一种适用于综合智慧能源系统的图模构建方法及装置与流程

1.本发明属于能源技术领域，特别涉及一种适用于综合智慧能源系统的图模构建方法及装置。


背景技术：

2.综合能源系统是指一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行，协同管理、交互响应和互补互济。在满足系统内多元化用能需求的同时，要有效地提升能源利用效率，促进能源可持续发展的新型一体化的能源系统。但由于综合能源涉及的设备种类众多，即使同一设备，由于生产企业不同，其内部结构及监测点也不相同，且由于能源系统涉及不同，同一设备的连接点不同。因此，需要统一的设备图形来表达其构造形态及监控点，并通过设备的拼搭构建出能源系统，且可表征能源流向。
3.现有技术中提出了一种图数据库构建方法，通过获取能源系统中的能源设备，再根据设备属性图模型构建能源设备的设备属性图，再根据拓扑网络图模型以及设备属性图构建能源系统的拓扑网络图；再进一步根据能源系统的拓扑网络图，构建图数据库。但上述方法需要分别构建设备图模和设备属性图模，整个构建过程较为复杂。


技术实现要素：

4.为了解决或部分解决上述问题，一方面，本发明提出了一种适用于综合智慧能源系统的图模构建方法，包括以下步骤：
5.获取能源设备特性数据，并根据数据的特性划分为不同的设备包；
6.将同一设备包中的各个设备的属性进行分类并继承每个设备包中的共有属性；
7.根据设定的编码规则对设备以及设备属性进行编码形成数据字典，所述数据字典中包括设备编码和属性点编码；
8.将能源设备进行图形化后构建一级设备图模，并在所述一级设备图模的相应位置绑定属性点，构建二级设备图模；
9.在所述二级设备图模上绑定设备机理模型，构建完整设备图模；
10.根据能源系统中任意两个能源设备的能源关系对各个所述完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。
11.进一步地，将同一设备包中的各个设备的属性进行分类包括将每个设备的属性分为静态属性、动态属性、消息和服务；
12.所述继承每个设备包中的共有属性具体为：
13.将同一设备包中的每个设备共有的属性集合在一起，形成每个设备包中的共有属性；
14.同一设备包中的设备小类继承设备包中设备的共有属性；
15.所述设备包包括：发电设备包、供冷热设备包、辅助设备包、管路输配包、储能设备
包、仪控设备包、用能设备包和其他设备包。
16.进一步地，按照设定的编码规则对每个设备以及设备的属性进行编码包括以下步骤；
17.获取能源设备的属性信息，所述属性信息包括属性状态值、动作值、测量值以及设备id；
18.对所述能源设备及其属性信息进行编码化，生成对应的设备编码和属性点编码；
19.所述编码规则包括：
20.同一设备物理模型信息属性标识具有唯一性与排他性；
21.同一设备的不同属性信息的属性标识具有唯一性与排他性；
22.属性标识码采用英文单词缩写，具有可读性与简短性；所述英文单词缩写遵循以下规则：
23.核心量名称缩写采用大写字母，修饰性定语采用小写字母；
24.采用行业认可的常用缩写方式；
25.采用英文单词去掉元音字母；
26.属性标识长度不超过16位；
27.修饰性定语按照与核心量的远近关系从左到右依次排序。
28.进一步地，构建一级设备图模包括以下步骤：
29.将每个能源设备进行图形化，构建简单设备图模；
30.根据所述简单设备图模选定相应的设备编码，形成一级设备图模。
31.进一步地，构建二级设备图模包括以下步骤：
32.在所述一级设备图模相应的位置上设置属性点名称，并建立数据接口；
33.在数据字典中选定对应的设备编码和对应的属性点编码，将属性点与所述一级设备图模的数据接口进行对接并绑定，构建二级设备图模。
34.进一步地，所述设备机理模型根据设备属性参数构建，所述设备机理模型的输入值和修正值取自设备属性中的量测数据；
35.当在能源系统的数据库中获取数据时，若某些测点数据缺失，根据所述设备机理模型的计算数据进行补充。
36.进一步地，构建所述能源系统的图模包括以下步骤：
37.获取能源系统中各个能源设备的完整设备图模以及所述能源系统中任意两个能源设备之间的能源关系；
38.根据所述能源系统中任意两个能源设备之间的能源关系，对所述能源系统中各个能源设备的完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。
39.另一方面，本发明提出了一种适用于综合智慧能源系统的图模构建装置，其特征在于，包括：
40.获取单元，用于获取能源设备特性数据，并根据数据的特性划分为不同的设备包；
41.属性分类单元，用于将同一设备包中的各个设备的属性进行分类并继承每个设备包中的共有属性；
