專利名稱：電壓等高曲面圖形快速生成方法
技術領域：
本發明涉及電力系統數據結果可視化技術領域，尤其涉及一種電壓等高曲面圖形快速生成方法。
背景技術：
隨著電力系統規模的不斷擴大、量測技術的進一步應用、分析控制手段的日益復雜，給電網調度帶來新的挑戰。在電網實際運行調度中，調度員需要對大量數據進行人工分析和處理，可視化是目前從人機界面角度幫助調度員，實現對電網的及時有效監控的最直接和有效的技術方法。電力調度運行人員每時每刻要面對成百上千的節點數據，僅僅依靠表格和文字來顯示已經不能滿足要求。隨著計算機可視化化技術的發展，基于地理信息的電壓等高曲面圖逐漸得到電力工作者的重視。電壓等高曲面圖將電力系統中節點電壓的分布看成在整個系統覆蓋區域是連續的，并采用色彩映射等方式來表達電壓數值的大小。心理學實驗顯示 彩色的電壓等高曲面圖比起傳統的數字顯示方式更能引起人眼的注意，更能直觀表達電網的整體電壓水平，能幫助調度員及時的發現電壓越限的節點或區域。電壓等高曲面圖的原理是通過一定的插值方法將地理分布的離散數據點擴展到整個繪制平面上。目前常見的電壓等高曲面插值方法分為兩種1.基于不規則三角網的方法；2.基于規則格網的方法。基于不規則三角網的方法生成的曲面難以避免出現棱角尖銳，等高線間過渡不夠平滑等等問題，效果不如規則格網法。基于規則格網的方法將繪圖屏幕劃分為MXN的均勻網格，每個網格的數值大小取決于周圍鄰近數據點的數值，一般距離越近的數據點影響權重越大。這種方法雖然繪制的圖像比較精美，但其插值和圖像生成的過程速度較慢。不能滿足電網調度的實際應用中繪制電壓等高曲面圖的處理速度要求。中國專利CN101950429A公開了一種電壓等高曲面插值和圖形生成的方法及裝置，它通過對網格進行合并，減少了需要插值和繪制的網格數目，提高了圖形顯示的速度， 但這仍然不能滿足電網調度的實際應用中繪制電壓等高曲面圖的處理速度要求。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是提供一種電壓等高曲面圖形快速生成方法，其能夠顯著提高繪制電壓等高曲面圖過程中圖片生成的速度，同時也保證了圖形的質量。(二)技術方案為解決上述問題，本發明提供了一種電壓等高曲面圖形快速生成方法，包括以下步驟A 確定電壓等高曲面原始網格每位網格的權重向量；
B 對所述原始網格進行歸類得到多個環色帶格子組；C 根據所得環色帶格子組對網格進行合并，得到多個渲染用格子組；D 利用所述各環色帶格子組所對應的值組成矩陣T實現網格的插值計算，并進行顏色值映射；E 獲取渲染用格子組的顏色映射值，并對所述渲染用格子組對應的矩形格子組進行渲染。優選地，所述步驟B，進一步包括Bl 當網格與所有節點的歐氏距離dpi > dinf，其權重向量的每個元素均為1/N，對此類網格歸類建立環色帶格子組Ttl ；B2 沿預定的路徑從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格，i為自然數；B3 對于所得未分類的網格j建立新的環色帶格子組Tj,并繼續以節點i為中心， 沿預定的路徑搜索未歸類網格，使與網格j的權重關系滿足預設條件的網格歸入所述環色帶格子組Ir使不滿足預設條件的網格存入緩沖區，其中j的初始值為1，j為自然數；B4 檢測所述緩沖區中的未歸類網格，并執行步驟B3建立新的環色帶格子組Tj+1， 直至所述緩沖區內的網格全部歸類，執行步驟B3，令j = j+1 ；B5 取未搜索邊界上的未歸類網格，執行步驟B3，直到節點i影響的范圍內的所有網格歸類完畢；B6:以其他節點為中心，重復上述操作，直至將所有網格歸類，得到環色帶格子組。優選地，所述步驟B2，所述沿預定的路徑從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格包括沿連續地遍歷所有網格的不重復路徑，從左上方網格開始搜索節點 i影響范圍內的未分類網格。優選地，所述沿連續地遍歷所有網格的不重復路徑，從左上方網格開始搜索節點i 影響范圍內的未分類網格包括以節點i為中心，從靠近節點i的一層網格中的左上方網格開始，依次按右、下、左、上的直線方向，順時針進行搜索；完成后從外部新一層網格的左上方網格繼續進行上述搜索，直到搜索完畢。