一种在实时仿真中自动录波的方法及系统与流程

本发明涉及实时仿真，尤其涉及一种在实时仿真中自动录波的方法及系统。

背景技术：

1、在电力系统、工业控制、通信网络等领域的实时仿真中，对信号波形的录波是一个关键环节，它可以帮助工程师和研究人员了解系统的运行状态、定位故障、优化控制策略等。在现有的实时仿真技术中，通常需要对信号波形进行记录，以便分析仿真过程中的各种事件。然而，传统的录波方法通常依赖于手动操作或预设的触发条件，这可能导致在突发事件发生时无法及时捕获关键数据。此外，传统的录波文件格式可能不容易与其他软件工具(如matlab或python)进行交互，限制了数据分析的灵活性。。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种在实时仿真中自动录波的方法，能够解决在突发事件发生时无法及时捕获关键数据，传统的录波文件格式可能不容易与其他软件工具进行交互，限制了数据分析的灵活性的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种在实时仿真中自动录波的方法，包括：通过在实时仿真装置中设置录波进程，独立运行监控程序，当收到非预定录播指令时，自动触发录播进程并开始录波，录波完成后，系统收集并保存录波文件，进行文件传输，通过上位机接收，读取并解析录波文件，提供进一步分析。

4、作为本发明所述的一种在实时仿真中自动录波的方法的一种优选方案，其中：所述实时仿真装置包括，使用加入实时补丁的linux服务器作为实时仿真装置，确保仿真进程优先执行，避免因其他非关键任务导致的延迟，在linux服务器上，使用c++编写独立的录波进程程序，利用linux系统的共享内存机制，进程访问仿真进程产生的数据。

5、作为本发明所述的一种在实时仿真中自动录波的方法的一种优选方案，其中：所述设置录波进程包括，在实时仿真装置中，设置一个录波进程，作为独立的监控程序运行，监控对象是仿真主程序，两个程序通过共享内存通信；

6、与此同时，进程始终缓存一个较短的时间窗口内的数据，确保即使在没有预设触发条件的情况下，也能捕获到关键的信号波形，预设触发条件是在仿真之前，由用户录入的时间触发启动条件：超过预定时间启动录波；

7、录波进程持续地从仿真进程中读取数据，并存储在一个循环缓冲区中，循环缓冲区用来保存最近的n秒的数据，当需要录波时，从缓冲区中提取数据，并保存到comtrade格式的文件中。

8、作为本发明所述的一种在实时仿真中自动录波的方法的一种优选方案，其中：所述非预定录播包括，当仿真过程中发生故障、扰动或者接收到用户临时发出的非预定录波指令时，录波进程会被自动触发，并开始录波；

9、使用linux的事件通知机制，监控指定的标志文件或其他触发信号，当仿真进程检测到故障或扰动时，修改标志文件或发送一个特定的信号给录波进程，同时，为了支持用户手动触发，通过与上位机约定链路层通信协议，允许用户通过上位机人机界面发送录波指令。

10、作为本发明所述的一种在实时仿真中自动录波的方法的一种优选方案，其中：所述收集并保存录波文件包括，录波文件将以comtrade格式保存，确保数据的完整性，录波进程会自动将发生扰动前的短窗口波形加入到录波文件中，一旦录波文件生成，使用sftp或其他安全的文件传输协议，将文件传输到windows工作站。

11、作为本发明所述的一种在实时仿真中自动录波的方法的一种优选方案，其中：所述读取并解析录波文件包括，在windows工作站上，运行一个python程序，使用库paramiko来接收sftp传输的文件，一旦接收到录波文件，python程序使用专门的库来读取comtrade格式的数据；

12、python程序提供文件转换功能，将comtrade格式的数据转换为matlab或其他格式，实时捕获和查看仿真数据，并进行深入的数据分析。

13、作为本发明所述的一种在实时仿真中自动录波的方法的一种优选方案，其中：所述进一步分析包括，上位机提供对录波曲线进行进一步分析的功能：波形对比；频谱分析；均值、最大值、最小值指标统计；

14、波形对比：使用相关系数来衡量两个录波曲线之间的相似度，计算两个曲线的相关系数，公式如下：

15、

16、其中x(n)和y(n)分别为两个曲线的采样值，μx和μy分别为两个曲线的均值，σx和σy分别为两个曲线的标准差，n为采样点数；

17、频谱分析：通过短时傅里叶变换：

18、

19、其中x(k,t)为短时傅里叶变换结果，x(n,t)为录波曲线的采样值，n为采样点数，k为频率索引，δt为短时窗口的长度；

20、使用python编程语言中的内置函数mean()、max()和min()来计算均值、最大值和最小值指标。

21、本发明的另一个目的是提供一种在实时仿真中自动录波的系统，其能解决数据采集效率低、人为误差大、实时监测与故障诊断困难、系统性能优化缺乏依据等问题，从而提高实时仿真系统的运行效率和稳定性。

22、作为本发明所述的一种在实时仿真中自动录波系统的一种优选方案，其中：包括信号采集处理模块、波形记录模块、波形分析模块、用户界面模块、控制与同步模块；

23、所述信号采集模块，负责从实时仿真系统中获取需要录波的信号，并对采集到的信号进行预处理，预处理后的信号将作为输入，传递给波形记录模块；

24、所述波形记录模块，负责将处理后的信号转换为波形数据，并存储在内存或硬盘存储设备中，根据用户设定的触发条件，自动启动录波功能，以确保记录下关键信息；

25、所述波形分析模块，对存储的波形数据进行进一步分析，帮助用户更好地理解信号特征和系统运行状况；

26、所述用户界面模块，提供与用户交互的界面，用户设置录波参数，以及查看和分析波形数据，用户界面模块应具备友好的操作界面和可视化功能，便于用户操作和浏览；

27、所述控制与同步模块，负责整个系统的协调与控制，确保各个模块按照设定的参数和顺序运行，实现模块间的数据同步，以保证整个系统的稳定性和准确性。

28、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种在实时仿真中自动录波的方法的步骤。

29、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现一种在实时仿真中自动录波的方法的步骤。

30、本发明的有益效果：本发明提供的方案保证录波进程不会干扰实时仿真核心程序，当仿真中出现故障或扰动时，能够及时反应并生成录波文件，为后续的分析和故障定位提供了有力的数据支持。通过持续的数据缓存机制，即使在没有预设触发条件的情况下，也能确保关键信号波形的捕获。这样可以确保在发生突发事件时不会丢失关键的前导数据。通过本发明，不仅可以确保在实时仿真过程中自动捕获关键的信号波形，还提供了灵活的数据分析工具，大大提高了工作效率。