一种电缆敷设辅助校核软件的设计与实现

杨亚伟，王 璐

（1.山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013；2.山东省质量技术监督教育培训中心，山东济南250013）

一种电缆敷设辅助校核软件的设计与实现

杨亚伟1，王 璐2

（1.山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013；2.山东省质量技术监督教育培训中心，山东济南250013）

针对手动校核电缆敷设结果效率非常低下的问题，设计了一款电缆敷设辅助校核软件。软件基于Auto-CAD VBA平台编程实现，可以自动计算电缆的实际敷设长度与理论最短敷设长度的比值，并将所得比值进行筛选和处理。通过观察软件给出的计算结果，工程设计人员可以有针对性地对电缆敷设结果进行校核，从而大大提高电缆敷设结果的校核效率，同时还有助于发现电缆通道设计的不足之处。

电缆敷设；设计校核；AutoCAD二次开发；数据处理

0 引 言

电缆敷设设计是电厂设计过程中的一项重要工作。近年来，随着机组容量的不断增大，电厂中的电缆数量以及分布都变得越来越复杂［1］。同时，随着设计要求的不断提高，传统的手动敷设方式已很难满足要求。随着信息技术的发展，利用计算机敷设软件来进行电缆敷设的设计，已成为一种常见的手段［2］。

在利用计算机敷设软件进行电缆敷设的设计时，由于软件缺陷和人为差错等原因，很难保证最终敷设结果不存在差错。然而，由于电缆数量非常庞大，通过手动方式一一去排查错误，效率非常低下。因此，如果能找到一种简单有效的校核方法，快速有效地发现电缆敷设设计过程中的差错之处，可以为设计人员节省大量的时间和精力。

1 利用敷设软件进行电缆敷设时的常见差错

目前市面上存在的电缆敷设软件种类繁多，但是这些电缆敷设软件从设计原理、操作流程等方面来看都是非常类似的，本文以《SDEPCI电厂热控电缆数字化布线》软件为例，来给出电缆敷设设计过程中的常见差错。

利用《SDEPCI电厂热控电缆数字化布线》软件进行电缆敷设设计的流程如图1所示［3］。其中，建立电缆通道是指将预先设计好的桥架、电缆沟等电缆通道定位到计算机敷设软件中，并最终形成一个贯通的电缆通道网络，这是利用计算机敷设软件进行电缆敷设设计的首要工作和基础工作。随着机组容量的不断增大，电厂中桥架、电缆沟等电缆通道的布置方案也变得越来越复杂，这就使得在计算机敷设软件中建立电缆通道模型时，难免会产生各种各样的差错，最终导致所建立的电缆通道模型与实际设计有偏差。

建立电缆通道过程中的差错多种多样，但大体可以分为两类，第一类是软件自身的缺陷造成的差错，第二类是人为原因造成的差错。

软件自身缺陷造成的差错是指由于软件自身的各种缺陷、漏洞等问题，使得软件最终的运行结果与预期不一致的情况。图2中给出了这类问题的一个典型案例。图2中所示的电缆通道模型中，通过观察发现不同桥架之间已经通过三通和弯通彼此连接起来，但是由于此处桥架连接较为复杂，在实际敷设过程中，发现此处存在不连通的情况。

图1 电缆敷设设计流程图

图2 软件缺陷典型案例

人为因素造成的差错是指在敷设过程中由于设计人员的疏忽和大意而造成的差错。图3中给出了这类问题的一个典型案例。通过观察图3上侧的模型，会很自然地认为电缆竖井与左侧的电缆通道已经连通，但将连接处放大后发现，电缆竖井的中心点并没有与左侧的电缆通道中心点相重合，而是有一个微小的偏差。对于计算机敷设软件来说，这个微小偏差的存在，会使其认为这两个电缆通道之间是不连通的。

2 辅助校核的基本思路

在利用计算机敷设软件进行电缆敷设设计的过程中，造成差错的原因有很多，但所有差错所造成的影响是相同的，即电缆的敷设路径存在不同程度的“绕远”情况，也就是所敷设的路径并不是一条最短路径。因此，可以定义一个电缆绕远系数α，通过观察α的大小来判断该电缆的敷设结果是否存在异常。

