一种面向数据中心的CAD电气图纸链路重建方法及系统与流程

本发明涉及计算机辅助设计图纸解析，具体地涉及一种面向数据中心的cad电气图纸链路重建方法及系统。

背景技术：

1、数据中心建设、调试和运维过程中，电气cad图纸是形成设备台账、供电链路、调试工作量估算、dcim基础数据以及后续运维分析的重要数据来源。该类图纸通常包括电气系统图和平面布置图，其中，系统图主要表达变压器、主开关、母线、出线柜、配电柜及末端设备之间的逻辑供电关系，平面布置图主要表达柜体、设备、房间、列位等物理位置信息。设计院交付的cad图纸往往是dwg、dxf等格式，图纸内包含大量图元、块、文字、连接线、坐标和图层信息，人工能够通过工程经验识别其含义，但计算机直接理解和重建其中的供电链路仍存在较大困难。现有数据中心交付中cad图纸通常依赖人工抄录，存在效率低、不可复用、交付滞后等问题。

2、现有技术中，一类方案主要采用cad解析工具读取图纸底层数据，能够获得线段、圆弧、文字、块参照、坐标和图层等基础信息，但其通常停留在图元级解析层面，难以进一步识别电气符号的工程语义。例如，同一断路器、互感器或开关符号在不同设计院图纸中可能采用不同画法、不同图层，甚至以匿名块形式出现，块名称本身并不能反映其真实电气含义。若仅依据块名、图层名或简单轮廓特征识别设备，容易出现符号误判，进而导致供电链路重建错误。

3、另一类方案尝试基于图像识别或模板匹配方式识别cad图纸中的设备符号，但该类方式通常将cad图纸视为普通图像处理，容易丢失原始cad中精确的坐标、端点、连接线、图层和块结构信息，难以准确判断符号端口与连接线之间的吸附关系，也难以区分电气符号之间“外形相似但接入方向不同”的情况。在数据中心电气系统图中，供电链路的正确性不仅取决于符号类别，还取决于端口方向、连接线连续性、文字上下游标识以及电气层级关系，因此单纯的图像识别或模板匹配难以满足工程应用要求。

4、此外，数据中心电气图纸普遍存在图纸规范不统一、连接线交叉、局部断线、跨页引用、文字遮挡、回路编号格式差异、柜体编号不一致等问题。现有基于普通图论的连通分析方法通常将图纸连接线简单转换为边，将设备转换为节点，再按照几何连通关系搜索路径。然而，在系统图中，几何上连通的线段不一定构成合理供电关系，几何上断开的节点也可能因跨页、断点或文字指向而属于同一供电链路。如果缺少供电层级、端口方向和文字语义的综合约束，容易产生反向连接、错误跨接、漏接或过度补边等问题。

5、同时，系统图和平面布置图属于不同表达体系。系统图强调谁给谁供电，平面布置图强调设备在哪里。二者往往坐标体系不同、比例不同、图层组织不同，不能通过简单坐标叠加完成融合。现有技术通常依赖人工按照柜体编号或设备名称进行核对，但当柜体编号存在缩写、缺失、重复或标注不一致时，人工核对工作量大且容易出错。因此，亟需一种能够面向数据中心cad电气图纸，综合利用图元结构、符号端口、文字语义、供电层级和物理位置信息，自动重建供电链路并输出可复核结果的技术方案。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种面向数据中心的cad电气图纸链路重建方法及系统，该方法获取包括系统图和平面布置图的cad电气图纸，解析得到图元、文字、块、连接线及坐标；从图元和块中提取电气符号候选单元，生成包含轮廓哈希、图元拓扑哈希、端口候选点、端口方向向量和连接线吸附强度的端口约束几何指纹，识别电气元件及端口；解析文字获得柜体编号、回路编号及上下游标识，构建以电气元件、端口、柜体和母线为节点的拓扑证据图；计算几何连通、文字指向、端口方向一致性及供电层级门控因子，得到边综合置信度，搜索满足供电层级单调约束的最大置信度路径集合，重建供电链路，并融合平面布置图物理位置，输出供电拓扑及复核项。

2、本技术提供一种面向数据中心的cad电气图纸链路重建方法，包括步骤：

3、s1、获取数据中心cad电气图纸，所述cad电气图纸包括系统图和平面布置图，并解析得到图元、文字、块、连接线及坐标；

4、s2、从图元和块中提取电气符号候选单元，生成包含轮廓哈希、图元拓扑哈希、端口候选点、端口方向向量和连接线吸附强度的端口约束几何指纹，并识别电气元件及端口；

5、s3、解析文字获得柜体编号、回路编号及上下游标识；

6、s4、根据所述电气元件及端口、由文字解析结果确定的柜体节点、以及由连接线形态识别得到的母线节点构建拓扑证据图，所述拓扑证据图以电气元件、端口、柜体节点和母线节点为节点，以几何连通关系、文字指向关系和柜体归属关系为边；

7、s5、分别计算边的几何连通置信度、文字指向置信度、端口方向一致性置信度和供电层级门控因子，得到边综合置信度；

8、s6、在拓扑证据图中搜索满足供电层级单调约束的最大置信度路径集合，重建供电链路，并按柜体编号将供电链路与平面布置图的物理位置信息融合，输出供电拓扑及复核项。

9、优选地，所述供电层级门控因子根据相邻两个节点的供电层级差确定；当边的方向由电源侧层级指向负载侧层级时，供电层级门控因子为正值；当边的方向由负载侧层级反向指向电源侧层级时，供电层级门控因子为零或负值。