42.编码单元，用于根据设定的编码规则对设备以及设备属性进行编码形成数据字典，所述数据字典中包括设备编码和属性点编码；
43.第一图模构建单元，用于将能源设备进行图形化后构建一级设备图模，并在所述一级设备图模的相应位置绑定属性点，构建二级设备图模；
44.第二图模构建单元，用于在所述二级设备图模上绑定设备机理模型，构建完整设备图模；
45.第三图模构建单元，用于根据能源系统中任意两个能源设备的能源关系对各个完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。
46.第三方面，本发明提出了一种适用于综合智慧能源系统的图模构建的电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
47.存储器，用于存储计算机程序；
48.处理器，用于执行存储器上所存储的程序时，实现所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法。
49.第四方面，本发明提出了一种存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序被运行时，执行所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法。
50.本发明的有益效果：
51.本发明根据能源设备特性数据先将各设备划分为不同的设备包；再将同一设备包中的各个设备的属性进行分类，并对每个设备包中的共有属性进行属性继承处理，再按照对每个设备以及设备属性进行编码；利用编码后的设备以及设备属性在设备图模上绑定属性点和设备机理模型，并将设备图模和属性点进行绑定，最终形成能源系统的图模。上述方法可以快速的将多种能源设备构建成一个完整的能源系统，且通过各能源设备的连接关系以及属性的继承关系可以明确表征能源的流向。在具体实施过程中通过将设备图模和属性点进行绑定，可以进一步确定数据、属性与设备图模的位置关系，无需再单独构建设备属性图模，使其在进行系统图模构建时，不同设备的数据可以建立依赖关系；另外本发明在设备图模上还绑定了设备机理模型，可以将设备属性中的量测数据作为设备机理模型的输入值和修正值，由于设备图模的存在使设备机理模型和设备属性进行了绑定，可以减少图模部署和物联接入的相关工作。
52.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
53.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
54.图1示出了本发明提出的一种适用于综合智慧能源系统的图模构建方法的流程图；
55.图2示出了本发明实施例中提出的属性继承的示意图；
56.图3示出了本发明实施例中的锅炉和汽轮机系统测点数据计算示意图；
57.图4和图5示出了本发明实施例编码规则中修饰性定语的编码规则示意图；
58.图6示出了本发明实施例中提出的适用于综合智慧能源系统的图模构建装置的示意图；
59.图7示出了本发明实施例提出的一种电子设备的示例性结构示意图。
具体实施方式
60.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
61.本发明将传统能源按照其属性的不同进行划分，对电力能源系统、动力能源系统等各个单元的特性数据进行采集和监测，进一步构建统一的综合智慧能源系统。
62.如图1所示，具体的技术方案如下：
63.s1：获取能源设备的特性数据并按照数据特性划分为不同的设备包；
64.在本发明的一个实施例中，根据能源设备的用途及平台操作内容划分为不同的设备包，包括发电设备包、供冷热设备包、辅助设备包、管路设备包、储能设备包、仪控设备包、用能设备包和其他设备包。
65.根据产能/耗能应用特性划分，设备包中设置设备类别：
66.其中，所述发电设备包包括但不限于：燃气轮发电机组类、燃气内燃发电机组类、汽轮发电机组类、风力发电机组类、分布式光伏发电系统类等；
67.供冷热设备包包括但不限于：锅炉基类、电制冷机组基类、吸收式制冷机组基类和热泵机组基类；
68.辅助设备包包括但不限于：风机类、水泵类、换热器类、空气处理设备类和冷却装置类；
69.管路输配包包括但不限于：管道类、阀门类和分集水器类；
70.储能设备包包括但不限于：储热设备类、储冷设备类、储气设备类和储电设备类；
71.其他设备包包括但不限于：小型气象站类、火灾报警系统类和消防类。
72.s2：将同一设备包中的各个设备的属性进行分类，并继承每个设备包中的共有属性；
73.在本发明的一个实施例中，将能源系统中的各个设备的属性分为静态属性、动态属性、消息和服务。