电缆绕远系数α的定义如下：

图3 人为差错典型案例

式中：L为电缆的实际敷设长度；Lmin为电缆的理论最短敷设长度。

由于电厂中桥架及电缆沟等电缆通道绝大多数是正交布置的，因此电缆的理论最短敷设长度Lmin定义如下：

式中，（x1，y1，z1）和（x2，y2，z2）分别是该电缆两个终端设备在电缆敷设模型中的坐标。

3 电缆敷设辅助校核软件的设计与实现

3.1 AutoCAD VBA二次开发技术

本文利用AutoCAD VBA二次开发技术来对软件进行设计与实现。VBA（Microsoft Visual Basic for Applications）于1994年首次出现在Microsoft Excel和Microsoft Project中，是用来自动执行任务的一个编程环境。由于VBA在开发方面的易用性且功能强大，许多软件开发商将其嵌入自己的应用程序中，作为一种开发工具提供给用户使用。在AutoCAD R14推出时，Autodesk在引入Active Automation技术的同时内置了VBA开发工具并在AutoCAD R14.01中将其设置为标准安装组件。VBA提供了一些用来创建图形用户界面（GUI）的可拖拉工具和用来与AutoCAD对象交互的编程环境。VBA提供了Visual Basic（VB）相似的丰富开发功能。在Auto-CAD中，AutoCAD VBA允许VBA编程环境与Auto-CAD同时运行，并通过ActiveX Automation接口对AutoCAD进行编程控制［4］。

3.2 软件的设计与实现

电缆敷设辅助校核软件的运行过程主要包括以下几个步骤：

（1）导入电缆敷设清册，读取电缆敷设的相关信息，包括电缆的终端设备信息、实际敷设长度等；

（2）在敷设模型中读取电缆终端设备的坐标值；

（3）计算电缆的理论最短敷设长度，读取电缆的实际敷设长度；

（4）计算所有电缆的绕远系数，并绘制绕远系数分布图。

其流程图如图4所示。

图4 辅助校核软件流程图

3.2.1 电缆信息的提取

计算机敷设软件所生成的电缆清册通常是以Excel表格的方式保存的，因此在提取这些电缆信息时首先需要导入相关的Excel表格。在AutoCAD中导入Excel表格时，首先需要在AutoCAD VBA中引用Microsoft Excel 12.0 Object Library文件，从而使AutoCAD VBA能够直接对Excel文件进行操作。引用完成后，便可利用下列程序导入相关Excel文件：

Dim app As New Excel.Application

Dim wb As Excel.Workbook

Dim filePath As String

Setwb=app.Workbooks.Open（filePath）

利用上述程序将包含电缆敷设信息的Excel文件导入之后，便可根据需要读取其中的任意内容。

3.2.2 在敷设模型中读取设备位置信息

在计算电缆的理论最短敷设距离之前，首先需要在敷设模型中读取电缆终端设备的位置信息。要想读取终端设备的位置信息，需要了解在电缆敷设软件中设备信息的存储方式。

在《SDEPCI电厂热控电缆数字化布线》软件中，所有终端设备是以设备点的形式存在的，该设备的所有非图形特征信息（设备编码、设备名称、设备标高等）是通过扩展数据（XData）的方式存储在设备点之中的。扩展数据是应用程序加入到AutoCAD对象中的数据，它遵循系统的规则定义数据。每一个应用程序都可以对同一个对象追加自己的数据，再根据各自的申请名来读取这些数据［5］。扩展数据是利用从1000至1071的组码来描述的［6］。在AutoCAD VBA中，可以利用GetXData函数来读取对象的关联数据，具体程序如下：

object.GetXData AppName，XDataType，XDataValue

利用GetXData函数对《SDEPCI电厂热控电缆数字化布线》软件中的某个设备点进行实际读取操作，得到的结果如表1所示。通过表1得知，该设备的编码、名称以及标高分别存储在扩展数据的第7项、第8项和第9项。

表1 扩展数据实例

知道设备信息的存储方式之后，便可以利用下列程序得到当前选择区域内所有设备点的编码、名称以及标高信息。

3.2.3 软件的实现

在解决了电缆清册和设备信息的读取等问题之后，便可以根据图4所示的流程图来实现电缆敷设辅助校核软件。实际设计完成的软件界面如图5所示。在进行实际操作时，首先利用“选择节点”按钮选择同一区域内的所有设备节点，并为其指定参考点。重复上述步骤直至所有设备节点选择完成，然后利用“导入清册”按钮将对应的电缆敷设结果Excel文件导入到软件中。此后，软件会自动计算所有电缆的实际敷设长度与理论最短敷设长度的比值，并给出所得结果。

图5 软件用户界面

4 测试结果与数据处理

下面以新疆阿拉尔某350 MW火电工程中的实际电缆敷设模型为例，来对软件进行实际测试。测试时随机选取了667根电缆的敷设结果进行辅助校核，最终得到的电缆绕远系数α的分布图如图6所示。

