給排水專業(yè)ＣＡＤ軟件開發(fā)方法探討
提要本文結(jié)合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),分析了國(guó)內(nèi)給排水專業(yè)ＣＡＤ軟件開發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀,探討了給排水ＣＡＤ軟件開發(fā)的原則、思路、方法及步驟等,并給出了開發(fā)實(shí)例。
一、給排水專業(yè)ＣＡＤ開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀
在工程設(shè)計(jì)行業(yè),ＣＡＤ技術(shù)的應(yīng)用大大提高了設(shè)計(jì)及繪圖效率。ＣＡＤ應(yīng)用軟件的開發(fā)也越來越重要。
在給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域,ＣＡＤ開發(fā)應(yīng)用起步較晚。有些設(shè)計(jì)院從八十年代末開始嘗試進(jìn)行ＣＡＤ開發(fā),但進(jìn)展比較慢,多數(shù)是圖塊和小型實(shí)用程序,在深度和廣度上都存在著差距。從1993年以后給排水ＣＡＤ開發(fā)步伐開始加快。1994年底全國(guó)給排水學(xué)會(huì)和給排水技術(shù)情報(bào)網(wǎng)組織召開了“計(jì)算機(jī)技術(shù)在給排水專業(yè)應(yīng)用研討會(huì)”,對(duì)給排水軟件開發(fā)起了積極的促進(jìn)作用。
目前在給排水ＣＡＤ開發(fā)方面已經(jīng)取得了可喜的成績(jī),尤其是建筑室內(nèi)給排水方面涌現(xiàn)出一些比較優(yōu)秀的給排水ＣＡＤ軟件,如洛陽的一家軟件和北京的幾家軟件。這些軟件都具有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)建筑給排水平面圖、自動(dòng)生成系統(tǒng)圖、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)材料表;進(jìn)行室外給排水管網(wǎng)計(jì)算、自動(dòng)生成圖形等功能,其中個(gè)別軟件已在室外設(shè)計(jì)和泵房設(shè)計(jì)等方面有了新的進(jìn)展。
現(xiàn)有軟件都偏重于民用建筑給排水方面,而且也有待于繼續(xù)完善、發(fā)展。在給排水的其它領(lǐng)域,由于難度大,投資回報(bào)較低,軟件公司還不愿涉足,所以進(jìn)展緩慢。應(yīng)用ＣＡＤ進(jìn)行給排水及水處理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)更是少有人涉足。此外,目前還沒有專業(yè)設(shè)計(jì)ＣＡＤ軟件的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。商業(yè)化軟件多數(shù)都不經(jīng)過權(quán)威部門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)測(cè)試和鑒定,所以其數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算方法、設(shè)計(jì)方法和生成圖形的準(zhǔn)確性還沒有嚴(yán)格保障,這一點(diǎn)還可能成為工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的隱患。
現(xiàn)在設(shè)計(jì)部門的給排水ＣＡＤ應(yīng)用水平也參差不齊。有的購(gòu)買或自行開發(fā)了給排水專業(yè)軟件,提高了設(shè)計(jì)繪圖效率。有的只是在用ＡｕｔｏＣＡＤ的簡(jiǎn)單命令繪圖,雖提高了ＣＡＤ出圖率,卻根本談不上利用ＣＡＤ提高效率。給排水專業(yè)ＣＡＤ應(yīng)用水平還有待于進(jìn)一步提高。
目前許多有精力的設(shè)計(jì)院及研究部門都在研究開發(fā)本單位適用的專業(yè)軟件及應(yīng)用程序,但由于開發(fā)經(jīng)驗(yàn)不足,成績(jī)不明顯。本文將結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗(yàn),著重論述有關(guān)給排水軟件開發(fā)的原則、思路、方法及步驟,旨在拋磚引玉,促進(jìn)給排水ＣＡＤ軟件開發(fā)工作。
