本發(fā)明屬于電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種在電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中配電單線的自動分布法。

背景技術(shù)：

電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(電網(wǎng)GIS系統(tǒng))，是采用地理信息(GIS)技術(shù)管理輸電、變電、配電和低壓電網(wǎng)的專業(yè)信息系統(tǒng)，主要應(yīng)用于國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)下屬的省、地、縣等各級供電局、電力局或者電力公司，實現(xiàn)輸、變、配、低壓電網(wǎng)的圖形管理、檔案維護、自動成圖和拓撲分析等業(yè)務(wù)功能。

配電單線圖是配電管理過程中最為重要的基礎(chǔ)資料之一，是制定計劃、上報數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報表的重要依據(jù)，是調(diào)度、運行、檢修、客服、工程等工作中不可缺少的重要資料。傳統(tǒng)方式一般采用畫圖工具或“0繪制單線圖，這種管理方式不但工作量大，且對技術(shù)人員的技術(shù)水平要求高。不同技術(shù)人員間由于技術(shù)水平、工作經(jīng)驗、操作習(xí)慣等方面的差異，繪制的單線圖很難統(tǒng)一，質(zhì)量上良莠不齊，很難做到統(tǒng)一化、規(guī)范化管理。同時，由于配電網(wǎng)絡(luò)變化頻繁，傳統(tǒng)方式很難保證單線圖能得到及時準確的更新，從而給相關(guān)的管理工作帶來不便。這就需要電網(wǎng)GIS系統(tǒng)能提供自動化的單線圖管理功能，包括了單線圖的自動生成和增量更新。單線圖的自動布局作為單線圖生成和更新過程的重要環(huán)節(jié)，該功能的最終效果直接影響到單線圖管理的實際應(yīng)用效果。為此必須要有一種適應(yīng)配電單線圖要求的自動布局方法來支撐配電單線圖應(yīng)用。

本發(fā)明在通用專題圖布圖理論基礎(chǔ)上，結(jié)合大規(guī)模集成電路布圖理論，結(jié)合電網(wǎng)拓撲規(guī)則和配電單線圖制圖規(guī)范，并充分考慮電力用戶對配電單線圖的使用習(xí)慣，通過自底而上的迭代計算分支相對位置和最大間隔距離，通過啟發(fā)性算法壓縮分支間距、優(yōu)化顯示效果。該方法在配電單線圖生成和更新階段的自動布局方面取得了滿意的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中配電單線圖的自動布局方法，通過自動布局方法的支持，提供實用的配電單線圖初始布局和增量布局調(diào)整支持，滿足配電單線圖功能的實用化需要。

本發(fā)明提供一種基于地理信息的電網(wǎng)中配電單線圖的自動分布法局方法，主要步驟包括：

生成初始布局，生成過程中計算并保存單線圖每個節(jié)點需要的偏移值；

膨脹設(shè)備和分支的空間位置占用，使線路和設(shè)備不重疊；

壓縮設(shè)備和分支的空間位置占用，優(yōu)化布局顯示。

其中：對象生成和更新階段，根據(jù)線路的走向、線路設(shè)備間的相對位置以及單線圖生成規(guī)則，生成單線圖初始布局。生成和更新過程中采用自底向上的迭代計算方式，計算線路上

每個設(shè)備、每條分支需要占用的空間范圍，為后續(xù)的空間膨脹和壓縮提供數(shù)據(jù)支持；

空間膨脹階段，根據(jù)前階段保存的對象和分支空間占用數(shù)據(jù)，移動受影響的線路和設(shè)備，使各分支和設(shè)備在空間位置占用上不重疊；

空間壓縮階段，根據(jù)膨脹階段所作的調(diào)整工作，通過啟發(fā)性空間位置占用判斷，反向的對調(diào)整過的空間進行壓縮操作，直到空間位置在允許的范圍最小化為止。

本發(fā)明同常規(guī)GIS領(lǐng)域?qū)ｎ}圖布局方法相對有如下優(yōu)點：

結(jié)合電網(wǎng)拓撲規(guī)則和配電單線圖制圖規(guī)范(如布局調(diào)整過程中電網(wǎng)拓撲保持不變，組合設(shè)備內(nèi)部所有展開對象、桿塔和桿上設(shè)備作為整體移動，分支的左分、右分不能打亂，設(shè)備間相對位置不能打亂等)進行空間布局調(diào)整和優(yōu)化，是針對電網(wǎng)專題圖定制和擴展的專題圖自動布局方法；

布局調(diào)整過程中經(jīng)歷了膨脹和壓縮兩個相反的過程，利用啟發(fā)式算法進行布局調(diào)整，調(diào)整后沒有重疊的線路和設(shè)備，線路和設(shè)備的疏密程度合適；

