一种省地县三级电网规划gis绘图系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种省地县三级电网规划GIS绘图系统及方法，包括：中心服务层、底图服务层和业务数据层；中心服务层根据输入的电网规划模型搭建数据关系模型，并将数据关系模型转换成设备图元关联信息在底图服务层进行显示。本发明有益效果：提供从国网GIS平台现状数据智能提取、底图服务切换、地图数据任务可视化分离、所画规划数据智能拼接、合并、ArcMap服务实时发布，实时WEBGIS展示、电网资源导出CAD格式等功能，实现了GIS数据有效、集中的管理，降低了重复的手动绘图时间，大大提高了工作效率及工作质量，降低电网规划管理成本。
【专利说明】
一种省地县三级电网规划GIS绘图系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电网规划GIS绘图技术领域，特别涉及一种省地县三级电网规划GIS绘图系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前电网规划是一项复杂艰巨的系统工程，具有规模大、涉及领域广、参与部门多等特点，电网规划设计工作是一项复杂的系统工程，具有数据量大、不确定因素多、涉及领域广以及更新变化快等特点。规划设计工作日常化作为规划发展方向为规划工作提出了新的需求和挑战。
[0003]现在省、地市、县区公司的电网规划数据采用MAPGIS软件进行绘图及数据的整合，存在如下弊端:
[0004](I )、数据制作过程都是单机制作，制作效率低，数据分散存储，因此数据的完整性、版本控制及安全性得不到有效保障。
[0005](2)国网要求上报格式为CAD格式数据，目前的规划数据大多采用MAPGIS生成，不支持到CAD的转换，所以需要维护两份数据，造成了工作量的成倍增加。
[0006](3)现有规划GIS数据分层较乱，有些不同类型的电力设备都分在了同一层，造成数据查看不够条理。
[0007](4)目前的数据都存在MAPGIS或者CAD中，无法在WEB系统中进行展示，规划数据制作成果汇报及演示极为不方便。
[0008](5)电网图形需要手工绘制或从以前绘制的CAD文件中复制，这种方式严重影响了电网设计工作的效率。
【发明内容】
[0009]本发明为了解决上述问题，提出了一种省地县三级电网规划GIS绘图系统及方法，该系统及方法能够集中存储并处理电网规划GIS数据，降低了重复的手动绘图时间，大大提高了工作效率及工作质量，降低电网规划管理成本。
[0010]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0011]一种省地县三级电网规划GIS绘图系统，包括:中心服务层、底图服务层和业务数据层;
[0012]底图服务层:用于提供电网规划GIS绘制的底图；所述底图服务层包括接口服务器和工作站，所述接口服务器，用于提供中心服务层和工作站通信的接口；
[0013]业务数据层:用于采集各县级市、区，地级市，省公司的电网要素数据;所述业务数据层的数据包括:电网要素现状数据以及电网规划数据；
[0014]中心服务层:用于对业务数据层的数据进行管理，并将电网要素现状数据以及电网规划数据转换成设备图元在底图服务层进行显示；
[0015]中心服务层根据输入的电网规划模型搭建数据关系模型，并将数据关系模型转换成设备图元关联信息在底图服务层进行显示。
[0016]进一步地，所述中心服务层包括模型服务器、关系数据库服务器和实时数据库服务器；
[0017]所述模型服务器，用于根据电网模型搭建数据关系模型；
[0018]所述关系数据库服务器，用于保存电网数据关系模型数据；
[0019]所述实时数据库服务器，用于存储所有输入的数据以及系统相关的配置数据。
[0020]进一步地，所述底图服务层提供的底图服务包括:影像底图、彩色底图、矢量底图和全省底图；各种底图之间能够进行自由切换。
[0021 ] 一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，包括:
[0022](I)基础数据采集:从国网GIS数据中抽取需要的基础数据，获得电网设备的坐标点信息，并对所述坐标点信息进行加偏处理；
[0023](2)平台数据接入:建立与PMS生产管理系统和调度系统的数据接口；采集电网设备属性信息，并根据需要对电网设备属性信息进行维护；
[0024](3)电网规划GIS绘图:将电网具体设备用点要素表示，将电网线路用线要素表示，省地县三级分别根据各自的电网规划要求在电网规划GIS底图上进行电网规划项目绘制，最终形成全省一张规划图，并建立起规划项目与规划图形的关联；
[0025](4)图形导出:将形成的全省一张规划图分别进行图片格式输出、CAD格式输出和WEB地图发布。
[0026]进一步地，所述步骤(I)中，采用窗体应用程序，读取国网GIS平台数据库，将主网、配网电网数据采集过来，若两点之间的垂直距离小于设定距离，则看作为直线，采用递归机制将中间的点全部删掉，最终将所有线元素冗余的点去掉。
[0027]进一步地，所述步骤(3)中形成全省一张规划图的方法具体为:
[0028]管理员用户根据电网规划工作要求创建电网规划绘图批次;省、地、县三级用户根据分工使用系统提供的绘图系统对各电压等级规划项目分别进行绘制，绘制完成后按照县、地、市的顺序逐级向上汇总，最终形成全省一张规划图，并建立起规划项目与规划图形的关联;汇总后的规划数据经过实时web服务发布，在web系统进行展示、审核。
[0029]进一步地，所述步骤(3)中GIS数据按照供电公司进行分离，根据底图以及对应区域的电网数据在所辖区域内进行绘制；能够进行设备自动拼接以及绘图数据智能校核管理。
[0030]进一步地，所述进行设备自动拼接的方法是:
[0031]根据设备属性信息预先设置某两个设备之间的对应关系，并存储至关系数据库服务器；
[0032]通过实时数据库服务器查询并调取上述建立对应关系的设备的空间位置，根据空间位置以及对应关系自动建立两个设备的连接。
[0033]进一步地，所述绘图数据智能校核管理具体为:绘制中若出现越界，则进行提示，并自动将越界部分打断;绘制中能够智能捕捉中心点和端点。
[0034]进一步地，所述步骤(4)中将形成的全省一张规划图进行CAD格式输出的具体方法为:
[0035]为每一个电网设备配置CAD中的块信息，并保存至实时数据库服务器；
[0036]调取全省一张规划图中涉及到的所有块信息，得到CAD格式的文件；
[0037]得到CAD格式的文件输出:按照dxf格式的CAD文件结构按照段进行逐个输出，将整个图形的所有设备进行循环遍历，按照不同的电网设备进行分类，一个设备类型在输出后都将作为一个图层，BLOCKS段根据配置的信息去找到设备对应的块图形，进而输出当前图形所需要的BLOCKS段内容，然后将遍历到的设备转换成ENTITIES段内容，最终将所有的块和设备输出。
[0038]本发明的有益效果是:
[0039](I)本发明能够全面掌控电网现状、规划数据。本发明以国家电网GIS平台的海量电网数据为基础(现状)数据、并以此为基础进行3年、5年等不等时间段的电网图形规划。通过完善规划数据，既是对电网GIS系统数据的补充、完善，又可以提高各地市(县区)供电公司的规划电网资源的能力，有效的实现了电网资源的开源与节流。提高了各供电公司的规划业务水平。有效整合系统内规划设计GIS数据资源，夯实电网规划设计信息化基础。
[0040](2)本发明提供从国网GIS平台现状数据智能提取(加密、加偏)、底图服务切换(矢量底图、影响底图、彩色底图、全省底图)、地图数据任务可视化分离、所画规划数据智能拼接、合并、ArcMap服务实时发布，实时WEBGIS展示、电网资源导出CAD格式、地市(县区)规划数据任务上报、数据审核、版本管理等。
[0041](3)本发明实现了 GIS数据有效、集中的管理，降低了重复的手动绘图时间，大大提高了工作效率及工作质量，降低电网规划管理成本。
【附图说明】
[0042]图1是本发明系统结构示意图；
[0043]图2是本发明方法流程图；
[0044]图3是本发明全省一张规划图绘制方法示意图；