二、給排水軟件包開發(fā)思路及原則
由于現(xiàn)有建筑給排水軟件已經(jīng)比較成熟,且仍在繼續(xù)開發(fā)、升級(jí)。一般開發(fā)者在水平和起點(diǎn)上均與這些軟件開發(fā)有一定差距,所以應(yīng)該購(gòu)買此類軟件,而著重開發(fā)適合本單位使用的實(shí)用程序、應(yīng)用軟件或優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。高起點(diǎn)開發(fā)者則應(yīng)在深度及廣度上向更高層次沖擊。
1.給排水ＣＡＤ軟件開發(fā)依據(jù)及原則
(1)設(shè)計(jì)依據(jù)為有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、制圖標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)手冊(cè)等;保證數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算方法和設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性。
(2)軟件包開發(fā)設(shè)計(jì)首先要突出專業(yè)水平,把專業(yè)設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言是專業(yè)軟件包的關(guān)鍵所在。
(3)符合設(shè)計(jì)人員思維習(xí)慣及設(shè)計(jì)習(xí)慣,人機(jī)界面友好,操作簡(jiǎn)單,易掌握。
(4)適用性強(qiáng),容易修改,容易擴(kuò)充,容易發(fā)展。
(5)盡量使用效率高、功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)語言及開發(fā)工具。
(6)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化。
(7)通過自動(dòng)繪圖以及建立標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù),提高圖紙復(fù)用率等途徑,提高設(shè)計(jì)繪圖速度,真正發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì),把設(shè)計(jì)人員從圖板上解脫出來。
2.設(shè)計(jì)開發(fā)步驟
(1)開發(fā)適合于給排水專業(yè)應(yīng)用的ＣＡＤ軟件環(huán)境,包括ＡｕｔｏＣＡＤ的優(yōu)化配置及常用專業(yè)圖塊及繪圖工具。
(2)開發(fā)一些獨(dú)立的專業(yè)繪圖軟件,發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)圖形庫(kù),由淺到深,從易到難,逐步提高自動(dòng)成圖及圖紙復(fù)用比例,使軟件包成為覆蓋面廣,功能齊全的專業(yè)繪圖軟件包。
(3)開發(fā)給排水專業(yè)高階段設(shè)計(jì)方案優(yōu)化軟件,以及設(shè)計(jì)、繪圖一體化軟件,逐步成為智能化、自動(dòng)化程度較高的專家系統(tǒng)軟件包。
3.開發(fā)人員配備軟件開發(fā)是一項(xiàng)較復(fù)雜的腦力勞動(dòng),對(duì)開發(fā)人員要求也較高,專業(yè)軟件開發(fā)人員大致可分為以下幾個(gè)檔次:
(1)初級(jí)水平:專業(yè)人員掌握一些基本計(jì)算機(jī)知識(shí)及開發(fā)工具可以進(jìn)行一些專業(yè)圖塊制作,簡(jiǎn)單的實(shí)用程序開發(fā)。
(2)中等水平:較高專業(yè)水平加上較高計(jì)算機(jī)水平。熟悉專業(yè)設(shè)計(jì)習(xí)慣,有較豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員,如果掌握先進(jìn)的ＣＡＤ開發(fā)技術(shù),可以開發(fā)出較高水平的ＣＡＤ應(yīng)用軟件,可以提高設(shè)計(jì)效率,特別是可以大大提高繪圖效率。
