一种电气图纸实时自动生成系统及方法与流程

[0001]
本发明涉及一种电气图纸实时自动生成系统及方法，属于电气图纸技术领域。


背景技术：

[0002]
电气系统图是一幅描述电气系统布局与电力传送过程的简图。它是电力系统管理的基础，离开图纸供配电系统的管理将无从下手。传统上系统出现故障时电力维护人员手持纸质图纸去现场排查问题。
[0003]
随着近些年来电子通信技术的发展，渐渐的将纸质图纸电子化，管理者可以通过电脑或者手机打开网页查看图纸，图纸上可以显示当前线路上的电气数据。为了达到此项功能，目前行业通常采用智能仪器仪表+互联网接入终端+数据服务器+网页浏览器来实现。它们的基本框架如下图1所示。
[0004]
传统行业内的物联网开发商都是采用画静态图的方式把电气工程图的cad图纸直接转成图片然后显示在网页上（部分开发商可能采用矢量图，放大缩小时可以不影响显示效果）。然后采用数据集中器把各个仪表的数据采集到一起然后使用gprs或者其他的转发模块把数据发送到服务器上，服务器后台程序会将数据归类到数据库里，然后按照预设的程序将数据填放到页面上的固定位置。这样就实现了一张电气图纸+数据实时展示的效果。
[0005]
现有技术应用了物联网技术实现了数据传输存储和简单的展示，但图纸部分是一整张图片不能实时编辑，系统本身并不能“读懂”电气图，不能根据图纸并结合硬件设备提供上来的遥测量遥信量自动分析出电流走向并判断当前各机柜的运行状态异常与否。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电气图纸实时自动生成系统及方法，解决根据图纸并结合硬件设备提供上来的电气数据自动绘制电气图纸的技术问题。
[0007]
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：第一方面，本发明提供了一种电气图纸实时自动生成系统，包括：管理器，用于采集所在配电柜的配电系统的电气数据并通过以太网与服务器进行数据交换；服务器，所述服务器用于对所述管理器上传的配电系统电气数据进行处理并根据处理的数据绘制电气图；浏览器，所述浏览器能够接收服务器的信号并呈现所述电气图。
[0008]
进一步的，所述服务器通过路由器与多个管理器相连接。
[0009]
第二方面，本发明提供了一种电气图纸实时自动生成方法，基于上述的电气图纸实时自动生成系统，包括以下步骤：以配电柜为单位采集配电系统电气数据；通过服务器将采集到的配电系统电气数据进行汇总和处理，并根据处理后的电气数据绘制电气图；通过浏览器显示所述电气图。
[0010]
进一步的，所述以配电柜为单位采集配电系统电气数据的方法包括：通过管理器录入所在配电柜的配电设备材料清单；通过移动端设备上传配电柜的配电柜特征数据；通
过以太网将配电柜特征数据和录入的配电设备材料清单上传至服务器。
[0011]
进一步的，所述通过服务器将采集到的配电系统电气数据进行汇总和处理的方法包括：根据采集到的配电系统电气数据构建服务器数据结构；所述服务器数据结构包括配电柜特征数据、配电设备材料清单和配电柜相关数据：所述配电柜特征数据由移动端设备上传，包括配电柜的安装位置、类型和标题；所述配电柜内的配电设备材料清单由管理器上传，包括配电柜的编号、元器件个数、元器件编码、元器件型号、元器件状态、元器件额定电流、元器件长度与元器件精度；所述配电柜相关数据包括预录入数据库的元器件属性信息和由服务器设置的配电柜唯一标识和元器件唯一标识；所述预录入数据库的元器件属性信息包括元器件名称、元器件图形特征数据、元器件图形标识、主分支数据和元器件绘制属性。
[0012]
进一步的，所述根据处理后的电气数据绘制电气图的方法包括以下步骤：根据配电柜特征数据提取对应的配电柜内的配电设备材料清单和配电柜相关数据；根据提取的配电设备材料清单和配电柜相关数据绘制配电系统及其连接线路；完成该配电柜的配电系统的绘制后程序继续查找下一个配电系统并进行绘制，直至完成所有配电系统的绘制。
[0013]
