一种与BIM模型交互集成的电力监控系统及交互集成方法与流程

本发明涉及电力控制设备技术领域，具体涉及一种与bim模型交互集成的电力监控系统及交互集成方法。

背景技术：

近年来，随着中国铁路供电调度领域的精细化、智能化、高效化管理发展要求，对pscada的人机交互要求也不断提高。hmi模块是pscada系统中最重要的部分之一，其监控画面图目前多以二维逻辑图方式展示，在设备图符上展示pscada后台接收的供电设备的遥测、遥信等信息。为了提升pscada系统hmi模块的交互能力，引入三维呈现与交互技术是一种可行的途径。

目前pscada系统所采用的常规的三维hmi集成方案为通过人工建立三维模型，并将模型数据进行处理转换，集成到系统中后再人工配置数据映射关系。这种方式需要投入大量资源开展测绘、采集、三维建模和模型配置工作，并且难以保证数据精度和数据映射关系准确性。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的电力控制系统交互工作量大的缺陷，本发明公开了一种与bim模型交互集成的电力监控系统，采用本发明所述方法能够大幅降低设备的建模工作量，同时能够实现模型与电力监控系统的快速匹配，从而大大提高bim模型与电力监控系统的交互集成效率，降低交互集成的工作量。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种bim模型与电力监控系统的交互集成方法，包括以下步骤：

s1、根据实际工况制定命名规则；

s2、获取各供电设备在施工或设计阶段生成的bim模型，基于上述bim模型生成各供电设备的三维模型，并基于步骤s1所述的命名规则对各个供电设备的三维模型命名生成包含有所有供电设备的三维模型库，同时生成关于三维模型的第一名称列表；

s3、获取电力监控系统中各供电设备数据库，并基于步骤s1所述的命名规则对供电设备数据库中的数据进行拼装重组，获取关于供电设备的第二名称列表；

s4、将步骤s2和s3中的第一名称列表和第二名称列表输入到匹配模块中，匹配模块根据名称相同原则将三维模型库与供电设备数据库一一匹配，生成唯一的映射关系；

s5、输出模块根据步骤s4中的映射关系将三维模型库中的三维模型集成到电力监控系统中，并最终输出集成有三维模型的三维电力监控系统。

优选的，步骤s4中的映射关系包括必须匹配项之间的必要映射关系和非必须匹配项之间的非必要映射关系；所述步骤s4中还包括对必要映射关系进行校验的错误检测程序。

优选的，错误检测程序包括以下步骤：

b1、从第一名称列表中和第二名称列表中分别提取包含所有未匹配对象数据的第一数据列表和第二数据列表；

b2、根据各项的备注内容，从步骤b1的第二数据列表中筛选出必须匹配项的第二字符串，再根据第二字符串倒查第一数据列表中对应的第一字符串，并根据命名规则对第一字符串进行修改；

b3、重复步骤b2完成第一名称列表中所有必须匹配项数据的修改，再将修改后的第一名称列表重新导入匹配模块进行自动匹配；

b4、重复上述步骤b1到b3直至第一名称列表和第二名称列表中的数据完全匹配。

优选的，若步骤b2的第二数据列表中没有必须匹配项的第二字符串，则终止或继续执行后续步骤。

优选的，在步骤s5中还将建立用于反应第一名称列表与第二名称列表映射关系的索引列表并存储到数据库中；所述索引列表为hash索引列表。

优选的，步骤s1中的命名规则包括设备命名表达式、部件命名表达式和子部件命名表达式，所述设备命名表达式为：设备名称+运行编号；

所述部件命名表达式为：所属设备命名表达式+部件名称+运行编号；

所述子部件编组命名规则的表达式为：所属部件命名表达式+子部件名称+运行编号。

相应的，本发明公开了一种与bim模型交互集成的电力监控系统，包括生成模块、匹配模块和输出模块，所述生成模块用于根据供电设备的bim模型生成相应的三维模型，并形成所有供电设备的三维模型库；

