電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖工具設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘? 要：電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖工具研究，源于電網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際需求，綜合考量外業(yè)采集人員工作環(huán)境多樣化以及內(nèi)業(yè)工作復(fù)雜性的情況，融合多項(xiàng)信息化先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)湖北多個(gè)地市的實(shí)踐檢驗(yàn)，最終凝聚成一套高效實(shí)用的支撐工具。工具的設(shè)計(jì)以電力設(shè)備存儲(chǔ)模型為技術(shù)基礎(chǔ)，以標(biāo)準(zhǔn)的電力設(shè)備數(shù)據(jù)編輯作圖作業(yè)流程為業(yè)務(wù)核心，實(shí)現(xiàn)了電力采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)批量錄入成圖，為保質(zhì)保量完成工作提供了可靠的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：電力電網(wǎng);AutoCAD;自動(dòng)編圖工具;工具設(shè)計(jì);系統(tǒng)集成

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）15-0179-03

Abstract： The research on power grid equipment CAD automatic mapping tool originates from the actual needs of power grid GIS data engineering construction， considering the diversity of the working environment of field collection personnel and the complexity of indoor work， integrating a number of advanced informatization technologies， it has been tested by the practice of many cities in Hubei， and finally condenses into a set of efficient and practical support tools. The design of the tool takes the power equipment storage model as the technical basis， takes the standard power equipment data editing and mapping process as the business core， realizes the automatic batch input and mapping of power collection data， and provides reliable technical support for completing the work with quality and quantity.

Keywords： power grid; AutoCAD; automatic mapping tool; tool design; system integration

0? 引? 言

在電力網(wǎng)絡(luò)中，普遍都存在一些共同的特點(diǎn)，就是電網(wǎng)中設(shè)備數(shù)量眾多、型號(hào)眾多、分布廣泛、覆蓋面大、所處的環(huán)境（氣候、溫度、濕度）千差萬(wàn)別，電網(wǎng)里的架空線和根據(jù)實(shí)際要求鋪設(shè)的地下電纜，數(shù)量龐大、縱橫交叉。電網(wǎng)管理中心借由不同層級(jí)的變電站、配電機(jī)房、開(kāi)閉所、輔助設(shè)備等，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、編輯成圖后匯總連接起來(lái)，構(gòu)成了十分復(fù)雜的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。目前，大部分電網(wǎng)圖都是通過(guò)AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）完成設(shè)計(jì)和繪制。然而，考慮到一些特色的國(guó)情，CAD技術(shù)在我國(guó)起步較晚，其應(yīng)用與發(fā)展相對(duì)滯后，在很多地方、很多時(shí)候，CAD技術(shù)仍然僅僅用于機(jī)械繪圖或某些問(wèn)題解決的初步嘗試。而CAD技術(shù)的主流功能應(yīng)用鮮有涉足，比如在設(shè)計(jì)功能方面較為薄弱，僅僅滿足于圖形的繪制，而很少將設(shè)備的拓?fù)潢P(guān)系和圖屬信息表現(xiàn)出來(lái)。

現(xiàn)實(shí)中，電網(wǎng)中的繪圖，涉及諸多方面，包括設(shè)計(jì)圖、架構(gòu)圖、施工圖、工程圖、項(xiàng)目管理圖、思維導(dǎo)圖等，圖片的數(shù)量巨多，圖片的繪制與修改工作量巨大，圖片的屬性、結(jié)構(gòu)、用途等難以統(tǒng)一，加之其輸出方式一般都是全手工制作。匯總這些內(nèi)部應(yīng)用特征，就形成了電網(wǎng)對(duì)編輯軟件的更高層次的訴求，期望AutoCAD工具能夠具有人機(jī)交互功能，按照人工的指令自動(dòng)繪制符合電網(wǎng)工程規(guī)范的各類圖片，同時(shí)也必須滿足后期電網(wǎng)數(shù)據(jù)規(guī)范、統(tǒng)一建庫(kù)與入庫(kù)的需求。電網(wǎng)圖的制作過(guò)程必須智能、高效、規(guī)范，滿足電網(wǎng)資源圖形化、數(shù)字化和可視化要求，這對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)前期采集與編輯過(guò)程提出了更高的要求。因此，研發(fā)電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖工具勢(shì)在必行。

1? 基于AutoCAD的電網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)編圖工具設(shè)計(jì)

