電氣CAD接線圖快速轉換G圖形的技術應用研究

王俏俏　+俄立波　林祺蓉等

摘要：本文研究提出了一種將電氣CAD接線圖形轉換為G圖形的圖像文件轉換技術，通過對CAD圖進行DXF格式讀取剖析，建立G內存模型，將CAD轉換G圖形，并結合原圖對G電氣接線圖進行拓撲連接關系處理與拓撲連接修正生成最終G文件，實現(xiàn)電氣CAD接線圖形向G圖形的圖像文件轉換。

關鍵詞：CAD；G圖；DXF；映射；拓撲分析；圖元

0引言

在目前國家電網體系通用工程設計中，電氣接線圖設計圖紙一般為CAD圖形，而電力專業(yè)核心的應用軟件目前只支持G圖形顯示[1]，圖形設計人員無法直接把CAD圖紙轉換成G圖顯示所用。為了使用電氣接線圖，一般需要重新繪圖G圖形，即使重新繪制也很難控制新圖與原圖一致，所以存在工作效率減低的同時還不能達到理想效果，浪費了很大的人力、物力。

通用行業(yè)也存在CAD與其他圖形轉換的技術問題，其中，CAD向SVG轉換的技術與本文提出的技術類似，利用CAD圖形DXF格式剖析，然后再進行轉換[2]。G圖形是在IEC61970-453基于CIM/XML的電力系統(tǒng)公共信息平臺的SVG圖形交互格式發(fā)展起來的，但因G圖形與SVG圖形格式定義不相同，基本繪圖元素不同，解析與渲染也不盡相同[1]，因此G圖形與SVG在具體處理實現(xiàn)上有較大不同。

1CAD圖形轉換G圖形

CAD圖形轉換G圖形部分的關鍵原理是：CAD作圖中的“塊”，也稱為“設備塊”，一般能直接對應轉換成G圖形中的“圖元”引用，又稱為“設備”。因此轉換的工作重點就是記錄CAD文件中的“設備塊”的位置、坐標等屬性信息，按照構建G圖形中標準構建G圖形中的“設備圖元”布局信息，填充模型信息。

因此，為實現(xiàn)CAD圖形轉換G圖形，首先需對CAD圖形進行DXF格式讀取剖析，構建G圖形內存模型，然后對G圖形內存模型進行轉換處理，生成G圖形文件。

1.1 G圖形內存模型構建

G圖形內存模型構建首先對CAD圖形進行DXF格式讀取剖析處理，獲取相應設備塊信息，再結合G圖形內存模型構建G圖形內存模型，具體實現(xiàn)流程圖如圖1所示。

CAD圖形文件首先進行DXF格式讀取剖析，從DXF文件中讀出的組碼和組值判斷對象的類型，獲取層表、塊段和實體段。

然后提取層表、塊段和實體段信息并分類處理。分類處理包括引用圖塊圖層元素處理和非引用圖塊圖層元素處理。由于引用圖塊圖層下的元素，將全部作為設備映射使用，故對引用圖塊層下的所有的元素進行處理，遍歷在塊所在的層獲取層的顏色、線型，并讀取塊段獲得塊段的說明、屬性及其在圖形位置信息。而非引用圖塊圖層下的元素一般含有圖形的背景、文本及其簡單設備類型的描述（例如線路），將直接轉換成G圖形元素，所以對所有非引用圖塊圖層的所有繪圖信息進行處理，首先讀取特殊圖形上的幾何圖形，然后將特殊標示圖層中幾何圖形換成G中的線路設備，讀取幾何圖形屬性并將這些屬性信息寫入G圖形未來線路設備的屬性。