所述匹配模块检索三维模型库和电力监控系统设备库，并根据预设的匹配规则将三维模型库与电力监控系统设备库进行匹配，并在匹配成功的两对象之间建立唯一的映射关系；

所述输出模块根据匹配模块建立的映射关系将三维模型库中的各三维模型嵌入到电力监控系统中，并最终输出将集成了三维模型的电力监控系统。

优选的，生成模块包括bim生成模块和电力监控系统生成模块，所述bim生成模块包括分别用于导入bim模型的bim结构与数据读取插件和第一设备与部件列表生成模块；所述电力监控系统生成模块则包括第二设备与部件列表生成模块；

所述匹配模块包括用于接收生成模块相关数据的数据解析模块和用于对数据进行匹配的数据匹配分析模块；

所述输出模块包括用于接收匹配结果的映射结果管理模块和用于生成索引列表和交互集成的索引生成模块。

优选的，电力监控系统生成模块还包括必备项设置模块，所述必备项设置模块用于对第二设备与部件列表生成模块的输出结果进行管理，并将其中的必须匹配项标记进行标记。

优选的，映射结果管理模块的输出端分别连接有匹配未成功输出模块和成功匹配输出模块；

所述匹配未成功输出模块用于管理并输出所有未成功匹配项，并生成相应的列表；

所述成功匹配输出模块用于管理所有成功匹配项及其映射关系。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述电力监控系统包括生成模块、匹配模块和输出模块，其中生成模块将bim模型转换为相应的三维模型，匹配模块则根据预设的命名规则将三维模型与电力监控系统匹配并建立映射关系，最后输出模块根据映射关系实现三维模型与电力监控系统的交互集成；

同时本发明还公开了相应的交互集成方法，首先根据实际工况制定命名规则，然后通过生成模块提取在施工阶段或设备设计阶段生成的bim模型，并将其转换为相应的三维模型，模型转换完成后，再根据命名规则对各个三维模型进行命名；同时再从电机监控系统中提取供电设备数据库，并根据命名规则对供电设备数据库进出重组；最后根据名称相同的规则在三维模型与供电设备数据库之间建立映射关系，最后输出模块根据映射关系将三维模型与电力监控系统交互集成；

与现有技术相比，本发明直接通过施工或设计阶段已经形成的bim模型生成三维模型，其一方面上述数据来源广泛，同时数据的准确性较高；另一方面通过直接采用现成的bim模型能够大幅压缩bim模型的建模时间及工作量，从而提高提高设备的集成交互效率；

与现有技术中通过投入大量资源进行人工测绘，再通过测绘数据人工绘制三维模型的方式相比，由于资源以及技术等原因，测绘人员不可能将设备拆解进行测绘，因此工作人员主要是针对整套设备进行测绘，但是设备的体积较大，测绘极其不便，且测绘准确度不能保证，因此对于部件和子部件一级的测绘和匹配工作，通过上述方式基本不能完成；

而施工或设计阶段已经生成的bim模型来自于于最初的原始文件，因此其精确度更高，同时bim的精细化程度更高，其能够精确反应部件和子部件的尺寸，通过上述文件的直接应用不但能够提高工作效率，同时还能够快速、准确的建立部件和子部件之间的对应匹配关系，因此，本发明通过对bim模型的巧妙应用实现了更高层级的交互匹配，提高电力监控系统的监控性能；bim软件还具有丰富的附加功能，

其次，本发明通过统一的命名规则对三维模型和设备数据库内的相关数据进行命名整合，并形成相应的第一名称列表和第二名称列表，由于命名规则相同，因此同一部件在第一名称列表和第二名称列表中名称必然相同，计算机通过快速检索配对相同的名称即可实现三维模型与电力监控系统之间的匹配，其与现有技术中的匹配方式相比，本发明所述匹配规则简单，且编制方便，因此其不但能够实现在工作人员之间的快速推广，同时还具有较高的匹配精度；

且由于本发明仅仅通过名称即可实现匹配和映射，因此不但计算机需要检索匹配的数据量得到明显减少，其能够有效加快计算机的运算匹配速度；同时与人工匹配的方式相比，其还能够最大程度的将工作人员从重复的劳动中解放，提高匹配效率；

2、本发明在电力电力监控系统生成模块还包括用于设置必须匹配项的必备项设置模块，通过该模块工作人员能够在第二名称列表生成的过程中将重要设备单独备注为必须匹配项，其不但能够提高系统交互集成的质量，同时在后期计算机还能够根据该设置自动调阅必须匹配项，从而避免人工查找必须匹配项的低效和错漏，进一步提高本系统的工作效率和准确性。

