喬 坤

(恒華數(shù)元科技(天津)有限公司,天津 300143)

0 引言

電力行業(yè)發(fā)展過程離不開數(shù)據(jù)采集、存儲與分析等操作。對于電力企業(yè)來說,數(shù)字技術(shù)屬于促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。電力用戶的迅速增長,導(dǎo)致電力企業(yè)需大量工作人員,為電力用戶服務(wù)。這樣便會增加人工成本。依據(jù)低代碼開發(fā)平臺,可解決工作人員缺少問題[2]。數(shù)據(jù)可視化便于電力故障診斷與智能分析決策等操作,可提升電力行業(yè)的科學(xué)管理水平。為此,設(shè)計可視化技術(shù)的低代碼賦能電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型平臺。

1 低代碼賦能電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型平臺

常用的代碼開發(fā)方式成本較高,不符合電力行業(yè)的個性化發(fā)展需求。低代碼開發(fā)是以拖拽方式,建立應(yīng)用,符合電力行業(yè)個性化發(fā)展需求,可降低開發(fā)成本。

設(shè)計低代碼賦能電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型可視化平臺的第一步是頁面搭建,利用低代碼模板引擎設(shè)計器,搭建電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)的可視化頁面。搭建可視化頁面時,無需工作人員具備豐富的工作經(jīng)驗,其操作較為簡單[3]。

低代碼模板引擎設(shè)計器內(nèi)包含各種組件與畫布等工具,畫布位于頁面的中心位置,將左邊的工具面板拖入畫布中,并通過右邊的屬性面板,配置工具面板內(nèi)的全部組件[4],完成低代碼賦能電力行業(yè)數(shù)字化信息的可視化頁面搭建。

1.1 整體結(jié)構(gòu)

以搭建的可視化頁面為基礎(chǔ),設(shè)計低代碼賦能電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型平臺,該平臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺整體結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)存儲電力行業(yè)全部業(yè)務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù),依據(jù).NET與Java混合方式,存儲不同類型電力行業(yè)數(shù)據(jù)處理引擎。服務(wù)層包含線路共享服務(wù)、工程管理服務(wù)、GIM校驗服務(wù)與三維建模服務(wù)。其中,三維建模服務(wù)是利用NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)的三維可視化建模技術(shù),依據(jù)數(shù)據(jù)層內(nèi)存儲的數(shù)據(jù),建立電力行業(yè)中全部電力設(shè)備的三維模型。展現(xiàn)層利用低代碼三維可視化引擎與SpringBoot微服務(wù)等低代碼技術(shù),建立電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的三維可視化界面,用于呈現(xiàn)電力行業(yè)中的數(shù)字化信息以及電力設(shè)備三維模型。

1.2 電力設(shè)備的三維建模服務(wù)

平臺內(nèi)服務(wù)層的三維建模服務(wù)是利用NURBS的三維可視化建模技術(shù),依據(jù)數(shù)據(jù)層存儲的電力行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù),建立電力行業(yè)中全部電力設(shè)備的三維模型。

電力行業(yè)中全部電力設(shè)備的三維模型的建立步驟如下。

步驟1:NURBS曲線預(yù)處理。NURBS曲面構(gòu)造的依據(jù)是NURBS曲線,為此,以NURBS曲面方式建立電力設(shè)備三維模型時,預(yù)處理NURBS曲線。當(dāng)NURBS曲線質(zhì)量較差時,則利用該NURBS曲線構(gòu)造的NURBS曲面質(zhì)量也會較差,進(jìn)而導(dǎo)致建立的電力設(shè)備三維模型呈現(xiàn)效果較差。利用重新參數(shù)化的方式,預(yù)處理NURBS曲線,這種預(yù)處理方式僅調(diào)整NURBS曲線的參數(shù)間隔,不調(diào)整NURBS的形狀與位置,這樣就不會導(dǎo)致NURBS曲線自身情況出現(xiàn)改變,從而影響NURBS曲面構(gòu)造效果。重新參數(shù)化方式是先在全部NURBS曲線內(nèi)隨機選取一條NURBS曲線,并對其進(jìn)行自身參數(shù)化處理,再以該NURBS曲線為標(biāo)準(zhǔn),對其余NURBS曲線進(jìn)行上升或下降處理、添加或剔除節(jié)點等重新參數(shù)化處理。

步驟2:利用兩條NURBS曲線建立NURBS曲面。令三維模型空間內(nèi)兩條NURBS曲線u與v是已知的,因此,利用這兩條NURBS曲線可生成NURBS曲面g(u,v),公式如下:

(1)

式(1)中,NURBS曲線控制頂點是Qi,j;NURBS曲線u、v內(nèi)控制頂點數(shù)量是n、m;NURBS曲線u內(nèi),第i個控制頂點的節(jié)點矢量是Ci(u);NURBS曲線v內(nèi),第j個控制頂點的節(jié)點矢量是Cj(v);權(quán)因子是wi.j。

