一种基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法.pdf

1、10申请公布号CN104133895A43申请公布日20141105CN104133895A21申请号201410373910422申请日20140731G06F17/3020060171申请人国家电网公司地址100761北京市西城区西长安街86号申请人陕西送变电工程公司72发明人任学军张涌何谨何鑫刚刘永青车菁邹华程智王媛74专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人蔡和平54发明名称一种基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法57摘要本发明涉及一种图形编码算法，特别涉及一种基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，目的在于能够使存储空间小，查询效率高，能够提高查询效率，

2、且满足多个智能变电站二次设备连接图查询需求，所采用的技术方案为包括以下步骤首先根据VISIO格式的智能变电站二次设备连接图的XML文档结构，提取层次化的二次设备节点信息，转换为XML文档树；然后对XML文档树进行二叉化处理；其次利用混合链表结构来存储二叉化后的XML文档树，对于文档树中的每个节点采用二叉树或三叉树的混合结构来进行存储；最后构建由文档类型定义结构索引和XML文档内容索引组成的混合索引模型。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104133895ACN104133895A1/1

3、页21一种基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于包括以下步骤首先根据VISIO格式的智能变电站二次设备连接图的XML文档结构，提取与智能变电站二次设备相关的层次化节点信息，并转换为XML文档树；然后对XML文档树进行二叉化处理；其次利用混合链表结构来存储二叉化后的XML文档树，对于文档树中的每个节点采用二叉树或三叉树的混合结构来进行存储；最后构建由文档类型定义结构索引和XML文档内容索引组成的混合索引模型，即完成智能变电站二次设备连接图编码算法。2根据权利要求1所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的XML文档树的根节点为VISIODOCUMENT

4、，下一层的子节点叫做PAGES节点集，PAGES节点集包含若干个PAGE节点，PAGE节点包含若干个SHAPE节点，提取与智能变电站二次设备对应的SHAPE节点，而每个SHAPE节点又包含若干个自定义属性PROP。3根据权利要求2所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的自定义属性PROP为标签LABEL、类型TYPE或值VALUE。4根据权利要求1所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的XML文档树的二叉化处理采用左孩子右兄弟的方法。5根据权利要求1所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的二叉树链表存储结构由左

5、孩子指针和兄弟指针组成，三叉树链表存储结构由左孩子指针、右孩子指针和双亲指针组成。6根据权利要求1所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的混合索引模型是利用哈希表和B树作为基本的索引组织，并用关键字作为索引项来构建的。7根据权利要求6所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的文档类型定义结构索引采用哈希表来构建；XML文档内容索引采用B树来构建。8根据权利要求7所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的文档类型定义结构索引中，采用了ID,START,END,KEY,LEVEL五元组形式，其中ID为智能变电站二次设备

6、的编码地址，START为节点文档树中开始标志，END为的结束标志，KEY为该记录所取的关键码值，LEVEL为所在文档树的层次，文档类型定义结构索引采用哈希表作为索引的基本单位，文档类型定义结构索引采用关键值KEY作为索引项建立索引。9根据权利要求7所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的XML文档内容索引中，采用了ID,START,KEY,END,LEVEL五元组形式，其中ID是针对多文档而设置的，并与智能变电站二次设备的编码地址一一对应，START为节点文档树中开始标志，END为的结束标志，KEY为该记录所取的关键码值，LEVEL为所在文档树的层次，XML文档内容

7、索引采用B树作为文档索引基本单位，以关键值KEY为索引项。10根据权利要求9所述的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法，其特征在于所述的B树中叶子节点存放的XML元素或属性节点集的记录信息，记录XML文档的节点的编码信息，与对应的文档类型定义结构索引保持相同的名称。权利要求书CN104133895A1/4页3一种基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法技术领域0001本发明涉及一种图形编码算法，特别涉及一种基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法。背景技术0002智能变电站二次设备使用光纤连接替代了常规变电站的大量电缆，光缆施工与电缆施工相比复杂度更高。为保证设备之间的熔接正确

8、、收发回路正确等技术要求需要制作设备之间的光缆联系图作为施工指示。0003由于一个变电站使用的设备类型众多，光缆联系图中涉及了大量的图元、图标、连接关系等，类型非常庞杂。以图元为例，可分为屏柜、设备、光口、融接盘、交换机及光纤等类型，而每类图元又可进一步细分为数十种甚至上百种子类型。一个中等规模智能变电站的二次设备光纤连接图中涉及图元数量多达上千个。为了保证智能变电站的建设与运行的经济性与安全性，要求信息管理系统能够对二次设备光纤连接图信息进行高效的组织与管理。0004目前大多是采用GIS对电力系统的图形信息进行管理。然而，应用电力GIS的方法来管理智能变电站二次设备光纤连接图，存在较大的问题