74.其中，静态属性是指设备或系统的固有信息，比如设备的设备类型、设备名称、额定容量、厂家、型号、与网关通信的认证码以及与网关通信的协议类型等内容；动态属性是设备和系统的遥测值，比如瞬时电流、瞬时电压、瞬时流量等内容；消息是设备和系统的遥信值，比如设备的报警信号等；服务是设备和系统的遥调和遥控值，比如设备的开关机、阀门的开度等。上述属性将各个能源设备和能源系统的相关信息收集整理，从而监视和控制能源设备和能源系统的状态信息，为能源设备和能源系统的运行状态预测、优化调控和故障诊断提供依据。
75.在本发明的一个实施例中，继承每个设备包中的共有属性具体为：
76.将同一设备包中每个设备均有的属性集合在一起，形成设备包中的共有属性类；
77.待同一设备包中的设备小类继承设备包的共有属性，那么设备类和设备中共同的属性即为继承关系。同样的，设备类继承上级系统的共有属性也称为属性继承。
78.为了更加清楚的说明本发明的属性继承关系，参考图2，本发明实施例提供了光伏组件及其对应的属性继承关系，例如光伏组件是发电系统的一种具体类型设备，继承上层光伏发电设备、发电设备、发电系统等所有更普遍的共有属性和关系，图中向上的箭头表示继承关系。
79.s3：根据设定的编码规则对设备及设备属性进行编码形成数据字典，所述数据字典中包括设备编码和属性点编码；
80.具体包括以下步骤：
81.获取能源设备的属性信息；
82.对所述能源设备及其属性信息进行编码化，生成对应的设备编码和属性点编码；所述设备属性信息包括属性状态值、动作值、测量值、部件、部件状态、测绘和设备id。
83.s4：将能源设备进行图形化后构建一级设备图模，并在所述一级设备图模的相应位置绑定属性点，形成二级设备图模。
84.在本发明的一个实施例中，构建一级设备图模包括以下步骤：
85.将每个能源设备进行图形化，构建简单设备图模；所述简单设备图模需要能够表达出设备的外形特点及内部特性；
86.根据所述简单设备图模选定相应的设备编码，形成一级设备图模。表明简单设备图模代表的即为选定的这个设备。
87.在本发明的一个实施例中，形成二级设备图模包括以下步骤：
88.在所述一级设备图模相应的位置上设置属性点名称，并建立数据接口；
89.在数据字典中选定对应的设备编码和对应的属性点编码，与所述一级设备图模的数据接口进行对接并绑定，形成二级设备图模。目的是从数据字典中众多的属性点数据中选出正确的属性点数据。
90.在本发明的另一实施例中，若查找的属性点数据在数据字典中无编码，则可以根据设定的编码规则生成属性编码。需要说明的是，绑定的位置与该属性实际位置一致，设备的连接即为设备属性点之间的连接。
91.s5：在所述二级设备图模上绑定设备机理模型，构建完整设备图模；
92.在本发明的一个实施例中，所述设备机理模型设置在算法平台上，可以根据能源系统的需求进行连接，例如当从能源系统的数据库中获取数据时，若某些测点数据缺失时，可以根据设备机理模型的计算数据进行补充。所述设备机理模型根据设备属性参数构建；所述设备机理模型的输入值和修正值取自设备属性中的量测数据。
93.为了更清楚的说明某些测点数据缺失的处理方式，以锅炉和汽轮机系统为例进行相似说明，如图3所示，锅炉的出口温度t1、出口压力p1、出口流量q1；汽轮机的进口温度t2、出口压力p2、出口流量q2；它们之间用管道连接，其参数为温损
△
t、压损
△
p、流量损失
△
q。通过业务知识建立相关机理模型t1‑△
t＝t2。在系统运行时，t1和t2可以通过传感器测出，
△
t可通过机理模型算出。若参数t2在传参过程中，出现数据缺失时，可通过t1和计算值
△
t，推导出来，并将结果补充进能源系统的数据库中。
94.s6：根据能源系统中任意两个能源设备的能源关系对各个完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。即属性之间的聚合关系，系统的属性是各个设备的属性的聚合再加上系统的特有属性。
95.在本发明的一个实施例中，构建所述能源系统的图模包括以下步骤：
96.获取能源系统中各个能源设备的完整设备图模以及所述能源系统中任意两个能源设备之间的能源关系；
97.根据所述能源系统中任意两个能源设备之间的能源关系，对所述能源系统中各个能源设备的完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。
98.在本发明实施例中，构建能源系统采取的编码规则具体为：
99.同一设备物理模型信息属性标识应具有唯一性与排他性；
100.同一设备的不同属性信息的属性标识应具有唯一性与排他性；
101.属性标识码应采用英文单词缩写，兼顾可读性与简短性；其中，英文单词缩写原则应依次满足下列要求：核心量名称缩写应采用大写字母，修饰性定语应采用小写字母；采用行业认可的常用缩写方式；采用英文单词去掉元音字母；属性标识长度不宜超过16位；