3、本发明在映射结果管理模块的输出端分别连接有匹配未成功输出模块和成功匹配输出模块，通过上述模块将匹配结果自动进行区分，不但能够保证后续模块的快速、准确工作，同时也能够避免查找的低效和错漏，进一步提高本系统的工作效率和准确性。

4、本发明还包括必须匹配项的错误检测程序，通过上述检测程序确保电力监控系统中的重点监控部件始终处于监控状态下，确保监控信息的完整性；

5、本发明还将建立第一名称列表与第二名称列表映射关系的索引列表，并将索引列表保存于数据库中，通过建立索引列表建立索引列表，通过索引列表将第一名称列表和第二名称列表中的映射关系长时间保存与数据库中，使用时计算机直接调用索引标查询相关内容，从而实现映射关系的快速、重复查找，缩短计算机的检索时间，提高工作效率。

6、本发明的命名规则分别为：设备名称+运行编号，所属设备命名表达式+部件名称+运行编号和所属部件命名表达式+子部件名称+运行编号；首先，上述命名规则与现有技术中广泛应用的命名规则相同，其能够最大限度的提高命名规则与现有系统的兼容性，提高匹配的效率和准确率；

其次，与现有技术中的编码规则具有较强的通用性能够减少工作人员适应时间，同时提高工作人员命名和人工查找匹配的效率。

最后，上述命名规则将设备的名称和运行编号结合，其最大限度的利用了现有数据资源，同时名称简明、方便各工种人员的快速阅读和理解，方便了不同岗位工作人员的使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明各模块结构示意图

图3为本发明信息流向示意图；

图4为本发明实施方式1交互集成流程图；

图5为本发明实施方式2交互集成流程图。

附图标记：1、生成模块，2、匹配模块，3、输出模块,11、bim生成模块，12、电力监控系统生成模块，111、bim结构与数据读取插件，112、第一设备与部件列表生成模块，121、第二设备与部件列表生成模块，122、必备项设置模块，21、数据解析模块，22、数据匹配分析模块，31、映射结果管理模块，32、索引生成模块，311、匹配未成功输出模块，312、成功匹配输出模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

实施方式1

如图1到图5所示，本实施例提供了一种与bim模型交互集成的电力监控系统，包括生成模块1、匹配模块2和输出模块3；所述生成模块包括bim生成模块和电力监控系统生成模块，其中所述bim模块包括bim结构与数据读取插件，其可以根据不同的建模软件进行对应开发和兼容性改造，工作人员通过该读取插件导入施工或设计阶段生成的bim模型；同时bim模块还包括第一设备与部件列表生成模块，在bim模型转换为三维模型后，工作人员通过该模块对三维模型进行命名，并生成第一名称列表；

所述电力监控系统生成模块包括第二设备与属性列表生成模块和必备项设置模块，工作人员通过该模块对提取自电力监控系统的数据库进行整合重组，并最终生成第二名称列表；同时电力监控系统还包括必备项设置模块，通过该模块工作人员对第二名称列表进行管理，并在标注必须匹配项；

所述匹配模块包括数据解析模块和数据匹配分析模块，所述第一设备与部件列表生成模块和第二设备与部件列表生成模块生成的第一名称列表和第二名称列表输入到数据解析模块中，并将解析结果输出到数据匹配分析模块，数据匹配分析模块根据匹配规则判定二者是否匹配；

所述输出模块包括映射结果管理模块和索引生成模块，所述数据匹配分析模块所有匹配结果都传送到映射结果管理模块，映射结果管理模块接收相应数据后根据是否有映射关系将数据分别传送到匹配未完成输出模块和成功匹配输出模块，所述索引生成模块根据成功匹配输出模块的相关参数生成索引列表并保存，而未匹配成功输出模块则将结果反馈给工作人员进行人工，以便进行后期的人工干预；同时索引模块还将根据成功匹配输出模块的相关参数将三维模型与电力监控系统交互集成，并最终输出将集成了三维模型的电力监控系统。