(3)高級(jí)水平:高深的專業(yè)水平加上先進(jìn)的計(jì)算機(jī)開發(fā)技術(shù)。在專業(yè)方面應(yīng)該熟練掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),有豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),善于總結(jié)專業(yè)設(shè)計(jì)思路,發(fā)現(xiàn)規(guī)律,具有較強(qiáng)的系統(tǒng)工程及方案優(yōu)化水平。在計(jì)算機(jī)方面要掌握ＬＳＰ、ＡＤＳ、ＤＣＬ等開發(fā)工具(或其它高級(jí)開發(fā)工具)。這類人員開發(fā)專業(yè)ＣＡＤ軟件是最理想的。
由于給排水專業(yè)涉及面廣,而且不同行業(yè)給排水設(shè)計(jì)習(xí)慣也不盡相同,不可能有軟件可以覆蓋所有給排水領(lǐng)域,適用于所有設(shè)計(jì)院,所以目前仍然需要分行業(yè)、分類進(jìn)行開發(fā)。前述的個(gè)別建筑給排水軟件包及開發(fā)人員屬于較高水平,其開發(fā)設(shè)計(jì)思路非常值得向給排水其它領(lǐng)域延伸。
4.開發(fā)工具(軟件方面)
目前較常用的ＣＡＤ開發(fā)工具主要有ＡｕｔｏＬＩＳＰ語言、ＡＤＳ、ＤＣＬ語言以及數(shù)據(jù)庫(kù)處理,也有的開發(fā)者使用ＢＡＳＩＣ、ＦＯＲＴＲＡＮ等高級(jí)語言與ＡｕｔｏＣＡＤ的圖形數(shù)據(jù)交換接口進(jìn)行開發(fā);還有用Ｃ 開發(fā)或用ＶＢ等在Ｗｉｎｄｏｗｓ界面下開發(fā)的;此外,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也越來越重要。
開發(fā)ＣＡＤ軟件,需要非常熟悉Ａｕｔｏ ＣＡＤ命令,以及其中的各參數(shù)、系統(tǒng)變量、圖層、圖塊、線形等,這樣才能方便靈活地在程序中執(zhí)行各種命令,掌握ＣＡＤ開發(fā)技巧,例如圖塊的屬性可以帶許多信息,一條ＬＩＮＥ線的厚度可以存入管道的管徑等。此外現(xiàn)在有些軟件使用數(shù)據(jù)的后處理方式,使軟件和ＡｕｔｏＣＡＤ結(jié)合得更好,這些技術(shù)還需要對(duì)ＡｕｔｏＣＡＤ圖元數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)圖形交換等有更深的了解。
ＡｕｔｏＬＩＳＰ是在ＡｕｔｏＣＡＤ內(nèi)部使用的語言,用ＡｕｔｏＬＩＳＰ編輯的程序可以定義變量,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作出圖形,并可能自定義函數(shù),比較適合搞人工智能工作,特別是它的表處理功能以及遞歸等功能比較獨(dú)特,在ＣＡＤ工作中它可以獨(dú)立工作,也可能與ＤＸＦ圖形交換文件互相配合。其不足之處是速度慢,且程序代碼幾乎無法保護(hù)。
ＡＤＳ是ＡｕｔｏＣＡＤ11.0版以后新增加的用來開發(fā)應(yīng)用的一個(gè)Ｃ語言編程環(huán)境。它運(yùn)行速度快,代碼保護(hù)性好,能更有效地利用內(nèi)存空間以及訪問設(shè)備與系統(tǒng),具有更強(qiáng)大的開發(fā)功能。但掌握ＡＤＳ要比ＬＩＳＰ困難,要求開發(fā)人員具備Ｃ語言編程經(jīng)驗(yàn)并熟悉ＡＤＳ庫(kù)中各函數(shù)用法。一般商業(yè)軟件應(yīng)該用ＡＤＳ。
ＡｕｔｏＣＡＤ還提供了可編程對(duì)話框(ＰＤＢ)工具,使用戶可以結(jié)合自身專業(yè)特點(diǎn),用ＤＣＬ語言構(gòu)造自己的對(duì)話框,從而改善界面,提高ＣＡＤ軟件效率。
目前最流行、最實(shí)用的專業(yè)ＣＡＤ開發(fā)工具是ＡＤＳ、ＤＣＬ,加上少量ＡｕｔｏＬＩＳＰ。
三、開發(fā)過程1.專業(yè)繪圖環(huán)境的開發(fā)
(1)ＡｕｔｏＣＡＤ的配置及改善
ａ.選擇ＡｕｔｏＣＡＤ版本。目前最常用的是漢化ＡｕｔｏＣＡＤ12.0版。但其漢字輸入不太方便,應(yīng)配上較先進(jìn)的漢字系統(tǒng),或用12.0版ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ(中文)。
ｂ.對(duì)ＡｕｔｏＣＡＤ系統(tǒng)變量進(jìn)行重新優(yōu)化配置及設(shè)定,主要包括系統(tǒng)變量及尺寸變量設(shè)置,層、線形設(shè)置等,使ａｃａｄ.ｄｗｇ成為理想的樣板圖。
ｃ.對(duì)ａｃａｄ.ｍｎｕ進(jìn)行優(yōu)化,將許多常用命令放在最容易拾取的位置或固定位置。專業(yè)菜單部分可加入ａｃａｄ.ｍｎｕ,也可以獨(dú)立編寫。
ｄ.利用ａｃａｄ.ｐｇｐ做簡(jiǎn)化命令(10.0版以前的版本可在ａｃａｄ.ｌｓｐ中用ｄｅｆｕｎ函數(shù)設(shè)定),編寫ａｃａｄ.ｌｓｐ。
(2)專業(yè)繪圖功能