102.修饰性定语应按照与核心词的远近关系从左到右依次排序。
103.为了更清楚的说明上述编码规则，以图4所示的示例进行说明，核心量名词写在最左端，依次分别是修饰性定语1、修饰性定语2、修饰性定语3
…
修饰性定语n。如图5所示，电压voltage，常用缩写v，核心变量大写字母，与其相关的修饰性定语有相线电压、交流电、逆变器等，按照与核心词电压的远近关系，从左到右依次为：ab相线电压ablinevoltage，缩写ab；交流电alternatingcurrent，缩写ac，逆变器inverter，采用常用缩写inv。
104.基于与本发明方法实施例相同的构思，本发明实施例还提供了一种适用于综合智慧能源系统的图模构建装置，具体如图6所示，包括：
105.获取单元，用于获取能源设备特性数据，并根据数据的特性划分为不同的设备包；
106.属性分类单元，用于将同一设备包中的各个设备的属性进行分类并继承每个设备包中的共有属性；
107.编码单元，用于根据设定的编码规则对设备以及设备属性进行编码，形成数据字典，所述数据字典中包括设备编码和属性点编码；
108.第一图模构建单元，用于将能源设备进行图形化后构建一级设备图模，并在所述一级设备图模的相应位置绑定属性点，构建二级设备图模；
109.第二图模构建单元，用于在所述二级设备图模上绑定设备机理模型，构建完整设备图模；
110.第三图模构建单元，用于根据能源系统中任意两个能源设备的能源关系对各个完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。
111.基于同一发明构思，本发明的另一示例性实施例提供了适用于综合智慧能源系统的图模构建的电子设备。如图7所示，所述电子设备包括至少一个处理器，至少一个通信接口，至少一个存储器和至少一个通信总线；其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
112.存储器，用于存储计算机程序；
113.处理器，用于执行存储器上所存储的程序时，实现所述的适用于综合智慧能源系
统的图模构建方法。
114.可选的，通信接口可以为通信模块的接口，如gsm模块的接口；处理器可能是处理器cpu，或者是特定集成电路asic(applicationspecific integratedcircuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。存储器可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。其中，存储器存储有程序，处理器调用存储器所存储的程序，以执行上述的部分或全部方法实施例。
115.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种存储介质，包括计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的部分或全部的方法实施例。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
116.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种适用于综合智慧能源系统的图模构建方法，其特征在于，包括以下步骤：获取能源设备特性数据，并根据数据的特性划分为不同的设备包；将同一设备包中的各个设备的属性进行分类并继承每个设备包中的共有属性；根据设定的编码规则对设备以及设备属性进行编码形成数据字典，所述数据字典中包括设备编码和属性点编码；将能源设备进行图形化后构建一级设备图模，并在所述一级设备图模的相应位置绑定属性点，构建二级设备图模；在所述二级设备图模上绑定设备机理模型，构建完整设备图模；根据能源系统中任意两个能源设备的能源关系对各个所述完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。2.根据权利要求1所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法，其特征在于，将同一设备包中的各个设备的属性进行分类包括：将每个设备的属性分为静态属性、动态属性、消息和服务；所述继承每个设备包中的共有属性具体为：将同一设备包中的每个设备共有的属性集合在一起，形成每个设备包中的共有属性；同一设备包中的设备小类继承设备包中设备的共有属性；所述设备包包括：发电设备包、供冷热设备包、辅助设备包、管路输配包、储能设备包、仪控设备包、用能设备包和其他设备包。3.