一种配网图模管理方法及装置与流程

1.本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种配网图模管理方法及装置。


背景技术：

2.近年来，各网省电力公司正在大力推进配电自动化的建设，其过程中涉及配电网的改造和线路运方频繁调整，用于描述电气设备及其网络拓扑结构的接线图是调度控制系统的核心环节所在，如果缺少智能辅助技术，则不可避免地需要花费大量的人工成本应对图模异动事件，针对配网主站系统中的图模信息不断地进行调整和修改。在全国大多数地区，配网的高压图模和中压图模分别来源于调度自动化系统和生产管理系统等不同平台，高中压即主配网图模异动更新和模型拼接没有规范的线上手段，尚有不少现场的单线图、联络图、环网图还是由调度运维人员参考cad设计原图进行人工绘制及录入，由于图形维护标准不统一、数据更新不及时等问题造成的图数不一致、图实不符等现象会在日常故障处理和监控过程中干扰调度员判断，带来安全隐患。因此亟待设计一套配网图模的管理方法，一方面用来提升数据质量管控成效，另一方面减轻基层人员的重复工作压力。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种配网图模管理方法及装置，针对cad图、cim/g文件进行处理和分析，结合图形识别技术以及深度学习算法实现设备、连线、文字等元素智能识别排布，校验多源头图模一致性，自动生成各类接线图的结构化图片描述文件，实现从静态图片到在线监视实体对象的贯通，提高配网图模管理的效率及准确度，辅助减轻自动化人员重复工作压力。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种配网图模管理方法，包括：创建包含图元、文字的数据集；从数据集中抽取典型图元进行设备模型映射；配置映射参数，基于映射参数建立同一设备典型图元之间，文字之间的映射关系；基于无向图获取设备模型拓扑信息，并基于所述映射关系，对设备模型拓扑信息进行图形转换，生成规范布局文件cim/g；结合所述生成的规范布局文件cim/g和配网生产管理系统中原生svg/xml文件之间的差异，采用差异布局方法对差异进行操作，将原生 svg/xml文件进行优化成图。
5.进一步的，所述创建包含图元、文字的数据集，包括：导入存量的cad图以及cim/g文件发布图，解析图元得到基本图元、标注图元、设备属性、符号、图层、图框和批注信息；通过机器生成对各图元进行数据增强，得到新的图元样本，和解析得到的图元共同构成图元数据集；导入商用库模型数据，构建配网设备模型对应语料库，形成文字识别数据集。
6.进一步的，所述通过机器生成对各图元进行数据增强包括以下至少一种操作：翻转、平移、旋转、加噪声、模糊。
7.进一步的，所述从数据集中抽取典型图元进行设备模型映射，包括：抽取典型图元包括面图元，线图元，块符号和设备标注文字；所述面图元包括变电站、开关站、配电房、电缆分支箱、环网柜和箱变；所述线图元包括电缆、架空线和连接线；所述块符号包括开关、刀闸、柱变和杆塔；采用图元绘制规则，建立各设备对象与各自对应典型图元集的映射。
8.进一步的，所述配置映射参数，基于映射参数建立同一设备典型图元之间，文字之间的映射关系，包括：以以下至少一种参数作为映射参数，建立映射关系，保存为映射模板；所述参数包括文字与典型图元大小比例、文本行倾斜角度、文字颜色与背景颜色、文字间隔。
9.进一步的，所述生成规范布局文件cim/g，包括：基于无向图获取设备模型拓扑信息，包括设备标注名称和拓扑节点；对拓扑节点进行顺序遍历，以变电站母线为起始点，构建区域拓扑关系，根据设备标注名称映射典型图元对应的设备模型信息；为每个设备虚拟id建立对象索引，记录每个设备关联的拓扑节点号以及父子拓扑关系；基于典型图元之间，文字之间的映射关系，进行图形转换，生成规范布局文件cim/g，cim/g文件中包含了单线图拓扑结构和设备模型信息。
10.进一步的，所述采用差异布局方法对差异进行操作，包括：定义模型校验规则，比对配网生产管理系统中原生svg/xml文件以及所述生成的单线图拓扑结构，找出差异的拓扑点和拓扑线；根据差异进行增加、删除或迁移位置，对原生 svg/xml文件进行优化生成集成资源、资产信息的cim/g文件。
