并生成该cad图对应的xml文件，然后对各个cad图对应的xml文件进行融合，基于融合后的xml文件调用预设的三维图元模型库中的三维图元模型，建立变电站二次屏柜的三维模型。由于变电站二次屏柜的cad图可由二次屏柜厂家或电力设计院直接提供，因此，本发明根据变电站二次屏柜的cad图自动生成变电站二次屏柜的三维模型，能够提高变电站二次屏柜的三维建模效率，为变电站三维模型建设工作提供技术支撑。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明实施例提供的变电站二次屏柜的三维建模方法的实现流程示意图；
36.图2是本发明实施例提供的变电站二次屏柜的三维建模装置的示意图；
37.图3是本发明实施例提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
38.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
39.为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
40.参见图1所示，本发明实施例提供了一种变电站二次屏柜的三维建模方法，该方法具体包括以下步骤：
41.步骤s101、获取变电站二次屏柜的多个cad图。
42.在本发明实施例中，变电站二次屏柜的电子版cad图可由二次屏柜厂家或电力设计院直接提供。对于一个变电站二次屏柜，其cad图可以包括屏柜布局图、元件图、装置背板图、端子排图等。
43.步骤s102、基于预设的图元库，对每个cad图中的各个器件图形进行识别，得到各个器件图形的属性信息并生成该cad图对应的xml文件。
44.可选的，步骤s102中，基于预设的图元库，对某个cad图中的各个器件图形进行识别，包括：
45.依次提取图元库中的每个图元，通过判断每个图元与该cad图中的各个器件图形是否匹配来对该cad图中的各个器件图形进行识别。
46.可选的，判断每个图元与该cad图中的各个器件图形是否匹配，包括：
47.选取该图元的任意一个元素中的任意一个要素，判断该cad图中是否存在目标器件图形，目标器件图形包含该要素；其中，图元的元素包括图形元素和块元素，图形元素的要素为形状和大小，块元素的要素为块名称；
48.若存在目标器件图形，则判断目标器件图形所包含的要素与该图元的各个元素的各个要素是否匹配，若目标器件图形所包含的要素与该图元的各个元素的各个要素均匹配，则确定目标器件图形与该图元相匹配。
49.在本发明实施例中，cad图中有特定含义的cad组合主要包含图形和文字，或者图块和文字。选取不同种类的cad组合建立图元形成图元库。
50.cad识图时，选取图元库中的任意一个图元内的任意一个元素作为键值，取此元素内包含的任意一个要素遍历cad图包含的所有内容(如果此元素为图形则其要素为形状和/或大小；如果此元素是块则其要素为块名称)。如待识别cad图内的某个目标器件图形(或某个cad组合)匹配了此要素，再依次匹配键值元素内包含的其他要素，如果所有要素均匹配，则键值元素匹配。然后，采用上述键值匹配的方法判断此目标器件图形的其他元素是否与图元内包含的元素一致，如果所有的元素比对一致，则确定此目标器件图形与图元相匹配。再以此方法逐一将图元库内的每个图元与cad图内所有的器件图形匹配一遍，同样的器件图形只需要建立一个图元即可全部识别。
51.步骤s103、对各个cad图对应的xml文件进行融合。
52.可选的，步骤s103中，对各个cad图对应的xml文件进行融合，包括：
53.将各个xml文件中相同器件图形的属性信息进行整合，得到融合后的xml文件。
54.在本发明实施例中，变电站二次屏柜的各个cad图是从不同的侧重来描述同一器件，即同一器件可能会在不同的图纸中反复出现，通过xml文件的整合，可以将分散在不同cad图内的信息整合在一起。另外，对于各个xml文件内的信息，可通过使用对侧连接关系信息相互校验的方法来验证连接关系信息是否正确，通过物理位置不得重叠的方法来校验位置信息是否正确。
55.步骤s104、基于融合后的xml文件调用预设的三维图元模型库中的三维图元模型，建立变电站二次屏柜的三维模型。
56.可选的，步骤s104中，基于融合后的xml文件调用预设的三维图元模型库中的三维图元模型，建立变电站二次屏柜的三维模型，包括：
57.基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的类型属性和名称属性调用放置三维图元模型库中的三维图元模型，并基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的位置属性放置三维图元模型；
58.基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的扩展属性，对各个三维图元模型进行连接和赋值，得到变电站二次屏柜的三维模型。
59.可选的，位置属性为各个器件图形的二维坐标；基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的位置属性放置三维图元模型，包括：
60.将各个器件图形的二维坐标统一到同一二维坐标系；
61.建立三维坐标系，并基于同一二维坐标系下各个器件图形的二维坐标将各个器件图形放置在三维坐标系中。
