基于邊界生長法的光伏方陣邊界自動繪制的實現

王路軍

摘 要：借組AutoCAD強大的二次開發工具ObjectARX，提出了一種針對光伏電站工程圖中方陣邊界的自動繪制方法，從而為后期的光伏組件串的相關處理提供了一種預處理方法。采用該方法可實現凸多邊形和凹多邊形方陣邊界的自動繪制。

關鍵詞：組件串；外接矩形；AutoCAD；ObjectARX

中圖分類號：TM914 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.011

AutoCAD實體對象，即具有圖形表示的數據庫對象，比如直線、圓、圓弧、文本、三維實體、面域、樣條曲線和橢圓等，這些都是AutoCAD 本身自帶的實體，是用戶與AutoCAD 交互的主要對象，也是AutoCAD 二次開發者主要的開發對象。ObjectARX 技術可提供根據實體標識符提取實體屬性和編輯實體的編程接口，可快速、準確地實現圖形控制或變換。

1 光伏方陣邊界劃分

1.1 光伏方陣邊界劃分的概念

在設計光伏太陽能發電站時，應在廠區內先布置組件串、劃分方陣，在每個方陣中布置匯流箱、逆變器等，收集整個方陣匯聚的電流，并將直流電流轉化為交流電流后，再從各個方陣匯總到總配電區域。由于廠區地形和方陣容量的要求不同，方陣內布置的組件串有可能是規則的四邊形，也有可能是不規則的多邊形。這就要求手動畫方陣時要涵蓋整個方陣的角點或拐點，這樣才能準確地畫出方陣多邊形。如圖1所示，圖中紅色邊界包圍的區域為一個方陣。方陣“005WBx”“004WB”“005WB”是非常規則的正四邊形，而方陣“006WBx”“006WB”右邊邊界是非常不規則的鋸齒形狀。因此，需要考慮如何用程序在AutoCAD中自動實現方陣邊界線的繪制。

1.2.1 組件串組成選擇集

用戶選擇組件串實體時有多種選擇方式，比如點選、交叉多邊形選取、窗口選取和框選等。選取實體方式具有的多樣性造成選擇集中的組件串有可能是無序的，比如用戶選擇實體時，先選擇一行組件串中后面的組件串，再選擇前面的組件串；先選擇后面的組件串，再選擇前面的組件串等。

1.2.2 按行分組選擇集中組件串

將組件串按行分組，分別計算每組組件串整體的邊界外接矩形。確定分組的步驟為：根據每行組件串的縱坐標確定選擇集中組件串的行數，并確定分組類別；將組件串中縱坐標相同的歸為同一組；計算每組組件串的邊界外接矩形。

1.2.3 從上到下按縱坐標遞減排序組件串

從原則上看，邊界是可以沿任意方向生長的，但為了減少邊界增長的復雜度，應確定邊界生長的某個方向。這就需要對組件串組進行排序，一般選擇從上到下、縱坐標遞減的排序方式，即從上到下生長方陣邊界。

1.2.4 確定邊界生長的種子

定義一個初始方陣邊界，并將第一組組件串構成的邊界外接矩形的頂點坐標初始化為一個邊界數組，從而確定邊界生長的種子。

1.2.5 確定方陣邊界的生長規則

方陣邊界的增長是通過修改初始邊界數組的拐點坐標或增加拐點坐標到邊界數組實現的。邊界拐點數組隨著組件串組的遍歷不斷增加或修改。根據上、下兩行組件串組的左、右邊界點對齊情況，可以分為以下9種情況，如表1所示，組件串組1簡稱“組1”，組件串組2簡稱“組2”。表1中的組件串組1或組件串組2的邊界線表示組件串組的外接矩形，左、右邊界點的比較以橫坐標表示。

對于表1中的第一種情況，如圖2所示，只需要將組件串組1外接矩形左下角的拐點p1坐標修改成組件串組2的外接矩形的左下角拐點P1′坐標，并將組件串組1外接矩形右下角的拐點p4坐標修改成組件串組2的外接矩形的右下角拐點P4′坐標，即可完成邊界生長。

對于表1中的第二種情況，如圖3所示，需要將組件串組1外接矩形左下角的拐點p1坐標修改成組件串組2的外接矩形的左下角拐點P1′坐標。組件串組1外接矩形右下角拐點的坐標保持不變，但要增加2個拐點到邊界數組，如圖3中的點p5和點p6。增加的拐點p5的橫坐標與組件串組2右上角的拐點橫坐標相同，縱坐標與組件串組1右下角拐點的縱坐標相同。增加的拐點p6為組件串組2右下角拐點。