11.进一步的，所述根据差异进行增加、删除或迁移位置，包括：a、对新增加的内容，在原单线图拓扑结构上找到新增接入点，并将新增内容摆放于符合规则的区域；b、针对拓扑位置变化的内容，结合变化拓扑点及变化后的位置，进行重新摆放。
12.进一步的，还包括：生成集成资源、资产信息的cim/g文件后，校验拓扑连通性以及进行图模数据一致性校验，识别图模数据的属性缺失、关联错误和连接线虚接；以及，校验通过后，记录版本信息，并按拓扑关系生成联络图和环网图。
13.进一步的，还包括：当由于线路割接、线路改造、网架优化或新用户接入产生设备异动时，再次采用差异布局方法对差异进行操作，对cim/g文件进行更新，并记录版本信息。
14.本发明还提供一种配网图模管理装置，包括：
数据获取模块，用于创建包含图元、文字的数据集；抽取模块，用于从数据集中抽取典型图元进行设备模型映射；映射模块，用于配置映射参数，基于映射参数建立同一设备典型图元之间，文字之间的映射关系；转换模块，用于基于无向图获取设备模型拓扑信息，并基于所述映射关系，对设备模型拓扑信息进行图形转换，生成规范布局文件cim/g；以及，布局模块，用于结合所述生成的规范布局文件cim/g和配网生产管理系统中原生svg/xml文件之间的差异，采用差异布局方法对差异进行操作，将原生 svg/xml文件进行优化成图。
15.进一步的，所述映射模块具体用于，以以下至少一种参数作为映射参数，建立映射关系，保存为映射模板；所述参数包括文字与典型图元大小比例、文本行倾斜角度、文字颜色与背景颜色、文字间隔。
16.进一步的，所述转换模块具体用于，基于无向图获取设备模型拓扑信息，包括设备标注名称和拓扑节点；对拓扑节点进行顺序遍历，以变电站母线为起始点，构建区域拓扑关系，根据设备标注名称映射典型图元对应的设备模型信息；为每个设备虚拟id建立对象索引，记录每个设备关联的拓扑节点号以及父子拓扑关系；基于典型图元之间，文字之间的映射关系，进行图形转换，生成规范布局文件cim/g，cim/g文件中包含了单线图拓扑结构和设备模型信息。
17.进一步的，所述布局模块具体用于，定义模型校验规则，比对配网生产管理系统中原生svg/xml文件以及所述生成的单线图拓扑结构，找出差异的拓扑点和拓扑线；根据差异进行增加、删除或迁移位置，对原生 svg/xml文件进行优化生成集成资源、资产信息的cim/g文件；所述根据差异进行增加、删除或迁移位置，包括：a、对新增加的内容，在原单线图拓扑结构上找到新增接入点，并将新增内容摆放于符合规则的区域；b、针对拓扑位置变化的内容，结合变化拓扑点及变化后的位置，进行重新摆放。
18.本发明至少具有以下有益效果：本发明在电力系统领域利用深度机器学习、图像识别等人工智能技术进行配网图模管理的方法，实现cad设计原图中的设备、连线、文字等元素的智能识别排布，自动生成配网接线图的结构化图片描述文件，并在此基础上贯通配网生产管理系统的图模导入以及异动更新流程，智能提取日常工作开展所使用cad图纸的图形布局，基于cim/svg图形的语法语义校验、一致性校验，自动识别图模数据的属性缺失、关联错误、连接线虚接等问题，提高接线图在线维护效率及准确度，解决配网图模管理的业务痛点，提升配网图模运维的智能化水平。
附图说明
19.图1是本发明提供的一种配网图模管理方法流程图；图2是本发明提供的差异布局算法流程图；图3为本发明中线路拓扑结构变动示例。
具体实施方式
20.下面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。
21.本发明提供的一种配网图模管理方法，包括：创建包含图元、文字的数据集；从数据集中抽取典型图元进行设备模型映射；配置映射参数，基于映射参数建立同一设备典型图元之间，文字之间的映射关系；基于无向图获取设备模型拓扑信息，并基于典型图元之间，文字之间的映射关系，对设备模型拓扑信息进行图形转换，生成规范布局文件cim/g；结合规范布局文件cim/g和配网生产管理系统中原生svg/xml文件之间的差异，对原生 svg/xml文件进行化成图，并按拓扑关系生成联络图和环网图。
