CN101630340A - 一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，该系统包含有，应用场景模块，用以根据应用需求，选择相应场景；图标制作模块，用以完成图标的制作。采用基于面向对象GOO(graphic－object－oriented)的设计思想，利用GDI+技术实现电力系统对象模型的建立，提出多层次的图标组合技术，并智能地区分了电力系统分析过程中不同的应用场景。所有电力设备由相应图形类实现，图形类除了拥有一般类的特征(如成员变量，接口)外，还包括可视的图形，能够直接编辑，并通过程序代码操作，具有良好的封装和继承性能。

Description

一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具

所属技术领域

本发明涉及一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，主要是开发了一种针对配电网电气单线图的绘制工具。

背景技术

输配电计算机管理系统中，无论是操作票、模拟调度、潮流计算、短路计算或线损分析，都需要绘制与使用单线图。为了方便调度分析，减轻调度人员的工作量，随着图形化界面的发展，人们开发了很多电力系统图形软件，然而这些软件都普遍存在着缺点：

a.通用性较差。目前大多数图形界面都是为某一特定功能定制的，如操作票系统，故障分析系统，实时线损计算系统等等，主要表现在设备参数比较单一，这样不得不为了不同的分析功能做着重复开发的工作。

b.尽管电力图形软件都提出建立图标库的思想，然而对于电力系统的复杂设备如环网柜、开闭所等，很少给出这些设备的封装方法和形式。

电力系统是个复杂的系统，将数据和图形结合的图形系统对于减少工作人员的工作量，实现电力系统的复杂结构和智能分析意义重大。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，配电网单线图制图系统界面友好，操作便捷，极大方便了其他电力分析功能的实现，减少了开发和维护的工作量，具有良好的封装性能和扩展性，体现了创新性、准确性和安全性的要求

实现上述目的的而采取的技术方案，该系统包含有：

a.应用场景模块，用以根据应用需求，选择相应场景；

b.图标制作模块，用以完成图标的制作；

c.单线图绘制模块，用以完成单线图的绘制；

d.版本管理模块，用以发布最新的图标到数据库及自动检测更新新版本图标；

e.数据库模块，用以存储最新版本图标。

本发明的效果：

本发明在继承目前电力图形系统的优点诸如面向对象、图标库等的基础上，针对目前电力图形系统的不足做出了以下改进：

a.为整个系统定义一个枚举结构和一个全局控制字集合，用以标识不同的使用场景(图标制作状态、单线图制图状态、拓扑建模状态、开关设备操作状态、查看状态)，根据使用场景的不同屏蔽或使得相应的功能可用。这样避免了不必要的误操作导致系统错误，提高了系统的自动化水平。

b.多层次的图标组合技术，方便地生成各种电气图元。定义特殊的中间类实现了图形和图标的“组装”，提高了制作图标时图形和图标的可重用性，极大地简化了复杂电气设备模型的建立，方便了不同场景下设备功能的实现。

c.将图标文件同时保存在局域网数据库和本地文件夹中，通过版本检测决定是否需要进行图标的更新，确保了整个制图系统模块更新的速度和效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1是本系统的图元对象结构图；

