給排水專業ＣＡＤ軟件開發方法探討

給排水專業ＣＡＤ軟件開發方法探討

提要

本文結合筆者實際工作經驗,分析了國內給排水專業ＣＡＤ軟件開發及應用現狀,探討了給排水ＣＡＤ軟件開發的原則、思路、方法及步驟等,并給出了開發實例。

一、給排水專業ＣＡＤ開發應用現狀

在工程設計行業,ＣＡＤ技術的應用大大提高了設計及繪圖效率。ＣＡＤ應用軟件的開發也越來越重要。

在給排水設計領域,ＣＡＤ開發應用起步較晚。有些設計院從八十年代末開始嘗試進行ＣＡＤ開發,但進展比較慢,多數是圖塊和小型實用程序,在深度和廣度上都存在著差距。從1993年以后給排水ＣＡＤ開發步伐開始加快。1994年底全國給排水學會和給排水技術情報網組織召開了“計算機技術在給排水專業應用研討會”,對給排水軟件開發起了積極的促進作用。

目前在給排水ＣＡＤ開發方面已經取得了可喜的成績,尤其是建筑室內給排水方面涌現出一些比較優秀的給排水ＣＡＤ軟件,如洛陽的一家軟件和北京的幾家軟件。這些軟件都具有計算機輔助設計建筑給排水平面圖、自動生成系統圖、自動統計材料表;進行室外給排水管網計算、自動生成圖形等功能,其中個別軟件已在室外設計和泵房設計等方面有了新的進展。

現有軟件都偏重于民用建筑給排水方面,而且也有待于繼續完善、發展。在給排水的其它領域,由于難度大,投資回報較低,軟件公司還不愿涉足,所以進展緩慢。應用ＣＡＤ進行給排水及水處理系統的優化設計更是少有人涉足。此外,目前還沒有專業設計ＣＡＤ軟件的標準和規范。商業化軟件多數都不經過權威部門嚴謹的技術測試和鑒定,所以其數據庫、計算方法、設計方法和生成圖形的準確性還沒有嚴格保障,這一點還可能成為工程設計質量的隱患。

現在設計部門的給排水ＣＡＤ應用水平也參差不齊。有的購買或自行開發了給排水專業軟件,提高了設計繪圖效率。有的只是在用ＡｕｔｏＣＡＤ的簡單命令繪圖,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ＣＡＤ應用水平還有待于進一步提高。

目前許多有精力的設計院及研究部門都在研究開發本單位適用的專業軟件及應用程序,但由于開發經驗不足,成績不明顯。本文將結合筆者的工作經驗,著重論述有關給排水軟件開發的原則、思路、方法及步驟,旨在拋磚引玉,促進給排水ＣＡＤ軟件開發工作。

二、給排水軟件包開發思路及原則

由于現有建筑給排水軟件已經比較成熟,且仍在繼續開發、升級。一般開發者在水平和起點上均與這些軟件開發有一定差距,所以應該購買此類軟件,而著重開發適合本單位使用的實用程序、應用軟件或優化設計軟件。高起點開發者則應在深度及廣度上向更高層次沖擊。

1.給排水ＣＡＤ軟件開發依據及原則

(1)設計依據為有關設計規范、制圖標準以及設計手冊等;保證數據庫、計算方法和設計方法的準確性。

(2)軟件包開發設計首先要突出專業水平,把專業設計思想轉化為計算機語言是專業軟件包的關鍵所在。

(3)符合設計人員思維習慣及設計習慣,人機界面友好,操作簡單,易掌握。

(4)適用性強,容易修改,容易擴充,容易發展。

(5)盡量使用效率高、功能強的計算機語言及開發工具。

(6)嚴格執行標準化及規范化。

(7)通過自動繪圖以及建立標準圖庫,提高圖紙復用率等途徑,提高設計繪圖速度,真正發揮計算機的優勢,把設計人員從圖板上解脫出來。

2.設計開發步驟

(1)開發適合于給排水專業應用的ＣＡＤ軟件環境,包括ＡｕｔｏＣＡＤ的優化配置及常用專業圖塊及繪圖工具。

(2)開發一些獨立的專業繪圖軟件,發展標準圖形庫,由淺到深,從易到難,逐步提高自動成圖及圖紙復用比例,使軟件包成為覆蓋面廣,功能齊全的專業繪圖軟件包。

(3)開發給排水專業高階段設計方案優化軟件,以及設計、繪圖一體化軟件,逐步成為智能化、自動化程度較高的專家系統軟件包。

3.開發人員配備軟件開發是一項較復雜的腦力勞動,對開發人員要求也較高,專業軟件開發人員大致可分為以下幾個檔次:

(1)初級水平:專業人員掌握一些基本計算機知識及開發工具可以進行一些專業圖塊制作,簡單的實用程序開發。

(2)中等水平:較高專業水平加上較高計算機水平。熟悉專業設計習慣,有較豐富的設計經驗的專業人員,如果掌握先進的ＣＡＤ開發技術,可以開發出較高水平的ＣＡＤ應用軟件,可以提高設計效率,特別是可以大大提高繪圖效率。