最后將獲取到的的設備塊的位置、坐標等屬性信息，結合G圖形文件內存模型建立內存G圖形基本信息內存模型，實現(xiàn)G圖形內存模型構建。

1.2G圖形文件生成

G圖形內存模型構建完成后，將對G圖形內存模型進行坐標轉換、映射處理，然后對G圖形內存模型進行處理，生成G圖形文件，具體實現(xiàn)流程如圖2所示。

首先按照DXF組碼和鍵值情況讀取HEADER段出現(xiàn)的變量，針對坐標和距離、角度標示這些與G標準存在的差異進行計量換算，對G圖形內存模型進行坐標轉換。

然后進行圖形映射處理，圖形映射主要是進行圖層映射邏輯映射、圖塊與圖元對象映射、特殊元素映射處理。

圖層映射邏輯映射處理按照DXF組碼和鍵值情況，讀取CAD圖形文件圖塊信息以及屬性信息，結合G圖形設置定義，創(chuàng)建相應的0層信息（0：普通層；1：地圖層；2：GIS導入層)。屬性轉換與映射主要是基本圖形元素幾何轉換和電網圖形的屬性轉換，基本圖形幾何轉換通過讀取特殊圖形上的幾何圖形，從DXF文件中讀出組碼和組值獲得屬性，然后按照G圖形模型，創(chuàng)建相應的模型；電網圖形屬性轉換就是獲取塊對應的設備屬性信息、圖元坐標信息、引用圖元的類型，并在G圖形中做應用的映射。

圖塊與圖元對象映射是將CAD中存在的圖塊用相應G文件中的圖元建立映射，按照類型信息，引用第一步導入的G圖元文件名，對應成功后，完成G圖形模型上圖形引用。在完成繪制圖形的同時根據(jù)“快屬性”信息添加“設備”所需屬性，并計算原圖塊相對坐標轉換成G圖形中圖元的偏移變換寫入模型。特殊元素映射處理，特殊的CAD圖元與G圖形在表示不同，橢圓，文字，圓弧，橢圓弧等做需要做特殊的運行變換處理。最后將通過坐標轉換、圖形映射處理后的G圖形內存模型按照G文件格式要求寫入，并轉換編碼從ASCII碼到Unicode編碼的轉換后保存文件，生成G圖形文件。

2G圖形連接拓撲分析處理

由于CAD圖形轉換的G圖形文件并不存在拓撲連接關系，故本文將通過對生成的G圖形文件進行連接拓撲分析，然后進行圖形連接狀態(tài)檢驗，判斷圖形連接狀態(tài)是否正確，若圖形連接正確則直接生成最終G文件，若圖形連接錯誤，則對圖形連接關系進行智能修正，生成最終G文件，具體實現(xiàn)流程圖如圖3所示。

G圖形連接關系拓撲分析處理的關鍵在于G圖形連接拓撲分析，G圖形連接拓撲分析通過重新讀取G文件，按照電氣接線圖設備與接線關系，結合G圖形中布局信息，遍歷設備圖元的各個端子（開關，刀閘，線路2個，其余設備1個），計算端子本身的坐標，按照（X-daltX，Y-daltY）, （X+daltX，Y-daltY）, （X-daltX，Y+daltY）, （X+daltX，Y-daltY）四個區(qū)域范圍內逐次搜索其他圖元，其中daltX，daltY為動態(tài)參數(shù)，初值為1個像素，隨著搜索失敗次數(shù)逐增，最終會尋找最近坐標范圍的找到其他圖元。按照端子數(shù)要求，依次找到所需的圖元，并記錄設備ID，所有找到多個圖元的設備ID組成一“簇”，形成邏輯上的同一連接點關系。然后把在同一連接點關系下的所有圖元的連接點屬性賦值為簇編號。按照電氣接線設備連接特征進行拓撲分析，形成最終圖形的連接關系，并補充連接模型到G圖形中。

“圖形連接狀態(tài)檢驗”是檢驗圖形連接關系是否正常，是否存在孤島、圖形混亂、信息不完整等情況，并做相應的局部修改處理，形成最終的G圖形文件。

3結語

本文提出了一種將電氣CAD接線圖轉換為G接線圖圖形的圖像文件轉換技術，解決了電氣接線圖設計圖形格式與應用圖形格式不統(tǒng)一的問題。并針對轉換后的G圖形，實現(xiàn)拓撲關系的自動連接分析，創(chuàng)建CAD不具備的設備連接關系模型，解決了圖形轉換不存在拓撲關系的問題。

參考文獻：

[1]電力_系統(tǒng)圖形描述規(guī)范[S].國家電網公司.

[2]柳玲,李百戰(zhàn),楊明宇.CAD文件轉換為SVG文件的探討[J].計算機應用,2006,26（B06）:53.

[3]譚超,張群會.基于AutoCAD的DXF格式讀寫方法研究[J].計算機網絡,2009(21):46-49.endprint