支持增量更新過程中的增量布局調(diào)整，在盡可能保留用戶布局和布線更改的基礎(chǔ)上，支持對變化區(qū)域的布局進行局部自動調(diào)整。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的總體處理流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例計算設(shè)備、分支占用空間范圍處理流程示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例自底向上迭代計算方式示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例空間膨脹階段處理流程示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例受:影響對象移動處理流程不意圖；

圖6是本發(fā)明實施例空間壓縮階段處理流程示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例角勾鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例基于角勾鏈的空間占用情況查找示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例角勾鏈平面初始化操作流程示意圖；

圖10是本發(fā)明實施例空間壓縮階段對象移動操作流程示意圖；

圖11是本發(fā)明實施例架空線路自動布局結(jié)果示意圖；

圖12是本發(fā)明實施例電纜線路自動布局結(jié)果示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實施例的方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。

首先參照圖1是本發(fā)明實施例的總體處理流程圖，在說明處理步驟之前，先對單線圖拓撲和布局相關(guān)概念進行定義，并對相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行說明。其中：

定義1:設(shè)備節(jié)點，配電單線圖上每一基桿塔以及桿上設(shè)備(開關(guān)、刀閘、跌落、變壓器等)整體作為一個設(shè)備節(jié)點，開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、箱變等設(shè)備作為獨立設(shè)備節(jié)點處理，站所設(shè)備展開內(nèi)部接線情況下，所有展開對象整體作為一個設(shè)備節(jié)點處理。

定義2:節(jié)點偏移值，節(jié)點偏移值數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存每個設(shè)備節(jié)點的當(dāng)前分支方向、當(dāng)前分支方向上的偏移值、當(dāng)前分支反方向上的偏移值、分支垂直方向上的偏移值、以及需要移動到下一節(jié)點的分支垂直方向上的偏移值。

定義3:已調(diào)整節(jié)點數(shù)據(jù)，已調(diào)整節(jié)點數(shù)據(jù)用于保存膨脹階段所作的修改，以備壓縮階段使用。已調(diào)整節(jié)點數(shù)據(jù)包括X方向偏移值、V方向偏移值、移動過的所有對象列表、調(diào)整過頂點的線段列表、調(diào)整過頂點的線段的首末端標(biāo)志列表。

定義4:角勾鏈是一種特殊的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其主要思想是用四個指針，b1(左邊最下)、1b(下方最左)、rt(上方最右)與tr(右邊最上)來表示相鄰的方塊(包括實方塊和空方塊)，一個方塊的位置信息只用最左下角的一個點來表示?？沼蛞惨硎?，且遵循橫條最大化原則,將其細化為橫向最大的方塊，而X范圍相同的上下相鄰條均進行合并。角勾鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖7所示。為了對單線圖上的設(shè)備和連接線進行分別處理，以應(yīng)用不同的處理策略，將傳統(tǒng)角勾鏈中的實方塊分解為設(shè)備方塊和線段方塊，定義5和6將分別對設(shè)備方塊和線段方塊進行描述。

定義5:設(shè)備方塊，角勾鏈實方塊的擴展，每一個設(shè)備方塊對應(yīng)一個設(shè)備節(jié)點，桿塔和桿上設(shè)備存在同一設(shè)備方塊中，組合設(shè)備所有展開對象存在同一設(shè)備方塊中。

定義6:線段方塊，角勾鏈實方塊的擴展，每一條連接線的每一段、每一拐點對應(yīng)一個線段方塊，一般情況下，一條連接線對應(yīng)一個或多個線段方塊。

基于以上定義，對配電單線圖各處理階段詳細描述如下：

步驟1:生成單線圖初始布局，生成過程中計算并保存單線圖每個設(shè)備節(jié)點的偏移值。生成單線圖初始布局過程中，首先將變電站放置在默認的起始位置(X＝1000，Y＝1000)，然后根據(jù)單線圖生成方向(從上到下、從下到上、從左到右、從右到左)和默認的設(shè)備間距等參數(shù)，確定下一個設(shè)備節(jié)點的放置位置。對于子分支，計算分支是左分還是右分，相對當(dāng)前分支生成方向，分別從當(dāng)前設(shè)備節(jié)點的左側(cè)或右側(cè)生成子分支；對于桿上設(shè)備，根據(jù)桿上設(shè)備放置方向的優(yōu)先順序定義，放置在相對最優(yōu)的放置方向，第一優(yōu)先位置被占用情況下放置在第二優(yōu)先位置，以此類推。根據(jù)線路設(shè)備的拓撲連接關(guān)系依次處理每一個設(shè)備節(jié)點，完成單線圖生成過程的初始布局。