62.在本发明实施例中，预先建立屏柜、设备主体、设备背板、设备端口、设备端子等三维图元模型，存入三维图元模型库内，建立三维图元模型库以后，同一个三维图元模型可以在不同的工程中调用。创建三维模型时，使用xml文件内的类型属性和名称属性调用三维图元模型，通过三维图元模型的二维坐标位置来实现定位其在三维坐标系中的插入点。另外，依据本发明实施例所创建的三维模型不仅仅只是外观上的三维模型，还包含了对侧连接关系等扩展属性。通过各个器件图形属性信息中的扩展属性对各个三维图元模型进行连接和赋值，建立的三维模型在后期应用上可以实现模型之间的三维跳转，立体展示模型之间的连接关系，也为其他可视化运维应用提供了信息支撑。
63.可选的，步骤s102中，若cad图中某个器件图形无法被识别，则：
64.新建该器件图形的图元，并根据新建的图元更新图元库；
65.基于更新后的图元库对该器件图形进行识别。
66.在本发明实施例中，以典型的屏柜布局图、元件图、装置背板图、端子排图为例，介绍新建器件图形图元的过程。
67.对于屏柜布局图，依据屏柜的实际参数来设置屏柜的尺寸、类型和分层参数。尺寸包含屏柜的高度、宽度、深度，类型包含前门内嵌式屏柜、前门外挂式屏柜、户外屏柜等，分层参数是为了补全cad图在屏柜深度方向的尺寸缺失。设置以上参数的目的是：为后续三维组屏调用屏柜三维模型提供数据，也为cad识图提供比例计算基准。例如，某屏柜高度、宽
度、深度分别为2260mm、800mm、600mm。类型为前门内嵌式屏柜。层数为4层，分别为11层—装置前面板层，参数设为50mm；12层—装置后面板层，参数设为350mm；13层—端子排层，参数设为450mm；14层—空开层，参数设为500mm。然后，选取屏柜正视图外框和屏柜名称建立屏柜正面图元，cad识图时将自动记录屏柜左下角(x
屏
，z
屏
)为二次屏柜正视区域内的坐标原点，选取屏柜背视图外框建立屏柜背面图元，由于正视图和背视图存在左右颠倒的情况，设置屏柜右下角为二次屏柜背视区域内的坐标原点。同时正视图区域的器件均左下角为相对坐标原点，其方向均沿着屏柜深度方向；背视图区域的器件均以右下角为相对坐标原点，其方向均为屏柜深度方向的反方向。选取正视图内某一装置区域，建立装置图元，cad识图时将自动记录装置左下角坐标(x
装
，z
装
)为其原点，则装置相对于屏柜坐标原点的位置为(x
装-x
屏
，z
装-z
屏
)，同理创建正视图内的空开、压板、复归按钮，端子排等图元。在输出坐标参数信息时，需要除以上文提到的比例参数。在识别屏柜布局图内的各个器件后，可以提取各个器件图形的名称、位置等参数作为其属性。
68.对于元件图，选择空开区域以及对侧连线关系建立空开图元，依据图元的样式设置空开的类型，如1p空开，2p空开等。相同方法建立压板，复归按键的图元。通常元件图内包含有屏柜空开、压板、复归按键等元件的端子与设备端子或者端子排端子之间的连接关系数据，由于元件的位置关系已经在屏柜布局图上提取到，识别元件图主要是提取连接关系属性。
69.对于装置背板图，先建立装置框的图元、识别装置，再建立背板图元、识别装置各背板，然后建立端子和端口图元识别各端子和端口，以及端子和端口对侧信息。由于装置背板图是后视图，统一坐标时需要做左右翻转，应将其右下角作为相对坐标原点，其方向均为屏柜深度方向的反方向。同时装置背板图内的图纸比例可依据同一装置在屏柜布局图和装置背板图内尺寸一致的原则，计算出装置图的缩放比例参数。另外由于背板内端口和端子仅为示意图形，在识别端口或端子时，需要输入端口或者的端子的类型以及尺寸参数。
70.对于端子排图，先建立端子段的图元识别端子段，再建立端子的图元识别端子。端子排图是背视图，其右下角作为相对坐标原点，其方向均为屏柜深度方向的反方向。端子排图也需输入标记端子和端子排端子的类型和尺寸参数。
71.本发明实施例提供的变电站二次屏柜的三维建模方法，使三维建模过程更加快捷，且三维模型包含电子cad图标注的对侧连接关系属性，为变电站三维可视化应用提供技术支撑。另外，建立的三维模型元件库和图元库均具有通用性，识别完一个二次屏柜的图纸，相似的二次屏柜图纸即能自动识别，随着三维模型元件库和图元库的积累，识图的自动化率会逐步提高，因此本发明实施例能够在各类变电站中应用，具有广泛的通用性。
72.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
73.本发明实施例还提供了一种变电站二次屏柜的三维建模装置，参见图2所示，该装置20包括：
74.获取模块21，用于获取变电站二次屏柜的多个cad图。
75.识别模块22，用于基于预设的图元库，对每个cad图中的各个器件图形进行识别，得到各个器件图形的属性信息并存入该cad图对应的xml文件内。
76.融合模块23，用于对各个cad图对应的xml文件进行融合。
77.调用模块24，用于基于融合后的xml文件调用预设的三维图元模型库中的三维图元模型，建立变电站二次屏柜的三维模型。
78.可选的，识别模块22具体用于：
79.依次提取图元库中的每个图元，通过判断每个图元与该cad图中的各个器件图形是否匹配来对该cad图中的各个器件图形进行识别。
80.可选的，判断每个图元与该cad图中的各个器件图形是否匹配，包括：
81.选取该图元的任意一个元素中的任意一个要素，判断该cad图中是否存在目标器件图形，目标器件图形包含该要素；其中，图元的元素包括图形元素和块元素，图形元素的要素为形状和大小，块元素的要素为块名称；
82.若存在目标器件图形，则判断目标器件图形所包含的要素与该图元的各个元素的各个要素是否匹配，若目标器件图形所包含的要素与该图元的各个元素的各个要素均匹配，则确定目标器件图形与该图元相匹配。
83.可选的，对各个cad图对应的xml文件进行融合，包括：