进一步的，绘制配电系统及其连接线路的方法包括以下步骤：判断配电柜的方向属性是否有效，如果有效则根据该方向属性去绘制该配电柜的方向，否则按上个配电柜的方向属性绘制该配电柜的方向；判断配电柜是否为低压进线柜，若是则处理高压出线柜和抵押进线柜之间的高压出线电缆；判断配电柜是否为电容柜，若是则处理该配电柜和上个配电柜之间的距离；根据配电设备材料清单绘制配电柜内的元器件；判断当前配电柜是否是隔离柜或进线柜或计量柜，若是则将整个配电柜及其元器件图形旋转180
°
；生成配电柜标题及详情查看按钮。
[0014]
进一步的，所述根据配电设备材料清单绘制配电柜内的元器件的方法包括以下步骤：根据元器件编码调取数据库中相应的图形特征数据，所述图形特征数据包括元器件矢量图形；通过主分支数据构建该元器件与其他元器件的连接方式；根据元器件类型对元器件矢量图形的绘制坐标进行优化调整；根据元器件的类型调整元器件矢量图形的缩放比例和摆放位置；将元器件矢量图形布置到画布上。
[0015]
进一步的，所述元器件矢量图形为svg格式的矢量图形文件。
[0016]
进一步的，所述根据配电设备材料清单绘制配电柜内的元器件的方法还包括以下步骤：通过管理器对所在配电柜内的配电系统进行状态监控；根据当前元器件的状态采用不同的颜色进行绘制连接线路。
[0017]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：1、本发明使用安装在配电柜上的管理器来编辑和存储相应配电柜内的配电设备的材料清单，用户可以亲眼比对材料清单里面的内容与实物是否相符，这样可以最大限度减少错误；服务器无需人工干预自动从管理器处获取清单数据然后自行绘制出整张电气图，最大限度的减少人为因素，提高生成电气图的准确性和效率，省去手动绘图的麻烦；2、本发明通过以配电柜为单位采集配电系统电气数据，将采集到的配电系统电气数据进行汇总和处理，并根据处理后的电气数据绘制电气图，实现分布式图纸编辑存储，将整个供配电图纸的数据化整为零地分散到各配电柜单位中，数据处理高效简便，通过管理器上传的电气数据全自动生成电气图纸，准确性高；
3、本发明能够根据图纸并结合硬件设备提供上来的电气数据自动显示出电流走向并判断当前各机柜的运行状态异常与否；4、本发明通过浏览器展示电气数据，根据负载情况自动调整线条颜色，进而能够全自动运行状态分析与故障排查；5、通过管理器与服务器实时相连接，管理器调整数据，服务器会自动更新；6、svg格式的图形文件可以保证缩放时候的可延伸性。
附图说明
[0018]
图1是标准智能仪器仪表框图；图2是管理器与服务器功能实现框架；图3是物料分类逻辑示意图；图4是管理器硬件结构示意图；图5是管理器物料录入界面；图6是管理器应用示意图；图7是服务器软件结构示意图；图8是服务器数据结构；图9是addgroup方法执行逻辑示意图；图10是元器件绘制addimage方法执行流程图；图11是元器件图形素材库；图12是绘制完成的图纸效果示例图。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0020]
实施例一：本实施例提供一种电气图纸实时自动生成系统，包括：管理器，所述管理器安装在配电柜上，用于采集所在配电柜的配电系统的电气数据并通过以太网与服务器进行数据交换；服务器，所述服务器用于对所述管理器上传的配电系统电气数据进行处理并根据处理的数据绘制成电气图；所述服务器能够与移动端设备通过以太网相连接；浏览器，所述浏览器能够接收服务器的信号并呈现所述电气图。所述服务器通过路由器与多个管理器相连接。
[0021]
本实施例使用安装在配电柜上的管理器来编辑和存储相应配电柜内的配电设备的材料清单，用户可以亲眼比对材料清单里面的内容与实物是否相符，这样可以最大限度减少错误；服务器无需人工干预自动从管理器处获取清单数据然后自行绘制出整张电气图，最大限度的减少人为因素，提高生成电气图的准确性和效率。
[0022]
实施例二：本实施例提供基于实施例一所述的电气图纸实时自动生成系统的一种实时自动化电气图纸生成方法，包括以下步骤：以配电柜为单位采集配电系统电气数据；通过服务器将采集到的配电系统电气数据进行汇总和处理，并根据处理后的电气数据绘制电气图；通过浏览器显示所述电气图。