節(jié)點偏移值的計算在單線圖生成和更新過程中進行，計算處理過程參照圖2是本發(fā)明實施例計算設(shè)備、分支占用空間范圍處理流程示意圖，單線圖上每個節(jié)點可能連接桿塔、串聯(lián)設(shè)備、組合設(shè)備、子分支、聯(lián)絡(luò)分支，在生成或更新單線圖節(jié)點過程中，通過計算每個設(shè)備的包圍矩形可以得到設(shè)備需要占用的空間范圍，該范圍首先計算到當(dāng)前設(shè)備節(jié)點的偏移值數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，并更新當(dāng)前分支起始節(jié)點在分支方向的向前和向后偏移值。每計算完一個設(shè)備節(jié)點，相應(yīng)累加分支長度，分支左右兩側(cè)所有設(shè)備和子分支的最大空間范圍占用值即為當(dāng)前分支需要占用的向前和向后偏移值，而分支的總長則計算到父分支起始節(jié)點的向前或向后偏移值中。

由于分支存在父分支、子分支這樣一個層次級別關(guān)系，所以在計算分支的空間范圍占用過程中使用了自底向上迭代計算方式，即先計算級別最低的子分支的空間占用，然后依次累加到父分支，再到父分支的父分支，一直到線路主干，自底向上迭代計算方式，參照圖3是本發(fā)明實施例自底向上迭代計算方式示意圖，由于可能出現(xiàn)斜向放置的分支或組合設(shè)備出線調(diào)整的情況下，需要用到垂直方向上的偏移，計算下一設(shè)備節(jié)點需要的垂直偏移值保存在當(dāng)前設(shè)備節(jié)點，在調(diào)整節(jié)點時再應(yīng)用到下一設(shè)備節(jié)點。

計算的每一個設(shè)備節(jié)點的偏移值存放到偏移值數(shù)據(jù)中，以備后續(xù)的空間膨脹階段用于位置調(diào)整。

步驟2:膨脹設(shè)備和分支的空間位置占用，使線路和設(shè)備不重疊?？臻g位置膨脹處理過程，參照圖4本發(fā)明實施例空間膨脹階段處理流程示意圖，整個處理過程采用廣度優(yōu)先搜索方式。

獲取線路的起始電氣點和線段，初始化當(dāng)前節(jié)點數(shù)據(jù)，如果當(dāng)前節(jié)點非空，則進入節(jié)點處理過程，對于每個單線圖設(shè)備節(jié)點，處理過程主要步驟包括：

步驟401，偏移數(shù)據(jù)預(yù)處理，遍歷存在需要轉(zhuǎn)移偏移值的串聯(lián)設(shè)備節(jié)點，執(zhí)行首末端偏移值的交換，交換規(guī)則如下：

首端偏移中的向后偏移值＝MAX(首端向后偏移值，末端向后偏移值-串聯(lián)設(shè)備圖符寬度)；

末端偏移的向前偏移值＝MAX(末端向前偏移值，首端向前偏移值-串聯(lián)設(shè)備圖符覽度)。

步驟402，從線路起點開始，采用廣度優(yōu)先的策略搜索線路拓撲，主要步驟包括：

對于每一個節(jié)點，計算當(dāng)前分支方向上的總偏移值，包括X方向和Y方向的偏移值；

如果當(dāng)前電氣點與父電氣點同方向，則當(dāng)前分支方向上的偏移值為父節(jié)點向前偏移值與當(dāng)前節(jié)點向后偏移值的和。

步驟403，如果偏移值不為0，則遞歸調(diào)用移動處理函數(shù)，移動后續(xù)所有受影響的對象；對象移動處理過程，參照圖5本發(fā)明實施例受影響對象移動處理流程示意圖，移動處理過程主要步驟包括：

獲取起始移動的設(shè)備和線段，初始化搜索節(jié)點隊列；

從搜索節(jié)點隊列中獲取當(dāng)前節(jié)點，如果當(dāng)前節(jié)點非空，則移動當(dāng)前節(jié)點對應(yīng)的所有設(shè)備，并記錄需要處理的線段，以及線段的首末端標(biāo)志；

獲取下一級搜索電氣點，加入搜索節(jié)點隊列；

以上處理過程直到當(dāng)前節(jié)點為空時結(jié)束；

對于上面步驟記錄的待處理線段，根據(jù)線段兩端的處理標(biāo)志，如果兩端都處理了，則調(diào)用移動處理，如果只是其中一段處理了，則調(diào)用端口位置調(diào)整處理；