图6 仿真结果

根据电缆绕远系数的定义得知，其值越大，表示电缆敷设存在绕远的可能性就越大。然而，通过图6可以看出，电缆的绕远系数随着理论最小敷设长度的减小而成整体增大趋势。因此，为了能在图中更加直观地体现电缆的绕远情况，可以对图6中的数据做如下处理：

当电缆的终端设备距离很近时，其电缆绕远系数往往变得非常大，这是由于在电缆敷设模型中，无论电缆终端设备之间距离有多近，都需要首先将电缆连接到附近的电缆通道上，而不是在终端设备间直接相连。并且，当电缆终端设备之间的距离很小时，电缆敷设结果存在绕远的可能性非常低。因此，对于理论最小敷设长度很小的电缆，其电缆绕远系数的参考价值不大。

将图6中的结果按照式（3）进行处理，并删除理论最小敷设长度小于5 m的点，结果如图7所示。

通过观察图7发现，电缆绕远系数较大的点，大多集中在图的左侧，即理论最小敷设长度较小的电缆中。这是因为当电缆长度增大时，电缆绕远所带来的敷设长度变化将变得越来越小，因此图7所示的分布图很难体现长距离电缆的绕远情况。为了更加均衡地反应各个长度区间内电缆的绕远情况，我们对图7中的数据进行如下如理：

式中：Lmin为电缆的理论最小敷设长度；为所有电缆的理论最小敷设长度的均值。

图7 根据式（3）处理后的结果

将图7中的结果按照式（4）进行处理，结果如图8所示。对于图8中的点，其纵坐标值越大，表示该电缆存在绕远的可能性越大。将图8中的电缆进行实际校核，其校核结果如图9所示。

图8 根据式（4）处理后的结果

通过图9显示的实际校核结果发现，利用本软件辅助进行电缆敷设设计的校核时，能够快速有效地发现电缆敷设设计过程中的差错，从而为设计人员节省大量的时间和精力。

图9 敷设结果校核情况

5 结束语

本文设计了一款电缆敷设辅助校核软件，该软件通过计算电缆实际敷设长度与理论最短敷设长度的比值，来为校核工作提供参考。通过在实际工程中的应用发现，该软件可以帮助电缆敷设校核人员有针对性地排查电缆敷设设计中的错误，从而节省大量的时间，提高工作效率。此外，该软件还可以发现电缆通道设计中的不足之处，使设计人员在以后的工作中有针对性地优化电缆通道的布置方案。

［1］ 陈智，游建伟.秦山核电二期工程核岛电缆敷设设计实践［J］.核动力工程，2003，24（2）：201-203.

［2］ 杨亚伟.带有缆流限制电缆敷设问题的算法研究［J］.电气应用，2015，34（8）：68-71.

［3］ 安庆敏，徐爱东，陈志强，等.火力发电厂热控电缆敷设软件的开发与应用［J］.工业仪表与自动化装置，2011（6）：64-66.

［4］ 孔祥丰.AutoCAD VBA从入门到精通［M］.北京：电子工业出版社，2001.

［5］ 李丽娜，孟继申.AutoCAD扩展数据的分析与应用［J］.辽宁科技学院学报，2005（3）：3-6.

［6］ 贺鹏，孙变富.AutoCAD扩展图元数据在地籍测量中的应用［J］.价值工程，2014（7）：202-204.

［7］ 杨叔子，吴雅，轩建平，等.时间序列分析的工程应用［M］.武汉：华中科技大学出版社，2007.

Design and Im plementation of Assistant Checking Software for Cable Laying Simulation

YANG Ya-wei1，WANG Lu2
（1.Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.，Ltd.，Jinan 250013，China；2.Shandong Education Training Center of Quality and Technical Supervision，Jinan 250013，China）

In order to increase the efficiency of cable laying desigen checker，a assistant checking software for cable laying is designed.The software is implementation based on AutoCAD VBA platform，it can calculate the real length and the theoreticalminimum length of all cables and their ratio.The result can be filtered and processed.With the help of this software，the cable laying design checker can find themistakes fast and accurately in cable laying design，aswell as the shortage of the cable channels design.

cable laying；design checking；secondary development of AutoCAD；data processing

TP311.52

：A

：1672-6901（2016）06-0036-05

2016-04-13

杨亚伟（1985-），男，工程师，硕士.

作者地址：山东济南市华龙路1665号电力咨询大厦1010室［250013］.