自动导入管网图的燃气管网水力计算程序开发.pdf

第3 1卷第 1 期 2 0 1 1年 1月 煤 气 与 热 力 GAS & HEAT V0 1 31 NO 1 J a n 2 0 1 l 自动导入管 网图的燃气管 网水力计算程序开发 张 宁， 解 东来 ( 华南理工大学 化学与化工学院，广东 广州 5 1 0 6 4 1 ) 摘要： 介绍 了A u t o C A D的 D X F文件 ( 图形 交换文件) 数据格式特点， 利用 D X F文件作为 数据接 口， 为燃气管网水力计算程序开发 了管网拓扑结构图 自动导入功能。该方法可根据 管道属 性导入 管网图， z间 -z - 化管道数据输入过程。通过实例进行 了验证。 关键词 ： 燃气管网； 水力计算 ； 自动绘图； 管网拓扑结构图； 图形交换文件 中图分类号 ：T U 9 9 6 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 0 4 4 1 6 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 A 3 5 0 4 De v e l o pme n t o f Ga s Ne t wo r k Hy d r a ul i c Ca l c u l a t i o n Pr o g r a m wi t h Aut o ma t i c I m p o r t o f Ne t wo r k To po l o g y M a p zHANG Ni n gXI E Do n g l a i A b s t r a c t ： T h e d a t a f o r ma t o f A u t o C A D d r a w i n g e x c h a n g e fi l e( D X F )i s i n t r o d u c e d U s i n g D X F fil e a s d a t a i n t e r f a c e，t h e a u t o ma t i c i mp o r t f u n c t i o n o f n e t wo r k t o p o l o g y ma p i s d e v e l o p e d f o r h y d r a u l i c c a l c u l a t i o n p r o g r a m o f g a s n e t wo r kThe p r o g r a m c a n i mp o t h e n e t wo r k t o p o l o g y ma p a c c o r d i ng t o t h e pi pe l i n e a t t r i b u t e a n d s i mp l i f y t h e d a t a i n p u t pr o c e s s I t i s v e r i fie d b y a c a s e Ke y wo r ds ： g a s ne t wo r k；h y d r a u l i c c a l c u l a t i o n； a u t o ma t i c d r a wi n g； n e t wo r k t o p o l o g y ma p； d r a w i n g e x c h a n g e fi l e( D X F ) 随着我国能源结构 的调整 ， 越来越多 的用户开 始使用清洁 、 高效 的管输天然气。燃气管网水力计 算是进行管网设计和运行 的理论基础， 是顺利完成 输配任务的保证 。计算机应用的普及促使水力计算 程序替代了原始的手工平差计算 。目前 ， 应用 比 较直观 、 方便 的程 序 是通 过 面 向对象 的语 言 ( 如 V C ) 编写 ， 用户可以在窗口利用鼠标点击绘制管段 ， 输入计算参数 ， 得到结果。但是 ， 当管网规模越来越 庞大时， 这种输入方法不仅费时 、 费力 ， 还极易出错 ， 因此有必要在水力计算程序 中开发管网拓扑结构图 自动导入 功 能 。 1 水力计算程序功能 目前已有利用 V i s u a l C+开发的水力计算程 序， 可以在可视化界面中由用户利用 鼠标点击绘制 管网计算 图。在管段和节点附近的空间范围内双击 鼠标左键， 弹出相应对话框 ， 输入管段和节 点参数 ， 实现管网和数据的紧密结合。同时程序具有管段删 除、 截断、 改变颜色 、 流向等编辑功能 ， 方便管 网的新 建和改建。并利用解节点方程组法对单气源与多气 源、 高中压与低压 、 环状与枝状管网进行快速 、 准确 的水力计算 ， 并 可将结 果 自动 标 注在水力 计算 图 中 J 。本文在此程序基础 上开发管 网拓扑结构 图 的自动导入功能。 2 A u t o C A D 的 D X F文件数据格 式 2 1 D X F 文件简介 目前 ， 燃气 管道 图大多用 A u t o C A D软件绘制 ， 其储存格式 有 D WG、 D WS 、 D WT、 D X F四种。其 中 前三种文件格式 为二进制形式 ， 不便于数据内容的 查看 ， 只适合 于 A u t o C A D程 序 本 身 的储存 使 用。 D X F是一种 A S C I I 文 本文件 ， 它 包含对应 的 D WG 文件的全部信息 ， 可 以利用文本编辑器来查看其数 据内容 ， 通过它可以很方便 与第三方软件形成 良好 A 3 5 第3 1 卷第 1 期 煤 气 与 热 力 的数据互读 。 2 2 D X F 文件的数据格式 D X F文件的基本构造 形式是 由代码和关联值 组成的数据对。代码( 通常称为组码 ) 表 明数值 的 类型， 关联值则表明具体数值 的大小。每个组码和 关联值在 D X F文件中都单独成行。 