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变电站综合自动化系统中图形组态软件的应用与研究

作　者: 陈道达
导　师: 李绍滋
学　校: 厦门大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 跨平台图形组态接线图自动生成虚拟现实组态
分类号: TM769
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 207次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,随着变电站综合自动化水平的不断提高,人们对它的核心组成部分——“图形组态软件”的要求自然也是越来越高。变电站综合自动化系统中图形组态软件的研究,对于提高我国的电网调度水平具有十分重要的意义。国内外各主要电力系统自动化公司如西门子、ABB、南瑞和许继等都开发了自己的图形组态软件产品。这其中有自行开发底层图形模块的实现方式,也有基于AutoCAD等现有图形平台进行的二次开发。然而目前主流的图形组态系统在以下三方面还存在一些不足:(1)跨平台性差;(2)自动化处理能力低;(3)基于二维图形符号的监控画面,系统缺乏真实感。针对上面提出的前两个问题,本文设计并实现了一种基于JGraph的变电站综合自动化图形组态系统。JGraph是一个基于JAVA Swing的开源图形组件,具有丰富的图形操作接口和良好的可扩展性。基于该图形组件,本文实现了一个跨平台的变电站综合自动化图形组态系统。与现有的系统相比,该系统不仅具备良好的跨平台性,还具有更好的自动处理能力,能够实现电力系统设备的自动识别和接线图的自动生成,大大简化了传统变电站图形组态系统在接线图设计方面的工作。针对上面提出的第三个问题,本文对基于虚拟现实的图形组态软件进行了探索性研究,构建了一个合理的三层模型的整体技术方案,这三层模型分别是模型创建层、模型定义层和模型表示层,并对每一层进行了详细的分析和设计。最后,本文还对系统的关键部分进行了实现,从而验证了该三层模型技术方案的可行性。基于该方案的虚拟现实图形组态系统亦可应用在其它工业领域,具有一定的理论价值和应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-17
  1.1 变电站综合自动化系统介绍  12
  1.2 图形组态软件概述  12-13
  1.3 变电站综合自动化系统中图形组态软件的研究现状  13-15
  1.4 本文主要工作及创新点  15-16
  1.5 论文组织结构  16-17
第二章图形组态软件的体系结构  17-21
  2.1 变电站综合自动化系统中图形组态软件的功能地位  17-18
  2.2 图形组态软件的体系结构  18-19
  2.3 图形组态软件的性能要求  19
  2.4 跨平台图形组态软件的实现技术  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第三章基于 JGraph的跨平台图形组态软件的设计与实现  21-42
  3.1 JGraph介绍  21-22
    3.1.1 逻辑组织结构  21-22
    3.1.2 数据组织结构  22
  3.2 系统总体结构设计  22-23
  3.3 图元编辑的设计与实现  23-28
    3.3.1 系统的绘图机制  23-24
    3.3.2 图元编辑的总体设计  24-26
    3.3.3 图元位置及大小调整  26
    3.3.4 图元的旋转与镜像  26-28
    3.3.5 图元的组合和拆分  28
  3.4 图元属性管理的设计与实现  28-29
  3.5 动态属性定义的设计与实现  29-32
    3.5.1 动态属性定义的设计  29-30
    3.5.2 动态属性定义的实现  30-31
    3.5.3 动态属性定义的运行结果  31-32
  3.6 图元模板库管理的设计与实现  32-33
  3.7 设备自动识别的设计与实现  33-34
  3.8 接线图自动生成的设计与实现  34-38
    3.8.1 接线图自动生成的设计  34-36
    3.8.2 接线图自动生成的实现  36-38
  3.9 图形组态运行环境的设计与实现  38-39
  3.10 系统运行效果与实时性分析  39-41
    3.10.1 系统运行效果  39-40
    3.10.2 实时性分析  40-41
  3.11 本章小结  41-42
第四章基于虚拟现实技术的图形组态软件的研究  42-60
  4.1 虚拟现实技术概述  42-44
    4.1.1 虚拟现实的定义与特征  42
    4.1.2 虚拟现实系统体系结构  42-43
    4.1.3 虚拟现实技术与图形组态技术的结合  43-44
  4.2 虚拟现实系统开发技术介绍  44-47
    4.2.1 OpenGL技术  44
    4.2.2 Open Inventor技术  44-45
    4.2.3 X3D技术  45-46
    4.2.4 XJ3D技术  46
    4.2.5 3DS Max建模技术  46-47
  4.3 虚拟现实图形组态软件的功能地位  47-48
  4.4 虚拟现实图形组态软件的功能层次模型  48-49
  4.5 虚拟现实图形组态软件的数据模型设计  49-53
    4.5.1 监控场景三维数据模型设计  49-52
    4.5.2 设备实体电力数据模型设计  52
    4.5.3 设备实体数据模型设计实例  52-53
  4.6 虚拟现实图形组态软件的系统设计  53-59
    4.6.1 系统总体结构设计  53-54
    4.6.2 模型创建层设计  54-55
    4.6.3 模型定义层设计  55-58
    4.6.4 模型表示层设计  58-59
  4.7 本章小结  59-60
第五章基于虚拟现实技术的图形组态软件关键部分的实现  60-72
  5.1 基于3DS Max的三维场景建模子系统的实现  60-64
    5.1.1 3DS Max插件开发介绍  60-61
    5.1.2 模板库管理插件的实现  61-62
    5.1.3 模板库管理插件运行结果  62-63
    5.1.4 三维场景模型格式转换与优化  63-64
  5.2 基于 XJ3D的组态数据配置系统的实现  64-69
    5.2.1 三维场景浏览器的实现  64-65
    5.2.2 场景模型节点树的实现  65-67
    5.2.3 组态数据定义的实现  67-68
    5.2.4 组态数据配置系统运行结果  68-69
  5.3 虚拟现实图形组态运行环境的实现  69-71
    5.3.1 设备信号指示灯模拟仿真  69-70
    5.3.2 设备显示屏模拟仿真  70
    5.3.3 控制按钮的模拟仿真与控制  70-71
  5.4 本章小结  71-72
第六章结论与展望  72-74
  6.1 研究工作总结  72
  6.2 后续研究展望  72-74
参考文献  74-76
致谢  76-77
附录硕士期间发表的论文和参与的科研项目  77

变电站综合自动化系统中图形组态软件的应用与研究

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