图2a是本系统一实施例的矩形图元；

图2b是本系统一实施例的圆图元；

图2c是本系统一实施例的圆图元；

图2d是本系统一实施例的配变图标；

图3是本系统的单线图绘制流程图。

其中附图标记说明如下：

110 DrawPoint——点             120DrawLine——线

130 DrawRectangle——矩形       140DrawEllipse——圆

150 DrawText——文字            160DrawMergerObject——合并对象

170 DrawBindObject——绑定对象  180Components——图标库

步骤300从数据库下载更新最新图标      步骤310制作图标

步骤320形成本地图标库                步骤330设置应用场景

步骤340图形解析                      步骤350单线图绘制

步骤360存储单线图

具体的实施方式

该系统包含有：

a.应用场景模块，用以根据应用需求，选择相应场景；

b.图标制作模块，用以完成图标的制作；

c.单线图绘制模块，用以完成单线图的绘制；

d.版本管理模块，用以发布最新的图标到数据库及自动检测更新新版本图标；

e.数据库模块，用以存储最新版本图标。

通过多层次的图标组合技术，将基本图形对象点、线、矩形、圆、文字通过合并或绑定的操作，形成能够满足用户需要的复杂图形，保存后形成图标库。

将图标绘制到单线图画布上并关联到对应设备，从而自动给图标属性赋值，在单线图绘制完后自动生成拓扑关系并保存到数据库，以供电力系统的高级应用使用。

采用C/S模式，在服务器的数据库中存放最新版本的图标库，各客户机在本地文件夹中存放图标文件形成图标库，并且能够自动检测最新版本实现图标文件的更新。

通过一个枚举类型来标识系统的应用场景，以一个控制字结构来设定能够进行的操作和方法。

通过自定义的二进制序列化方法保存图标和单线图文件，通过自定义的二进制反序列化方法解析图标和单线图文件。

在所有图形的基类DrawOject基础上继承和派生图形类，在基类DrawObject中定义所有图形对象共有的行为与方法，在特定的类中定义特定的行为与方法。

通过“合并”操作，将基本图形对象的路径点组合到一个整体图元中，整体作为一个图元，其轮廓表现为一条路径。

通过“绑定”操作，将图形和图标封装在一个列表中，列表中的所有图元都被赋予一个标识这个绑定集合的属性，使得这些图形和图标既可以对外呈现出不同的状态，又含有作为一个“整体”的标志。

采用基于面向对象GOO(graphic-object-oriented)的设计思想，利用GDI+技术实现电力系统对象模型的建立，提出多层次的图标组合技术，并智能地区分了电力系统分析过程中不同的应用场景。所有电力设备由相应图形类实现，图形类除了拥有一般类的特征(如成员变量，接口)外，还包括可视的图形，能够直接编辑，并通过程序代码操作，具有良好的封装和继承性能。

本发明主要包含以下部分：

a.应用场景模块，用以根据应用需求，选择相应场景。

b.图标制作模块，用以完成图标的制作。

c.单线图绘制模块，用以完成单线图的绘制。

d.版本管理模块，用以发布最新的图标到数据库及自动检测更新新版本图标。

e.数据库模块，用以存储最新版本图标。

技术方案：

1.应用场景的设置

单线图的应用，涉及到电力系统分析和计算的很多方面，具体说来，在电力系统分析软件的应用过程中，主要有以下场景：单线图制作状态；拓扑建模状态；仿真模拟状态以及查看状态，加上图标的编辑入库状态，共五个使用状态。考虑到不同场景下任务侧重的不同，设定当前场景下能够进行的操作及方法，使系统简洁清楚，结构紧密，避免用户的误操作。

系统对场景的识别借助于一个枚举和一个控制字结构来实现，枚举结构如下：

enum MapUs eCas e

  {   IconMake，//图标制作

      MapMake，//单线图绘制

      Relation，//拓扑关联

      Operate，//设备模拟操作

      Show，//查看

      }；

控制字结构如下：

  struct ControlKey

{    public static bool CanEdit；//是否可编辑

     public static bool CanResize；//是否可缩放

     public static bool CanMoveConnLine；//连接线是否可移动

     public static bool CanBind；//是否可绑定，用于生成复杂设备

     public static bool CanSelectAutomic；//在可编辑的情况下，能够选择单个图元

 public static bool MustSelectOutsideRect；//优先选择绑定的区域对象

  public static bool SelectTicketObject；//优先选择操作票中执行对象(开关设备、刀闸设备、受控分接箱设备、环网柜中的刀闸设备)

