基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和系统，其特征在于其包括以下步骤：1)对电网工程中的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；2)采用获得的基本图元，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与电网工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构模型。本发明专利技术实现了三维模型跨平台的互通与共享，保证三维模型几何外形的完备性、关联性、一致性、唯一性、扩展性，满足可视化、可分析、可编辑、可出图等工程全寿命周期应用需求。

Construction method and system of basic element for transmission and transformation engineering model based on 3D design

The invention relates to a method and system for constructing basic graphic elements of power transmission and transformation engineering model based on three-dimensional design, which is characterized by the following steps: 1) Statistical analysis of various equipment structures in power grid engineering, preliminarily obtaining the types of basic graphic elements needed for constructing equipment models, and determining the driving parameters of each basic graphic element. Secondly, by adjusting the driving parameters of the basic primitives, the equipment structure model which is consistent with the geometric shape of the equipment structure in power grid engineering is created. The invention realizes the interoperability and sharing of the three-dimensional model across platforms, guarantees the completeness, relevance, consistency, uniqueness and expansibility of the geometric shape of the three-dimensional model, and satisfies the requirements of engineering life cycle applications such as visualization, analysis, editing and drawing.

【技术实现步骤摘要】
基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和系统
本专利技术涉及电网工程数字化领域，特别是关于一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和系统。
技术介绍
在搭建电网三维设计模型的过程中，设计人员需要根据工程实际情况借助三维设计平台，建立各种设备模型，并利用这些设备模型来完成工程的三维设计工作。工程三维设计成果需要满足全生命周期中设计各阶段、建设各阶段跨平台的共享和利用。根据国家电网公司三维设计和工程数据中心建设总体规划要求，遵循“科研支撑、标准先行，试点建设、加快推进”的总体原则，保证三维设计和工程数据中心建设工作顺利开展并实施。在三维模型搭建过程中，对完整性、一致性、可编辑性、可利用性的构建方法需求日益彰显。目前，电网工程数字化主流设计软件的底层图形引擎各异，对几何图像的显示算法不一，导致几何模型跨平台交互不畅。而简单的表面建模方式，虽然可以解决图像显示一致性的问题，但由于不能进行二次编辑，而无法满足对模型全阶段全周期利用的需求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和系统，用于构建电气一次、二次等设备、设施及材料模型，能通过对简单几何单元拼接组合而形成部件、设备或设施，如变压器、断路器、隔离开关、二次保护装置等。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于其包括以下步骤：1)对电网工程中的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；2)将待搭建的输变电工程的各设备进行拆分，得到能够组合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与电网工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构三维设计模型。所述步骤1)中，获取基本图元种类，并确定各基本图元驱动参数和图形描述方式的方法，包括以下步骤：1.1)分析电网工程中的设备结构模型的几何外形，得到组装成各设备结构几何外形的各基本图元，并将得到的基本图元划分为基本几何图元和型钢构件图元；1.2)确定基本几何图元中各基本图元的节点名称，并根据各基本几何图元的几何外形确定其驱动参数；1.3)根据国家电网公司的规范标准以及绘制型钢图元便捷性，确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库及横型坐标系。所述步骤1.1)中，建立的基本几何图元包括：球体、椭球体、长方体、棱台或棱锥、偏移矩形台、圆柱体、圆台体、偏心圆台体、圆环、矩形环、椭圆环、圆形垫片、台型垫片、方形垫片、拉伸体、瓷套和端子板。所述步骤1.1)中，建立的型钢构件图元包括：等边角钢、不等边角钢、工字钢、H型钢、槽钢、扁钢、L钢、T型钢、圆钢、圆钢管、矩形钢管、方形钢管、双槽钢、等边双角钢和不等边双角钢。所述步骤1.2)中，所述基本几何图元的节点名称是指能够确定该基本图元的唯一标识；所述基本几何图元的驱动参数是指用于描述该基本图元几何外形信息的几何参数，所述驱动参数包括字段、说明、值范围、为空和备注参数，所述“字段”用来表示该基本图元的结构参数，所述“说明”用来对字段的具体含义进行说明，“值范围”用来限定字段的数值范围，“为空”用来表示该参数值是否可以是空值，“备注”用来增加描述说明信息。所述步骤1.3)中，所述型钢构件的节点名称是指能够确定该型钢构件图元的唯一标识；所述型号格式和型号库根据国家电网公司的规范标准来定义的，每种型号都对应一套截面几何参数信息；所述横型坐标系用于描述各型钢构建图元的插入点。