[0023]
本实施例通过以配电柜为单位采集配电系统电气数据，将采集到的配电系统电气数据进行汇总和处理，并根据处理后的电气数据绘制电气图，实现分布式图纸编辑存储，将整个供配电图纸的数据化整为零地分散到各配电柜单位中，数据处理高效简便，通过管理器上传的电气数据全自动生成电气图纸，准确性高。
[0024]
实施例三：本实施例提供一种电气图纸实时自动生成系统及方法，系统包括管理器、路由器、服务器和浏览器。本实施例提供的系统硬件框架如图2所示。
[0025]
本实施例配置多款配电系统管理器可以安装在不同类型的配电柜上面。管理器可以采集相应配电系统内的各种电气数据，具有良好的人机交互功能，而且使用以太网与服务器进行数据交换。管理器系统软件中引入了材料清单的数据结构，它的具体实现思路如下：配电柜中的电气配置结构有一定的规律可循，因此把常用的电气设备归纳总结得到如图3的汇总表。本实施例把常用电气设备分成4个大类，分别是：电源接入点，变电设备，断开设备，其余设备。然后根据每种设备特点进一步细分，最终得到一共56种细分材料，材料分类如图11所示，管理器程序中预先收录56中材料的名称，默认型号，默认规格（长度，额定电流，精度），简略的图示，设备电气模型等数据。用户在首次使用管理器时需要按顺序手动录入配电柜中的配电设备，用户按照实际配电柜中的配置情况逐个录入添加设备，最终形成一份该配电柜的材料清单。
[0026]
管理器将会保存用户录入的材料清单并且会自动通过以太网上传给服务器。一套完整的配电系统是由若干种配电柜组成的，每种配电柜的管理器都能够向服务器提供相应的清单，服务器经过数据汇总后，通过这些数据绘制完整的图纸了。本实施例称这种方法为分布式材料清单编辑存储，其实质就是整个供配电图纸的数据是化整为零的由各机柜的管理器上传。
[0027]
管理器上传材料清单的同时也会传送配电柜编号，例如“#1”，以确定配电柜位置和数据分类。
[0028]
管理器硬件结构如图4所示，管理器的主芯片是32位的内置高速ad（模数转换）和dsp单元的arm架构单片机。把电压电流互感器采集到的二次信号进行适当的调理——滤波和电压抬升，然后输送到单片机中。单片机内部经过高速ad单元进行转换然后经过dsp单元进行数据处理就可以得到各路电压电流0-31次谐波的有效值（0次为直流分量，1次为基波分量）。强电开关信号，例如失压报警信号以及合闸回路分闸回路信号，都是110v-220v之间的，需要经过限流电阻后驱动光耦来实现单片机对它们的通断检测。其余无源开关信号，例如刀闸手车等信号，直接控制光耦接通实现单片机对它们的检测。eeprom用来存储系统参数与用户配置参数和电量信息。外部flash用来存储告警信息故障录波数据与保护定值数据以及材料清单数据。usb串口用来与上位机通讯。can接口用来与其他管理器交换数据，rs485接口用来与除湿器交换数据，以太网用来与服务器交换数据。管理器提供良好的人机交互逻辑以便用户可以比较方便的编辑材料清单。管理器物料录入界面如图5所示，左侧栏为材料的标题排序，选择了相应的元器件后右侧为该元器件的详细信息，包括元器件的名称、型号、规格、额定电流、长度、精度属性。不同类型的元器件拥有不同的属性。管理器可以支持28个材料的编辑与存储（无功补偿柜的管理器可以提供150个材料的编辑与存储）。
[0029]
管理器安装在配电柜上实现对整个配电柜的配电系统进行监控，它的应用场景如
图6所示。
[0030]
服务器通过以太网与管理器相连，服务器内至服务器软件以根据管理器上传的电气数据完成自动绘制电气图纸的功能；如图7所示，服务器软件共分为三大块——前端软件，后端软件，socket服务。其中前端软件是运行在用户设备的浏览器上的，是电气图的绘制的直接执行部分。后端软件和数据库是实现整套软件中数据加工处理逻辑。socket服务用来实现服务器与硬件（管理器）通讯的功能。
[0031]
