地鐵能源管理系統(tǒng)中基于模型的設(shè)備數(shù)據(jù)查詢展示方法分析

褚紅健，李佑文，李寅

摘 要：針對地鐵能源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，常常要對同一種設(shè)備類型若干設(shè)備對象的相同測點(diǎn)做快捷對比分析及多樣化顯示的實(shí)際應(yīng)用需求，文章提供了一種地鐵能源管理系統(tǒng)中基于模型的設(shè)備數(shù)據(jù)查詢展示方法，該方法通過訂制設(shè)備類型模型能夠大大簡化查詢同一類型設(shè)備數(shù)據(jù)時(shí)查詢條件設(shè)置的繁瑣過程;利用數(shù)據(jù)圖形顯示模型能相互獨(dú)立的同時(shí)，顯示如曲線圖、柱狀圖、餅圖等不同類別的圖形。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;地鐵能源管理;設(shè)備類型模型

城市軌道交通能源管理系統(tǒng)通過分析城市軌道線路、車站耗能體系，實(shí)現(xiàn)全線路完備的能耗和用電設(shè)備電能質(zhì)量的監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析功能，對持續(xù)改善軌道車站能耗有著極為重要的意義[1]。從技術(shù)設(shè)施設(shè)備選型和運(yùn)營管理角度研究軌道交通系統(tǒng)的節(jié)能問題，對于降低運(yùn)輸成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、提升科技進(jìn)步能力以及促進(jìn)軌道交通的可持續(xù)發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2-3]。

目前，絕大多數(shù)的地鐵能源管理系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)都還在實(shí)時(shí)監(jiān)測地鐵車站的分類、分項(xiàng)能耗上。按照分類、分項(xiàng)及分戶的形式，選擇日、月、年查詢顯示能耗報(bào)表，然后利用棒值圖顯示一種或多種能耗的大小，用餅圖顯示各類能耗所占的比例以及分項(xiàng)能的比例，用趨勢圖顯示一種或多種能耗的變化趨勢[4-5]。目前，大多數(shù)地鐵能源管理系統(tǒng)局限于對一些主要耗能數(shù)據(jù)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)圖形展示，只有各子系統(tǒng)整體能耗情況的粗略統(tǒng)計(jì)，缺乏對實(shí)際運(yùn)營設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及能耗數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)的關(guān)注及展示。在實(shí)際項(xiàng)目中，用戶已不滿足于對各子系統(tǒng)的分類、分項(xiàng)整體運(yùn)行及能耗情況的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖，還經(jīng)常需要對所關(guān)心的相同設(shè)備對象的相同測點(diǎn)數(shù)據(jù)作比對，并期望以多樣化的圖形顯示方式進(jìn)行顯示，通過快捷地對比、查詢、分析，快速發(fā)現(xiàn)或定位相同設(shè)備在相同分析指標(biāo)下的用能狀況。

地鐵能源管理系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備對象一般都會(huì)包含大量的測點(diǎn)對象，在對同一種類型設(shè)備的若干設(shè)備對象相同的某些測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢時(shí)，若對每一個(gè)設(shè)備對象逐個(gè)選擇測點(diǎn)，不僅過程繁瑣，而且容易出現(xiàn)漏選或錯(cuò)選的問題。因此，在查詢同一種類型的若干設(shè)備對象數(shù)據(jù)時(shí)，如何方便快捷地設(shè)定查詢條件也是按設(shè)備對象查詢數(shù)據(jù)時(shí)所面臨的一個(gè)問題。

1 基于模型的能耗設(shè)備數(shù)據(jù)查詢展示方法概述

針對地鐵能源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，常常要對同一種設(shè)備類型若干設(shè)備對象的相同測點(diǎn)作查詢比對。本發(fā)明提供了一種地鐵能源管理系統(tǒng)中基于模型的設(shè)備數(shù)據(jù)查詢展示方法，該方法通過訂制設(shè)備類型模型，能夠大大簡化查詢同一類型設(shè)備數(shù)據(jù)時(shí)查詢條件設(shè)置的繁瑣過程;利用數(shù)據(jù)圖形顯示模型能相互獨(dú)立的同時(shí)顯示如曲線圖、柱狀圖、餅圖等不同類別的圖形。文章中一種基于模型的設(shè)備數(shù)據(jù)查詢展示的方案，包括以下步驟。