10、优选地，所述供电层级包括变压器层级、主开关层级、母线层级、出线柜层级、配电柜层级和末端设备层级；所述供电层级单调约束为：最大置信度路径中相邻节点的供电层级沿电源侧至负载侧方向保持不降低；将供电链路与平面布置图的物理位置信息融合时，为系统图中的链路节点生成拓扑位置编码，所述拓扑位置编码包括供电层级、上游节点类别、下游节点类别、回路编号向量和柜体编号字符向量；为平面布置图中的设备对象生成空间位置编码，所述空间位置编码包括房间归属、相邻柜体编号、排列方向、物理坐标和柜体编号字符向量；根据拓扑位置编码与空间位置编码的匹配分数完成融合。

11、优选地，所述边综合置信度cij满足：cij＝αcg＋βcs＋γcp＋δgh；其中，cg为几何连通置信度，cs为文字指向置信度，cp为端口方向一致性置信度，gh为供电层级门控因子，α、β、γ、δ为权重系数。

12、在一些实施例中，如图3所示，所述端口约束几何指纹中的端口候选点根据符号外接框边界点、连接线端点吸附点和图元交叉点确定；所述端口方向向量根据端口候选点与符号中心点之间的方向以及外部连接线延伸方向确定。

13、优选地，生成端口约束几何指纹时，根据电气符号候选单元所在局部区域的连接线密度，自适应提高端口候选点和端口方向向量在几何指纹匹配中的权重。

14、优选地，当拓扑证据图中两个节点之间不存在直接几何连通边，满足以下条件中的至少两项：回路编号连续、供电层级相邻、端口方向相对、文字上下游指向，生成候选补全边，并将所述候选补全边加入拓扑证据图并参与最大置信度路径集合搜索。

15、优选地，所述候选补全边的置信度cb满足：cb＝η1ct＋η2ch＋η3co＋η4cr－μdb；其中，ct为文字语义一致性，ch为供电层级相邻性，co为端口方向相对性，cr为回路编号连续性，db为断点距离或跨页距离，μ为断点补边惩罚系数。

16、优选地，所述断点补边惩罚系数μ根据cad电气图纸的整体断线率自适应调整；当整体断线率升高时，降低断点补边惩罚系数，以提高低质量图纸中合理断点的补全概率；当整体断线率降低时，提高断点补边惩罚系数，以抑制过度补边；所述整体断线率根据未吸附至电气元件端口、柜体节点或母线节点的连接线端点数量与连接线端点总数量的比值确定。

17、本技术还给出一种面向数据中心的cad电气图纸链路重建系统，包括：

18、图纸解析模块，获取数据中心cad电气图纸，所述cad电气图纸包括系统图和平面布置图，并解析得到图元、文字、块、连接线及坐标；

19、符号识别模块，从图元和块中提取电气符号候选单元，生成包含轮廓哈希、图元拓扑哈希、端口候选点、端口方向向量和连接线吸附强度的端口约束几何指纹，并识别电气元件及端口；

20、文字解析模块，解析文字获得柜体编号、回路编号及上下游标识；

21、拓扑证据图构建模块，根据所述电气元件及端口、由文字解析结果确定的柜体节点、以及由连接线形态识别得到的母线节点，构建拓扑证据图；

22、置信度计算模块，分别计算边的几何连通置信度、文字指向置信度、端口方向一致性置信度和供电层级门控因子，得到边综合置信度；

23、链路重建模块，在拓扑证据图中搜索满足供电层级单调约束的最大置信度路径集合，重建供电链路；

24、多图融合与复核学习模块，按柜体编号将供电链路与平面布置图的物理位置信息融合，输出供电拓扑及复核项。

25、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

26、（1）本发明在cad图纸解析基础上，并非单纯依赖块名称、图层名称或符号轮廓进行识别，而是生成包含轮廓哈希、图元拓扑哈希、端口候选点、端口方向向量和连接线吸附强度的端口约束几何指纹。由此，即使不同设计院采用不同符号画法、匿名块名称或非标准图层，也能够结合符号自身几何结构及其与外部连接线的接入关系识别电气元件及端口，减少断路器、开关、母线、柜体等对象的误识别，为后续供电链路重建提供更可靠的节点基础。

27、（2）本发明构建以电气元件、端口、柜体节点和母线节点为节点，以几何连通关系、文字指向关系和柜体归属关系为边的拓扑证据图，并综合计算几何连通置信度、文字指向置信度、端口方向一致性置信度和供电层级门控因子。通过供电层级单调约束搜索最大置信度路径集合，能够排除几何上相近但电气逻辑上不合理的反向连接或错误跨接，在存在连接线交叉、断线、文字遮挡、跨页引用等复杂情况时，仍可较准确地重建从电源侧至负载侧的供电链路。

28、（3）本发明在重建供电链路后，按柜体编号将系统图中的逻辑供电关系与平面布置图中的物理位置信息融合，形成同时包含供电拓扑、柜体节点、设备位置和复核项的结构化数据。对于不存在直接几何连通边但满足多项补全条件的节点，还能够生成候选补全边，并根据整体断线率自适应调整断点补边惩罚系数，从而在低质量图纸中提高合理链路补全概率，在高质量图纸中抑制过度补边，最终降低人工核对工作量，提高数据中心调试、运维和dcim初始化的数据生成效率。