      }；

通过对枚举中每一个场景的控制字各位赋值以区分不同场景下的功能，当切换场景时，将全局的表示场景的变量赋响应值即可。

2.图标制作

图形的绘制基于系统的四层次结构，从上到下即应用程序、画布及图标列表、图标、绘图对象。绘图对象封装了点、线、矩形、圆、文本等基本图形对象，图标是这些对象的组合，通过一定的操作(合并、绑定等)将各组成对象及其信息(大小、位置及其他属性)封装在对象列表中，然后将这些信息以特定格式序列化保存在磁盘中形成图标库。

2.1电气图元数据结构设计

电气图元的数据结构主要分为以下几部分：标识电气图元的类型及图形属性的信息如位置和大小等；标识图标所代表设备的属性如设备编号、所属的线路编号等；标识图标与其他设备之间连接关系的属性如连接点集合、连接设备集合；标志当前该图标所处应用场景的属性。其中，有些属性在绘制图标的时候就被赋值了，还有的在单线图绘制和使用的不同阶段被赋值，比如设备编号、所属线路编号等表示图元和实际设备的对应关系的属性，只有在建立单线图设备联系的时候才被赋值。

2.2电气图元的对象结构设计

a.电气图元的生成

绘制和编辑不同类型的电力图元是图形系统最基础、也是最重要的功能。我们知道，电力系统的图元都是由点、线、矩形、圆、文字几种基本图形组成的，利用这些基本图形我们可以“组装”任何一种电力系统标准的设备。

首先实现基本图形类。这些图形都具有自己的各种属性和数据，如大小、形状、位置等；也具有自己的各种行为，如绘制、移动、旋转、缩放、复制、删除等。各个图形之间虽然不相同，但是可以从它们中抽象出部分共同的基本属性和共同的行为。所以在表示这些图形之前，首先建立一个所有图形类的基类DrawObject来描述这些图形的共同属性和行为，然后根据每种图形的特点以及系统的要求，利用类的继承和派生的特点，从图形基类里派生出具体图形类(DrawPoint，DrawLine，DrawRectangle，DrawEllepse，DrawText)，根据需要定义自己特有的属性和行为。这种方法将数据与操作封装在一起，大大简化了编程过程。需要强调的是，在系统中，基本图形都是由其对应的控制点绘制出来的，对图形的操作就是对这些控制点的操作，在GDI+中，这些点又叫做路径点，图形的轮廓叫路径。表1列出了各基本图形的控制点：

基本图形	图形类	控制点描述
			点	DrawPoint	该点的坐标
线	DrawLine	线的起点和终点坐标
			矩形	DrawRectangle	矩形的四个端点坐标
圆	DrawEllepse	圆的外接矩形的四个端点坐标
			文字	DrawText	文字轮廓边框的四个端点坐标

表1基本图形类的控制点定义

然后从这些基本图形生成所需要的电力设备，考虑引入中间类DrawMergeObject，将基本图形类对象封装成电力图元。这个类采用合并路径的方法将基本图形进行“合并”，同时重写基本方法实现这个整体的功能。合并后，原来图形不作为单个个体存在，所有图形的路径点合并后放在一个数组里，整体作为一个电气图元，其轮廓表现为一条路径。

另外，对于复杂的电力设备如环网柜等，其作为一种图标，内部又含有其他图标(如开关、刀闸)，同时要求这些图标在特定情况下的相对独立性，即可以单独选择一个内部开关或刀闸操作。此时引进另外一个中间类DrawBindObject将基本图形和图标(DrawMergeObject类)“绑定”，“绑定”的实质是将这些图形和图标封装在一个列表中，列表中的所有图元都被赋予一个标识这个绑定集合的属性，使得这些图形和图标既可以对外呈现出不同的状态，又含有作为一个“整体”的标志。通过判断当前的操作需要这个“整体”做出和何种响应决定是否忽略这个标志。当需要整体移动时，启用这个标志，点击图标的任何部分都将选中所有内部元件；当要操作某个内部开关时，关闭这个标志，仅仅可以选择单个元件。