22.作为一种优选的实施方式，通过机器学习创建用于图元、文字识别的数据集，具体如下：（1）导入存量的cad图以及cim/g文件发布图，解析图元以及创建图纸组织，包括基本图元、标注图元、设备属性、符号、图层、图框、批注等信息；（2）通过机器生成对各设备图元进行数据增强，涵盖翻转，平移，旋转，加噪声，模糊等基础操作，组合这些操作生成新样本；（3）导入商用库模型数据，构建配网设备模型对应语料库，即文字识别数据集。
23.作为一种优选的实施方式，抽取典型图元包括面图元，如变电站、开关站、配电房、电缆分支箱、环网柜、箱变等；线图元如电缆、架空线、连接线等；块符号如开关、刀闸、柱变、杆塔等以及设备标注文字。cad绘制的接线图，图元和电力系统线上生产运行图有部分差异，同一个设备可能存在不同的图元样式。设备命名文字部分也会有相应偏差，利用智能分词技术来实现映射关系，比如开关编号 分支线名称组合，两边通过开关编号即可推理出是同一设备。每类对象匹配常见的几类图元绘制规则，例如变电站对应的三种绘制图元、开关站对应两种等，建立各设备对象与各自对应图元集的映射，映射规则除了电气接线图通常的图元绘制规则外，也可以进行扩充。
24.作为一种优选的实施方式，基于图像分割和图像景深的技术配置映射参数，针对文字与典型图元大小比例、文本行倾斜角度、文字颜色与背景颜色、文字间隔等细节特征建立映射关系，保存为模板供后续直接调用，提升端到端模型文字检测识别的能力以及泛化性能。
25.作为一种优选的实施方式，基于无向图获取设备模型拓扑信息，包括设备标注名称和拓扑节点；对拓扑节点进行顺序遍历，逐层访问，以变电站母线为起始点，构建区域拓扑关系，根据设备标注名称映射图元对应设备模型信息（模型信息包括设备的名称、类型、拓扑
节点号、父节点信息等），为每个设备虚拟id建立对象索引，记录每个设备关联的拓扑节点号以及父子拓扑关系；基于典型图元之间，文字之间的映射关系，生成规范布局文件cim/g，cim/g文件中包含了单线图拓扑结构和设备模型信息。
26.作为一种优选的实施方式，定义模型校验规则，比对配网生产管理系统中原生svg/xml文件以及上一步生成的单线图拓扑结构，找出差异部分的拓扑点和拓扑线；将差异部分内容进行增加、删除或迁移位置。
27.具体为，根据文字映射关系、图元映射关系，比对各类设备模型的数量、标注文字的数量、拓扑节点的数量，找出差异部分的拓扑点和拓扑线。
28.本实施例中，利用差异布局方法对差异部分进行操作，具体参见图2，比对变化前、变化后的单线图拓扑结构，找出差异部分的拓扑点和拓扑线，在保持变化前的布局基础上，把差异部分的内容按照如下方式进行增加、删除或迁移位置：a、对新增加的内容，在原单线图拓扑结构上找到新增接入点，并将新增内容摆放于合适区域；b、针对拓扑位置变化的内容，需结合变化拓扑点及变化后的位置，进行图模更新。
29.所有的差异内容更新操作完成后，实现了在原生 svg/xml文件的基础上优化成图，生成集成资源、资产信息的cim/g文件；然后再校验拓扑连通性以及图数一致性，记录版本信息，在此基础上按拓扑关系生成联络图和环网图。
30.需要说明的是，基于cim/svg图形的语法语义校验和一致性校验，还可以自动识别图模数据的属性缺失、关联错误、连接线虚接等问题。
31.需要说明的是，成图布局满足设备图元和标注不碰撞不重叠，线路少交叉，站房就近横向分多层尽量对齐排布，新增加入点的摆放基于但不限于以下规则：（1）图形保持一定的长宽比例，全屏显示时图形充满整个屏幕；（2）全图显示时，能清楚查看主干层的电气拓扑关系和主要的开关的状态，尽量减少线路的弯曲和交叉，图形符号符合调度使用规范；（3）联络图内同一层级的站房尽量处于同一水平或竖直方向，同一层级原则上不超过4~5个站房，根据实际需要进行布局，站间母线保持对齐，间距尽量保持一致，以保证布局的层次感；（4）设备标注调整至合适大小，保证清晰可认，易于辨识，并能清楚识别标注所属设备；（5）开关编号与量测信息合理排布；（6）存在线路交叉的情形通过跨接弧进行体现；（7）若重要用户存在多个备供线路则依照备供线路超过2个或2个以上开关处于拉开状态则该备供线路不成图；（8）主网设备要求在上方从左到右布局、架空线和柱上开关从上至下垂直排布；（9）自动成图生成遥测信息（需验证），仅生成变电站内开关、柱上开关遥测信息，其余开关不生成。