9、。首先是目前的智能变电站二次设备光纤连接图基本都是在MICROSOFTVISIO环境下绘制，而现有的GIS软件大多对VISIO数据格式不兼容。而且智能变电站二次设备光纤连接图只考虑二次设备之间的连接关系，并不涉及地理图形。如果采用GIS对连接图信息进行存储和管理，需要对图元所对应的设备都按统一的地理坐标进行编码，这明显不适用于连接图，会造成大量不必要的系统开销。发明内容0005为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种存储空间小，查询效率高，能够提高查询效率，且满足多个智能变电站二次设备连接图查询需求的基于二叉树的智能变电站二次设备连接图编码算法。0006为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术

10、方案为包括以下步骤首先根据VISIO格式的智能变电站二次设备连接图的XML文档结构，提取与智能变电站二次设备相关的层次化节点信息，并转换为XML文档树；然后对XML文档树进行二叉化处理；其次利用混合链表结构来存储二叉化后的XML文档树，对于文档树中的每个节点采用二叉树或三叉树的混合结构来进行存储；最后构建由文档类型定义结构索引和XML文档内容索引组成的混合索引模型，即完成智能变电站二次设备连接图编码算法。0007所述的XML文档树的根节点为VISIODOCUMENT，下一层的子节点叫做PAGES节点集，PAGES节点集包含若干个PAGE节点，PAGE节点包含若干个SHAPE节点，提取与智能变电

11、站二次设备对应的SHAPE节点，而每个SHAPE节点又包含若干个自定义属性PROP。0008所述的自定义属性PROP为标签LABEL、类型TYPE或值VALUE。0009所述的XML文档树的二叉化处理采用左孩子右兄弟的方法。说明书CN104133895A2/4页40010所述的二叉树链表存储结构由左孩子指针和兄弟指针组成，三叉树链表存储结构由左孩子指针、右孩子指针和双亲指针组成。0011所述的混合索引模型是利用哈希表和B树作为基本的索引组织，并用关键字作为索引项来构建的。0012所述的文档类型定义结构索引采用哈希表来构建；XML文档内容索引采用B树来构建。0013所述的文档类型定义结构索引中，

12、采用了ID,START,END,KEY,LEVEL五元组形式，其中ID是设备编码地址，START为节点文档树中开始标志，END为的结束标志，KEY为该记录所取的关键码值，LEVEL为所在文档树的层次，文档类型定义结构索引采用哈希表作为索引的基本单位，文档类型定义结构索引采用关键值KEY作为索引项建立索引。0014所述的XML文档内容索引中，采用了ID,START,KEY,END,LEVEL五元组形式，其中ID是针对多文档而设置的，并与设备编码地址一一对应，START为节点文档树中开始标志，END为的结束标志，KEY为该记录所取的关键码值，LEVEL为所在文档树的层次，XML文档内容索引采用B树

13、作为文档索引基本单位，以关键值KEY为索引项。0015所述的B树中叶子节点存放的XML元素或属性节点集的记录信息，记录XML文档的节点的编码信息，与对应的文档类型定义结构索引保持相同的名称。0016与现有技术相比，本发明基于二叉树遍历的VISIO格式的智能变电站二次设备连接图的XML文档的编码模式，该编码模式利用二叉树的混合链表结构来存储VISIO图形的XML文档节点，在此基础上，利用哈希表和B树作为基本的索引组织，并用关键字作为索引项，构建出由文档类型定义结构索引和XML文档内容索引组成的混合索引模型，基于二叉树遍历的编码模式，具有存储空间小和查询效率高，且支持动态数据更新操作。以此编码建立

14、的索引具有空间开销小、查询响应速度快和查全率高的特点；以区间编码作为文档树节点编码，建立的联合结构索引模型，处理数据查询时具有较高查询效率，能够满足多个智能变电站二次设备连接图文档查询的需求，并且满足了对XML文档混合型优化查询，即文本查询和结构查询的需求。附图说明0017图1为VISIO格式的智能变电站二次设备连接图的XML文档图；0018图2为二叉化后的XML文档树；0019图3为存储XML文档树节点的叉链表结构图；0020图4为哈希表基本索引结构图；0021图5为B树的XML文档索引结构图。具体实施方式0022下面结合实施例对本发明做进一步说明。0023本发明包括以下步骤首先根据VISI

15、O格式的智能变电站二次设备连接图的XML文档结构，提取与智能变电站二次设备相关的层次化节点信息，并转换为XML文档树，XML文档树的根节点为VISIODOCUMENT，下一层的子节点叫做PAGES，PAGES包含若干个PAGE，PAGE节点包含若干个SHAPE，提取与智能变电站二次设备对应的SHAPE节点，而每个SHAPE说明书CN104133895A3/4页5节点又包含若干个自定义属性PROP，自定义属性PROP为标签LABEL、类型TYPE或值VALUE等；0024然后对XML文档树进行二叉化处理，XML文档树的二叉化处理采用左孩子右兄弟的方法；0025其次利用混合链表结构来存储二叉化后的

16、XML文档树，对于文档树中的每个节点采用二叉树或三叉树的混合结构来进行存储，二叉树链表存储结构由左孩子指针和兄弟指针组成，三叉树链表存储结构由左孩子指针、右孩子指针和双亲指针组成；0026最后在前面步骤基础上，构建由文档类型定义结构索引和XML文档内容索引组成的混合索引模型，混合索引模型是利用哈希表和B树作为基本的索引组织，并用关键字作为索引项来构建的，文档类型定义结构索引采用哈希表来构建；XML文档内容索引采用B树来构建，文档类型定义结构索引中，采用了ID,START,END,KEY,LEVEL五元组形式，其中ID是设备编码地址，START为节点文档树中开始标志，END为的结束标志，KEY为