優選地，所述方法還包括搜索過程中若某直線方向上沒有網格滿足所述預設條件或者超出搜索邊界，則停止該方向的搜索的步驟。當直線方向的搜索都停止時，該格子組歸類完畢。優選地，所述步驟B3中，預設條件包括與網格j的權重向量距離乘以c小于δ， 且權重向量中第i個分量值最大。優選地，所述步驟C，包括采用矩形逼近不規則圓的方法，由外向內分別對各環色帶格子組進行網格合并。優選地，所述步驟B還包括標記不受節點影響的網格的步驟。(三)有益效果本發明基于規則格網的傳統空間插值方法，采用網格歸類-分層合并的一次性預處理方法，本發明在大幅度提高電壓等高曲面圖生成速度的同時，亦保證了圖像的質量。
圖1為本發明實施方式中所述電壓等高曲面圖形快速生成方法的流程圖；圖2為本發明實施方式中所述順時針搜索方法的示意圖；圖3為本發明實施方式中所述矩形逼近不規則圓的方法的示意圖；圖4為本發明實施方式中所述6節點系統的結構示意圖；圖5為采用本發明中所述三種方法(傳統方法、中國專利CN101950429A公開的合并網格方法，以及本發明所述方法)在不同網格規模下顯示的圖像效果圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。如圖1所示，本發明所述電壓等高曲面圖形快速生成方法，包括以下步驟A 確定電壓等高曲面原始網格每位網格的權重向量；B 對所述原始網格進行歸類得到多個環色帶格子組；本步驟可首先標記不受節點影響的網格。本步驟可通過以下步驟實現Bl 當網格與所有節點的歐氏距離dpi > dinf，其權重向量的每個元素均為1/N，對此類網格歸類建立環色帶格子組Ttl ；B2 沿預定的路徑從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格；本步驟中，所述沿預定的路徑從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格，包括沿連續地遍歷所有網格的不重復路徑，從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格。例如以節點i為中心，從靠近節點i的一層網格中的左上方網格開始，依次按右、 下、左、上的直線方向，順時針進行搜索；完成后從外部新一層網格的左上方網格繼續進行上述搜索，直到搜索完畢。如圖2所示，從左上方網格開始順時針并在網格內沿直線方向1、2、3、4進行搜索， 完成后從外部新一層網格的左上方網格開始順時針并在網格內沿直線方向1、2、3、4進行搜索。搜索過程中若某直線方向上沒有網格滿足所述預設條件或者超出搜索邊界，如圖 2中的網格m，則停止該方向的搜索。當直線方向的搜索都停止時，該格子組歸類完畢。B3 對于所得未分類的網格j建立新的環色帶格子組Tj,并繼續以節點i為中心， 沿預定的路徑搜索未歸類網格，使與網格j的權重關系滿足預設條件的網格歸入所述環色帶格子組Ir使不滿足預設條件的網格存入緩沖區，其中j的初始值為1 ；本步驟中，所述預設條件包括與網格j的權重向量距離乘以c小于δ，且權重向量中第i個分量值最大。B4 檢測所述緩沖區中的未歸類網格，并執行步驟B3建立新的環色帶格子組TJ+1， 直至所述緩沖區內的網格全部歸類，執行步驟B3，令j = j+1 ；B5 取未搜索邊界上的未歸類網格，執行步驟B3，直到節點i影響的范圍內的所有網格歸類完畢；B6:以其他節點為中心，重復上述操作，直至將所有網格歸類，得到環色帶格子組。
C 根據所得環色帶格子組對網格進行合并，得到多個渲染用格子組；本步驟中，可采用矩形逼近不規則圓的方法，由外向內分別對各環色帶格子組進行網格合并。參見圖3。D 利用所述各環色帶格子組所對應的值組成矩陣T實現網格的插值計算，并進行顏色值映射；E 獲取渲染用格子組的顏色映射值，并對所述渲染用格子組對應的矩形格子組進行渲染。下面采用簡單6節點系統作為示例，分別取不對網格進行合并的傳統方法、中國專利CN101950429A所述網格合并方法，和本發明提出方法，并對此三種方法所產生的效果進行比較。如圖4所示。原來6個節點較為均勻的分布于二維平面上，為了更概括實際情況， 將bus6調整，移近bus3。權重向量的計算采用下面的插值計算公式