步驟一：將屬于同一個(gè)設(shè)備的測點(diǎn)處理為一個(gè)設(shè)備對象，最后所有的測點(diǎn)會(huì)被歸類到若干個(gè)設(shè)備對象中。

步驟二：將步驟一中所述的設(shè)備對象劃分為不同的設(shè)備類型，并為每一種設(shè)備類型創(chuàng)建設(shè)備類型模型。

步驟三：為步驟二中所述設(shè)備類型模型訂制對應(yīng)圖形顯示模型。

步驟四：對同一設(shè)備類型若干個(gè)設(shè)備對象利用訂制的設(shè)備模型和其對應(yīng)的圖形顯示模型組織查詢參數(shù)以及顯示圖形。

2 基于模型的能耗設(shè)備數(shù)據(jù)查詢展示方法設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)測點(diǎn)對象歸類到能耗設(shè)備對象

地鐵能源管理系統(tǒng)包含眾多類型的設(shè)備，如照明類型設(shè)備、動(dòng)力（如電扶梯）類型設(shè)備、通風(fēng)風(fēng)機(jī)、空調(diào)類型設(shè)備等，每個(gè)設(shè)備又包含大量的數(shù)據(jù)測點(diǎn)。一般來說，能源管理系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，每個(gè)不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)測點(diǎn)都包含一組屬性的對象。將屬于同一個(gè)設(shè)備的測點(diǎn)處理為一個(gè)具體的能耗設(shè)備對象，最后所有的數(shù)據(jù)測點(diǎn)會(huì)被歸類到若干個(gè)能耗設(shè)備對象中。

2.2 能耗設(shè)備類型的模型設(shè)計(jì)

首先，為能耗設(shè)備對象進(jìn)行設(shè)備類型歸類。所謂設(shè)備類型是指將具有相同功能、相同廠家或包含相同物理意義的測點(diǎn)且所包含測點(diǎn)數(shù)量相同的若干設(shè)備對象劃分為一種設(shè)備類型。例如名為“風(fēng)機(jī)1”設(shè)備和“風(fēng)機(jī)2”的具體設(shè)備對象都包含一個(gè)名為“有功功率”的測點(diǎn)。對于“風(fēng)機(jī)1”和“風(fēng)機(jī)2”都具有的“有功功率”的測點(diǎn)，其主要用于表示“風(fēng)機(jī)1”和“風(fēng)機(jī)2”有功功率的數(shù)據(jù)，即具有相同的功能（相同的物理意義），那么“風(fēng)機(jī)1”和“風(fēng)機(jī)2”可以視為一種類型的設(shè)備，可稱之為風(fēng)機(jī)類型設(shè)備。

其次，為每一種設(shè)備類型訂制設(shè)備類型模板。所訂制的設(shè)備類型模板應(yīng)包括其對應(yīng)類型的設(shè)備在現(xiàn)場運(yùn)行中需要關(guān)心的變量參數(shù)，例如三相電流、有功功率、電度量等。然后對每一參數(shù)變量定義一個(gè)易于理解且不重復(fù)的參數(shù)標(biāo)簽符號，比如用IA，IB，IC分別表示類型設(shè)備的A相電流、B相電流、C相電流，P表示有功功率、C表示電度等。

最后，為每一種設(shè)備類型模型所包含的設(shè)備對象下的數(shù)據(jù)測點(diǎn)作映射處理，將設(shè)備對象下所需要的測點(diǎn)依據(jù)其物理意義，利用設(shè)備類型模型中定義的參數(shù)標(biāo)簽符號進(jìn)行同樣標(biāo)識(shí)。

2.3 設(shè)備類型模型訂制圖形顯示模型

為每個(gè)訂制過的設(shè)備類型模型訂制圖形顯示模型，一個(gè)設(shè)備類型模型可以擁有多個(gè)不同的圖形顯示子視圖。各子視圖之間可以有多種布局排列方式并相互獨(dú)立完成顯示圖形的功能。對于設(shè)備類型模板中所包含的變量參數(shù)，可將其分組后配置到不同的圖形顯示模板中，進(jìn)而可以有效地解決某一類設(shè)備類型模板所包含變量參數(shù)過多，又只能在一個(gè)圖形模板中顯示的問題。在查詢獲取數(shù)據(jù)前只需指定其中一個(gè)圖形顯示模板與其對應(yīng)的設(shè)備類型模板關(guān)聯(lián)。