1.1? 電網(wǎng)設(shè)備CAD繪圖中存在的問(wèn)題或不足

AutoCAD工具是一種從國(guó)外引入的繪圖工具，該工具由歐特克公司（Autodesk Company）于1982年研發(fā)，具有超強(qiáng)的生命力。作為一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的自動(dòng)化軟件，該工具具有廣泛的用途，主要用于二維繪圖（2D drawing）、詳細(xì)繪制（Detailed drawing）、文檔設(shè)計(jì)（Document design）以及基本三維設(shè)計(jì)（Basic 3D design）等。友好的用戶界面、良好的人機(jī)交互能力、人性化的菜單/命令行交互操作、超強(qiáng)的容錯(cuò)能力等優(yōu)勢(shì)，讓AutoCAD工具成為國(guó)際上當(dāng)仁不讓的主流繪圖軟件，客戶廣泛、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)、影響力深遠(yuǎn)。AutoCAD工具的環(huán)境兼容性強(qiáng)，非常適合多文檔設(shè)計(jì)，即使是非計(jì)算機(jī)專業(yè)或非圖像設(shè)計(jì)領(lǐng)域的人員，也可以快速地上手、進(jìn)階和繪制出優(yōu)秀的作品。同時(shí)，AutoCAD工具能很好地適應(yīng)各類操作系統(tǒng)，包括支持windows、linux、Unix的PC機(jī)或工作站，這讓AutoCAD工具備受設(shè)計(jì)人員的青睞。

由于沒(méi)有統(tǒng)一通配的整套完整的符號(hào)庫(kù)，各級(jí)各區(qū)域電網(wǎng)部門(mén)所生產(chǎn)的電網(wǎng)圖普遍存在符號(hào)不統(tǒng)一情況，對(duì)電網(wǎng)圖匯總、電網(wǎng)圖接合等工作帶來(lái)了一定的困難，圖形表現(xiàn)效果也并不理想。目前的電力設(shè)施符號(hào)和屬性關(guān)聯(lián)的GIS圖屬一體化模型沒(méi)有統(tǒng)一的屬性結(jié)構(gòu)，而且不可以擴(kuò)展。還不能對(duì)電力設(shè)備采集錄入的桿塔數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)解析提取出線路個(gè)數(shù)、線路名稱、回路信息、運(yùn)行桿塔名稱等信息自動(dòng)存入屬性字段。實(shí)現(xiàn)圖屬一體化的電力設(shè)施人機(jī)交互半自動(dòng)處理可以滿足高效、省時(shí)、省力的要求。成果輸出方面則需要電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖根據(jù)電力設(shè)備拓?fù)潢P(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)CAD二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，生成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電力CAD線路圖表數(shù)據(jù)。因此，開(kāi)發(fā)電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖需要解決的問(wèn)題是：符號(hào)庫(kù)不統(tǒng)一、屬性結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，以及不可擴(kuò)展、缺乏智能化人機(jī)交互、成果輸出不統(tǒng)一。

1.2? 電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖設(shè)計(jì)規(guī)范

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與編輯問(wèn)題的分析，需要在現(xiàn)有的編輯軟件AutoCAD上做一些深入開(kāi)發(fā)工作，比如對(duì)AutoCAD工具專有功能的插件實(shí)施二次開(kāi)發(fā)，上述問(wèn)題便可迎刃而解。在對(duì)AutoCAD工具進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，需要將一些因素（主要是應(yīng)用對(duì)象的設(shè)計(jì)文檔、指導(dǎo)規(guī)范、設(shè)計(jì)方法、構(gòu)造說(shuō)明等）以一種約束關(guān)系的形式進(jìn)行集成，然后在通用的CAD平臺(tái)中進(jìn)行應(yīng)用，這樣，便可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用對(duì)象在新環(huán)境中的設(shè)計(jì)智能化和集成化。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，一般地，可將CAD系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)總結(jié)出一種層次關(guān)系，即：電網(wǎng)專業(yè)的CAD系統(tǒng)=CAD通用系統(tǒng)+電網(wǎng)對(duì)象的約束集。