b.典型功能的封装和接口实现

图形或图标的操作都封装在其自身类中，通过在基类中将这些方法定义为虚函数，在各子类中添加相关代码予以重载。下面阐述几类典型功能的实现方法。

复制、粘贴：生成选择元件的拷贝添加到画布的图标列表。

移动：所有路径点加上一个偏移。

旋转：所有路径点坐标围绕指定基点做投影变换。

缩放：保持各路径点的相对位置比例不变，将路径放大或缩小相应尺寸。

增加、删除：向画布的图标列表中添加或删除对应的对象。

c.其他附加功能的实现

由于电力系统单线图绘制过程复杂，涉及到的对象繁多，为了方便用户同时提高制图效率，系统设置了撤销和重做的功能。该功能的实现与制图过程同步，当向画布的对象列表增加或删除对象，或对制定对象进行操作时，都生成一个命令对象加入画布的命令列表，该命令对象封装着进行这些过程所操作的数据、操作过程以及相反操作过程，撤销操作实际上就是调用当前命令列表最后一个命令对象的相反操作过程，重做操作调用该命令对象的正操作过程。

3.图标库的管理

a.图标库的组织形式

采用C/S模式，在服务器的数据库中存放最新版本的图标库，各客户机在本地文件夹中存放图标文件形成图标库。

b.图标库的管理内容

图标库的管理内容包括图标入库和图标版本更新。

当用户编辑好某一图标并点击保存时，通过序列化机制将该图标的相关信息以特定格式写入到磁盘称为图标入库，序列化可实现信息的持久化保存，本系统采用自定义序列化。

自定义序列化将要序列化的类用Serializable标记，这个类主要包括两个方法：构造函数和一个始终名为GetObjectData的函数，前者封装了反序列化过程，后者表示序列化过程。它们都具有诸如Function(SerializationInfo info，StreamingContextcontext)的形式，内部集成着对相关数据的读取和写入操作：

SerializationInfo.GetValue(string name，Type type)；

Serial izat ionInfo.AddValue(string name，var value)；

当用户编辑了图标库中某图标后上传该图标到数据库，则服务器端数据库中该图标的版本变高，各客户机在启动系统自检时进行版本检测，如发现版本过期，从服务器下载该图标文件覆盖本地文件实现更新。文件的上传、下载是通过C#的FileStream类实现的。

4.单线图绘制及使用

单线图的绘制分为两种：根据已录入设备的信息自动生成；用户手工绘制。后者需要用户人为添加图元与实际设备的对应关系。在九江供电公司配电网监控信息系统中，根据数据库中库存的设备信息，自动生成单线图。

单线图绘制完成后，用户录入各设备之间的连接关系给设备的对应属性赋值，后台运行程序将连接关系读入数据库，这样配电网的拓扑结构就在数据库中记录下来。用户的仿真模拟就是修改数据库的状态信息，同时在后台数据库中运行拓扑分析，将预测效果动态地呈现在单线图上供运行人员查看和研究。

实施例

本发明可解决目前图形开发软件通用性差和图标库制作繁杂的不足，还解决了局域网内部图标库共享和自动检测更新的自动管理问题，为配电管理人员的单线图绘制工作提供了极大的方便。

本发明提出了采用基于面向对象GOO(graphic-object-oriented)的设计思想，利用GDI+技术实现电力系统对象模型的建立，提出多层次的图标组合技术，并智能地区分了电力系统分析过程中不同的应用场景以实现单线图绘制及操作的模型。

请参阅图1，图1是本系统的图元对象结构图，现说明如下：

绘图对象封装了点、线、矩形、圆、文本等基本图形对象，图标是这些对象的组合，通过一定的操作(合并、绑定等)将各组成对象及其信息(大小、位置及其他属性)封装在对象列表中，然后将这些信息以特定格式序列化保存在磁盘中形成图标库。

