电网设备CAD自动编图工具设计与实现

摘  要：电网设备CAD自动编图工具研究，源于电网GIS数据工程建设的实际需求，综合考量外业采集人员工作环境多样化以及内业工作复杂性的情况，融合多项信息化先进技术，经过湖北多个地市的实践检验，最终凝聚成一套高效实用的支撑工具。工具的设计以电力设备存储模型为技术基础，以标准的电力设备数据编辑作图作业流程为业务核心，实现了电力采集数据的自动批量录入成图，为保质保量完成工作提供了可靠的技术支撑。

关键词：电力电网;AutoCAD;自动编图工具;工具设计;系统集成

中图分类号：TP391                  文献标识码：A文章编号：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

在电力网络中，普遍都存在一些共同的特点，就是电网中设备数量众多、型号众多、分布广泛、覆盖面大、所处的环境（气候、温度、湿度）千差万别，电网里的架空线和根据实际要求铺设的地下电缆，数量庞大、纵横交叉。电网管理中心借由不同层级的变电站、配电机房、开闭所、辅助设备等，通过数据采集、编辑成图后汇总连接起来，构成了十分复杂的电网网络。目前，大部分电网图都是通过AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）完成设计和绘制。然而，考虑到一些特色的国情，CAD技术在我国起步较晚，其应用与发展相对滞后，在很多地方、很多时候，CAD技术仍然仅仅用于机械绘图或某些问题解决的初步尝试。而CAD技术的主流功能应用鲜有涉足，比如在设计功能方面较为薄弱，仅仅满足于图形的绘制，而很少将设备的拓扑关系和图属信息表现出来。

现实中，电网中的绘图，涉及诸多方面，包括设计图、架构图、施工图、工程图、项目管理图、思维导图等，图片的数量巨多，图片的绘制与修改工作量巨大，图片的属性、结构、用途等难以统一，加之其输出方式一般都是全手工制作。汇总这些内部应用特征，就形成了电网对编辑软件的更高层次的诉求，期望AutoCAD工具能够具有人机交互功能，按照人工的指令自动绘制符合电网工程规范的各类图片，同时也必须满足后期电网数据规范、统一建库与入库的需求。电网图的制作过程必须智能、高效、规范，满足电网资源图形化、数字化和可视化要求，这对电网数据前期采集与编辑过程提出了更高的要求。因此，研发电网设备CAD自动编图工具势在必行。

1  基于AutoCAD的电网设备自动编图工具设计

1.1  电网设备CAD绘图中存在的问题或不足

AutoCAD工具是一种从国外引入的绘图工具，该工具由欧特克公司（Autodesk Company）于1982年研发，具有超强的生命力。作为一种计算机辅助设计的自动化软件，该工具具有广泛的用途，主要用于二维绘图（2D drawing）、详细绘制（Detailed drawing）、文檔设计（Document design）以及基本三维设计（Basic 3D design）等。友好的用户界面、良好的人机交互能力、人性化的菜单/命令行交互操作、超强的容错能力等优势，让AutoCAD工具成为国际上当仁不让的主流绘图软件，客户广泛、竞争力强、影响力深远。AutoCAD工具的环境兼容性强，非常适合多文档设计，即使是非计算机专业或非图像设计领域的人员，也可以快速地上手、进阶和绘制出优秀的作品。同时，AutoCAD工具能很好地适应各类操作系统，包括支持windows、linux、Unix的PC机或工作站，这让AutoCAD工具备受设计人员的青睐。

由于没有统一通配的整套完整的符号库，各级各区域电网部门所生产的电网图普遍存在符号不统一情况，对电网图汇总、电网图接合等工作带来了一定的困难，图形表现效果也并不理想。目前的电力设施符号和属性关联的GIS图属一体化模型没有统一的属性结构，而且不可以扩展。还不能对电力设备采集录入的杆塔数据进行自动解析提取出线路个数、线路名称、回路信息、运行杆塔名称等信息自动存入属性字段。实现图属一体化的电力设施人机交互半自动处理可以满足高效、省时、省力的要求。成果输出方面则需要电网设备CAD自动编图根据电力设备拓扑关联关系，通过CAD二次开发技术，生成标准规范的电力CAD线路图表数据。因此，开发电网设备CAD自动编图需要解决的问题是：符号库不统一、属性结构不统一，以及不可扩展、缺乏智能化人机交互、成果输出不统一。

1.2  电网设备CAD自动编图设计规范

通过对现有电网数据采集与编辑问题的分析，需要在现有的编辑软件AutoCAD上做一些深入开发工作，比如对AutoCAD工具专有功能的插件实施二次开发，上述问题便可迎刃而解。在对AutoCAD工具进行二次开发的过程中，需要将一些因素（主要是应用对象的设计文档、指导规范、设计方法、构造说明等）以一种约束关系的形式进行集成，然后在通用的CAD平台中进行应用，这样，便可实现应用对象在新环境中的设计智能化和集成化。结合实际工作经验，一般地，可将CAD系统的二次开发总结出一种层次关系，即：电网专业的CAD系统=CAD通用系统+电网对象的约束集。