權利要求
1.一種電壓等高曲面圖形快速生成方法，其特征在于，包括以下步驟 A 確定電壓等高曲面原始網格每位網格的權重向量；B 對所述原始網格進行歸類得到多個環色帶格子組； C 根據所得環色帶格子組對網格進行合并，得到多個渲染用格子組； D 利用所述各環色帶格子組所對應的值組成矩陣實現網格的插值計算，并進行顏色值映射；E 獲取渲染用格子組的顏色映射值，并對所述渲染用格子組對應的矩形格子組進行渲染。
2.如權利要求1所述的電壓等高曲面圖形快速生成方法，其特征在于，所述步驟B，進一步包括Bl 當網格與所有節點的歐氏距離dpi > dinf，其權重向量的每個元素均為1/N，對此類網格歸類建立環色帶格子組Ttl ；B2 沿預定的路徑從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格； B3 對于所得未分類的網格j建立新的環色帶格子組Tj,并繼續以節點i為中心，沿預定的路徑搜索未歸類網格，使與網格j的權重關系滿足預設條件的網格歸入所述環色帶格子組Ir使不滿足預設條件的網格存入緩沖區；B4 檢測所述緩沖區中的未歸類網格，并執行步驟B3建立新的環色帶格子組IV1，直至所述緩沖區內的網格全部歸類，執行步驟B3，令j = j+1 ；B5 取未搜索邊界上的未歸類網格，執行步驟B3，直到節點i影響的范圍內的所有網格歸類完畢；B6 以其他節點為中心，重復上述操作，直至將所有網格歸類，得到環色帶格子組。
3.如權利要求2所述的電壓等高曲面圖形快速生成方法，其特征在于，所述步驟B2，所述沿預定的路徑從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格，包括沿連續地遍歷所有網格的不重復路徑，從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格。
4.如權利要求3所述的電壓等高曲面圖形快速生成方法，其特征在于，所述沿連續地遍歷所有網格的不重復路徑，從左上方網格開始搜索節點i影響范圍內的未分類網格包括以節點i為中心，從靠近節點i的一層網格中的左上方網格開始，依次按右、下、左、上的直線方向，順時針進行搜索；完成后從外部新一層網格的左上方網格繼續進行上述搜索，直到搜索完畢。
5.如權利要求4所述的電壓等高曲面圖形快速生成方法，其特征在于，還包括搜索過程中若某直線方向上沒有網格滿足所述預設條件或者超出搜索邊界，則停止該方向的搜索的步驟。
6.如權利要求2所述的電壓等高曲面圖形快速生成方法，其特征在于，所述步驟B3中， 預設條件包括與網格j的權重向量距離乘以c小于δ，且權重向量中第i個分量值最大。
7.如權利要求1所述的電壓等高曲面圖形快速生成方法，其特征在于，所述步驟C，包括采用矩形逼近不規則圓的方法，由外向內分別對各環色帶格子組進行網格合并。
8.如權利要求1所述的電壓等高曲面圖形快速生成方法，其特征在于，所述步驟B還包括標記不受節點影響的網格的步驟。
全文摘要
本發明公開了一種電壓等高曲面圖形快速生成方法，涉及電力系統數據結果可視化技術領域，包括以下步驟A確定電壓等高曲面原始網格每位網格的權重向量；B對所述原始網格進行歸類得到多個環色帶格子組；C根據所得環色帶格子組對網格進行合并，得到多個渲染用格子組；D利用所述各環色帶格子組所對應的值組成矩陣實現網格的插值計算，并進行顏色值映射；E獲取渲染用格子組的顏色映射值，并對所述渲染用格子組對應的矩形格子組進行渲染。本發明能夠顯著提高繪制電壓等高曲面圖過程中圖片生成的速度，同時也保證了圖形的質量。
文檔編號G06T11/00GK102346915SQ20111028015
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者何光宇, 侯凱元, 吳遠志, 周瑩, 夏德明, 孟令愚, 岳涵, 張健男, 徐興偉, 施耿超, 易善軍, 李澤宇, 楊寧, 王肇光, 王鋼, 董樹鋒, 賈偉, 邵廣惠, 郗郅, 郭艷嬌, 陳來軍, 馬新, 黃少偉 申請人:東北電網有限公司, 北京華拓新能軟件技術有限公司