[0045]图4为规划GIS底层及展现技术架构图。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0047]一种省地县三级电网规划GIS绘图系统，如图1所示，包括中心服务层、底图服务层和业务数据层；
[0048]底图服务层提供了底图服务，用于更好的展示业务数据层，业务数据层包括现状数据以及规划数据，是GIS数据的基础，中心服务层负责对业务数据层进行管理和渲染，管理包括部门管理、用户管理、图形配置信息(显示比例、显示图层等)、菜单权限等，渲染是指将电网数据信息转换成电网工作人员理解的设备图元进行显示。
[0049]方便用户更直观的管理使用业务数据。
[0050]中心服务层包括模型服务器、关系数据库服务器和实时数据库服务器；
[0051]其中:所述模型服务器，用于根据配电网模型搭建数据关系模型；
[0052]所述关系数据库服务器，用于保存配电网数据关系；
[0053]实时数据库服务器，用于存储服务器端所有填报的数据以及系统相关的配置；
[0054]底图服务层，包括接口服务器和工作站，所述接口服务器，用于提供中心服务层和工作站通信的接口 ；
[0055]业务数据层，用于采集各县级市、区，地级市，省公司电网要素数据。
[0056]一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，如图2所示，包括以下步骤:
[0057](I)基础数据采集:从国网GIS数据中抽取需要的基础数据，获得电网设备的坐标点信息，并对所述坐标点信息进行加偏处理；
[0058]国网GIS数据抽取加偏及纠偏，从国网GIS数据中抽取所需要的基础数据，并通过对各类电网要素坐标加偏增加数据的安全性，在数据展示时需要对数据进行纠偏操作。
[0059](2)平台数据接入:建立与PMS生产管理系统和调度系统的数据接口；采集电网设备属性信息，并根据需要对电网设备属性信息进行维护；
[0060]连接有PMS生产管理系统、调度系统等等，方便用户在绘制电网设备时进行属性维护，对已有设备只需要关联设备即可，不需要重新输入设备的所有属性。
[0061](3)电网规划GIS绘图:将电网具体设备用点要素表示，将电网线路用线要素表示，省地县三级分别根据各自的电网规划要求在电网规划GIS底图上进行电网规划项目绘制，最终形成全省一张规划图，并建立起规划项目与规划图形的关联;规划项目都在电网规划综合信息平台的项目库中进行存储，规划图形通过数据接口可以获取到项目库中的项目并进tx关联。
[0062]结合电网的特点，GIS中的地理数据分为三类:点要素、线要素、面要素。发电厂、变电站、柱上变压器等由点要素表示，电网线路由线要素表示。设计了对电网要素的属性信息的管理功能，包括浏览、查找、增加、编辑、删除等操作。另外为方便操作，添加了一些非常实用的功能，包括电网要素的移动和复制、线路打断、同塔双回(两个设备之间有两条线，在绘制的时候只需要画好一条线后，自动生成一条与之平行的线，实现同塔双回)、底图服务(提供四种底图服务:影像底图、彩色底图、矢量底图、全省底图)切换、距离测量、面积测量、角度测量等。
[0063I具体功能包括:
[0064]I)复位:清除当前图形操作工具的状态，鼠标置于指针状态；
[0065]2)缩放:提供拉框缩放、滚轮缩放及中键平移的图形浏览功能；
[0066]3)漫游:在当前比例尺下，使用拖拽操作移动图形显示范围；
[0067]4)中心放大:按固定比例放大当前图形；
[0068]5)中心缩小:按固定比例缩小当前图形；
[0069]6)全图显示:按图形的全图范围显示；对于地理接线图，提供全图范围设置功能，主网按省公司范围、配网按地市公司范围；
[0070]7)前一视图:显示当前图形的前一视图范围；
[0071 ] 8)后一视图:显示当前图形的后一视图范围；
[0072]9)距离量测:通过画线操作，测量距离，鼠标移动时显示当前点与上一节点距离，两个节点间显示节点间线段距离，结束测量后显示全长距离，根据测量数据自动匹配单位；
[0073]10)面积量测:通过画多边形操作，测量面积，鼠标移动时显示当前多边形面积，结束测量后显示最终测量面积，根据测量数据自动匹配单位；