CAD插件的开发与设计该遵循以下原则：（1）承上启下的继承性原则：与常规的“建楼思维”软件设计不同，二次开发是在已有的成熟软件或功能模块上按需进行开发。因此，这种二次开发，对原来的软件具有一定的依赖性，要从原软件中集成一些因素。二次开发后，新产生的功能，在实现人机交互无缝衔接的同时，保持了工具的一致性、完整性，将原软件的功能和优势，发挥到极致，实现原软件的功能最大化和价值最大化。（2）顾全大局的通用性原则：既然是二次开发，就应该照顾到应用领域、应用场景、国家政策、行业规范、使用对象、使用方式等诸多方面，分析各项业务，按照电力行业的要求，实施数据的整合，方便不同群体的灵活操作和广泛应用。（3）个性设计的构件化原则：满足不同技术层次、不同管理级别人员的要求，支持所见即所得的插件方式，具有核心绘图功能的公共插件已完好封装，插件安装简单、快速、便捷。（4）快捷高效的普适性原则：减少插件菜单冗余量，符合原有操作方式和快捷键使用方式，不能让用户产生抵触情绪，而是让用户上手容易，简单便捷，高效生产。

1.3  电网设备CAD自动编图理论模型

CAD自动编图工具开发的核心目标是完成数据采集、编辑、成图、出表等功能的智能化与规范化，以满足数据批量建库与入库的要求，同时提高数据生产环节的效率与数据的质量。电网设备CAD自动编图研发理论模型如图1所示。

CAD自动编图理论模型实现，主要包括6个方面的内容：（1）读取电网设备数据文件，数据文件根据模板制作成Excel表格文件。（2）根据电网设备符号规范，自动符号化。（3）编辑电网设备属性。（4）编辑电网设备属性。（5）按照电网设备数据规范输出成Excel文件。（6）符合国网GIS平台的数据库数据标准，方便入库。

2  系统工作流程

本文设计实现的电网设备CAD自动编图的系统插件工具条如图2所示，系统工作流程可描述为：首先，电网设备CAD自动编图工具提供一个数据文件模板可以下载，数据文件模板如表1所示，从采集设备导出的原始数据，需作业人员利用Excel软件将原始数据处理成如表1格式的表格文件，导入插件系统。系统后台通过配置对照文件（SYSTEM目录下的“AEMAP.mdb”文件）实现简码和设施编码的对应，在展点的同时自动完成简码到设施编码的转换。

其次，在正式展点以及编辑设施之前，先要对各种设施的部分属性进行默认值的设置;“通”实现了编辑各种类型配电设施的通用属性的功能;“展”则可以选择将作业准备中编辑好的数据文件导入，系统会自动在图上根据设施编码自动绘制对应配电设施符号并在旁边标记名称（比如某物理杆塔名称为柴林线余18#才茂街支线010、路高线余16#才茂街支线010），并自动为配电设施均赋上默认属性值。配电设施符号和注记放在基础设施层。

第三，展点完成后，“飞”将所有点位刚好同时显示在地图窗口，作业人员据此可以判断是否存在飞点以及飞点的大致位置，订正源文件后重新展点;带横线的“运”，作业人员用交互方式选取多个物理杆的点位自动绘制运行杆塔、线缆，运行杆塔和线缆存放在展点时生成的运行线图层。不带横线的“运”，则可以手动绘制运行杆塔和线缆。“挂”和“连”，可以新建挂接设施和连接设施;“属”可以修改并保存单个配电设施的属性。

最后，“表”分类型输出成果数据成为EXCEL表格文件，每个类型存放一张sheet，并且通过关闭图层，可以选择不输出的线路。

3  实验性能测试

实验环境由AUTOCAD 2006、南方CASS7.1、CAD插件和测试数据组成。本文选择一组物理杆塔数据按照系统流图进行测试，包括录入数据自动成图、属性编辑、自动和半自动绘制运行杆塔、挂和接电力设备、输出成果数据，最后输出成果数据如图3所示。

由测试结果可以看出，该CAD系统实现了一种高效简便的面向电力设施单元（线路或台区）的制图综合方法，包括自动成图、编辑、符号化、台账批量输出等，实现了自动和半自动人工交互批量处理电力关键设施（如杆塔）的拓扑连接。

4  结  论

本文设计实现的电网设备CAD自动编图工具，已经在武汉等地区投入使用，收到了极大的经济收益和社会效益，提高了电力GIS数据成图效率，降低了人工成本，在大规模数据采集工程（如营配贯通）上体现尤其明显，在行业内具有很强的市场推广价值;实现了电网设施图件在数据模型（拓扑结构，属性结构）、符号库的软件标准，大大提升了存量数据的潜在价值;在外业采集、质量检查、内业录入的采录工程环节中，通过该工具极大地消除了其中的误差和人为失误，提高了数据质量。

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作者简介：刘易斯（1988-），女，汉族，湖北荆州人，工程师，本科学历，工程硕士学位，研究方向：测绘工程。

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