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摘要：随着社会经济和科学技术的快速发展，现代电力系统为适应电网规模和地理跨度的扩大，已开始大力开展具有“自动化、信息化、互动化”特征的智能电网的推广应用工作。为直观的处理智能电网有的大量信息数据，可以直观显示数据信息的可视化图形技术得到了电力系统软件开发者和广大电力系统用户的认同，并逐渐成为电力系统各种分析计算软件中必不可少的部分。而Web新技术为可视化图形软件提供了更通用、美观、功能丰富的软件开发平台，进一步完善了电力系统可视化图形软件，使其具有更强的实用性和推广价值。本文基于Web新技术对于电力系统可视化图形软件的开发原则和功能实现提出了一些看法，旨在构建一个良好的人机界面，满足相关操作人员和用户更好的使用体验。
关键词：图形软件；电力系统；Web技术；数据可视化
电力系统的图形软件是一个系统的大型软件工程，传统的电力系统图形软件相关设计虽然已经比较完善，但是并不适用于已实现了发电侧、电网侧、用记侧业务的整体架构的智能电网应用体系，尤其是没有实现Web化，使得电力系统图形软件的使用仅仅局限于专业人员，无法满足不同对电力系统软件提出的不同要求，因此使得电力系统图形软件的有效推广和实际应用难以进行，Web新技术的发现为智能电网相关软件技术的革新创造也更好的技术环境，它更注重用户的互动作用，结束了传统的单向、只读的网络时代对电力系统可视化图形软件的限制，开创了一个双向、互动的网络平台，为相对技术人员开发和应用电力系统可视化图形软件提供了方便。
一、Web环境下电力系统图形软件的特点及功能
随着智能电网规模和相关技术的不断扩大、升级，可视化图形技术以其直观的信息显示特点，迎合了软件开发者和广大用户的需求，在电力系统软件开发中受到了越来越多的关注。由于智能电网对于图形软件直观性、通用性的要求更高，而传统的图形软件存在用户界面与业务逻辑的紧耦合，使得相关系统的应用、升级、维护都有较大的难度，因此提出了基于Web环境下的电力系统图形软件设计、开发要求，并对相关设计提出了如下基本原则：
1、美观的界面显示环境
界面显示环境的美观程度直接关系到用户的使用体验，因此需要加强对图形软件显示界面的美化，从而提高使用者对图形软件的接受程度。
2、软件的可扩展性
针对用户对图形软件功能要求的不断提升，应保证软件的设计和开发可在原有系统的基础上，在确保原有软件功能的前提下不断增加新的功能，使软件具有更强的应用范围拓展能力。
3、软件的开放性
电力系统是一个复杂、系统的工程，各个软件和数据库之间的有效交互对于实现相关系统的正常运作具有重要意义，因此针对电力系统图形软件的设计开发需要满足图形界面与服务器之间的有效对接，使电力系统应用程序和数据库之间进行更有效的交互。
本文基于Web环境提出了更高效、功能更丰富的可视化图形软件的设计开发，旨在提高相关软件的绘图功能和数据可视化功能：
绘图功能设计：相关设计主要从文件、图元、图形操作和数据管理四个方面进行实现。文件方面主要实现新建、打开、保存；图元方面则实现对其进行选择、移动、删除等相关操作；图形操作则是实现将其存储到数据库或文件中，并保证需要时能将其导出使用；数据管理则是实现在数据库中对相关数据的管理和操作。
数据可视化功能设计：相关设计是利用图形技术将数据库、服务器端的数据以饼图、柱图、曲线图等图形图像形式表达出来，满足用户对数据显示的直观要求。
二、基于Web新技术的可视化图形软件的设计和实现
本文针对可视化图形软件的设计确定了采用WPF和WCF技术进行Web化机制的实现，旨在向用户提供友好的人机交互图形平台界面。
相关设计需要实现绘制电力系统电气接线图、存储接线图和设备属性到数据库服务器、通过Web对图形文件进行加载及显示等功能。
（1）主界面窗口设计
采用XAML语言进行主界面的编程，作为程序运行的入口，采用C＃语言支持后台主程序。作为程序主体的后台主程序需要控制包括程序窗体创建和应用程序初始化在内的所有对象。窗口主界面的设计包括系统菜单栏、工具栏、状态栏、绘图界面四个方面。系统菜单栏负责定义对文件的操作，工具栏负责对画布、图元的新建、打开等操作，状态栏则负责显示元件坐标，绘图区域则利用WPF技术实现自定义控件的完成。坐标系统以像素为单位，画布的原点（0，0）被定义为绘图区域的左上角，X轴和Y轴分别为向右和向下的方向。用户通过账号登陆系统，在绘图区域完成电力系统电气接线图的绘制。