32.需要说明的是，由于线路割接、线路改造、网架优化、新用户接入等原因，配网线路
会发生频繁变化，产生设备异动，有设备新增或拆除，线路的拓扑结构跟随发生变化。由于线路发生设备异动，导致已经生成的单线图拓扑结构与线路实际拓扑结构产生差异，需要再次采用上述的差异化布局方法，针对拓扑位置变化的内容，找到变化拓扑点及变化后的位置，再次优化成图生成最新的cim/g文件，记录版本信息，支撑一图多态管理业务。
33.线路拓扑结构的差异有三种情况，一是拓扑增加，二是拓扑减少，三是拓扑位置变化，例如参见图3，根据拓扑连接关系，删除2号节点与4号节点间的分支线，或者在2、3节点间增加一条分支线，或者将3至3-1间的连接线替换为2至3-1。
34.本发明还提供一种配网图模管理装置，包括：数据获取模块，用于创建包含图元、文字的数据集；抽取模块，用于从数据集中抽取典型图元进行设备模型映射；映射模块，用于配置映射参数，基于映射参数建立同一设备典型图元之间，文字之间的映射关系；转换模块，用于基于无向图获取设备模型拓扑信息，并基于所述映射关系，对设备模型拓扑信息进行图形转换，生成规范布局文件cim/g；以及，布局模块，用于结合所述生成的规范布局文件cim/g和配网生产管理系统中原生svg/xml文件之间的差异，采用差异布局方法对差异进行操作，将原生 svg/xml文件进行优化成图。
35.具体的，映射模块用于，以以下至少一种参数作为映射参数，建立映射关系，保存为映射模板；其中，参数包括文字与典型图元大小比例、文本行倾斜角度、文字颜色与背景颜色、文字间隔。
36.具体的，转换模块用于，基于无向图获取设备模型拓扑信息，包括设备标注名称和拓扑节点；对拓扑节点进行顺序遍历，以变电站母线为起始点，构建区域拓扑关系，根据设备标注名称映射典型图元对应的设备模型信息；为每个设备虚拟id建立对象索引，记录每个设备关联的拓扑节点号以及父子拓扑关系；基于典型图元之间，文字之间的映射关系，进行图形转换，生成规范布局文件cim/g，cim/g文件中包含了单线图拓扑结构和设备模型信息。
37.具体的，布局模块用于，定义模型校验规则，比对配网生产管理系统中原生svg/xml文件以及所述生成的单线图拓扑结构，找出差异的拓扑点和拓扑线；根据差异进行增加、删除或迁移位置，对原生 svg/xml文件进行优化生成集成资源、资产信息的cim/g文件；其中，根据差异进行增加、删除或迁移位置，包括：a、对新增加的内容，在原单线图拓扑结构上找到新增接入点，并将新增内容摆放于符合规则的区域；b、针对拓扑位置变化的内容，结合变化拓扑点及变化后的位置，进行重新摆放。
38.值得指出的是，该装置实施例是与上述方法实施例对应的，上述方法实施例的实现方式均适用于该装置实施例中，并能达到相同或相似的技术效果，故不在此赘述。
39.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术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，本技术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。
40.本技术是参照根据本技术实施例的方法、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。
41.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。
42.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。
43.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。