整个配电电气图纸化整为零存储在各个管理器硬件中，每个管理器存储了自身所在的配电柜的材料清单并通过以太网传送到服务器端，服务器获取了每个配电柜的编号以及每个配电柜内的配电设备的材料清单之后就可以开始绘制完整的电气图纸了。对于服务器要处理的数据可以分为三类：配电柜特征数据，配电柜内的元器件数据，电气数据。首先对于配电柜的特征数据有主要是用户输入，比如一共有多少配电柜，每个配电柜的编号和每个配电柜的类型以及每个配电柜上的管理器识别码（bid），以上是由用户使用移动终端填写完成。服务器每次绘制电气图时每次提取一个配电柜的特征数据，然后把每个配电柜中的元器件数据一并提取出进入绘制过程。
[0032]
如图8所示，配电柜相关的的数据类型由编号，元器件个数，元器件的详情，安装位置，类型，标题，唯一标识构成。编号标识该配电柜在电气图纸上的编号，例如“#1-1”这种类型，元器件个数表示该配电柜中一共有多少个元器件，每个元器件详情包含了更多的内容。其中编号，元器件个数，每个元器件的详情由管理器上传得到。安装位置，类型，标题是由用户通过移动端软件自行编辑上传得到。唯一标识是服务器端为管理每个元器件而设置的。
[0033]
每个元器件的属性中编码，型号，额定电流，长度，精度等信息由管理器上传得到，其中最重要的图形特征是由开发者针对每种元器件绘制的矢量图形，它是完成图形绘制的主体数据。服务器通过元器件的图形标识去数据库里提取相应的图形特征数据。主分支是用来描述该元器件与其他元器件的连接方式，主要有串联和并联两者类型。为了实现图形建立与数据互通我们需要在后端和前端软件中建立一种数据类型来描述配电柜与每个元器件。其中配电的数据结构chestmodel及其含义如表1所示：表1 配电柜数据结构chestmodel结构里的数据由后端软件提供给前端软件，前端软件拿到数据后开始执行
addgroup方法绘制配电柜及其连接线路。
[0034]
如图9所示，addgroup方法实现了配电柜柜体的绘制逻辑。首先判断该配电柜的direction属性是否有效，如果有效则根据相应的参数去绘制配电柜的方向。然后判断该配电柜是否为低压进线柜，因为低压进线柜与高压出线柜之间牵扯到变压器的放置，基本的额布局是高压配电柜放置在同一个水平线上，低压的配电柜放置在一个水平线上，高压配电柜与低压配电柜之间的桥梁是高压出线电缆，高压出线电缆的起始位置是高压出线柜，而它的结束位置确定了低压进线柜的起始位置，所以在绘制低压进线柜之前需要确定好高压出线电缆的绘制路径。然后判断该配电柜是不是电容柜，如果是则需要调整电容柜的布置——默认电容柜与上个配电柜之间距离是350个像素点，但是由于部分低压馈线柜（抽屉柜）在图上占的位置比较宽，所以需要调整电容柜上水平连接线（母桥）的长度，这里在绘制上一个配电柜的时候需要将该馈线柜的出线个数存储起来，根据出现个数在绘制电容柜上方母线的时候来调整该母线的距离。
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接下来调用绘制元器件的方法addimage来实现元器件的绘制，绘制配电柜柜体完成后继续判断当前配电柜是否是隔离柜、进线柜、计量柜。因为在管理器上的材料清单是按照电流方向来编辑的，而这些配电柜的电流方向都是从下往上，因此材料清单顺序与实际的配电柜中的元器件顺序是相反的，因此这些配电柜按照addimage方法绘制完后需要进行调整——旋转180度。之后需要生成配电柜的标题，除了低压进线柜和低压馈线柜外，其余配电柜的标题都是直接显示在配电柜区域的正上方，如果配电柜是低压进线柜，那么配电柜上方还需要预留变压器的位置，因此标题需要安置在配电柜上方偏右或者偏左的位置。如果是低压馈线柜一般都会有多条支路，因此需要先获取馈线柜的支路总数然后将标题放置在中间。
[0036]