根据权利要求1所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法，其特征在于，按照设定的编码规则对每个设备以及设备的属性进行编码包括以下步骤；获取能源设备的属性信息，所述属性信息包括属性状态值、动作值、测量值以及设备id；对所述能源设备及其属性信息进行编码化，生成对应的设备编码和属性点编码；所述编码规则包括：同一设备物理模型信息属性标识具有唯一性与排他性；同一设备的不同属性信息的属性标识具有唯一性与排他性；属性标识码采用英文单词缩写，具有可读性与简短性；所述英文单词缩写遵循以下规则：核心量名称缩写采用大写字母，修饰性定语采用小写字母；采用行业认可的常用缩写方式；采用英文单词去掉元音字母；属性标识长度不超过16位；修饰性定语按照与核心量的远近关系从左到右依次排序。4.根据权利要求1或3所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法，其特征在于，构建一级设备图模包括以下步骤：将每个能源设备进行图形化，构建简单设备图模；根据所述简单设备图模选定相应的设备编码，形成一级设备图模。5.根据权利要求4所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法，其特征在于，构建二级设备图模包括以下步骤：
在所述一级设备图模相应的位置上设置属性点名称，并建立数据接口；在数据字典中选定对应的设备编码和对应的属性点编码，将属性点与所述一级设备图模的数据接口进行对接并绑定，构建二级设备图模。6.根据权利要求1所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法，其特征在于，所述设备机理模型根据设备属性参数构建，所述设备机理模型的输入值和修正值取自设备属性中的量测数据；当在能源系统的数据库中获取数据时，若某些测点数据缺失，根据所述设备机理模型的计算数据进行补充。7.根据权利要求1所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法，其特征在于，构建所述能源系统的图模包括以下步骤：获取能源系统中各个能源设备的完整设备图模以及所述能源系统中任意两个能源设备之间的能源关系；根据所述能源系统中任意两个能源设备之间的能源关系，对所述能源系统中各个能源设备的完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。8.一种适用于综合智慧能源系统的图模构建装置，其特征在于，包括：获取单元，用于获取能源设备特性数据，并根据数据的特性划分为不同的设备包；属性分类单元，用于将同一设备包中的各个设备的属性进行分类并继承每个设备包中的共有属性；编码单元，用于根据设定的编码规则对设备以及设备属性进行编码形成数据字典，所述数据字典中包括设备编码和属性点编码；第一图模构建单元，用于将能源设备进行图形化后构建一级设备图模，并在所述一级设备图模的相应位置绑定属性点，构建二级设备图模；第二图模构建单元，用于在所述二级设备图模上绑定设备机理模型，构建完整设备图模；第三图模构建单元，用于根据能源系统中任意两个能源设备的能源关系对各个完整设备图模的属性点进行连接，构建所述能源系统的图模。9.一种适用于综合智慧能源系统的图模构建的电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存储的程序时，实现权利要求1-7中任一项所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法。10.一种存储介质，用于存储计算机可读程序，其特征在于，所述计算机可读程序被运行时，执行如权利要求1-7中任一项所述的适用于综合智慧能源系统的图模构建方法。

技术总结
本发明属于能源技术领域，特别涉及一种适用于综合智慧能源系统的图模构建方法及装置，通过在设备图模上绑定属性点和设备机理模型形成完整设备图模，再根据能源系统中任意两个能源设备的能源关系对各个完整设备图模的属性点进行连接形成能源系统的图模。本发明通过将设备图模和属性点进行绑定，可以进一步确定数据、属性与设备图模的位置关系，无需再单独构建设备属性图模，使其在进行系统图模构建时，不同设备的数据可以建立依赖关系；本发明在设备图模上还绑定了设备机理模型，可以将设备属性中的量测数据作为设备机理模型的输入值和修正值，由于设备图模的存在使设备机理模型和设备属性进行了绑定，可以减少图模部署和物联接入的相关工作。物联接入的相关工作。物联接入的相关工作。


技术研发人员：赵志渊 孙建玲 和彬彬 杨玲 刘鹏程 孙永昇
受保护的技术使用者：国家电投集团综合智慧能源科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/14