ａ.專業(yè)圖框繪制:可由菜單點(diǎn)取或用屏幕幻燈菜單點(diǎn)取,自動(dòng)生成各種圖框。
ｂ.專業(yè)常用圖塊:由菜單點(diǎn)取生成,自動(dòng)插入斷線。
ｃ.開發(fā)實(shí)用的專業(yè)繪圖工具程序:如標(biāo)注標(biāo)高、管徑、坐標(biāo)、管道立管、代號(hào)、各種管件等的程序,繪制單、雙線管道的程序,生成專業(yè)設(shè)計(jì)說明、圖例、專業(yè)詞組的程序,以及文字、線形、線寬編輯和表格操作等實(shí)用程序。
ｄ.開發(fā)或引進(jìn)建筑圖繪圖程序。
專業(yè)ＣＡＤ軟件包都應(yīng)具有高效的繪圖環(huán)境,否則一旦自動(dòng)生成等功能出現(xiàn)故障或不能適用時(shí),用戶就只能用ＡｕｔｏＣＡＤ簡(jiǎn)單命令來畫圖了。
2.專業(yè)繪圖軟件的開發(fā)
在專業(yè)繪圖環(huán)境的基礎(chǔ)上逐步開發(fā)一些相對(duì)獨(dú)立的專業(yè)繪圖軟件,逐步形成功能強(qiáng),覆蓋面廣的給排水綜合軟件包。
目前已開發(fā)的較成熟的軟件有:民用建筑給排水ＣＡＤ軟件包、室外給排水管網(wǎng)計(jì)算軟件、給排水管道縱斷面圖繪圖軟件、給排水外部管網(wǎng)設(shè)計(jì)軟件等。
正在開發(fā),初見成效的軟件有泵房設(shè)計(jì)軟件、平流沉淀池軟件、機(jī)械加速澄清池軟件、和市政管網(wǎng)ＣＡＤ軟件等。
尚未深入開發(fā),開發(fā)難度大,但預(yù)期效果好的軟件包括:輻射沉淀池、旋流沉淀池、水塔、綜合管溝、架空管網(wǎng)、過濾間、軟水站、污泥脫水間設(shè)計(jì)等項(xiàng)目。
給排水軟件開發(fā)的另一條思路是發(fā)展給排水設(shè)備和構(gòu)筑物的標(biāo)準(zhǔn)ＣＡＤ圖形庫(kù),從而提高圖紙復(fù)用率,這比編制自動(dòng)成圖的軟件要容易得多。標(biāo)準(zhǔn)ＣＡＤ圖形庫(kù)還可以由權(quán)威部門編制后,作為標(biāo)準(zhǔn)圖出版。此外,標(biāo)準(zhǔn)圖還可作為軟件包的一部分,即軟件包可以交互式自動(dòng)生成圖形,也可以通過自動(dòng)計(jì)算直接調(diào)用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖。
3.高階段設(shè)計(jì)及方案優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)在
利用ＣＡＤ進(jìn)行高階段設(shè)計(jì)及方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方面,除在民用建筑給排水領(lǐng)域有個(gè)別公司研究外,在其它給排水領(lǐng)域中的研究國(guó)內(nèi)還未見到報(bào)道。方案優(yōu)化軟件的難點(diǎn)在于系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)向計(jì)算機(jī)程序的轉(zhuǎn)化,其中給排水及循環(huán)水流程的方案優(yōu)化模型的建立本身就是給排水設(shè)計(jì)的一個(gè)難題。目前這方面進(jìn)展緩慢的原因首先是它對(duì)開發(fā)人員要求高,這一領(lǐng)域的理想人選稀少;其次是給排水專業(yè)行業(yè)多,領(lǐng)域廣,需開發(fā)的軟件工作量巨大,具備這方面精力的研究部門或公司還很少。
總之,給排水專業(yè)繪圖軟件包開發(fā)是一項(xiàng)艱苦的工作,需要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)規(guī)模生產(chǎn),流水線開發(fā)的環(huán)境,投入一大批高層次的人才。各部門的研究人員既要知難而進(jìn),又要避免重復(fù)勞動(dòng),在各行業(yè)、各領(lǐng)域開發(fā)出各有特色的實(shí)用專業(yè)軟件。
四、給排水ＣＡＤ軟件包開發(fā)實(shí)例———ＢＹＷＡＴ
1.軟件包結(jié)構(gòu)
專業(yè)繪圖環(huán)境-ＣＡ ＡｕｔｏＣＡＤ12.0漢化版
ＡｕｔｏＣＡＤ配置及改- 系統(tǒng)配置
參數(shù)設(shè)置
菜單優(yōu)化
命令簡(jiǎn)化
專業(yè)繪圖功能-
專業(yè)圖框繪制
專業(yè)圖塊繪制
專業(yè)工具程序
繪建筑圖程序
ＢＹＷＡＴ-(2.0)ｂ.