所述步骤2)中，采用获得的基本图元搭建电网工程中的各设备结构的方法，包括以下步骤：2.1)将待搭建电网工程的设备结构进行拆分，得到该设备结构的各个部件；2.2)根据得到的各个部件的具体结构，确定能够组合拼接成该部件模型的基本图元的类型和数量；2.3)根据各部件的具体参数，输入相应基本图元的驱动参数或型号格式，并将得到的各基本图元进行搭建；2.4)对搭建完成的各部件模型进行组合，得到待搭建电网工程的设备结构模型建立。一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建系统，其特征在于：其包括基本图元构建模块和设备模型构建模块；所述基本图元构建模块用于根据对输变电工程中各设备结构的统计分析结构，确定能够组合成各设备结构模型的基本图元种类，并确定各基本图元的驱动参数以及图形描述方式；所述设备模型构建模块用于对待搭建的输变电工程设备进行拆分，得到能够组合成该设备的基本图元类型和数量，并调整各基本图元的驱动参数，搭建与该设备结构的几何外形一致的三维设计模型。所述基本图元构建模块包括基本几何图元构建模块和型钢构件图元构建模块；所述基本几何图元构建模块用于根据电网工程中的设备结构外形，确定组装成各设备结构外形的基本几何图元种类，并确定各基本几何图元的驱动参数；所述型钢构件图元构建模块用于根据电网工程中型钢的外形和结构，确定组装成各类型钢外形的型钢构件图元，并确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库以及横型坐标系。所述设备模型构建模块包括设备模型拆分模块、基本图元参数调整模块以及设备模型组合模块；所述设备模型拆分模块用于对待搭建的输变电工程设备进行拆分，得到能够组装成该设备模型的基本几何图元或型钢构件图元的种类和数量；所述基本图元参数调整模块用于根据待搭建的输变电工程设备的实际参数对确定的基本几何图元或型钢构件图元的驱动参数进行调整；所述设备模型组合模块用于将参数调整后的基本几何图元或型钢构件图元进行组合，得到与待搭建输变电工程设备几何外形一致的三维设计模型。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术基于对输变电工程各设备结构的统计分析结构，创建能够组合成各设备结构的基本图元种类，并确定其驱动参数和图形描述方式，通过对简单基本图元的拼接组合以及相关参数的调整，实现输变电工程各设备的三维设计模型构建，保证了图像显示的完整性、一致性和可编辑性，而且建模方法简单。2、本专利技术由于采用基本图元方法对输变电工程各设备进行建模，使得构建的三维合计模型能够在不同软件平台、不同设计阶段、不同建设阶段中的共享和延伸利用，有效减少了各软件平台进行交互时的重复建模工作量，进一步提升了设计质量和效率。本专利技术可以广泛应用于输变电工程的三维设计模型设计领域。附图说明图1是本专利技术方法流程图；图2(a)～图2(b)是本专利技术基本图元中球体的预览图和驱动参数图；图3(a)～图3(b)是本专利技术基本图元中椭球体的预览图和驱动参数图；图4(a)～图4(b)是本专利技术基本图元中长方体的预览图和驱动参数图；图5(a)～图5(b)是本专利技术基本图元中棱台(锥)的预览图和驱动参数图；图6(a)～图6(c)是本专利技术基本图元中偏移矩形台的预览图和驱动参数图；图7(a)～图7(b)是本专利技术基本图元中圆柱体的预览图和驱动参数图；图8(a)～图8(c)是本专利技术基本图元中圆台体的预览图和驱动参数图；图9(a)～图9(c)是本专利技术基本图元中偏心圆台体的预览图和驱动参数图；图10(a)～图10(b)是本专利技术基本图元中圆环的预览图和驱动参数图；图11(a)～图11(b)是图10中圆环的弧度参数为PI/2时构成弯管的预览图和驱动参数图；图12(a)～图12(c)是本专利技术基本图元中矩形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于其包括以下步骤：1)对电网工程中的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；2)将待搭建的输变电工程的各设备进行拆分，得到能够组合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与电网工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构三维设计模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于其包括以下步骤：1)对电网工程中的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；2)将待搭建的输变电工程的各设备进行拆分，得到能够组合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与电网工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构三维设计模型。2.如权利要求1所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1)中，获取基本图元种类，并确定各基本图元驱动参数和图形描述方式的方法，包括以下步骤：1.1)分析电网工程中的设备结构模型的几何外形，得到组装成各设备结构几何外形的各基本图元，并将得到的基本图元划分为基本几何图元和型钢构件图元；1.2)确定基本几何图元中各基本图元的节点名称，并根据各基本几何图元的几何外形确定其驱动参数；1.3)根据国家电网公司的规范标准以及绘制型钢图元便捷性，确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库及横型坐标系。3.如权利要求2所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1.1)中，建立的基本几何图元包括：球体、椭球体、长方体、棱台或棱锥、偏移矩形台、圆柱体、圆台体、偏心圆台体、圆环、矩形环、椭圆环、圆形垫片、台型垫片、方形垫片、拉伸体、瓷套和端子板。4.如权利要求2所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1.1)中，建立的型钢构件图元包括：等边角钢、不等边角钢、工字钢、H型钢、槽钢、扁钢、L钢、T型钢、圆钢、圆钢管、矩形钢管、方形钢管、双槽钢、等边双角钢和不等边双角钢。5.如权利要求2所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1.2)中，所述基本几何图元的节点名称是指能够确定该基本图元的唯一标识；所述基本几何图元的驱动参数是指用于描述该基本图元几何外形信息的几何参数，所述驱动参数包括字段、说明、值范围、为空和备注参数，所述“字段”用来表示该基本图元的结构参数，所述“说明”用来对字段的具体含义进行说明，“值范围”用来限定字段的数值范围，“为空”用来表示该参数值是否可以是空值，“备注”用来增加描述说明信息的。6.如权利要求2所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1.3)中，所述型钢构件的节点名称是指能够确定该型钢构件图元的唯一标识；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁兆祥，官澜，胡君慧，李奥森，李锡成，丁燕生，胡劲松，张强，张子引，黄宝莹，于洋，杨小光，朱承治，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网经济技术研究院有限公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11