农业电力巡检系统中路径分析算法与实现

农业电力巡检系统中路径分析算法与实现许童羽，杨婷婷（沈阳农业大学 信息与电气工程学院，辽宁 沈阳 110161）摘 要：讨论了农业电力巡检系统的路径分析算法,并在 eSupermap 环境下,以某区级农电局电道网数据为例,利用 eVC 及eSupermap 二次开发类库实现了其最短路径和最佳路径分析。关键词：路径分析；电力巡检；二次开发中图分类号：P208文献标识码：B文章编码：16726251（2008）12003502Route analysis algorithm and its realization in the application of Agriculture Power InspectionXU Tong-yu，YANG Ting-ting(College of Information and Electric Engineering, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China）Abstract:This paper deals with the algorithm of route analysis in the application of Agriculture Power Inspection, and realizes theshortest and optimum route analysis in the eSupermap environment using eVC and eSupermap class library.Key words:Route analysis; Power inspection; Second development农村输电线路呈现的电压等 级 多 、 输 电 线 路 长 、地域分布广等特点 ， 在巡视和管理上存在 诸 多难点 。 线路巡检管理是 有 效 保 证 输 电 、 变 电 、 配 电 线 路 及 其 设备安全的一项基 础 工 作 。 通 过巡视检查可及时发现 设备缺陷和危及线 路 安 全 的 隐 患 ， 辅 助 制 定 具 体 的 检 修 方 案 ， 是 预 防 事 故 发 生 、 保 证 线 路 安 全 和 电 力 系 统 稳定的有效手段 。 传统的农业电力线路巡视 流 程存在 着人工工作量大 、 手工录入易出错 以 及不便于巡检人 员监督管理等诸多 弊 端 ， 针 对以上几点研究和开发具 备巡检现场手 持 设备自动录 入 ， 通 过 数 据 线 与 PC 机 系统无缝连接 以 及 GPS 跟踪定位导航监督等特 点 的电 力 巡 检 系 统 ， 具有较高的实用价值 。 进 行 路 径 分 析 ，能够提供最短路径 ， 给 后 续 工 作 带 来 极 大 的 方 便 ， 进 而进行导航以免巡 检 员 迷 路 走 失 。 因此路径分析是此 系统中最基本和重要的功能之一 。路径网络分析是运筹学模型中 的 一 个 基 本 模 型 ， 它的根本目的是研究 、 筹划网络工程如 何 安路径分析 是其中最基本的 功 能 ， 其 核 心 是 对 最 短 路 径 、 最 佳 路 径 的 求 解 。 从 网 络 模 型 的 角 度 看 排 ， 并使其运行效果 最 好 。 为 了 进 行 网 络 路 径 分 析 ， 需要将网络路径转换 成 有 向 图 。 无 论 是计算最短路径还是最佳路径 ， 其 算 法 都 是 一 致 的 ， 不 同 之处在于有向图中每条 弧 的权设 置 。 如 果 需 要 计 算 最 短 路 径 ， 则权值设置为两 个 节点 的 实 际 距 离 ； 而 要计算最佳路径 ， 则 可 以 将 权 值 设 置 为从起点到终点的时间或费用 。1算法的选择及原理在众多的最短路径算 法 中 ， Dijkstra 算 法 因 其 能适 应 网 络 拓 扑 的 变 化 ， 加 之 性 能 稳 定 ， 在 最 短 路 径 分 析中得到较为广泛 的 应 用 。 鉴于以上原因 综 合分析选 用 Dijkstra 算法的基本思想设计自己的路 径分析类 。Dijkstra 算法的基本思想就是以始发点 X0 为 根 节 点 ， 遍 历 所 有 距 X0 距离最短或时间最短的 邻 近 节 点 ， 逐 步 遍 历 ， 逐 步 邻 近 ， 直至所有节点全部遍历 一 遍 ， 直 至 目 标 点 ， 这 样 每 一 节 点 Xi 距 离 X0 均 为 距 离 最 小路 径 。最 短 ，程为：也 就 是 寻 找这样一个路径 ， 使 两 点 之 间 的 距 离即 Dist = min Dist (i,j)。描述该算法的实现过 用带权的邻 接矩阵 Cost 来表示带权的具有 N 个结 点 的 有 向 图 ， Cost i,j 表 示 弧 的 权 值 ，如 果 从 Vi 到 Vj 不 通 ， 则 Cost i,j =， 然 后 引 进 一 个 辅 助 向 量 Dist ， 每 个 分 量 Dist i 表 示 从 起 始 点 到 每 个 终 点 Vi 的 最 小 权 值 ， 假 定 某 向 量 的 起 始 点 在 有 向图中的序号为 m， 并 设 定 该 向 量 的 初 始 值 为 Dist i=Cost m ,i ,ViV 。 