D X F文件由多个段 组成 ， 每个段 以组码“ 0 ” 和 字符 串“ S E C T I O N ” 开头， 其后是组码 “ 2 ” 和表示段 名的字符串( 如 E N T I T I E S ) ， 段中间用定义其元素的 组码和关联值 组成 ， 段 尾使 用组码 “ 0 ”和字符 串 “ E N D S E C T ” 结束 。 D X F文件段完整结构包括 以下 7部分 ： H E A D E R段 ： 包含有关 图形 的总体信息 ， 它 由 A u t o C A D数据库版本号和一些系统变量组成。 C L A S S E S段 ： 包含应用程序定 义的类 的信息 ， 这些类的实例出现在数据 库的 B L O C K S 、 E N T I T I E S 和 O B J E C T S段 中。 T A B L E S段 ： 包含应用程序标志表 、 块参 照表 、 标注样式表 、 图层表 、 线型表 、 文字样式表 、 用户坐标 系表 、 视图表、 视 口配置表的定义。 B L O C K S段 ： 包含构成图形中每个块的块定义。 E N T I T L E S 段 ： 包含图形 中的绘 图实体。 O B J E C T S段 ： 包含 图形中的非图形对象。除图 元 、 符号表记录以及符号表 以外的所有对象都储存 在 此段 。 T H U MB N A I L I M A G E段 ： 包含 图形 的预览图像 数据 一 。 3 可 自动导入管网拓扑结构图的计算程序 3 1 D X F文件中管道数据的储存 实现燃气管网拓扑结构图的 自动导人 ， 即通过 线段的图层 、 颜色、 线型、 线宽等属性信 息确定所选 择的管道， 读取它们的起点与终点坐标 ， 然后在水力 计算程序中绘制。其中最为关键的步骤是对管道的 起点和终点坐标的准确查 找。根据 A u t o C A D的绘 图原则 ， 线段都是绘制于某一图层上 ， 当图层 中线段 的颜色、 线型、 线宽等属性信息与图层 自身预定义的 图形属性相同( 通常称为随图层 ) 时， 线段的上述属 性数据没有在用 于储存图形对象信息 的 E N T I T I E S 段的 A c D b E n t i t y子段中表达 ， 而是作为图层的一般 属性数据储存在图层所在的 T A B L E S段。这时如果 根据线段属性数据对管道进行查找时 ， 就需要首先 在 T A B L E S段中找到图层 自身预定义的线段属性 的 组码和关联值 ， 如果所需查找的管段颜色 、 线型、 线 宽的数据和图层 自身预定义的图形属性相符合， 再 在 A c D b E n t i t y 段中找到此线段的起点和终点坐标 ； 当图层 中线段的颜色 、 线型 、 线宽等属性信息与图层 自身预定义的属性信息不相同时， 线段属性数据的 组码和关联值就储存在 A c D b E n t i t y 段 中， 可直接在 此段中查找 。根据管道属性查找坐标 时， 为防止有 效数据的遗漏 ， 需要逐行读取储存的数据 ， 根据线段 属性 数据 的储存 方式 的不 同， 定位 于 T A B L E S或 A c D b E n t i t y段 ， 再找到相应管道的起点和终点坐标。 3 2 自动导入管网图功能的实现方法 在程序 自动导 人之前 ， 首 先要 对绘制 管道 的 A u t o C A D文件进行前期处理。程序的查找范围为图 1 所示导人管网简图命令对话框 中的管段属性下拉 列表中列出的图层的名称( 导人管网图层 1 、 导入管 网图层 2 ) 、 线段 的颜 色 ( 红色 、 蓝色 、 白色 ) 、 线 型 ( 直线 、 虚线 、 点划线) 、 线宽 ( 0 3 m m、 0 6 m m、 0 9 m m) 。如果需要导入管道的属性信息不在上述可选 范围内， 需要在 A u t o C A D中对管道属性进行前期修 改 ， 使得需要查找的管道属性在上述可选范围之内。 然后把通用的 D WG文件另存为 D X F文件。 图 1 导入 管网简 图命令对话框 在燃气水管网力计算程序中打开导入管网简图 命令对话框 ， 选择导入线段的图层、 颜色、 线型、 线宽 等属性信息 。其中图层作为线段存在的基础 ， 为必 选项 ； 其他 3项可 以根据进一步 由管道属性精确查 找的需要选择其中 1 项。 图 2为管道 的起点和终点坐标的查询流程图。 程序首先打开储存管 网信息的 D X F文件 ， 调用 V C 的 R e a d S t r i n g 命令逐行读取管网数据 。当查询到储 存线段信息的 A c D b E n t i t y段 ， 找到线段的图层名组 码， 如果组码的关联值与导人管网简图命令对话框 的选定值相同， 接着判断此 图层 中线段是否全部导 入 ， 如果全部导入， 定位于 A c D b E n t i t y 段下的 A c D b - A 3 6 张宁， 等： 自动导入管网图的燃气管网水力计算程序开发 第3 1卷第 1 期 L i n e 子段 ， 读取线段的起点和终点坐标 ； 如果还需要 根据图层 中线段 的属性信息进一步进行筛选 ， 则首 先需要判断是根据线段的颜色 、 线型、 线宽 3个属性 中哪个属性进行选择 。例如选择 的是颜 色属性 ， 首 先判断线段的颜 色是否随图层设置 ， 如果随图层设 置， 在 T A B L E S段 中， 寻找图层名 的组码 ， 确定组码 的关联值与选定值相同的图层 ， 接着寻找此图层名 下线段 的颜色的组码 ， 如果组码 的关联值 与选定值 相同， 在 A c D b L i n e 段 中找到此线段 ， 然后读取起点 和终点坐标 ； 如果线段 的颜色不随图层设置 ， 则直接 在 A c D b L i n e 段 中根据管道颜色找到该线段 的起点 和终点坐标即可 。 图 2 管道 起 点 和终 点 坐 标 查 询流 程 所有查询到的与导人管网简图命令对话框相关 两点重合 ， 节点编号为坐标相同点的编号 ； 如果不相 的管道的起 、 终点坐标储存在一个文件中 ， 燃气管网 同， 节点编号为当前节点编号的最大值加 l 。 水力计算程序读取此