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摘 要： 目前,在我国电力行业发展过程中,仍存在部分数据没有系统进行管理,无法高效共享等问题,导致有些部门未 能通过有效的手段将有用的数据分析结果反馈到相关部门。而通过三维可视化应用技术的研究,可以以更直观更容易使用的方 式将数据监测结果和分析成果推广至各个部门,从而产生实效的数据价值,增强电网系统运行稳定性,降低电网维护成本。本 文基于 Illustrator 和 SVG 的三维可视化应用技术,通过直观出色的视觉表现力,不仅满足了数据可视化需求,而且能够达到 电网信息化转型的要求。
关键词：三维可视化,地图,大数据 ,应用技术
Research on 3D Visualization Application Technology Based on Illustrator and SVG
XIA Liang, LIANG Yuqiang, SHI Tongqing, DENG Guanqun (Shenzhen Power Supply Bureau Co., Ltd., Shenzhen Guangdong 518000)
【Abstract】： At present, in the process of the development of China's power industry, there are still some problems, such as some data are not managed systematically and cannot be shared efficiently, which leads to some departments failing to feed back the useful data analysis results to the relevant departments through effective means. Through the research of three-dimensional visualization application technology, the data monitoring results and analysis results can be extended to various departments in a more intuitive and easy-to-use way, so as to produce effective data value, enhance the operation stability of power grid system and reduce the maintenance cost of power grid. This paper is based on the 3D visualization application technology of Illustrator and SVG, through intuitive and excellent visual expression, it not only meets the needs of data visualization, and it can meet the requirements of power grid information transformation.
【Key words】： 3D visualization; map; big data; applied technology
引言
目前来说,通过三维可视化技术的应用,能够将运 监的告警信息传送到管理部门,使管理人员不在现场的 情况下也能够掌握指标结果。同时,可以自主满足三维 可视化大屏地图中的常见需求,包括地图自适应、平 移、缩放、定位等 ;且可自由定制各种交互操作, 让监 控中心能够更好地服务各系统。
1 应用背景
随着我国电网建设规模不断扩大,服务对象不断增 多,电网负荷也随之不断提高,因此,需要不断深化配 网业务管理工作和提高安全调度标准,进而提升信息化 系统的智能化水平。基于我国电网行业的持续发展,为满足当代配网调度运行管理要求,需要实现电网系统的 数据结构化和电网事件可视化目标,在提升系统的智能 化水平的同时,为今后配网调度工作提供有利的帮助。
大数据时代数据就是生产力,而数据可视化作为数 据分析挖掘中的重要一环,越来越受到人们的广泛关 注。现有的可视化系统无法满足如今电网的需求,如地 图不够精细,展示的信息过少,且未能全面展示出各区 局现有设备的情况,仅仅是展示了各区局现有的缺陷、 故障情况以及重要用户的情况。三维可视化技术可以用 来填补以上不足,能使系统具有更直观更出色的视觉表 现力,在数据可视化的需求中成为人们更优先的选择。 但是,由于三维可视化往往需要经历建模、材质、灯光、性能优化、着色器特效开发等繁琐的流程,所以 相对于传统的二维可视化,三维可视化所需的人力成本 更多。
2 现有数据应用问题分析
(1)现有的技术无法满足电网信息化转型的要求。 这主要体现在以下几个方面 ：地图不够精细,展示的信 息过少 ;无法做到实时信息的展示效果,让调度员无法 处理或关注实时新增的问题 ;业务系统信息化对于数据 可视化的要求变高,现有的二维可视化无法达到要求 ; 一个图标存在的多种状态无法展示等。
(2)选择三维可视化的成本太高。三维可视化往往 需要经历建模、材质、灯光、性能优化、着色器特效开 发等繁琐流程,因而相对于传统的二维可视化,三维可 视化所需的人力成本大幅度增加。
3 基于 Illustrator 和 SVG 的三维可视化应用技术
