电气CAD接线图快速转换G图形的技术应用研究

王俏俏　+俄立波　林祺蓉等

摘要：本文研究提出了一种将电气CAD接线图形转换为G图形的图像文件转换技术，通过对CAD图进行DXF格式读取剖析，建立G内存模型，将CAD转换G图形，并结合原图对G电气接线图进行拓扑连接关系处理与拓扑连接修正生成最终G文件，实现电气CAD接线图形向G图形的图像文件转换。

关键词：CAD；G图；DXF；映射；拓扑分析；图元

0引言

在目前国家电网体系通用工程设计中，电气接线图设计图纸一般为CAD图形，而电力专业核心的应用软件目前只支持G图形显示[1]，图形设计人员无法直接把CAD图纸转换成G图显示所用。为了使用电气接线图，一般需要重新绘图G图形，即使重新绘制也很难控制新图与原图一致，所以存在工作效率减低的同时还不能达到理想效果，浪费了很大的人力、物力。

通用行业也存在CAD与其他图形转换的技术问题，其中，CAD向SVG转换的技术与本文提出的技术类似，利用CAD图形DXF格式剖析，然后再进行转换[2]。G图形是在IEC61970-453基于CIM/XML的电力系统公共信息平台的SVG图形交互格式发展起来的，但因G图形与SVG图形格式定义不相同，基本绘图元素不同，解析与渲染也不尽相同[1]，因此G图形与SVG在具体处理实现上有较大不同。

1CAD图形转换G图形

CAD图形转换G图形部分的关键原理是：CAD作图中的“块”，也称为“设备块”，一般能直接对应转换成G图形中的“图元”引用，又称为“设备”。因此转换的工作重点就是记录CAD文件中的“设备块”的位置、坐标等属性信息，按照构建G图形中标准构建G图形中的“设备图元”布局信息，填充模型信息。

因此，为实现CAD图形转换G图形，首先需对CAD图形进行DXF格式读取剖析，构建G图形内存模型，然后对G图形内存模型进行转换处理，生成G图形文件。

1.1 G图形内存模型构建

G图形内存模型构建首先对CAD图形进行DXF格式读取剖析处理，获取相应设备块信息，再结合G图形内存模型构建G图形内存模型，具体实现流程图如图1所示。

CAD图形文件首先进行DXF格式读取剖析，从DXF文件中读出的组码和组值判断对象的类型，获取层表、块段和实体段。

然后提取层表、块段和实体段信息并分类处理。分类处理包括引用图块图层元素处理和非引用图块图层元素处理。由于引用图块图层下的元素，将全部作为设备映射使用，故对引用图块层下的所有的元素进行处理，遍历在块所在的层获取层的颜色、线型，并读取块段获得块段的说明、属性及其在图形位置信息。而非引用图块图层下的元素一般含有图形的背景、文本及其简单设备类型的描述（例如线路），将直接转换成G图形元素，所以对所有非引用图块图层的所有绘图信息进行处理，首先读取特殊图形上的几何图形，然后将特殊标示图层中几何图形换成G中的线路设备，读取几何图形属性并将这些属性信息写入G图形未来线路设备的属性。

最后将获取到的的设备块的位置、坐标等属性信息，结合G图形文件内存模型建立内存G图形基本信息内存模型，实现G图形内存模型构建。

1.2G图形文件生成

G图形内存模型构建完成后，将对G图形内存模型进行坐标转换、映射处理，然后对G图形内存模型进行处理，生成G图形文件，具体实现流程如图2所示。

首先按照DXF组码和键值情况读取HEADER段出现的变量，针对坐标和距离、角度标示这些与G标准存在的差异进行计量换算，对G图形内存模型进行坐标转换。

然后进行图形映射处理，图形映射主要是进行图层映射逻辑映射、图块与图元对象映射、特殊元素映射处理。

图层映射逻辑映射处理按照DXF组码和键值情况，读取CAD图形文件图块信息以及属性信息，结合G图形设置定义，创建相应的0层信息（0：普通层；1：地图层；2：GIS导入层)。属性转换与映射主要是基本图形元素几何转换和电网图形的属性转换，基本图形几何转换通过读取特殊图形上的几何图形，从DXF文件中读出组码和组值获得属性，然后按照G图形模型，创建相应的模型；电网图形属性转换就是获取块对应的设备属性信息、图元坐标信息、引用图元的类型，并在G图形中做应用的映射。

图块与图元对象映射是将CAD中存在的图块用相应G文件中的图元建立映射，按照类型信息，引用第一步导入的G图元文件名，对应成功后，完成G图形模型上图形引用。在完成绘制图形的同时根据“快属性”信息添加“设备”所需属性，并计算原图块相对坐标转换成G图形中图元的偏移变换写入模型。特殊元素映射处理，特殊的CAD图元与G图形在表示不同，椭圆，文字，圆弧，椭圆弧等做需要做特殊的运行变换处理。最后将通过坐标转换、图形映射处理后的G图形内存模型按照G文件格式要求写入，并转换编码从ASCII码到Unicode编码的转换后保存文件，生成G图形文件。

2G图形连接拓扑分析处理

由于CAD图形转换的G图形文件并不存在拓扑连接关系，故本文将通过对生成的G图形文件进行连接拓扑分析，然后进行图形连接状态检验，判断图形连接状态是否正确，若图形连接正确则直接生成最终G文件，若图形连接错误，则对图形连接关系进行智能修正，生成最终G文件，具体实现流程图如图3所示。

G图形连接关系拓扑分析处理的关键在于G图形连接拓扑分析，G图形连接拓扑分析通过重新读取G文件，按照电气接线图设备与接线关系，结合G图形中布局信息，遍历设备图元的各个端子（开关，刀闸，线路2个，其余设备1个），计算端子本身的坐标，按照（X-daltX，Y-daltY）, （X+daltX，Y-daltY）, （X-daltX，Y+daltY）, （X+daltX，Y-daltY）四个区域范围内逐次搜索其他图元，其中daltX，daltY为动态参数，初值为1个像素，随着搜索失败次数逐增，最终会寻找最近坐标范围的找到其他图元。按照端子数要求，依次找到所需的图元，并记录设备ID，所有找到多个图元的设备ID组成一“簇”，形成逻辑上的同一连接点关系。然后把在同一连接点关系下的所有图元的连接点属性赋值为簇编号。按照电气接线设备连接特征进行拓扑分析，形成最终图形的连接关系，并补充连接模型到G图形中。

“图形连接状态检验”是检验图形连接关系是否正常，是否存在孤岛、图形混乱、信息不完整等情况，并做相应的局部修改处理，形成最终的G图形文件。

3结语

本文提出了一种将电气CAD接线图转换为G接线图图形的图像文件转换技术，解决了电气接线图设计图形格式与应用图形格式不统一的问题。并针对转换后的G图形，实现拓扑关系的自动连接分析，创建CAD不具备的设备连接关系模型，解决了图形转换不存在拓扑关系的问题。

参考文献：

[1]电力_系统图形描述规范[S].国家电网公司.

[2]柳玲,李百战,杨明宇.CAD文件转换为SVG文件的探讨[J].计算机应用,2006,26（B06）:53.

[3]谭超,张群会.基于AutoCAD的DXF格式读写方法研究[J].计算机网络,2009(21):46-49.endprint