实施方式2

本实施方式作为本发明的另一基本实施方式，其公开了一种bim模型与电力监控系统的交互集成方法，包括以下步骤：

s1、根据实际工况制定相应的命名规则，其中在本实施方式中采用设备名称与设备内部编号结合的编码命名规则，其中对于整套设备的命名表达式为：设备名称+运行编号；如编号为1b的变压器设备，其命名为变压器_1b；同时部件的命名表达式为：所属设备命名表达式+部件名称+运行编号；例如变压器中编号为01的铁芯，则其应该被命名为变压器_1b_01；对于部件下的子部件，其命名表达式为所属部件命名表达式+子部件名称+运行编号，当存在多级子部件时，按照从属关系依次向后延展即可，同时对于不同名称之间的分隔符，可以采用_，也可以采用“__”、“.”或“-”；

s2、从施工部门或设备设计制造部门获取各种供电设备的bim模型，通过与bim模型兼容的bim结构与数据读取插件将上述模型输入到生成模块中，生成模块将上述bim模型自动转换为与电力监控系统兼容的三维模型；

基于步骤s1中的命名规则，工作人员通过第一设备与部件列表生成模块对生成的各个供电设备以及其包含的各个部件和子部件一一命名，当所有设备和部件命名完成后，第一设备与部件列表生成模块将上述命名汇总并生成相应的第一名称列表；

s3、电力监控系统生成模块从电力监控系统中提取各供电设备的数据库，该数据库包括各个设备和部件的名称，基于步骤s1中的规则，工作人员通过第二设备与属性列表生成模块将各个供电设备和部件的名称进行重组，使其符合命名规则的要求；第二设备与部件列表生成模块将上述命名汇总并生成相应的第二名称列表；

s4、匹配模块中的数据解析模块接收步骤s2和s3中的第一名称列表和第二名称列表；

读取按照先后顺序提取第二名称列表中排名第一的名称，将其记为第二字符串，并将其作为对比的标准；扫描读取整个第一名称列表，提取排名第一的名称，并将其记为第一字符串，将第一字符串与作为标准的第二字符串进行比对，并将比对结果传送到数据匹配分析模块；

基于名称相同的原则，数据匹配分析模块对相关结果进行分析，如匹配结果正确，则在匹配对象之间生成唯一确定的映射关系，并将相关结果传送到下一程序；同时向数据解析模块反馈相关结果，数据解析反馈结果将第一名称列表和第二名称列表中的对应名称去除；

重复上述步骤，直至完成整个第二名称列表的匹配；

s5、输出模块中的映射关系管理模块将接收自步骤s4中的的映射关系输入到索引生成模块中生成索引列表，同时索引生成模块根据索引列表在三维模型库中的三维模型与电力监控系统的对应点之间建立相应的调用关系，重复上述操作直至完成所有映射关系均建立调用关系为止，从而完成三维模型与电力控制系统的交互集成，并最终输出集成有三维模型的三维电力监控系统。

实施方式3

本实施方式作为本发明的又一较佳实施方式，其公开了一种bim模型与电力监控系统的交互集成方法，包括以下步骤：

s2、从施工部门或设备设计制造部门获取各种供电设备的bim模型，通过与bim模型兼容的bim结构与数据读取插件将上述模型输入到生成模块中，生成模块将上述bim模型自动转换为与电力监控系统兼容的三维模型；

基于步骤s1中的命名规则，工作人员通过第一设备与部件列表生成模块对生成的各个供电设备以及其包含的各个部件和子部件一一命名，当所有设备和部件命名完成后，第一设备与部件列表生成模块将上述命名汇总并生成相应的第一名称列表；

s3、电力监控系统生成模块从电力监控系统中提取各供电设备的数据库，该数据库包括各个设备和部件的名称，基于步骤s1中的规则，工作人员通过第二设备与属性列表生成模块将各个供电设备和部件的名称进行重组，使其符合命名规则的要求；第二设备与部件列表生成模块将上述命名汇总并生成相应的第二名称列表；

工作人员通过必备项设置模块对第二名称列表进行管理，并将其中的必须匹配箱进行标记；

s4、匹配模块中的数据解析模块接收步骤s2和s3中的第一名称列表和第二名称列表；

读取按照先后顺序提取第二名称列表中排名第一的名称，将其记为第二字符串，并将其作为对比的标准；扫描读取整个第一名称列表，提取排名第一的名称，并将其记为第一字符串，将第一字符串与作为标准的第二字符串进行比对，并将比对结果传送到数据匹配分析模块；