步驟3:建立電力設(shè)備的掃描面。依據(jù)NURBS曲面,利用Sweeping建立電力設(shè)備的掃描面,因為NURBS曲面數(shù)量不同,所以掃描面建立的方式也不同。主要包含3種方式:第一種方式是一一對應(yīng)方式,即一個NURBS曲面和一條導(dǎo)引線相對應(yīng);第二種方式是多對一的方式,即多個NURBS曲面和一條導(dǎo)引線對應(yīng);第3種方式是多對二的方式,即多個NURBS曲面和兩條導(dǎo)引線對應(yīng)。

步驟4:建立電力設(shè)備的蒙皮曲面。先依據(jù)數(shù)據(jù)層內(nèi)的電力行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù),獲取電力設(shè)備的等高線;再預(yù)處理等高線;最后采用蒙皮法,依據(jù)預(yù)處理后的等高線與掃描面,生成電力設(shè)備的蒙皮曲面。電力設(shè)備蒙皮時,每段NURBS曲線的性質(zhì)必須一致,即均為開或閉NURBS曲線,如果NURBS曲線的性質(zhì)不同,則會影響電力設(shè)備三維建模效果。

步驟5:生成電力設(shè)備三維模型。分割電力設(shè)備蒙皮曲面時,需要采用齊次坐標(biāo)將蒙皮曲面編程呈B樣條形式,即張量積的電力設(shè)備蒙皮曲面。齊次坐標(biāo)的電力設(shè)備蒙皮曲面表達(dá)公式如下:

(2)

通過B樣條的曲面分割算法,對r′(u,v)進(jìn)行曲面分割,剔除冗余曲面,并拼接保留的曲面,得到電力設(shè)備的三維模型。

1.3 低代碼技術(shù)的電力行業(yè)三維數(shù)字可視化界面設(shè)計

平臺的展現(xiàn)層通過低代碼技術(shù)中的低代碼三維可視化引擎與SpringBoot微服務(wù)等,設(shè)計電力行業(yè)三維數(shù)字化可視化界面,用于呈現(xiàn)電力行業(yè)中的數(shù)字化信息以及電力設(shè)備三維模型。以CesiumLAB、三維可視化引擎、WebGL技術(shù)為基礎(chǔ),通過Vue前端框架與Cesium、據(jù)SpringBoot微服務(wù)開發(fā)思想,設(shè)計可視化界面,用于呈現(xiàn)電力行業(yè)數(shù)字化信息以及電力設(shè)備三維模型。以封裝電力業(yè)務(wù)漫游與定位等功能的方式,得到一個以思維導(dǎo)圖與拖拽方式為基礎(chǔ)的三維數(shù)字可視化界面,提升三維數(shù)字可視化界面的靈活性。

2 實驗分析

以某市的電力企業(yè)為實驗對象,在該電力企業(yè)內(nèi)應(yīng)用本文平臺,分析本文平臺的低代碼賦能電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型效果。

利用本文平臺建立該電力企業(yè)中電力設(shè)備的三維模型,以該電力企業(yè)中輸電線路為例,部分輸電線路三維模型建立結(jié)果如圖2所示。

圖2 部分輸電線路三維模型建立結(jié)果

根據(jù)圖2可知,本文平臺可有效建立輸電線路的三維模型,且本文平臺建立的輸電線路三維模型清晰度較佳,可清晰呈現(xiàn)輸電線路的細(xì)節(jié)信息,具備較優(yōu)的可視化效果。實驗證明:本文平臺具備電力設(shè)備三維模型建立的可行性,并以可視化的形式呈現(xiàn)出來。

利用本文平臺呈現(xiàn)該電力企業(yè)新增桿塔的數(shù)字化信息,用于分析本文平臺的低代碼賦能電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型效果,新增桿塔的數(shù)字化信息如表1所示。

表1 新增桿塔的數(shù)字化信息

根據(jù)表1可知,本文平臺可有效呈現(xiàn)該電力企業(yè)新增桿塔的全部數(shù)字化信息,實現(xiàn)低代碼賦能電力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,應(yīng)用本文平臺后,可清晰呈現(xiàn)電力行業(yè)的全部數(shù)字化信息,為后續(xù)電力設(shè)備故障診斷與智能決策分析等操作,提供更為有利的數(shù)據(jù)支持,對于提升電力行業(yè)的科學(xué)管理水平有促進(jìn)作用。

3 結(jié)語

電力行業(yè)的快速發(fā)展,導(dǎo)致電力行業(yè)的業(yè)務(wù)量呈爆炸式趨勢增長,傳統(tǒng)的電力行業(yè)平臺,無法滿足電力業(yè)務(wù)的彈性擴展需求。低代碼技術(shù)可滿足電力業(yè)務(wù)的彈性擴展需求。為此,本研究設(shè)計基于可視化技術(shù)的低代碼賦能電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型平臺,依據(jù)可視化技術(shù)與低代碼技術(shù)的易操作性與低成本性,賦能電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,提升其數(shù)字化轉(zhuǎn)型效果。本文平臺適用于不同類型的電力業(yè)務(wù),具備較優(yōu)的靈活性。