式 中 V 是 结 点 的 集 合 。 令 S 为 已 经找到的从起点出 发的最短路径的终点 的 集合 ， 初收稿日期：20081029；修回日期：2008-11-17作者简介：许童羽（1967-），男，博士，副教授，研究方向：电力企业信息化、电能质量分析。始 值 为 S = Vm， 则 ： 第 1 步 选 择 Vj， 使 Dist j =min Dist i | Vi V -S ， ViV， Vj 就 是 当 前 求 得 的 一 条 从 Vm 出 发 的 最 优 路 径 的 终 点 ， 令 S =SY Vj： 第 2 步 修 改 从 V 出 发 到 集 合 V-S 中 任 一 顶 点 Vk 的 最 短 路 径 长 度 ， 如 果 Dist j + Cost j,k Dist k ， 则 做 第 三 步 ： 第 3 步 修 改 Dist k 为 Dist k = Dist短 路 径 、 最 快 路 径 的 运 算 ， 并将所通过的道路 高 亮显 示 在 地 图 上 ， 在这里需要使用类 CSePathAnalyst 来 完 成 路 径 分 析 功 能 。 CSePathAnalyst 是路径分析的基类 ， 它 实 现 了 路 径 分 析 的 基 本 方 法 ， 可以进行最短路径分 析 。 也 可 以 从 CSePathAnalyst 派生出一个自己的路径 分析类 ， 重载 GetDistance 方法， 然后在该方法中根据 具 体 的 规 则求 出 记 录 集 中当前弧段记录的正向距离和 反 向 距 离 即 可 。 如 先 调 用 SetDatasetNetwork， 指 定 进 行 路 径 分 析 的 网 络 数 据 集 (仅 设 置 一 次)， 再 反 复 调 用 Analyse 方 法 进 行 路 径 分 析 。 进 行 路 径 分 析 返 回 的 结 果是 组成路线的弧段的 ID 序 列 、 路 线 上 的 节 点 的 ID 序 列以及整个路线的长度 。 可 以 通 过 弧 段 的 ID 序 列 取 出 弧 段 对 象 ， 然后再添加到跟踪层上 ， 以 某 一 风 格 显示。路径实现流程 ：（1） 从 动态分段属性表中获取对应分段信息获取 对应的分段点 。j +Cost j,k， 重复第 2、 3 步操作共 N-1 次，由此求得从 V ， 出发到图上各个顶点的最佳路径是依 路 径权 值递增的序列 。 这样， 便可找出指定点之 间的 某 种 量 度最小的路径 ， 达到最佳路径分 析的目的 。2巡检系统中路径分析的实现2.1eSuperMap 及其二次开发方式充 分 考 虑 到移动设备资源紧缺的特点 ，从 数 据 结构到基本算法都力 求 精 益 求 精 ， 以 其 考 虑 到 要 求 对 资源 消 耗 极 低 、 功 能 强 大 、 性 能 优 异 、 系 统 稳 定 、 可 移 植 性 好 、 用 户 能 灵 活 定 制 系 统 等 方 面 ， 选 用 北 京 超 图公 司 的 eSuperMap 作 为 应用软件 开发的二次开发平 台 。eSuperMap 以类库的方式进行 分 发 ， 支 持 Visual（2）将分段点插入到由路 口点组成的基本网络 C+和 eMbedded Visual C+等 开 发 工 具 ，动设备上 的运行速度采用了 eVC。2.2数据处理与准备考 虑 到 在 移中 ， 修改网络的结构和对应的连接关系 。（3） 从输入信息中获取起点 、 终 点 、 断 点 ， 将 它 们插入 到基本网络结 构 中 ， 同时修改网络中点的 连 接 关系和对应的权 。（4） 利用 Dijkstra 算法进行路径计算 。（5） 获 取 最 短 路 径 的 经 过 轨 迹 ， 利 用 eSuperMap提供的显示功 能将路径可视化 。路径分析实现结果如图 1 和图 2。巡 检 系 统 在 定位和巡线过程中需要电气线 路 和支 撑设备的基本数据 ， 在 超 图 的 桌 面 地 图 处 理 软 件 Su- perMap Editor 中 ， 将配电线路及杆塔 、 变 压 器 、 开 关 等 配电设备的地理信息及属性信息录入 工 作空间中 ， 数 据 格 式 为 *.SDB， 将工作空间的投影 方 式 转 换 为 经 纬 坐 标 方 式 ； 利 用 eSmTranslator 数 据 格 式 转 换 工 具 将 桌 面 文 件 SDB 格 式 转 换 成 PM2 格 式 。 PM2 格 式 文 件 是 eSupermap 存储和管理空间数据的文件格式 ， 每 个 PM2 格式 文件包含了数据源 、 资源和地图三个部分 ， 在转换的过程中 ， 应 将 符 号 库 、 线 型 库 等 资 源 与 工 作 空间的投影信息及方式一同转换到 新的 PM2 格 式 文 件 中。