CAD插件的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)該遵循以下原則：（1）承上啟下的繼承性原則：與常規(guī)的“建樓思維”軟件設(shè)計(jì)不同，二次開(kāi)發(fā)是在已有的成熟軟件或功能模塊上按需進(jìn)行開(kāi)發(fā)。因此，這種二次開(kāi)發(fā)，對(duì)原來(lái)的軟件具有一定的依賴性，要從原軟件中集成一些因素。二次開(kāi)發(fā)后，新產(chǎn)生的功能，在實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互無(wú)縫銜接的同時(shí)，保持了工具的一致性、完整性，將原軟件的功能和優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮到極致，實(shí)現(xiàn)原軟件的功能最大化和價(jià)值最大化。（2）顧全大局的通用性原則：既然是二次開(kāi)發(fā)，就應(yīng)該照顧到應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用場(chǎng)景、國(guó)家政策、行業(yè)規(guī)范、使用對(duì)象、使用方式等諸多方面，分析各項(xiàng)業(yè)務(wù)，按照電力行業(yè)的要求，實(shí)施數(shù)據(jù)的整合，方便不同群體的靈活操作和廣泛應(yīng)用。（3）個(gè)性設(shè)計(jì)的構(gòu)件化原則：滿足不同技術(shù)層次、不同管理級(jí)別人員的要求，支持所見(jiàn)即所得的插件方式，具有核心繪圖功能的公共插件已完好封裝，插件安裝簡(jiǎn)單、快速、便捷。（4）快捷高效的普適性原則：減少插件菜單冗余量，符合原有操作方式和快捷鍵使用方式，不能讓用戶產(chǎn)生抵觸情緒，而是讓用戶上手容易，簡(jiǎn)單便捷，高效生產(chǎn)。

1.3? 電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖理論模型

CAD自動(dòng)編圖工具開(kāi)發(fā)的核心目標(biāo)是完成數(shù)據(jù)采集、編輯、成圖、出表等功能的智能化與規(guī)范化，以滿足數(shù)據(jù)批量建庫(kù)與入庫(kù)的要求，同時(shí)提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率與數(shù)據(jù)的質(zhì)量。電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖研發(fā)理論模型如圖1所示。

CAD自動(dòng)編圖理論模型實(shí)現(xiàn)，主要包括6個(gè)方面的內(nèi)容：（1）讀取電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)文件根據(jù)模板制作成Excel表格文件。（2）根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備符號(hào)規(guī)范，自動(dòng)符號(hào)化。（3）編輯電網(wǎng)設(shè)備屬性。（4）編輯電網(wǎng)設(shè)備屬性。（5）按照電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)規(guī)范輸出成Excel文件。（6）符合國(guó)網(wǎng)GIS平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，方便入庫(kù)。

2? 系統(tǒng)工作流程

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖的系統(tǒng)插件工具條如圖2所示，系統(tǒng)工作流程可描述為：首先，電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖工具提供一個(gè)數(shù)據(jù)文件模板可以下載，數(shù)據(jù)文件模板如表1所示，從采集設(shè)備導(dǎo)出的原始數(shù)據(jù)，需作業(yè)人員利用Excel軟件將原始數(shù)據(jù)處理成如表1格式的表格文件，導(dǎo)入插件系統(tǒng)。系統(tǒng)后臺(tái)通過(guò)配置對(duì)照文件（SYSTEM目錄下的“AEMAP.mdb”文件）實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)碼和設(shè)施編碼的對(duì)應(yīng)，在展點(diǎn)的同時(shí)自動(dòng)完成簡(jiǎn)碼到設(shè)施編碼的轉(zhuǎn)換。

其次，在正式展點(diǎn)以及編輯設(shè)施之前，先要對(duì)各種設(shè)施的部分屬性進(jìn)行默認(rèn)值的設(shè)置;“通”實(shí)現(xiàn)了編輯各種類型配電設(shè)施的通用屬性的功能;“展”則可以選擇將作業(yè)準(zhǔn)備中編輯好的數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在圖上根據(jù)設(shè)施編碼自動(dòng)繪制對(duì)應(yīng)配電設(shè)施符號(hào)并在旁邊標(biāo)記名稱（比如某物理?xiàng)U塔名稱為柴林線余18#才茂街支線010、路高線余16#才茂街支線010），并自動(dòng)為配電設(shè)施均賦上默認(rèn)屬性值。配電設(shè)施符號(hào)和注記放在基礎(chǔ)設(shè)施層。

第三，展點(diǎn)完成后，“飛”將所有點(diǎn)位剛好同時(shí)顯示在地圖窗口，作業(yè)人員據(jù)此可以判斷是否存在飛點(diǎn)以及飛點(diǎn)的大致位置，訂正源文件后重新展點(diǎn);帶橫線的“運(yùn)”，作業(yè)人員用交互方式選取多個(gè)物理?xiàng)U的點(diǎn)位自動(dòng)繪制運(yùn)行桿塔、線纜，運(yùn)行桿塔和線纜存放在展點(diǎn)時(shí)生成的運(yùn)行線圖層。不帶橫線的“運(yùn)”，則可以手動(dòng)繪制運(yùn)行桿塔和線纜?！皰臁焙汀斑B”，可以新建掛接設(shè)施和連接設(shè)施;“屬”可以修改并保存單個(gè)配電設(shè)施的屬性。