17、该记录所取的关键码值，LEVEL为所在文档树的层次，文档类型定义结构索引采用哈希表作为索引的基本单位，文档类型定义结构索引采用关键值KEY作为索引项建立索引；XML文档内容索引中，采用了ID,START,KEY,END,LEVEL五元组形式，其中ID是针对多文档而设置的，并与设备编码地址一一对应，START为节点文档树中开始标志，END为的结束标志，VALUE为该记录所取的关键码值，LEVEL为所在文档树的层次，XML文档内容索引采用B树作为文档索引基本单位，以关键值KEY为索引项，B树中叶子节点存放的XML元素或属性节点集的记录信息，记录XML文档的节点的编码信息，与对应的文档类型定义结构索

18、引保持相同的名称。0027参见图1，本发明所述的二叉树编码算法，首先根据VISIO格式的智能变电站二次设备连接图的XML文档的结构，提取与智能变电站二次设备相关的层次化节点信息，并转换为XML文档树，XML文档树的根节点为VISIODOCUMENT，下一层的子节点叫做PAGES节点集，PAGES节点集包含多个PAGE节点，PAGE节点包含多个SHAPE节点，提取与智能变电站二次设备对应的SHAPE节点，而每个SHAPE节点又包含多个自定义属性PROP，例如标签LABEL、类型TYPE、值VALUE等，每个屏柜包括若干个设备，每个设备中包括设备型号、设备名称、设备厂家等信息。0028参见图2所示

19、，然后对文档树进行二叉化处理采用左孩子右兄弟方法，对XML文档树二叉化，形成二叉树。0029参见图3，再利用混合链表结构来存储二叉化后的XML文档树，对于文档树中的每个节点采用二叉树或三叉树的混合结构来进行存储，其中二叉链表存储结构由左孩子指针和兄弟指针组成，三叉链表存储结构由左孩子指针、右孩子指针和双亲指针组成。0030最后在前面步骤基础上构建混合结构索引，混合结构索引框架分为文档类型定义结构索引和XML文档内容索引。文档类型定义结构索引采用哈希表作为索引基本单位；XML文档索引釆用B树来建立。在处理的查询时，只要借助于一个入口就可以找到其它索引项来完成综合的查询处理要求。这种多重联合索引方

20、式对于单纯的两种索引分开完成工作的效率要高，而且这样做的好处在于减少了索引存储空间。0031参见图4，文档类型定义结构索引中，采用了ID,START,END,KEY,LEVEL五元组形式，其中ID是设备编码地址，START为节点文档树中开始标志，END为的结束标志，KEY为该记录所取的关键码值，LEVEL为所在文档树的层次，文档类型定义结构索引采用哈希表作说明书CN104133895A4/4页6为索引的基本单位，建立文档类型定义结构索引目的就是为了在查询XML文档之前，先快速定位所要指定查询的节点元素信息。文档类型定义结构索引采用关键值KEY作为索引项建立索引。0032参见图5，XML文档内容

21、索引采用ID,START,KEY,END,LEVEL五元组形式，其中ID是针对多文档而设置的，并与设备编码地址一一对应，START为节点文档树中开始标志，END为的结束标志，KEY为该记录所取的关键码值，LEVEL所在文档树的层次。考虑到XML文档节点数量大和信息的粒度较小，便于相关查询效率问题和支持的节点动态更新问题，在建立XML文档的索引时，选用B树作为文档索引基本单位，XML文档以KEY为索引项。B树中叶子节点存放的XML元素或属性节点集的记录信息,这些记录信息记录了XML文档的节点的编码信息，它应该与对应的文档类型定义结构索引保持同样的名称。0033本发明首先设计出一种基于二叉树遍历的

22、VISIO格式的智能变电站二次设备连接图的XML文档的编码模式，该编码模式利用二叉树的混合链表结构来存储VISIO图形的XML文档节点，在此基础上，利用哈希表和B数作为基本的索引组织，并用关键字作为索引项，构建出由文档类型定义结构索引和XML文档内容索引组成的混合索引模型。文档类型定义结构索引采用哈希表来构建；XML文档内容索引采用B树来构建。0034理论与实验结果分析表明，基于二叉树遍历的编码模式，具有存储空间小和查询效率高，且支持动态数据更新操作。以此编码建立的索引具有空间开销小、查询响应速度快和查全率高的特点；以区间编码作为文档树节点编码，建立的联合结构索引模型，处理数据查询时具有较高查询效率，能够满足多文档查询的需求并且满足了对XML文档混合型优化查询，即文本查询、结构查询等需求。说明书CN104133895A1/3页7图1图2说明书附图CN104133895A2/3页8图3图4说明书附图CN104133895A3/3页9图5说明书附图CN104133895A