[0074]11)角度量测:通过画三点折线的方式测量角度，鼠标移动时显示当前角度。
[0075]另外，还能够实现电网设备查询或者定位，具体包括:
[0076]I)设备查询定位:按照空间查询、属性查询、空间及属性结合查询的方式，对电网的设备、设施进行查询，根据查询到的结果在GIS地图中进行地理位置定位；
[0077]2)线路设备查询统计:电网GIS系统提供按线路查询统计设备的功能，在GIS地图中选择某条线路，查询指定线路上各种类型的设备，并按照设备类型分类统计；
[0078]3)线路长度统计:根据线路两端点坐标计算线路长度；
[0079]4)两点间设备查询:选择两点，判断两点是否拓扑连通，如果连通则返回连通路径上的设备信息列表；
[0080]5)电网设备信息、运行信息以及规划信息查询:调用电力设备数据库的数据，查询设备信息，投运时间、设备型号、容量、线路长度信息，设备的运行信息以及电网规划项目
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[0081]作为另外一种实施方式，在进行电网规划绘图过程中，通过调取业务数据库的数据，能够实现以下功能；
[0082]变电站选址定容:在GIS地图中，根据现状负荷分布与规划目标负荷分布情况，确定待建变电站的数量、站址、变压器的容量和台数及供电范围，在满足变电站所带负荷和供电半径的条件下，降低变电站和电网投资及年运行费用；
[0083]接线模式识别:基于电网规划项目，自动识别配电网络联络关系，初步识别判定线路的接线模式，分析配电网网架的合理性；
[0084]电网拓扑分析:通过对线路经玮度坐标精确定位，自动计算规划线路的长度;根据线路的类型自动生成线路的电压等级、电气参数、线条颜色以及样式；以城市规划道路作为线路出线的参考信息，并能够进行线路测距；
[0085]电气计算分析:包括潮流计算和短路计算；
[0086]所述潮流计算为:根据电网拓扑图的连接关系及用户设置的参数计算潮流分布和无功电压，根据地理位置接线图自动生成电网拓扑图；并能够以图形或表格形式导出节点电压幅值、相角和线路功率；
[0087]所述短路计算为根据电网拓扑、发电机参数设置，分别进行单相接地、两相接地、两相短路或者三相短路故障形式下的短路电流计算，计算结果自动标注在电网拓扑图上；
[0088]规划方案比选:在移动设备GIS地图中，将电网规划图与现状图进行对比显示，直观展现电网规划项目的建设情况和建设成效。
[0089]电网规划GIS绘制流程，如图3所示，省经研院用户(管理员用户)根据电网规划工作要求创建电网规划绘图批次(如:十三五电网规划、中央预算项目规划)；省经研院用户、地市经研所用户、县公司用户根据分工使用系统提供的绘图系统对各电压等级规划项目进行绘制；省级用户绘制500kv项目的规划图，绘制完成后下发至地市级用户；地市级用户绘制11Okv、220kv项目的规划图，绘制完成后下发至县级用户；县级用户绘制1kv、35kv项目的规划图；绘制完成后上传至地市级用户进行审核，审核通过后上传至省级用户进行审核，最终形成“全省一张规划图”，并建立起规划项目与规划图形的关联。
[0090](4)图形导出:将形成的全省一张规划图分别进行图片格式输出、CAD格式输出和WEB地图发布。
[0091 ] CAD格式的文件不是图片，目前实现的是后缀为DXF格式的CAD文件。
[0092]实现方法是将所有电网设备转换成CAD中的块进行输出。块是由专业绘图人员进行绘制并应用于CAD输出的DXF格式的CAD文件。通过在数据库中对电网设备与块进行匹配，并且可以设置输出的比例和颜色。
[0093]设备与块之间的对应关系是通过系统的块与设备的配置功能，进行配置的，将配置信息系保存到了数据库。
[0094]后台是按照dxf格式的CAD文件结构进行逐个输出的，dxf格式的CAD文件是按照段进行输出的，这里输出的重点主要是在BLOCKS段和ENTITIES段上，将整个图形的所有设备进行循环遍历，然后按照不同的电网设备进行分类，一个设备类型在输出后都将作为一个图层，BLOCKS段会根据我们配置的信息去找到系统中的块图形，进而输出当前图形所需要的BLOCKS段内容，然后将遍历到的设备转换成ENTITIES段内容，最终将所有的块和设备输出；克服了输出图元大小比例以及设备名称相对位置偏差较大等问题。