(3)高級水平:高深的專業水平加上先進的計算機開發技術。在專業方面應該熟練掌握專業基礎知識,有豐富的工程設計經驗,善于總結專業設計思路,發現規律,具有較強的系統工程及方案優化水平。在計算機方面要掌握ＬＳＰ、ＡＤＳ、ＤＣＬ等開發工具(或其它高級開發工具)。這類人員開發專業ＣＡＤ軟件是最理想的。

由于給排水專業涉及面廣,而且不同行業給排水設計習慣也不盡相同,不可能有軟件可以覆蓋所有給排水領域,適用于所有設計院,所以目前仍然需要分行業、分類進行開發。前述的個別建筑給排水軟件包及開發人員屬于較高水平,其開發設計思路非常值得向給排水其它領域延伸。

4.開發工具(軟件方面)

目前較常用的ＣＡＤ開發工具主要有ＡｕｔｏＬＩＳＰ語言、ＡＤＳ、ＤＣＬ語言以及數據庫處理,也有的開發者使用ＢＡＳＩＣ、ＦＯＲＴＲＡＮ等高級語言與ＡｕｔｏＣＡＤ的圖形數據交換接口進行開發;還有用Ｃ 開發或用ＶＢ等在Ｗｉｎｄｏｗｓ界面下開發的;此外,網絡技術也越來越重要。

開發ＣＡＤ軟件,需要非常熟悉Ａｕｔｏ ＣＡＤ命令,以及其中的各參數、系統變量、圖層、圖塊、線形等,這樣才能方便靈活地在程序中執行各種命令,掌握ＣＡＤ開發技巧,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。此外現在有些軟件使用數據的后處理方式,使軟件和ＡｕｔｏＣＡＤ結合得更好,這些技術還需要對ＡｕｔｏＣＡＤ圖元數據庫和數據圖形交換等有更深的了解。

ＡｕｔｏＬＩＳＰ是在ＡｕｔｏＣＡＤ內部使用的語言,用ＡｕｔｏＬＩＳＰ編輯的程序可以定義變量,對數據進行處理和作出圖形,并可能自定義函數,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特,在ＣＡＤ工作中它可以獨立工作,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。

ＡＤＳ是ＡｕｔｏＣＡＤ11.0版以后新增加的用來開發應用的一個Ｃ語言編程環境。它運行速度快,代碼保護性好,能更有效地利用內存空間以及訪問設備與系統,具有更強大的開發功能。但掌握ＡＤＳ要比ＬＩＳＰ困難,要求開發人員具備Ｃ語言編程經驗并熟悉ＡＤＳ庫中各函數用法。一般商業軟件應該用ＡＤＳ。

ＡｕｔｏＣＡＤ還提供了可編程對話框(ＰＤＢ)工具,使用戶可以結合自身專業特點,用ＤＣＬ語言構造自己的對話框,從而改善界面,提高ＣＡＤ軟件效率。

目前最流行、最實用的專業ＣＡＤ開發工具是ＡＤＳ、ＤＣＬ,加上少量ＡｕｔｏＬＩＳＰ。

三、開發過程1.專業繪圖環境的開發

(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,應配上較先進的漢字系統,或用12.0版ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ(中文)。

ｂ.對ＡｕｔｏＣＡＤ系統變量進行重新優化配置及設定,主要包括系統變量及尺寸變量設置,層、線形設置等,使ａｃａｄ.ｄｗｇ成為理想的樣板圖。

ｃ.對ａｃａｄ.ｍｎｕ進行優化,將許多常用命令放在最容易拾取的位置或固定位置。專業菜單部分可加入ａｃａｄ.ｍｎｕ,也可以獨立編寫。

ｄ.利用ａｃａｄ.ｐｇｐ做簡化命令(10.0版以前的版本可在ａｃａｄ.ｌｓｐ中用ｄｅｆｕｎ函數設定),編寫ａｃａｄ.ｌｓｐ。

(2)專業繪圖功能

ａ.專業圖框繪制:可由菜單點取或用屏幕幻燈菜單點取,自動生成各種圖框。

ｂ.專業常用圖塊:由菜單點取生成,自動插入斷線。

ｃ.開發實用的專業繪圖工具程序:如標注標高、管徑、坐標、管道立管、代號、各種管件等的程序,繪制單、雙線管道的程序,生成專業設計說明、圖例、專業詞組的程序,以及文字、線形、線寬編輯和表格操作等實用程序。
ｄ.開發或引進建筑圖繪圖程序。