DrawPoint110、DrawLine120、DrawRectangle130、DrawEllipse140、DrawText150是最基本的图形对象，通过对基本图形对象的合并操作，则形成DrawMergerObject160，通过对基本图形对象和DrawMergerObject160的绑定操作，则形成DrawBindObject170。由此形成单线图绘制所需要的图标库Components180。

比如，用户需要制作如图5所示的配变，用户先绘制出如图2a、图2b、图2c所示的基本图形，然后将这三个图形移动到合适的位置，在通过合并操作将图2a、图2b、图2c所示的基本图形组合成如图2d所示的用户需要的配变图标，最后将该图标保存，则完成了配变图标的制作。

请参阅图3，图3是本系统的单线图绘制流程图，现说明如下：

单线图绘制是建立在图标库制作和应用场景设置基础上，将多个具有不同数据和属性的图标绘制到单线图画布上的过程。

首先，从局域网数据库更新最新版本图标文件(步骤300)，如果需要绘制新图标，则由图标制作模块制作配电网电气单线图需要的电气图标(步骤310)，并将绘制好的电气图标保存到图标库(步骤320)。

然后，设置单线图绘制的应用场景，如单线图制作状态(步骤330)。

再通过自定义的二进制反序列化方法将图标文件解析出来(步骤340)，赋予图形对象相对应的初始化数据和属性，并标绘制到单线图绘制画布的相应位置，设置图标的属性(步骤350)。

最后，在完成单线图的绘制后，以自定义的二进制序列化方法将单线图进行存储(步骤360)。

本发明作为电力分析系统的一部分，配电网单线图制图系统界面友好，操作便捷，极大方便了其他电力分析功能的实现，减少了开发和维护的工作量，具有良好的封装性能和扩展性，体现了创新性、准确性和安全性的要求。目前该图形系统已在电力系统得到了实际应用，提高了相关领域的自动化水平。

Claims (9)

1.一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，该系统包含有：

a.应用场景模块，用以根据应用需求，选择相应场景；

b.图标制作模块，用以完成图标的制作；

c.单线图绘制模块，用以完成单线图的绘制；

d.版本管理模块，用以发布最新的图标到数据库及自动检测更新新版本图标；

e.数据库模块，用以存储最新版本图标。

2.根据权利要求1所述的一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，通过多层次的图标组合技术，将基本图形对象点、线、矩形、圆、文字通过合并或绑定的操作，形成能够满足用户需要的复杂图形，保存后形成图标库。

3.根据权利要求1所述的一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，将图标绘制到单线图画布上并关联到对应设备，从而自动给图标属性赋值，在单线图绘制完后自动生成拓扑关系并保存到数据库，以供电力系统的高级应用使用。

4.根据权利要求1所述的一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，采用C/S模式，在服务器的数据库中存放最新版本的图标库，各客户机在本地文件夹中存放图标文件形成图标库，并且能够自动检测最新版本实现图标文件的更新。

5.根据权利要求1所述的一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，通过一个枚举类型来标识系统的应用场景，以一个控制字结构来设定能够进行的操作和方法。

6.根据权利要求1所述的一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，通过自定义的二进制序列化方法保存图标和单线图文件，通过自定义的二进制反序列化方法解析图标和单线图文件。

7.根据权利要求1所述的一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，在所有图形的基类DrawOject基础上继承和派生图形类，在基类DrawObject中定义所有图形对象共有的行为与方法，在特定的类中定义特定的行为与方法。

8.根据权利要求1所述的一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，通过“合并”操作，将基本图形对象的路径点组合到一个整体图元中，整体作为一个图元，其轮廓表现为一条路径。

9.根据权利要求1所述的一种面向图形对象的配电网单线图矢量绘制工具，其特征在于，通过“绑定”操作，将图形和图标封装在一个列表中，列表中的所有图元都被赋予一个标识这个绑定集合的属性，使得这些图形和图标既可以对外呈现出不同的状态，又含有作为一个“整体”的标志。

Images