對于表1中的第三種情況，如圖4所示，需要將組件串組1外接矩形左下角的拐點p1坐標修改成組件串組2的外接矩形左下角拐點P1′坐標，組件串組1右下角拐點p4的坐標修改為組件串組2上邊界與之垂直對應的拐點P4′所在的點的坐標；增加2個拐點p5和p6到邊界數組，分別為圖4中組件串組2上右上角的拐點和右下角的拐點。

對于表1中的第四種情況，如圖5所示，組件串組1左下角拐點不變，在它右邊增加1個拐點p2到邊界數組，該點的橫坐標與組件串組2左下角橫坐標相同，該點的縱坐標與組1左下角的縱坐標相同；在組件串組2的左下角增加1個拐點p1到邊界數組；將組件串組1右下角的拐點p6坐標修改為組件串組2右下角拐點P6′坐標。

對于表1中的第五種情況，如圖6所示，將組件串組1左下角拐點p3坐標修改為組件串組2上邊界中間的P3′點坐標；在組件串組2左邊界增加2個拐點到邊界數組，分別為組件串組2左上角的拐點p2和組件串組2左下角的拐點p1；將組件串組1右下角的拐點p6坐標修改為組件串組2右下角的拐點P6′坐標。

對于表1中的第六種情況，如圖7所示，將組件串組1左下角拐點p3坐標修改為組件串組2上邊界點P3′的坐標；將組件串組1右下角拐點p6的坐標修改為組件串組2上邊界點P6′的坐標；將組件串組2的4個拐點坐標p1、p2、p7和p8加入邊界生長數組。

對于表1中的第七種情況，如圖8所示，增加4個拐點p1、p2、p7和p8到邊界生長數組。點p2和p7在組件串組1上；p1和p8分別是組件串組2左下角的拐點和右下角的拐點。

對于表1中的第八種情況，如圖9所示，增加4個拐點p1、p2、p7和p8到邊界生長數組，拐點p2在組件串組1上，其余3個拐點分別是組件串組2左下角點p1、右上角點p7和右下角點p8；將組件串組1右下角的拐點p6的坐標修改為組件串組2上邊界點P6′的坐標。

對于表1中的第九種情況，如圖10所示，將組件串組1左下角的拐點p3坐標修改為組2上邊界點P3′的坐標；增加4個拐點p1、p2、p7和p8到邊界生長數組，分別是組件串組2左上角點p2、左下角點p1、右下角點p8和組件串組1下邊界線上的點p7。

1.2.6 開始邊界生長

循環遍歷所有組件串組，按照邊界生長規則開始邊界生長，并確定最終的方陣邊界拐點的數組。

1.2.7 結束邊界生長

結束邊界生長，根據最終生成的邊界數組完成方陣邊界的繪制。

需要注意的是，因選擇集中實體對象的順序可能是有序的，也可能是無序的，如果要對組件串按順序編碼，可能還需要對每組中的組件串按橫坐標從小到大排序。本文只討論方陣邊界的繪制，不考慮組件串編碼，因此，可不考慮每組內組件串的排序。

2 結束語

傳統的光伏電站組件串布置需要以方陣為單位劃分、計算電廠容量。而往往1個光伏電站的組件串多達數萬個，如果手動劃分方陣，則不僅速度慢，而且畫方陣邊界線點選各個頂點時容易出錯，可能需要多次修改，才能確定最后的方陣邊界線。經實驗證明，采用本文研究的方陣邊界自動繪制算法，在用戶選完組件串后，按回車就可以快速、準確地自動繪制出方陣的邊界線、添加方陣標注，且無論邊界是凸多邊形，還是凹多邊形都可以順利繪制，大大縮短了設計光伏電站的時間，為后續的光伏電站設計提供了一種預處理方法，在一定程度上提高了光伏電站的設計水平。

參考文獻

[1]宋延杭，王川，李永宣.ObjectARX實用指南：AutoCAD二次開發[M].北京：人民郵電出版社，1999.

[2]李世國.AutoCAD高級開發技術：ARX開發及應用[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]李世國.AutoCAD 2000 ObjectArx編程指南[M].北京：機械工業出版社，2000.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： By the second set of powerful development tools AutoCAD ObjectARX， photovoltaic power plant is proposed for drawing boundaries phalanx automatic drawing method， thus providing a pretreatment method for handling late-related strings of PV modules. Using this method can automatically draw concave polygon convex polygon and square boundaries.

Key words： module string； external rectangle； AutoCAD； ObjectARX