[0095]图片格式输出、CAD格式输出、WEB地图发布，可以同时将系统存储的地理背景图形及现有电网图形按照测绘部门的图形显示方式一次性地导出为图片文件、CAD文件、WEB地图服务，电网设计人员可以直接打印导出的图片文件，可以在导出CAD文件的基础上进行电网设计，可以通过浏览器查看WEB地图服务。
[0096]图4为规划GIS底层及展现技术架构图，C/S客户端以ArcGis开发组件ArcEngine为基础，使用微软.frameWork4.0高级框架为底层接口，以oraclelOg数据库存储相关业务表，GIS空间数据则使用轻便灵活的MircoSoft Access进行存储，从而使绘各种电网资源变得灵活、易用。且能够达到实时发布ArcGis服务，实时在Web系统(B/S)中查看效果，真正实现了所见即所得的效果。数据架构采用业务逻辑表与空间表分离的形式，保证了系统间彼此互不干扰，独立运行。
[0097]各类业务系统数据信息的集成，从实现技术上，根据不同系统实际情况，可分别采用WebService服务或开放中间库的形式实现。整合PMS(较为方便的查看PMS信息、项目的投运情况等)、GIS服务底图(四种底图服务切换)、各种类型的专题图数据(污区图、遇冰区图、舞动图、雷害图等，准确的掌握自然灾害的情况，能够起到及时预防、治理的效果)各类数据有效整合于一体，能够提高工作效率及工作质量。
[0098]绘图界面采用人性化设计，简单易学，智能一键自动保存，一键上传至服务器，保证数据库的本机、服务器双重备份，从而保证数据安全;流程快速、灵活定制，绘制任务上报、审核智能提示等使得业务层工作较为调理、顺手；导出CAD功能为系统一大亮点，导出后，只需简单修改，即可原样进行展示、评审；
[0099]GIS数据按照供电公司进行分离，底图以及对应区域的电网数据，从而保证各区域能够登录后在所辖区域内进行绘制;数据的拼接合并亦是形成“全省一张图”的前题，将各区县、市的规划数据逐级上报，最终在省公司形成一张融合后的地图，且提供了设备自动拼接、校验(绘制边界等)功能。汇总后的规划数据经过实时服务发布，可以在web系统进行展示、审核，
[0100]基础数据采集，采用窗体应用程序，读取国网GIS平台数据库，将主网、配网电网数据采集过来，其中采用了加偏、纠偏机制、线路最优路径组合(若垂直距离〈0.001cm，则看作为直线，采用递归机制将中间的点全部删掉)，最终将线冗余的点去掉，提高加载速度与效率。且通过定时服务任务进行比对，导出的数据跟国网GIS平台有差别，服务会自动更新国网GIS平台的数据，保证现状数据一致。
[0101]绘图数据智能校核管理:绘制中若越界，则会有友好提示，自动将越界部分打断，绘制中会有只能捕捉中心点、端点功能，方便用户准确的将电网设备连接，提高了数据的准确性。
[0102]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种省地县三级电网规划GIS绘图系统，其特征是，包括:中心服务层、底图服务层和业务数据层； 底图服务层:用于提供电网规划GIS绘制的底图；所述底图服务层包括接口服务器和工作站，所述接口服务器，用于提供中心服务层和工作站通信的接口； 业务数据层:用于采集各县级市、区，地级市，省公司的电网要素数据;所述业务数据层的数据包括:电网要素现状数据以及电网规划数据； 中心服务层:用于对业务数据层的数据进行管理，并将电网要素现状数据以及电网规划数据转换成设备图元在底图服务层进行显示； 中心服务层根据输入的电网规划模型搭建数据关系模型，并将数据关系模型转换成设备图元关联信息在底图服务层进行显示。2.如权利要求1所述的一种省地县三级电网规划GIS绘图系统，其特征是，所述中心服务层包括模型服务器、关系数据库服务器和实时数据库服务器； 所述模型服务器，用于根据电网模型搭建数据关系模型； 所述关系数据库服务器，用于保存电网数据关系模型数据； 所述实时数据库服务器，用于存储所有输入的数据以及系统相关的配置数据。3.