基于名称相同的原则，数据匹配分析模块对相关结果进行分析，如匹配结果正确，则在匹配对象之间生成唯一确定的映射关系，并将相关结果传送到下一程序；同时向数据解析模块反馈相关结果，数据解析反馈结果将第一名称列表和第二名称列表中的对应名称去除；

如判定匹配不正确，则反馈给数据解析模块，数据解析模块则提取第一名称列表中的后续名称再次比对，并重复上述步骤直至完成匹配；

如数据解析模块扫描整个第一名称列表均不能正确匹配，则数据匹配模块判定该第二字符串不能匹配，终止匹配作业，并继续下一个名称的匹配；

重复上述步骤，直至完成整个第二名称列表的匹配；

s5、映射结果管理模块接收步骤s4中数据匹配分析模块发送的数据，如是成功匹配的信息，则将其分发到成功匹配模块，如判定是未成功匹配项，则将其分发到匹配未成功输出模块；

所述匹配未成功输出模块根据数据数据来源于第一名称列表或第二名称列表将其进行区分并分别输出包含所有未匹配对象数据的第一数据列表和第二数据列表；

s6、根据必备项设置模块的相关标记，工作人员从步骤s5的第二数据列表中筛选出必须匹配项，并提取该必须匹配项的第二字符串，再根据第二字符串逐个倒查第一数据列表中的各项数据，并筛选出对应项，提取该对应项的第一字符串，最后根据步骤s1中的命名规则检查并修改第一字符串和第二字符串；

重复上述步骤直至完成第二数据列表中所有必须匹配项的修正工作；对于剩下的非必须匹配项，则根据实际工作需要确定是否需要进行修改，如需要则重复上述操作，如不需要则直接跳过；

s7、将步骤s6中修改后的第一名称列表和第二名称列表重新导入匹配模块中的数据解析模块中重复步骤s4进行自动匹配，并输出相应结果；

如仍然有必须匹配项未完成匹配则重复步骤s5到s7完成相应的匹配作业或通过人工建立映射关系的方式进行映射关系的直接修改，直至所有必须匹配项均建立唯一的映射关系；

s8、成功匹配输出模块将步骤s5到s7中的映射关系输入到索引生成模块中，索引生成模块根据相关数据生成索引列表，同时索引生成模块根据索引列表在三维模型库中的三维模型与电力监控系统的对应点之间建立相应的调用关系，重复上述操作直至完成所有映射关系均建立调用关系为止，从而完成三维模型与电力控制系统的交互集成，并最终输出集成有三维模型的三维电力监控系统。

与现有技术相比，首先本发明直接利用施工阶段生成的bim模型生成相应的三维模型，从而省略了人工建立三维模型的工序，大大压缩了bim建模的时间和工作量，提高了工作效率；同时施工单位及设计单位的bim模型，其准确度更高，能够有效提高模型的准确度；

其次，本发明通过统一的命名规则对三维模型和设备数据库内的相关数据进行命名整合，并形成相应的第一名称列表和第二名称列表，由于命名规则相同，因此同一部件在第一名称列表和第二名称列表中名称必然相同，计算机通过快速检索配对相同的名称即可实现三维模型与电力监控系统之间的匹配，其通过一套命名规则即可在三维模型与电力监控系统之间建立唯一的映射关系，其结果可靠、同时匹配规则简单，能够最大限度的简化匹配程序，从而降低计算机的运算量，提高匹配效率；

同时本发明所采用的命名规则为名称与工作编码结合的命名方式，其与现有技术中普遍实用的设备管理方式命名方式相同，因此其具有较好的应用基础，工作人员能够快速适应，并进行各项操作；同时上述命名方式能够为复杂的设备和部件生成唯一的名称，且名称简单，其能够大大缩减第一名称列表的数据量，有利于提高计算机的匹配运算速度，同时该命名方式与生成第二名称列表的原始文件匹配，工作人员不需要再对设备进行命名，而只需要进行重组即可快速生成第二名称列表，因此其能够进一步加快匹配的效率，降低工作人员的工作量。