2.3 基于 eSuperMap 路径分析的实现路 径 分 析 模块是应用软件的重要模块 ， 它 实 现 计 算最优路径的功能 。 路径分析模块是应 用 软件的重要 模 块 ， 它 实 现 计算最优路径的 功 能 。 在 此 模 块 中 ， 巡 线人员既可以将当 前 点 当 作 导 航 起 始 地 ， 也 可 以 在 地 图上选定任一 点 作 为 起 始 地 ， 再选定一个目的地 ， 进 行最短路 径分析和最佳路径分析后可以进行导航 。通过点击屏幕上的某一点 ， 确 定 起 点 (或 以 当 前GPS 定位信息为起点 ) 和 终 点 ， 点 击 后 分 别 用 不 同 颜 色的方形图标表示 ， 选择完毕后进行起 点 到终点的最 图 1 路径分析总界面3结语图 2 选择分析层界面路径分析是农业电力巡检系统 的 重 要 组 成 部 分 。本文讨论了巡检系 统的路径分析的算 法 及实现 。 通 过 结 果 演 示 ， 表明所采用的路径 分 析算法准确 、 可 靠 。同 时 ， eSuperMap 的 二 次 开 发 类 库 CSePathAna- lystCGisView 及它 的可重用子类库方便实用 ， 用 eVC 对 eSuperMap 进行二次开 发实现其路径分析功能是切（下转第 39 页）进 行 分 析 ， 得 到 相 应 的 E-R 模 型 ， 如 图 3 所 示 。 在E-R 图 的 基 础 上 ， 结 合 Oracle9i 数 据库的特点进行规 2.3 JDBC 技术JDBC ( Java Database Connectivity, Java 数 据 库 互 连) 是 一 种 基 于 JAVA 的数据存取技术 ， 由 一 组 用 Ja- va 语言编写的类与接口 组 成 ， 利 用 JDBC 提 供 的 标 准 API 可 以 对 数据库进行访问和相应的操 作 处理 ， 一 般步骤为装载驱动 程 序 、 建 立 数 据 库 连 接 、 访 问 数 据库、 执行 SQL 语句、 断开数据库连接 4,5,6。 气候资料处 理信息系统中的气候 信息查询和统计所需 要 数据库访 问操作 ， 均采用 JDBC 技术实现 。3 结束语系 统 以 ORACLE9i 为数据库管理系统 ， 以 JSP 为服 务 器 端 实 现 技 术 ， JDBC 为 数 据 库访问技术开发了 范 化 即 得 到 关 系 模 型 ， 根据关系模型建立数据库 ，包 括 三 个 数 据 表 ： 逐 日 气 象 信 息 表 （dayweather）、点信息表 （stations）、 用户信息表 （users）。共站图 3 系统 E-R 图基 于 /S 模式的 气候资料信息处 理 系 统 。该 系 统 能 克2系统实现及关键技术2.1触发器的使用触 发 器 是 存储在数据库中的带名块 ，服 现 有 C/S 模式频繁访问数据库 带来的网络瓶颈 ， 不需 安装客户端应用 程 序 ， 方便系统升级维护 ， 有 利 于 新技术在气象中的 应 用 ， 从 而 提 高 气 象 信 息 服 务 的 质 量， 是开发气候信息系统的可 行选择 。当 数 据 库 发生 删 除 、 更 新 、 插入数据等触发器事件时 ， 自 动 通 知程序采取相应的措施 ， 是保证数据库 完整性的方法之 一 。 本 系 统 中 为 了保证逐日 气象资料更新时 ， 更 新 站 点 信 息 表 中 资 料 的 起 止 日 期 ， 创 建 了 触 发 器add_day_station， 创建语句如下 ：CREATE OR REPLACE TRIGGER add_day_stationAFTER INSERT ON dayweather FOR EACH ROW BEGIN参考文献1 樊 胜C/S 与 B/S 的 结 构 比 较 及 Web 数 据 库 的 访 问 方 式 J情 报 科 学 ，2001，(4)：443445.2 李 书 杰 ，李 志 刚B/S 三 层 体 系 结 构 模 式 J河 北 理 工 学 院 学 报 ，2002，(S1)：2533.3 张 维 明 信 息 系 统 集 成 技 术 M 北 京 ： 电 子 工 业 出 版 社 ，2002.211237.4 刘 荣 华 ，张 扬 ，聂 颂 ,等Oracle 数 据 库 管 理 与 应 用 系 统 开 发 M北 京 ：人 民 邮 电 出 版 社 ，2005.213420.5 黄 浩 文 ，黄 静 舒 JSP 核 心 技 术 和 电 子 商 务 应 用 实 例 M北 京 ：机 械 工 业 出 版 社 ，2001.316.6 飞 思 科 技 产 品 研 发 中 心Java 2 应 用 开 发 指 南 M北 京 ：电 子 工 业 出 版 社 ，2002.487549.Update stations set enddate= (:old.ndate)(:old.