每個(gè)顯示子視圖都至少包含的屬性為：圖形顯示類別屬性、圖形數(shù)據(jù)聚合類型屬性、圖形顯示模式屬性、圖形橫軸類別方式屬性、比對類型屬性和圖形數(shù)據(jù)序列屬性。

所述的圖形顯示類別屬性用于指定顯示子視圖采用何種圖形顯示，主要方式包括曲線圖、折線圖、柱狀圖、堆棧柱狀圖、條形圖、餅圖、曲線柱狀混合圖等。例如，1個(gè)圖形顯示模型中共訂制了3個(gè)顯示子視圖，那么可分別指定顯示子視圖1顯示曲線圖、顯示子視圖2顯示柱狀圖、顯示子視圖3顯示餅圖。

所述的數(shù)據(jù)聚合類型屬性用于指定圖形顯示所需的原始設(shè)備數(shù)據(jù)是以何種方式進(jìn)行聚合處理，包括按最大值、最小值、平均值、瞬時(shí)值等聚合處理方式。

圖形顯示模式屬性應(yīng)包括詳細(xì)顯示模式和匯總顯示模式，例如，1個(gè)顯示子視圖用于顯示年報(bào)統(tǒng)計(jì)曲線圖。若使用詳細(xì)顯示模式，會(huì)利用該年每個(gè)月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制統(tǒng)計(jì)曲線圖。若使用匯總顯示模式，直接用該年的1個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匯總值生成圖形，并且這兩種模式在圖形顯示階段可支持切換。

所述的圖形橫軸類別方式屬性包括按時(shí)間標(biāo)簽顯示和按所述的參數(shù)變量顯示兩種方式。

所述的比對類型屬性包括同比方式和環(huán)比方式。若指定同比或環(huán)比方式，會(huì)將所述設(shè)備類型模型中參數(shù)變量對應(yīng)的同比或環(huán)比數(shù)據(jù)也在顯示子視圖中。

所述的圖形數(shù)據(jù)序列屬性取值于所述設(shè)備類型模型的參數(shù)變量。具體指：按需要將所述設(shè)備類型模型中的參數(shù)變量，如A相電流、功率、電度量（IA，P，C）分別指定到顯示子視圖中，被指定到顯示子視圖中的每一個(gè)變量參數(shù)即為該顯示子視圖的一個(gè)圖形數(shù)據(jù)序列。

2.4 同一類型設(shè)備的查詢及顯示

首先，所選定的一個(gè)或若干個(gè)同一種類型設(shè)備得到其所引用的設(shè)備類型模型。其次，利用設(shè)備類型模板獲取其關(guān)聯(lián)的圖形展示模型。之后，利用圖形展示模型中所有子視圖中的圖形數(shù)據(jù)序列屬性結(jié)合所選定的設(shè)備、對象以及外部查詢條件請求數(shù)據(jù)。其中，外部查詢條件包括時(shí)間信息條件和查詢類型條件（日、月、年、季、周、自定義時(shí)間間隔模式、趨勢模式）。最后，將獲取的數(shù)據(jù)處理后填充到相應(yīng)圖形展示模型的各子視圖中繪制展示圖形，同時(shí)基于設(shè)備類型模型和圖形展示模板將本次所選定的設(shè)備對象進(jìn)行客戶端緩存。

同一類型設(shè)備的查詢及顯示過程示意如圖1所示，假設(shè)“設(shè)備1”到“設(shè)備n”表示n個(gè)電扶梯設(shè)備，并指定“圖形展示模型1”為當(dāng)前電扶梯類型設(shè)備所關(guān)聯(lián)的圖形展示模型，該圖形展示模型中包含前述步驟三Step 1中的3個(gè)顯示子視圖。若此時(shí)同時(shí)查詢“設(shè)備1”和“設(shè)備2”的數(shù)據(jù)后，會(huì)在該3個(gè)顯示子視圖中分別生成這兩個(gè)設(shè)備的比對圖形，具體過程如下。

Step 1：選定設(shè)備1和設(shè)備2獲得其引用的設(shè)備類型模型，獲得指定的“圖形展示模型1”，如圖1標(biāo)號①所示。

Step 2：如圖1標(biāo)號②所示，利用參數(shù)變量標(biāo)簽與“設(shè)備1”中和“設(shè)備2”中的測點(diǎn)對象相應(yīng)的參數(shù)變量標(biāo)簽匹配。例如“圖形展示模型1”中的“IA”會(huì)匹配到“設(shè)備1”的“測點(diǎn)1”和“設(shè)備2”的“測點(diǎn)1”。