84.将各个xml文件中相同器件图形的属性信息进行整合，得到融合后的xml文件。
85.可选的，融合模块23具体用于：
86.基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的类型属性和名称属性调用放置三维图元模型库中的三维图元模型，并基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的位置属性放置三维图元模型；
87.基于融合后的xml文件中各个器件图形属性信息中的扩展属性，对各个三维图元模型进行连接和赋值，得到变电站二次屏柜的三维模型。
88.可选的，位置属性为各个器件图形的二维坐标。调用模块24具体用于：
89.将各个器件图形的二维坐标统一到同一二维坐标系；
90.建立三维坐标系，并基于同一二维坐标系下各个器件图形的二维坐标将各个器件图形放置在三维坐标系中。
91.可选的，若cad图中某个器件图形无法被识别，则识别模块22还用于：
92.新建该器件图形的图元，并根据新建的图元更新图元库；
93.基于更新后的图元库对该器件图形进行识别。
94.图3是本发明实施例提供的电子设备30的示意图。该实施例的电子设备30包括：处理器31、存储器32以及存储在存储器32中并可在处理器31上运行的计算机程序33，例如变电站二次屏柜的三维建模程序。处理器31执行计算机程序33时实现上述各个变电站二次屏柜的三维建模方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s104。或者，处理器31执行计算机程序33时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图2所示模块21至24的功能。
95.示例性的，计算机程序33可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器32中，并由处理器31执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序33在电子设备30中的执行过程。例如，计算机程序33可以被分割成获取模块21、识别模块22、融合模块23、调用模块24(虚拟装置中的模块)，各模块具体功能如下：
96.获取模块21，用于获取变电站二次屏柜的多个cad图。
97.识别模块22，用于基于预设的图元库，对每个cad图中的各个器件图形进行识别，得到各个器件图形的属性信息并存入该cad图对应的xml文件内。
98.融合模块23，用于对各个cad图对应的xml文件进行融合。
99.调用模块24，用于基于融合后的xml文件调用预设的三维图元模型库中的三维图元模型，建立变电站二次屏柜的三维模型。
100.电子设备30可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。电子设备30可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是电子设备30的示例，并不构成对电子设备30的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如电子设备30还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
101.所称处理器31可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
102.存储器32可以是电子设备30的内部存储单元，例如电子设备30的硬盘或内存。存储器32也可以是电子设备30的外部存储设备，例如电子设备30上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器32还可以既包括电子设备30的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器32用于存储计算机程序以及电子设备30所需的其他程序和数据。存储器32还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
103.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
104.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
105.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
106.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，模
块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
107.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
108.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
109.集成的模块/单元如果以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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
110.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。