软件中各项操作和输入事件均由主程序控制，主程序通过调用事件处理函数中的相应方法完成对图形软件的控制。其中，主界面是软件运行的入口点，WPF则建立前后界面与后台函数的链接，通过在XAML中添加事处处理程序就可以将相应的事件名称作为一个属性添加到某个元素中，并设置该属性的值为相应事件处理程序的名称。在这时，WPF可以利用Grid网络对主界面进行排版，使界面的结构更为清晰、规整。
（2）图形控制设计
作为图形软件的基础，图形控制封装了绘图功能的具体代码，并通过属性和函数方法与主程序和数据库进行交互来实现面向用户的软件的功能，其层次结构如下图：
顶层控制类由NET Framework派生。文档类、设备图元类、工具类则由VisualGraph中派生。
文档类DrawDoc的功能在于在绘图时确认图元的类型和数目，并利用XML文档完成图元的序列化和存储，当需要显示接线图时，再通过XML文档的反序列化将相关数据以接线图的形式显示出来。相关设计采用XML为数据交换语言和存储格式，以此实现网络文件的有效传输。
设备图元类BaseDrawShape对各个图元的绘制过程进行管理。直线图元类负责包括母线、输电线路、连接线等在肉的直线型设备的图元管理，而矩形图元类则负责管理发电机、变压器等设备图元的绘制，各个电力设备都有对应的图元类并自动生成一个ID作为图元的唯一标志。工具类BaseDrawTool封装了所有的图元代码，使相同属性和操作进行了分类，实现了代码的简化。
2、绘图功能的实现
（1）图元的选择
在工具栏中有各种构成单线图的电力设备图元，需要进行合理的图元选择才能进行电力系统接线图的绘制。WPF路由事件可以借助鼠标的点击找到和识别出所选的图元。路由事件可以对元素结中的多个元素调用事件处理程序，RoutedEventHandler是基本的路由事件处理程序委托，如无需对额外的细节进行传递处理，则可使用包含了有关事件细节传递的RoutedEventArgs。
（2）图元的绘制
图形绘制采用的技术是以鼠标为绘图工具的图形拖动技术，针对鼠标的事件一般有五个，因此在WPF中对应的五个事件，即MouseDown、MouseEnter、MouseLeave、MouseMove、MouseUp，以满足采用鼠标绘图的操作要求。
（3）图元的变换
在进行电力系统接线图的绘制时，需要对各种设备图元进行包括移动、旋转、放大、缩小等在内的变换操作，而这些操作的实现都利用派生自Windows.Media.TransForm类的2D变换类完成。同时，由于WPF中的图形为矢量图形，从而也保证了转换过程的速度和不会出现细节的丢失现象。
（4）接线图的保存和加载
一般情况下，数据的存储有文件存储和数据库存储两种方式，本文中图形软件采用的是数据库存储方式。采用XML作为在Web上的数据图形存储交换格式，可以实现跨程序语言、跨网络、跨平台的数据表示和交换，虽然会占用较多的存储空间，但是在简化操作、强化使用方面具有明显的优势。
当用户在系统中新建新的电网接线图时，DrawDoc会确认图元的类型和数目，并通过XML文当序列化存储为XML文档，再通过List<BaseDrawObject>的方法利用文档中图元的公共属性将文当添加到DrawDoc实例图元列表中。
（5）设备参数的录入和查询
设备参数是电力系统网络中每个设备的基本信息的体现，是进行电力系统分析计算的基础。在图形软件中专门利用WCF通信技术设计了一系列设备参数的对话框，方便用户对设备参数进行属性查询。设备参数的录入流程如下图所示：
三、结语
在智能电网中电网可视化的实现可通过基于Web新技术，利用具有丰富图形技术的WPF进行图元的静态、动态可视化。本文所述的电力系统可视化图形软件不仅可以实现变压器、发电机等图元的可视化，还加入了如饼图、柱状图、曲线图等各种动态元素，使可视化元素应用图元。另外，该软件还实现了电力系统数据通过WPF由数据到图形的变换，并能使图形随着数据的变化而进行相应的变化。
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论文作者:卿尚敏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/20
标签：图形论文; 电力系统论文; 软件论文; 电网论文; 系统论文; 数据论文; 操作论文; 《基层建设》2017年第9期论文;