基于可視化技術的低代碼賦能電力行業數字化轉型平臺設計

喬 坤

(恒華數元科技(天津)有限公司,天津 300143)

0 引言

電力行業發展過程離不開數據采集、存儲與分析等操作。對于電力企業來說,數字技術屬于促進電力行業發展的關鍵環節[1]。電力用戶的迅速增長,導致電力企業需大量工作人員,為電力用戶服務。這樣便會增加人工成本。依據低代碼開發平臺,可解決工作人員缺少問題[2]。數據可視化便于電力故障診斷與智能分析決策等操作,可提升電力行業的科學管理水平。為此,設計可視化技術的低代碼賦能電力行業數字化轉型平臺。

1 低代碼賦能電力行業數字化轉型平臺

常用的代碼開發方式成本較高,不符合電力行業的個性化發展需求。低代碼開發是以拖拽方式,建立應用,符合電力行業個性化發展需求,可降低開發成本。

設計低代碼賦能電力行業數字化轉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計器,搭建電力行業數字化轉型業務的可視化頁面。搭建可視化頁面時,無需工作人員具備豐富的工作經驗,其操作較為簡單[3]。

低代碼模板引擎設計器內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,配置工具面板內的全部組件[4],完成低代碼賦能電力行業數字化信息的可視化頁面搭建。

1.1 整體結構

以搭建的可視化頁面為基礎,設計低代碼賦能電力行業數字化轉型平臺,該平臺的結構如圖1所示。

圖1 平臺整體結構

數據層負責存儲電力行業全部業務的相關數據,依據.NET與Java混合方式,存儲不同類型電力行業數據處理引擎。服務層包含線路共享服務、工程管理服務、GIM校驗服務與三維建模服務。其中,三維建模服務是利用NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)的三維可視化建模技術,依據數據層內存儲的數據,建立電力行業中全部電力設備的三維模型。展現層利用低代碼三維可視化引擎與SpringBoot微服務等低代碼技術,建立電力行業數字化轉型的三維可視化界面,用于呈現電力行業中的數字化信息以及電力設備三維模型。

1.2 電力設備的三維建模服務

平臺內服務層的三維建模服務是利用NURBS的三維可視化建模技術,依據數據層存儲的電力行業相關數據,建立電力行業中全部電力設備的三維模型。

電力行業中全部電力設備的三維模型的建立步驟如下。

步驟1:NURBS曲線預處理。NURBS曲面構造的依據是NURBS曲線,為此,以NURBS曲面方式建立電力設備三維模型時,預處理NURBS曲線。當NURBS曲線質量較差時,則利用該NURBS曲線構造的NURBS曲面質量也會較差,進而導致建立的電力設備三維模型呈現效果較差。利用重新參數化的方式,預處理NURBS曲線,這種預處理方式僅調整NURBS曲線的參數間隔,不調整NURBS的形狀與位置,這樣就不會導致NURBS曲線自身情況出現改變,從而影響NURBS曲面構造效果。重新參數化方式是先在全部NURBS曲線內隨機選取一條NURBS曲線,并對其進行自身參數化處理,再以該NURBS曲線為標準,對其余NURBS曲線進行上升或下降處理、添加或剔除節點等重新參數化處理。

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內控制頂點數量是n、m;NURBS曲線u內,第i個控制頂點的節點矢量是Ci(u);NURBS曲線v內,第j個控制頂點的節點矢量是Cj(v);權因子是wi.j。

步驟3:建立電力設備的掃描面。依據NURBS曲面,利用Sweeping建立電力設備的掃描面,因為NURBS曲面數量不同,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方式,即一個NURBS曲面和一條導引線相對應;第二種方式是多對一的方式,即多個NURBS曲面和一條導引線對應;第3種方式是多對二的方式,即多個NURBS曲面和兩條導引線對應。

步驟4:建立電力設備的蒙皮曲面。先依據數據層內的電力行業相關數據,獲取電力設備的等高線;再預處理等高線;最后采用蒙皮法,依據預處理后的等高線與掃描面,生成電力設備的蒙皮曲面。電力設備蒙皮時,每段NURBS曲線的性質必須一致,即均為開或閉NURBS曲線,如果NURBS曲線的性質不同,則會影響電力設備三維建模效果。

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

(2)

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

1.3 低代碼技術的電力行業三維數字可視化界面設計

平臺的展現層通過低代碼技術中的低代碼三維可視化引擎與SpringBoot微服務等,設計電力行業三維數字化可視化界面,用于呈現電力行業中的數字化信息以及電力設備三維模型。以CesiumLAB、三維可視化引擎、WebGL技術為基礎,通過Vue前端框架與Cesium、據SpringBoot微服務開發思想,設計可視化界面,用于呈現電力行業數字化信息以及電力設備三維模型。以封裝電力業務漫游與定位等功能的方式,得到一個以思維導圖與拖拽方式為基礎的三維數字可視化界面,提升三維數字可視化界面的靈活性。

2 實驗分析

以某市的電力企業為實驗對象,在該電力企業內應用本文平臺,分析本文平臺的低代碼賦能電力行業數字化轉型效果。

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

圖2 部分輸電線路三維模型建立結果

根據圖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,可清晰呈現輸電線路的細節信息,具備較優的可視化效果。實驗證明:本文平臺具備電力設備三維模型建立的可行性,并以可視化的形式呈現出來。

利用本文平臺呈現該電力企業新增桿塔的數字化信息,用于分析本文平臺的低代碼賦能電力行業數字化轉型效果,新增桿塔的數字化信息如表1所示。

表1 新增桿塔的數字化信息

根據表1可知,本文平臺可有效呈現該電力企業新增桿塔的全部數字化信息,實現低代碼賦能電力行業的數字化轉型,應用本文平臺后,可清晰呈現電力行業的全部數字化信息,為后續電力設備故障診斷與智能決策分析等操作,提供更為有利的數據支持,對于提升電力行業的科學管理水平有促進作用。

3 結語

電力行業的快速發展,導致電力行業的業務量呈爆炸式趨勢增長,傳統的電力行業平臺,無法滿足電力業務的彈性擴展需求。低代碼技術可滿足電力業務的彈性擴展需求。為此,本研究設計基于可視化技術的低代碼賦能電力行業數字化轉型平臺,依據可視化技術與低代碼技術的易操作性與低成本性,賦能電力行業數字化轉型,提升其數字化轉型效果。本文平臺適用于不同類型的電力業務,具備較優的靈活性。