最后，“表”分類型輸出成果數(shù)據(jù)成為EXCEL表格文件，每個(gè)類型存放一張sheet，并且通過(guò)關(guān)閉圖層，可以選擇不輸出的線路。

3? 實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試

實(shí)驗(yàn)環(huán)境由AUTOCAD 2006、南方CASS7.1、CAD插件和測(cè)試數(shù)據(jù)組成。本文選擇一組物理?xiàng)U塔數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)流圖進(jìn)行測(cè)試，包括錄入數(shù)據(jù)自動(dòng)成圖、屬性編輯、自動(dòng)和半自動(dòng)繪制運(yùn)行桿塔、掛和接電力設(shè)備、輸出成果數(shù)據(jù)，最后輸出成果數(shù)據(jù)如圖3所示。

由測(cè)試結(jié)果可以看出，該CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一種高效簡(jiǎn)便的面向電力設(shè)施單元（線路或臺(tái)區(qū)）的制圖綜合方法，包括自動(dòng)成圖、編輯、符號(hào)化、臺(tái)賬批量輸出等，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)和半自動(dòng)人工交互批量處理電力關(guān)鍵設(shè)施（如桿塔）的拓?fù)溥B接。

4? 結(jié)? 論

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的電網(wǎng)設(shè)備CAD自動(dòng)編圖工具，已經(jīng)在武漢等地區(qū)投入使用，收到了極大的經(jīng)濟(jì)收益和社會(huì)效益，提高了電力GIS數(shù)據(jù)成圖效率，降低了人工成本，在大規(guī)模數(shù)據(jù)采集工程（如營(yíng)配貫通）上體現(xiàn)尤其明顯，在行業(yè)內(nèi)具有很強(qiáng)的市場(chǎng)推廣價(jià)值;實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)設(shè)施圖件在數(shù)據(jù)模型（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，屬性結(jié)構(gòu)）、符號(hào)庫(kù)的軟件標(biāo)準(zhǔn)，大大提升了存量數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值;在外業(yè)采集、質(zhì)量檢查、內(nèi)業(yè)錄入的采錄工程環(huán)節(jié)中，通過(guò)該工具極大地消除了其中的誤差和人為失誤，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭利華.基于AutoCAD2020動(dòng)態(tài)塊的制作 [J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2021（3）：83-84.

[2] 李方品.關(guān)于AUTOCAD結(jié)合AD18軟件抄板方法的研究 [J].電子世界，2021（9）：22-23.

[3] 李銳，李文強(qiáng)，漆小華，等.面向多張CAD圖紙的文本信息自動(dòng)提取與實(shí)現(xiàn) [J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2021，28（2）：148-154.

[4] BORENIUS S，H?MM?INENA H，LEHTONEN M，et al. Smart grid evolution and mobile communications—Scenarios on the Finnish power grid [J/OL].Electric Power Systems Research，2021（199）：107367.[2021-04-26].https：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378779621003485.

[5] 梁爾祝，王銳，劉洋，等.AutoCAD二次開(kāi)發(fā)在礦山設(shè)計(jì)的應(yīng)用 [J].現(xiàn)代礦業(yè)，2021，37（4）：226-228+231.

[6] 文華.華為-中國(guó)移動(dòng)-南方電網(wǎng)5G電力虛擬專網(wǎng)解決方案 [J].通信世界，2021（11）：47-48.

[7] SCHREINER L，MADLENER R. A pathway to green growth？ Macroeconomic impacts of power grid infrastructure investments in Germany [J].Energy Policy，2021（156）：112289.[2021-04-26].https：//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301421521001580.

[8] 衛(wèi)軍，吳松平，李長(zhǎng)亮，等.AutoCAD二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)ISO通風(fēng)法蘭繪圖 [J].山東化工，2021，50（8）：184-186.

[9] 任景，張小東，薛晨，等.面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)研究 [J].信息技術(shù)，2021（5）：147-152.

作者簡(jiǎn)介：劉易斯（1988-），女，漢族，湖北荊州人，工程師，本科學(xué)歷，工程碩士學(xué)位，研究方向：測(cè)繪工程。

3685500338261