Step 3：如圖1標(biāo)號③所示，利用所述Step 2“設(shè)備1”和“設(shè)備2”所有匹配成功的測點(diǎn)對象和外部查詢時(shí)間及查詢類型條件組裝查詢參數(shù)，并請求獲得數(shù)據(jù)及更新緩存數(shù)據(jù)。

Step 4：如圖1標(biāo)號④所示，利用所述Step 2中“設(shè)備1”和“設(shè)備2”所有匹配成功的測點(diǎn)對象，通過與“圖形展示模型1”映射的變量參數(shù)標(biāo)簽生成圖形序列數(shù)據(jù)，填充到“圖形展示模型1”的各個(gè)顯示子視圖中進(jìn)行圖形的繪制顯示。

Step 5：若查詢時(shí)間、查詢類型條件和其關(guān)聯(lián)的圖形展示模型不改變，此時(shí)取消“設(shè)備1”，同時(shí)追加“設(shè)備3”查詢時(shí)，在Step 3所述緩存數(shù)據(jù)刪除“設(shè)備1”數(shù)據(jù)，并追加“設(shè)備3”數(shù)據(jù)后重繪圖形。

Step 6：若查詢時(shí)間、查詢類型條件或其關(guān)聯(lián)的圖形展示模型改變，重復(fù)Step 1至Step 6。

3 結(jié)語

文章所提出的方法可以方便快捷地對地鐵能源管理系統(tǒng)中的設(shè)備對象數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，不用每次都關(guān)注設(shè)備對象下具體的測點(diǎn)對象，極大地簡化了設(shè)備對象數(shù)據(jù)查詢條件設(shè)置的繁瑣性。首先，為不同類型的設(shè)備對象訂制設(shè)備類型模型，再為該設(shè)備對象模型訂制對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)圖形展示模型。所有的設(shè)備類型模型和圖形展示模型只需加載一次，之后便可重復(fù)使用。其次，同一設(shè)備類型的若干設(shè)備在進(jìn)行查詢條件設(shè)置時(shí)，只需要依據(jù)設(shè)備類型模型中訂制的參數(shù)變量，不用關(guān)注具體設(shè)備對象下的測點(diǎn)的選擇。再次，顯示圖形時(shí)也只依據(jù)與設(shè)備類型模型對應(yīng)的圖形顯示模型，圖形模型中訂制了幾個(gè)相互獨(dú)立的顯示子視圖，就可以同時(shí)顯示幾種不同類別的圖形。還可以根據(jù)需要單獨(dú)隱藏和顯示每種不同類別的圖形。最后，基于設(shè)備類型模型和展示圖形模型可方便地進(jìn)行客戶端數(shù)據(jù)緩存，在外部時(shí)間條件和查詢類型條件及設(shè)備類型模型關(guān)聯(lián)展示圖形不改變的情況下，追加查詢設(shè)備對象，只需請求追加設(shè)備對象的數(shù)據(jù)合并到客戶端緩存數(shù)據(jù)，取消已請求過的設(shè)備對象時(shí)，只需從客戶端緩存數(shù)據(jù)移除該設(shè)備對象數(shù)據(jù)，之后再利用客戶端緩存數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上重繪圖形，從而進(jìn)一步提高設(shè)備數(shù)據(jù)查詢和圖形的顯示效率。

作者簡介：褚紅?。?986— ），男，山東滕州人，工程師，碩士;研究方向：城市軌道交通平臺(tái)應(yīng)用開發(fā)。

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Analysis on data query display method of model based energy consumption?equipment in subway energy management system

Chu Hongjian， Li Youwen， Li Yin

（Nanjing Sac Rail Traffic Engineering Co.， Ltd.， Nanjing 210032，China）

Abstract：For the subway energy management system， when performing statistical analysis of data， it is often necessary to make a quick comparison and analysis of the same measurement points of several equipment objects of the same equipment type， and the practical application requirements of diversified display.This paper provides a model-based equipment data query display method in the subway energy management system. This method can greatly simplify the tedious process of setting query conditions when querying the same type of equipment data by customizing the equipment type model; meanwhile， the model is displayed using data graphics can display graphs such as graphs， histograms， pie charts， etc. independently of each other at the same time.

Key words：urban rail transit; subway energy management; equipment type models