專業ＣＡＤ軟件包都應具有高效的繪圖環境,否則一旦自動生成等功能出現故障或不能適用時,用戶就只能用ＡｕｔｏＣＡＤ簡單命令來畫圖了。

2.專業繪圖軟件的開發

在專業繪圖環境的基礎上逐步開發一些相對獨立的專業繪圖軟件,逐步形成功能強,覆蓋面廣的給排水綜合軟件包。

目前已開發的較成熟的軟件有:民用建筑給排水ＣＡＤ軟件包、室外給排水管網計算軟件、給排水管道縱斷面圖繪圖軟件、給排水外部管網設計軟件等。

正在開發,初見成效的軟件有泵房設計軟件、平流沉淀池軟件、機械加速澄清池軟件、和市政管網ＣＡＤ軟件等。

尚未深入開發,開發難度大,但預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、過濾間、軟水站、污泥脫水間設計等項目。

給排水軟件開發的另一條思路是發展給排水設備和構筑物的標準ＣＡＤ圖形庫,從而提高圖紙復用率,這比編制自動成圖的軟件要容易得多。標準ＣＡＤ圖形庫還可以由權威部門編制后,作為標準圖出版。此外,標準圖還可作為軟件包的一部分,即軟件包可以交互式自動生成圖形,也可以通過自動計算直接調用相應的標準圖。

3.高階段設計及方案優化設計軟件的開發在

利用ＣＡＤ進行高階段設計及方案優化設計方面,除在民用建筑給排水領域有個別公司研究外,在其它給排水領域中的研究國內還未見到報道。方案優化軟件的難點在于系統化的設計思路和設計經驗向計算機程序的轉化,其中給排水及循環水流程的方案優化模型的建立本身就是給排水設計的一個難題。目前這方面進展緩慢的原因首先是它對開發人員要求高,這一領域的理想人選稀少;其次是給排水專業行業多,領域廣,需開發的軟件工作量巨大,具備這方面精力的研究部門或公司還很少。

總之,給排水專業繪圖軟件包開發是一項艱苦的工作,需要創造一個規模生產,流水線開發的環境,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,又要避免重復勞動,在各行業、各領域開發出各有特色的實用專業軟件。

四、給排水ＣＡＤ軟件包開發實例———ＢＹＷＡＴ

1.軟件包結構

專業繪圖環境-ＣＡ ＡｕｔｏＣＡＤ12.0漢化版
ＡｕｔｏＣＡＤ配置及改- 系統配置
參數設置
菜單優化
命令簡化
專業繪圖功能-
專業圖框繪制
專業圖塊繪制
專業工具程序
繪建筑圖程序
ＢＹＷＡＴ-(2.0)ｂ. 　 　
專業繪圖軟件- ＩＳ泵及Ｓ泵基礎繪圖軟件
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.軟件包主要技術特點

(1)符合設計人員設計習慣,簡便易學。

(2)速度快,可提高設計繪圖速度3到5倍。

(3)可由用戶幻燈菜單自動點取專業圖框。

(4)有豐富的專業圖形符號,插入時管道自動斷線。

(5)可方便地繪制建筑圖。

(6)具有各種類型的標高、管徑、坐標等標注功能以及一些方便實用的程序。

(7)繪材料表只需在屏幕菜單中點取材料名稱即可將名稱、材料、單位、標準圖號等填入材料表中的合適位置,序號、數量也特別方便,速度快,輔助功能及提示功能強。如果需要,還可以自動填入單重,自動計算并填入總重。

(8)各型號水泵基礎自動繪制,半自動生成水泵底座圖形,自動計算和生成材料表。

(9)給排水管道縱斷面圖軟件交互式、參數化繪圖,可自動計算,并有輔助功能。

3.專業軟件實例———排水縱斷面圖繪圖軟件

給排水縱斷面圖在冶金給排水設計中約占施工圖總量的近10%,規律性也較強,較適合開發專業繪圖軟件。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多句和幾個圖塊、幻燈等。其中主程序結構較復雜,多處使用循環語句及ＬＩＳＰ語言擅長的表處理語句。軟件完全按照冶金設計院設計繪圖習慣及順序設計,操作特別簡單,用戶只需交互式輸入簡單的參數,即可完成完整理想的縱斷面圖。

輸入比例尺后,程序自動繪制排水縱斷面圖表頭。此后按順序輸入節點,節點平面距離、管徑、地面標高、管內底標高、坡度、管材代號、平面示意圖種類后,程序即可畫出這段管及有關的全部文字、圖形,并計算出下一點的管內底標高。以后每輸入一段管的參數,即可畫一段管,與前段管相同不必重新輸入。每個井均可有跌水,軟件還可自動畫出各種平面示意圖。同一表頭內可結束一條管,再給起點畫下一條管。軟件的輔助功能可進行交叉等處理。此外軟件還有較強的容錯功能。

改進以后,加入可編程對話框,每確認一個對話框即可畫一段管,使輸入更加簡潔。軟件還可以從已編寫的數據文件中提取數據自動生成圖形,這也為從外網平面圖直接提取信息生成縱斷面圖打下基礎。

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):
給排水設計給排水ＣＡＤ軟件開發實例
擴展實體數據在給排水工程ＣＡＤ中的應用

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