專業(yè)繪圖軟件- ＩＳ泵及Ｓ泵基礎(chǔ)繪圖軟件
水泵底座繪圖軟件
材料表等填充軟件
給水管縱斷面圖繪圖軟件
排水管縱斷面圖繪圖軟件等多常
2.軟件包主要技術(shù)特點(diǎn)
(1)符合設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)習(xí)慣,簡(jiǎn)便易學(xué)。
(2)速度快,可提高設(shè)計(jì)繪圖速度3到5倍。
(3)可由用戶幻燈菜單自動(dòng)點(diǎn)取專業(yè)圖框。
(4)有豐富的專業(yè)圖形符號(hào),插入時(shí)管道自動(dòng)斷線。
(5)可方便地繪制建筑圖。
(6)具有各種類型的標(biāo)高、管徑、坐標(biāo)等標(biāo)注功能以及一些方便實(shí)用的程序。
(7)繪材料表只需在屏幕菜單中點(diǎn)取材料名稱即可將名稱、材料、單位、標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)等填入材料表中的合適位置,序號(hào)、數(shù)量也特別方便,速度快,輔助功能及提示功能強(qiáng)。如果需要,還可以自動(dòng)填入單重,自動(dòng)計(jì)算并填入總重。
(8)各型號(hào)水泵基礎(chǔ)自動(dòng)繪制,半自動(dòng)生成水泵底座圖形,自動(dòng)計(jì)算和生成材料表。
(9)給排水管道縱斷面圖軟件交互式、參數(shù)化繪圖,可自動(dòng)計(jì)算,并有輔助功能。
3.專業(yè)軟件實(shí)例———排水縱斷面圖繪圖軟件
給排水縱斷面圖在冶金給排水設(shè)計(jì)中約占施工圖總量的近10%,規(guī)律性也較強(qiáng),較適合開發(fā)專業(yè)繪圖軟件。本軟件原采用ＬＩＳＰ語言編寫,由主程序及輔助功能組成,包括程序600多句和幾個(gè)圖塊、幻燈等。其中主程序結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,多處使用循環(huán)語句及ＬＩＳＰ語言擅長(zhǎng)的表處理語句。軟件完全按照冶金設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)繪圖習(xí)慣及順序設(shè)計(jì),操作特別簡(jiǎn)單,用戶只需交互式輸入簡(jiǎn)單的參數(shù),即可完成完整理想的縱斷面圖。
輸入比例尺后,程序自動(dòng)繪制排水縱斷面圖表頭。此后按順序輸入節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)平面距離、管徑、地面標(biāo)高、管內(nèi)底標(biāo)高、坡度、管材代號(hào)、平面示意圖種類后,程序即可畫出這段管及有關(guān)的全部文字、圖形,并計(jì)算出下一點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高。以后每輸入一段管的參數(shù),即可畫一段管,與前段管相同不必重新輸入。每個(gè)井均可有跌水,軟件還可自動(dòng)畫出各種平面示意圖。同一表頭內(nèi)可結(jié)束一條管,再給起點(diǎn)畫下一條管。軟件的輔助功能可進(jìn)行交叉等處理。此外軟件還有較強(qiáng)的容錯(cuò)功能。
改進(jìn)以后,加入可編程對(duì)話框,每確認(rèn)一個(gè)對(duì)話框即可畫一段管,使輸入更加簡(jiǎn)潔。軟件還可以從已編寫的數(shù)據(jù)文件中提取數(shù)據(jù)自動(dòng)生成圖形,這也為從外網(wǎng)平面圖直接提取信息生成縱斷面圖打下基礎(chǔ)。
用給排水縱斷面圖軟件繪圖,比手工快5倍以上。
論文出處(作者):
給排水設(shè)計(jì)給排水ＣＡＤ軟件開發(fā)實(shí)例
擴(kuò)展實(shí)體數(shù)據(jù)在給排水工程ＣＡＤ中的應(yīng)用
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