为全面贯彻和深化三维技术,目前我国大部分电网 企业积极开展三维技术的研讨工作,积极推广三维技术 在业务部门的应用。目前,在电网前期规划和运行维护 工作中,通过 Illustrator 和 SVG 的三维可视化应用技 术的应用,取得了良好的工作成果。使用矢量绘图软件 Illustrator 生成地理区域对应的多边形轮廓数据,用于 图形开发时绘制地理区域轮廓,并基于该轮廓进行鼠标 事件的响应和实现三维纹理的贴图 [1-3]。使用浏览器原 生绘图技术 SVG 来显示三维效果,使用 SVG 本身的坐 标系统和支持纹理贴图、图形剪裁等特性,对二维的图 形进行坐标的矩阵变换和纹理的裁剪及视差偏移,从而 实现了以很低的性能开销显示类似于传统三维地图的效 果,具有地图缩放、地图平移、打点、定位、地图视角 旋转、区域高亮凸起等功能。
3.1 应用方案
(1)点击进入调度视窗模块后,系统会自动计算屏 幕的大小,通过渲染器调整渲染比例,使视窗正中的地 图自动适应屏幕大小。若视窗模块并未全屏展示,系统 也会自动调整渲染器渲染比例,使地图调整为适配视窗 模块的大小。地图可以切换为二维和三维状态。其中, 三维状态下的地图,不单单是平地一块,还有河流、山 川的展示,方便调度员更为深入的了解地图上的信息。 而二维地图则是信息展示更为健全,当地图上某一区局 信息过多时,会将所有信息聚合成一个图标,该图标上 会带有信息数目的标识,提示调度员该图标存在多个信 息,需要关注避免遗漏,地图和标识显示图如图 1 所示。
(2)在操作地图时,调度员可以筛选只查看特定的 信息,如只查看故障或只查看缺陷,还可以筛选只查看本日或本周或者所有的信息。地图上的各种信息还存在 着联动。当故障影响到重要用户或保供电用户时,这几 类信息会同步展示在地图上。
(3)地图上的各类信息都是从系统的各个模块来获 取(如故障与缺陷来源于调度日志管理模块、保供电与 重要用户来源于重要信息挂牌管理模块等), 该信息属 于哪个区局哪个变电站,在地图上都会展示在精确的位 置。点击信息会跳转至区局该类信息的钻取页面。地图 上展示的信息都是缩略信息,如果调度员需要查看具体 信息,还需要让调度员点击后跳转至钻取页面查看详细 信息了解详情。
(4)地图可以自由变换大小和在水平竖直方向平 移。调度员既可以缩小地图看全局的总体情况,也可以 放大地图看某一个区局的相关信息 ;当地图放大至最大 时,三维可视化地图会切换成二维地图,地图上展示的 信息最为详细。使用平移功能可以查看任一区局,将平 移功能和控制地图大小功能实行联动,从而可以看清任 一区局的明细情况。
(5)对于缩小版地图,采取将所有信息聚合成一个 图标来展示。地图缩小之后,很多在地图上距离较远的 信息距离变近或叠在一起,展示在地图上的位置就会存 在误差,或是多个信息会聚集在一起,这样将会干扰调 度员点击想要查看的信息,所以将信息聚合为一个图标。随着地图的逐渐放大,聚合的图标就会自动拆分, 并按自己的图标类型展示在实际发生的地理位置。因 此,调度员可以通过查看地图来了解信息发生的位置, 以便帮助调度员及时定位,提升收集信息的效率。
(6)地图上有多类图标,每种不同类型的图标对应 不同的信息,包括故障、缺陷、过载、检修、带电、分 布式能源、重要用户、保供电用户等。每个图标还存在 多种状态,如图标闪烁代表最近 10min 有新增,图标 加光晕表示两个及以上信息叠加。新增信息是调度员需 要重点关注的,所以在地图上展示特殊效果提醒调度员 及时关注及处理 ;当多个信息叠加时,调度员就难以关 注到每一个信息的情况,加入光晕提示让调度员关注信 息,以免出现错漏。
(7)使用鼠标左键点击某一区局,该区局就会高亮 显示,从而为用户提供实时的反馈效果 ;对于不同区局 的工作人员,系统可以检测用户属于哪个区局,当用户 进入调度视窗时,该工作人员的区局就会有高亮显示 ; 当地图上某个区局存在重大隐患或故障急需处理时,该 区局也会默认高亮显示,以引起调度员的关注,系统故 障操作处理如图 2 所示。
3.2 应用优势
(1)开发成本低。相较于传统的三维可视化方案, 基于 Illustrator 和 SVG 的三维可视化大屏,免去了建 模、灯光、三维资源优化、着色器特效等环节的人力消 耗,大大节省了开发成本。
(2)高度还原设计稿效果。可实现 100% 还原设计 稿的效果,这在三维可视化开发中基本上很难实现设计 稿效果的高度还原。
(3)自主实现了三维可视化大屏地图中的常见需 求,包括地图自适应、平移、缩放、地图区域交互、打 点、定位等 ;且可自由定制各种交互操作。
4 结语
随着我国电力技术的持续发展,电网管理模式由传 统模式转向可视化管理模式,虽然二维图形综合抽象,具备平面拓扑分析能力,但是三维图形更直观真实,通 过多维空间分析,弥补了二维管理工作的缺点。可见, 可视化的电网管理成为了未来的发展趋势。目前,基于 Illustrator 和 SVG 的三维可视化应用技术已成为了我 国电网规划与管理工作中的重要方向,同时也是传统电 网管理模式向三维可视化电网管理模式的重要变革。
通过 Illustrator 和 SVG 三维可视化与各类业务数 据的高度融合,服务于电网主营业务的全过程,也成 为了推动我国电网快速发展的一种全新的管理手段。因 此,我们应积极推动新型可视化管理模式,加强电网企 业内部建设,建立完善电网体系,为人们提供高质量的 供电需求,推动现代化社会的持续发展。
参考文献
[1] 林汉云.电网三维可视化系统设计与实现研究[J].科技创新 导报,2018.15(15):60-61.
[2] 刘宜灼.SkyLine支持下的电力选线三维系统的设计与实现 [J].地理空间信息,2010.8(5):24-26.
[3] 毛克,刘江龙,刘永强.Google Earth三维选线技术在高压送 电线路中的应用[J].电力勘测设计,2010(4):25-28.
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