基于SVG/OpenGL的电力系统可视化技术及其应用

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科学计算可视化是80年代末随着计算机科学发展起来的一项技术,这项技术很适合用来处理和显示大量数据,因此已经广泛应用在以数据为中心的各个领域中。电力系统可视化技术就是将大量电力系统数据转化成一幅计算机图像,使得调度员能够迅速和准确的获取其中传递的信息。这项技术能够充分利用人的图形感知能力,从而直观揭示电网运行状态数据的深层关联,从而提高系统运行人员的工作效率,保证电网的安全运行。可视化技术已经广泛的应用在智能化的电网调度中,但是各系统的电网模型和图形数据结构都自定义的,很难复用,交互成本也非常高。电力系统可视化进一步发展的目标是标准化和开放性。国际电工技术委员会(IEC)提出的IEC61970标准已经成为电力企业进行系统应用集成时所采用的国际标准。该标准明确的提出了CIM模型作为电网模型信息交换的标准,并推荐使用SVG作为图形交换的标准。SVG是一个基于XML标准的纯文本图形格式,功能强大,很适合描述电力网络模型。因此研究基于SVG的电力系统可视化技术是一个关键的方向。本课题的目的就是构建一个全新的支持SVG的可视化平台,从而提高软件的复用性和开发效率,降低维护成本。大部分现有的SVG浏览器是基于互联网浏览器的应用,很难经过扩展应用于其他系统中。随着计算机软硬件技术的发展,3D可视化技术的作用越来越重要。要在3D平台下支持SVG文件的显示,必须开发3D环境下的SVG渲染引擎。在全面的研究SVG标准之后,本文设计并实现了SVG的渲染引擎,其实现过程包括SVG的解析和渲染两部分:SVG的解析框架是基于TinyXML实现的,TinyXML是一个简单小巧、采用C++语言实现的XML解析器的,这个解析器可以很容易的集成到应用中;SVG的渲染框架是采用OpenGL(Open Graphics Library)实现的,它是一个跨语言、跨平台的编程接口,用于生成二维、三维计算机图形图像。该引擎能够满足SVG格式的电力系统图形信息的基本展示需求,同时还为可视化的功能需求提供了交互接口。最后,本文简要介绍了基于CIM/XML/SVG的智能调度系统,并详细阐述了SVG在其中的具体应用。本文提出了SVG在电力系统可视化中运用的一个可行且有效的方案,但这个方案仍旧需要进一步的研究和开发。需要注意的是这并不是唯一的解决方案。本文的最后一章对全文做了总结并给出了未来工作的展望,同时,也提出了一个SVG在电力系统可视化中应用的一个可能的研究方向,即研究基于Web的可视化平台,基于互联网平台的三维技术(如WebGL)的兴起使其成为了可能。
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