基于可视化技术的低代码赋能电力行业数字化转型平台设计

乔 坤

(恒华数元科技(天津)有限公司,天津 300143)

0 引言

电力行业发展过程离不开数据采集、存储与分析等操作。对于电力企业来说,数字技术属于促进电力行业发展的关键环节[1]。电力用户的迅速增长,导致电力企业需大量工作人员,为电力用户服务。这样便会增加人工成本。依据低代码开发平台,可解决工作人员缺少问题[2]。数据可视化便于电力故障诊断与智能分析决策等操作,可提升电力行业的科学管理水平。为此,设计可视化技术的低代码赋能电力行业数字化转型平台。

1 低代码赋能电力行业数字化转型平台

常用的代码开发方式成本较高,不符合电力行业的个性化发展需求。低代码开发是以拖拽方式,建立应用,符合电力行业个性化发展需求,可降低开发成本。

设计低代码赋能电力行业数字化转型可视化平台的第一步是页面搭建,利用低代码模板引擎设计器,搭建电力行业数字化转型业务的可视化页面。搭建可视化页面时,无需工作人员具备丰富的工作经验,其操作较为简单[3]。

低代码模板引擎设计器内包含各种组件与画布等工具,画布位于页面的中心位置,将左边的工具面板拖入画布中,并通过右边的属性面板,配置工具面板内的全部组件[4],完成低代码赋能电力行业数字化信息的可视化页面搭建。

1.1 整体结构

以搭建的可视化页面为基础,设计低代码赋能电力行业数字化转型平台,该平台的结构如图1所示。

图1 平台整体结构

数据层负责存储电力行业全部业务的相关数据,依据.NET与Java混合方式,存储不同类型电力行业数据处理引擎。服务层包含线路共享服务、工程管理服务、GIM校验服务与三维建模服务。其中,三维建模服务是利用NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)的三维可视化建模技术,依据数据层内存储的数据,建立电力行业中全部电力设备的三维模型。展现层利用低代码三维可视化引擎与SpringBoot微服务等低代码技术,建立电力行业数字化转型的三维可视化界面,用于呈现电力行业中的数字化信息以及电力设备三维模型。

1.2 电力设备的三维建模服务

平台内服务层的三维建模服务是利用NURBS的三维可视化建模技术,依据数据层存储的电力行业相关数据,建立电力行业中全部电力设备的三维模型。

电力行业中全部电力设备的三维模型的建立步骤如下。

步骤1:NURBS曲线预处理。NURBS曲面构造的依据是NURBS曲线,为此,以NURBS曲面方式建立电力设备三维模型时,预处理NURBS曲线。当NURBS曲线质量较差时,则利用该NURBS曲线构造的NURBS曲面质量也会较差,进而导致建立的电力设备三维模型呈现效果较差。利用重新参数化的方式,预处理NURBS曲线,这种预处理方式仅调整NURBS曲线的参数间隔,不调整NURBS的形状与位置,这样就不会导致NURBS曲线自身情况出现改变,从而影响NURBS曲面构造效果。重新参数化方式是先在全部NURBS曲线内随机选取一条NURBS曲线,并对其进行自身参数化处理,再以该NURBS曲线为标准,对其余NURBS曲线进行上升或下降处理、添加或剔除节点等重新参数化处理。

步骤2:利用两条NURBS曲线建立NURBS曲面。令三维模型空间内两条NURBS曲线u与v是已知的,因此,利用这两条NURBS曲线可生成NURBS曲面g(u,v),公式如下:

(1)

式(1)中,NURBS曲线控制顶点是Qi,j;NURBS曲线u、v内控制顶点数量是n、m;NURBS曲线u内,第i个控制顶点的节点矢量是Ci(u);NURBS曲线v内,第j个控制顶点的节点矢量是Cj(v);权因子是wi.j。

步骤3:建立电力设备的扫描面。依据NURBS曲面,利用Sweeping建立电力设备的扫描面,因为NURBS曲面数量不同,所以扫描面建立的方式也不同。主要包含3种方式:第一种方式是一一对应方式,即一个NURBS曲面和一条导引线相对应;第二种方式是多对一的方式,即多个NURBS曲面和一条导引线对应;第3种方式是多对二的方式,即多个NURBS曲面和两条导引线对应。

步骤4:建立电力设备的蒙皮曲面。先依据数据层内的电力行业相关数据,获取电力设备的等高线;再预处理等高线;最后采用蒙皮法,依据预处理后的等高线与扫描面,生成电力设备的蒙皮曲面。电力设备蒙皮时,每段NURBS曲线的性质必须一致,即均为开或闭NURBS曲线,如果NURBS曲线的性质不同,则会影响电力设备三维建模效果。

步骤5:生成电力设备三维模型。分割电力设备蒙皮曲面时,需要采用齐次坐标将蒙皮曲面编程呈B样条形式,即张量积的电力设备蒙皮曲面。齐次坐标的电力设备蒙皮曲面表达公式如下:

(2)

通过B样条的曲面分割算法,对r′(u,v)进行曲面分割,剔除冗余曲面,并拼接保留的曲面,得到电力设备的三维模型。

1.3 低代码技术的电力行业三维数字可视化界面设计

平台的展现层通过低代码技术中的低代码三维可视化引擎与SpringBoot微服务等,设计电力行业三维数字化可视化界面,用于呈现电力行业中的数字化信息以及电力设备三维模型。以CesiumLAB、三维可视化引擎、WebGL技术为基础,通过Vue前端框架与Cesium、据SpringBoot微服务开发思想,设计可视化界面,用于呈现电力行业数字化信息以及电力设备三维模型。以封装电力业务漫游与定位等功能的方式,得到一个以思维导图与拖拽方式为基础的三维数字可视化界面,提升三维数字可视化界面的灵活性。

2 实验分析

以某市的电力企业为实验对象,在该电力企业内应用本文平台,分析本文平台的低代码赋能电力行业数字化转型效果。

利用本文平台建立该电力企业中电力设备的三维模型,以该电力企业中输电线路为例,部分输电线路三维模型建立结果如图2所示。

图2 部分输电线路三维模型建立结果

根据图2可知,本文平台可有效建立输电线路的三维模型,且本文平台建立的输电线路三维模型清晰度较佳,可清晰呈现输电线路的细节信息,具备较优的可视化效果。实验证明:本文平台具备电力设备三维模型建立的可行性,并以可视化的形式呈现出来。

利用本文平台呈现该电力企业新增杆塔的数字化信息,用于分析本文平台的低代码赋能电力行业数字化转型效果,新增杆塔的数字化信息如表1所示。

表1 新增杆塔的数字化信息

根据表1可知,本文平台可有效呈现该电力企业新增杆塔的全部数字化信息,实现低代码赋能电力行业的数字化转型,应用本文平台后,可清晰呈现电力行业的全部数字化信息,为后续电力设备故障诊断与智能决策分析等操作,提供更为有利的数据支持,对于提升电力行业的科学管理水平有促进作用。

3 结语

电力行业的快速发展,导致电力行业的业务量呈爆炸式趋势增长,传统的电力行业平台,无法满足电力业务的弹性扩展需求。低代码技术可满足电力业务的弹性扩展需求。为此,本研究设计基于可视化技术的低代码赋能电力行业数字化转型平台,依据可视化技术与低代码技术的易操作性与低成本性,赋能电力行业数字化转型,提升其数字化转型效果。本文平台适用于不同类型的电力业务,具备较优的灵活性。