上文中的addimage方法是实现绘制元器件的核心函数。我们还需要定义单个元器件的数据结构如表2所示，其中id表示元器件的类型它的数值对应管理器中对56种元器件的编号。uuid表示该元器件的唯一标识，它是由后端软件生成得到。name是对该元器件的说明标注。position是表示该元器件的绘制区域它的值，通常为1，表示该元器件绘制在主干线路上，如果为2表示该元器件需要绘制在主干线路的左边，如果为3表示需要绘制在住干线路的右边。例如带电显示仪需要绘制在主干线路的左侧，因此带电显示仪这个元器件的position值通常为2。addimage方法执行流程如图10所示，执行需要依赖runtimedata（由后端软件计算得到传递给前端软件）与_this（前端软件根据算法去填充数据）以及素材库imagename.svg（数据库存储）。addimage方法的本质是通过特定算法实现根据当前运行状态智能添加元器件素材图片并对其进行合理的缩放和调整最后展现在画布上的过程。每当执行一种算法时会对_this中的绘制属性进行调整（x,y,width,height,name,image）。
[0037]
表2 元器件数据结构
addimage方法执行流程中首先会根据当前元器件的状态采用不同的颜色进行描边——当前线路上有电流并且电流小于额定电流的80%时显示绿色，大于80%小于100%显示黄色，大于100%时显示红色。如果没有电流并且相应配电柜也没有电压则不进行描边。如果有电流并且该配电柜是无功补偿柜则为蓝色。下一步根据运行时的数据状态去查找数据库相应的素材类型，例如刀闸会有闭合与断开两种元器件矢量图形，如果后端软件传递过来的状态（switch或者h_position）那么软件需要去加载刀闸闭合时的元器件矢量图形。下一步根据元器件的类型去调整元器件矢量图形的缩放比例和摆放位置，其中_this中的x与y分辨表示元器件矢量图形的加载位置的横坐标与纵坐标，width与height分别表示元器件矢量图形的宽度与高度。由于元器件矢量图形需要居中对齐进行拼接因此元器件矢量图形的横坐标x需要执行居中对齐的操作即x
ꢀ-ꢀ
width / 2 + position * width。最后加载元器件矢量图形并按照_this中的参数执行图片调整最后加载到画布上面。元器件矢量图形也可称为提取的素材。按照图3中的划分方法将56种元器件的素材绘制并生成svg格式的图形文件，svg格式的图形文件可以保证缩放时候的可延伸性。素材图形的样式如图11所示。
[0038]
完成一个元器件的绘制后程序会继续查找下一个元器件并进行绘制，当查找到该配电柜的最后一个元器件（基本上是母线）则完成一个配电柜的元器件绘制流程。绘制完成的图纸如图12所示。
[0039]
本实施例使用安装在配电柜上的管理器来编辑和存储相应配电柜内的配电设备的材料清单，用户可以亲眼比对材料清单里面的内容与实物是否相符，这样可以最大限度减少错误。用户一次编辑后无需再做更改。
[0040]
服务器端无需人工干预自动从管理器处获取清单数据然后自行绘制出整张电气图，最大限度的减少人为因素。服务器对自己“亲自”生成的图纸完全掌握，包括图纸的电气原理与电气模型都可以进行仿真，真正做到“智慧电网”的要求。
[0041]
对于柜子上管理器，可以改善人机交互的性能提升用户编辑清单的效率，并且可以采用软件导入来完成清单编辑；此外本实施例也可以采用将配电柜内的配电设备的定制清单（bom单）直接导入到管理器中而无需人工录入，这样便可以进一步提高操作的效率。
[0042]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0043]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0044]
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
[0045]
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0046]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0047]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0048]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。