如权利要求1所述的一种省地县三级电网规划GIS绘图系统，其特征是，所述底图服务层提供的底图服务包括:影像底图、彩色底图、矢量底图和全省底图；各种底图之间能够进行自由切换。4.一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，其特征是，包括: (1)基础数据采集:从国网GIS数据中抽取需要的基础数据，获得电网设备的坐标点信息，并对所述坐标点信息进行加偏处理； (2)平台数据接入:建立与PMS生产管理系统和调度系统的数据接口；采集电网设备属性信息，并根据需要对电网设备属性信息进行维护； (3)电网规划GIS绘图:将电网具体设备用点要素表示，将电网线路用线要素表示，省地县三级分别根据各自的电网规划要求在电网规划GIS底图上进行电网规划项目绘制，最终形成全省一张规划图，并建立起规划项目与规划图形的关联； (4)图形导出:将形成的全省一张规划图分别进行图片格式输出、CAD格式输出和WEB地图发布。5.如权利要求4所述的一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，其特征是，所述步骤(I)中，采用窗体应用程序，读取国网GIS平台数据库，将主网、配网电网数据采集过来，若两点之间的垂直距离小于设定距离，则看作为直线，采用递归机制将中间的点全部删掉，最终将所有线元素冗余的点去掉。6.如权利要求4所述的一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，其特征是，所述步骤(3)中形成全省一张规划图的方法具体为: 管理员用户根据电网规划工作要求创建电网规划绘图批次;省、地、县三级用户根据分工使用系统提供的绘图系统对各电压等级规划项目分别进行绘制，绘制完成后按照县、地、市的顺序逐级向上汇总，最终形成全省一张规划图，并建立起规划项目与规划图形的关联；汇总后的规划数据经过实时web服务发布，在web系统进行展示、审核。7.如权利要求4所述的一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，其特征是，所述步骤(3)中GIS数据按照供电公司进行分离，根据底图以及对应区域的电网数据在所辖区域内进行绘制;能够进行设备自动拼接以及绘图数据智能校核管理。8.如权利要求7所述的一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，其特征是，所述进行设备自动拼接的方法是: 根据设备属性信息预先设置某两个设备之间的对应关系，并存储至关系数据库服务器； 通过实时数据库服务器查询并调取上述建立对应关系的设备的空间位置，根据空间位置以及对应关系自动建立两个设备的连接。9.如权利要求7所述的一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，其特征是，所述绘图数据智能校核管理具体为:绘制中若出现越界，则进行提示，并自动将越界部分打断；绘制中能够智能捕捉中心点和端点。10.如权利要求4所述的一种省地县三级电网规划GIS绘图方法，其特征是，所述步骤(4)中将形成的全省一张规划图进行CAD格式输出的具体方法为: 为每一个电网设备配置CAD中的块信息，并保存至实时数据库服务器； 调取全省一张规划图中涉及到的所有块信息，得到CAD格式的文件； 得到CAD格式的文件输出:按照dxf格式的CAD文件结构按照段进行逐个输出，将整个图形的所有设备进行循环遍历，按照不同的电网设备进行分类，一个设备类型在输出后都将作为一个图层，BLOCKS段根据配置的信息去找到设备对应的块图形，进而输出当前图形所需要的BLOCKS段内容，然后将遍历到的设备转换成ENTITIES段内容，最终将所有的块和设备输出。
【文档编号】G06Q10/10GK106056349SQ201610333665
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】李雪亮, 吴奎华, 杨波, 孙伟, 郑志杰, 贾善杰, 武勇, 冯亮
【申请人】国网山东省电力公司经济技术研究院, 国家电网公司