移動過的對象需要記錄已移動節(jié)點數(shù)據(jù)，以便后續(xù)的壓縮階段使用。

步驟3:壓縮設(shè)備和分支的空間位置占用，優(yōu)化布局顯示。

在壓縮階段用到了角勾鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以在執(zhí)行壓縮前，需要先初始化角勾鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。角勾鏈初始化過程，參照圖9是本發(fā)明實施例角勾鏈平面初始化操作流程示意圖，初始化過程主要步驟包括：

初始化布線連接線，從數(shù)據(jù)庫中加載布線連接線信息；

初始化組合設(shè)備子對象關(guān)系，在角勾鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，組合設(shè)備展開的所有內(nèi)部對象將作為一個整體，對應(yīng)一個角勾鏈設(shè)備方塊；

添加所有設(shè)備到角勾鏈平面，創(chuàng)建對應(yīng)的設(shè)備方塊，對于添加失敗的設(shè)備，先記錄下設(shè)備信息，以便后續(xù)過程重試添加；

添加已完成布線的連接線到角勾鏈平面，遍歷線段的所有頂點，對于每個區(qū)段和拐點創(chuàng)建對應(yīng)的線段方塊；

多次嘗試角勾鏈平面在設(shè)備上下左右四個方向偏移后的位置是否能放置設(shè)備，如果能放置則創(chuàng)建對應(yīng)的設(shè)備方塊，如果失敗則該設(shè)備不再考慮角勾鏈結(jié)構(gòu)的支持。

按照調(diào)整位置階段相反的順序依次處理每一個已調(diào)整節(jié)點數(shù)據(jù)，調(diào)整的偏移量與膨脹階段相反。參照圖6是本發(fā)明實施例空間壓縮階段處理流程示意圖，對于每一個調(diào)整過的偏移數(shù)據(jù)，處理過程主要步驟包括：

計算可忽略的空白空間長度，后續(xù)的折半處理過程處理到該長度則自動停止；

計算壓縮的最大移動量：根據(jù)已處理節(jié)點數(shù)據(jù)，計算反方向壓縮的最大移動量；

計算壓縮的允許移動量：采用折半查找的方式，通過角勾鏈的區(qū)域查找算法，檢查待移動區(qū)域是否允許移動，如果允許則繼續(xù)折半，一直到不能放置或到達最小允許的調(diào)整間距。

基于角勾鏈的區(qū)域查找，也就是確認在一個指定區(qū)域中是否有移動對象外的設(shè)備方塊或線段方塊。參照圖8是是本發(fā)明實施例基于角勾鏈的空間占用情況查找示意圖，算法主要步驟包括：

步驟801，用角勾鏈點查找的算法定位到我們所要檢查的區(qū)域的左上角點所在的方塊。

步驟802，檢查該方塊是否為空方塊。如果不是的話，這個邊緣就是一個設(shè)備方塊或線段方塊的邊緣。也就是說，這個區(qū)域中有設(shè)備或線段方塊存在；

步驟803，如果在步驟802中找到了設(shè)備或線段方塊，判斷該方塊對應(yīng)的設(shè)備或線段是否在移動對象列表中，如果不在，那么整個搜索就完成了。如果是空方塊的話，就移動到接觸到我們關(guān)注區(qū)域右邊緣的下一個方塊。

步驟804，重復(fù)步驟802和步驟803，直到找到移動對象范圍外的設(shè)備或線段方塊；

如果經(jīng)過步驟804依然無法找到，則該區(qū)域為空域組成。即允許設(shè)備和線段移動到該區(qū)域。

參照圖10是本發(fā)明實施例空間壓縮階段對象移動操作流程示意圖，移動對象到新位置，主要步驟包括：

遍歷所有待移動的設(shè)備，獲取所有設(shè)備間的內(nèi)部連接線和邊界連接線，以便針對內(nèi)部連接線和邊界連接進行相應(yīng)的處理策略；

遍歷所有內(nèi)部連接線，對于未完成布線的連接線加入重布連接線列表；

遍歷所有邊界連接線，對于已完成布線的連接線執(zhí)行拆線操作，并加入重布連接線列表；

從角勾鏈平面移除所有待移動設(shè)備和連接線對應(yīng)的設(shè)備方塊和線段方塊；

在移動目標(biāo)位置重新插入待移動設(shè)備和連接線對應(yīng)的設(shè)備方塊和線段方塊；

移動設(shè)備和連接線到新的坐標(biāo)位置；

待重布連接線自動重新布線；

完成布局壓縮操作。

以上對本發(fā)明實施方式進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體實施方式對本發(fā)明進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的系統(tǒng)及方法；同時，對于本領(lǐng)域的

一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。