给排水专业CAD软件开发应用方法探讨

　　本文结合笔者实际工作经验，分析了国内给排水专业CAD软件开发及应用现状，探讨了给排水CAD软件开发的原则、思路、方法步骤及发展前景等，并给出了开发实例。
　　一、给排水专业CAD开发应用现状
　　随着计算机应用技术的不断发展,特别是近年来计算机辅助设计(CAD)不断渗透到建筑给排水设计领域,我国在建筑给排水尤其是建筑室内给排水方面涌现出一些优秀的给排水CAD软件。这些软件都具有计算机辅助设计建筑给排水平面图、自动生成系统图、自动统计材料表；进行室外给排水管网计算、自动生成图形等功能，其中个别软件已在室外和泵房设计等方面有了新的进展。由于建筑给排水专业对计算机辅助设计软件水平要求较高,在施工图中所绘制的透视图并不是仅通过视点转换能得到的,它有别于原始的真三维图形。从1994年始,我国正式出现了商业性的给排水专用软件包,设计人员可直接利用建筑工专业的资料图绘制给排水平面图,然后生成所需的透视图,减轻了劳动强度，提高了设计效率,使他们有更多的时间用于设计方案的优化。
　　CAD专业软件包的开发和设计单位微机的大量配置,使各用户根据自身的特点建立一定量的图库和模块。计算机也加强了标准化,改进了设计质量,还广泛应用于图形的修改,减少了重复工作量,使设计人员摆脱了机械记忆和大量、单调的查资料工作。例如设计人员可随时从计算机中查到有关规范内容、资料数据和习惯做法等,做出决策,替代了很多繁琐的工作。
　　但除软件开发起步晚、资金少、起点低、技术差及汉化水平低等普遍存在的问题外,我国的建筑给排水CAD还存在特有的问题。
　　①软件开发全面规划问题
　　我国建筑给排水软件开发的单位、人员很多,但力量分散,各自为政。缺乏全面规划、统一标准,各种软件互不兼容、互相排斥。
　　②成图软件
　　我国现有的建筑给排水CAD软件大都是在美国Autodesk公司的CAD软件AutoCAD基础上开发的。AutoCAD是世界上迄今为止最优秀的通用计算机辅助设计软件之一。但也有一些不足:一是兼容性不好,即AutoCAD与很多其它软件所产生的图形互不接受;二是虽然带有Autolisp作为二次开发工具,但这种程序设计语言运行速度慢,且不易掌握。尽管我国也出现了自行开发的全套建筑类各专业成图软件,在软件集成化方面有了很大的进展,但要在功能上全面赶上AutoCAD、特别是在图形编辑与修改方面达到较高的水平,还有相当多的工作要做。
　　③数据结构与专业计算功能问题
　　现国内大多数软件还不具备较好的计算功能,而计算的增加势必提高绘图的精度,也给程序设计提出了更高要求。建筑给排水CAD软件应采用自身建立的数据库,它是专业计算的基础。给排水软件包可利用AutoCAD中的lisp将有关元素列表,以建立相当的数据库,使绘图与计算一体化,
　　④软件开发标准问题
　　目前还没有专业设计CAD软件的标准和规范，故商业化软件的数据库、计算方法、设计方法和生成图形的准确性没有严格保障，这一点可能成为工程设计质量的隐患。
　　⑤应用水平问题
　　设计部门的给排水CAD应用水平参差不齐。有的购买或自行开发了给排水专业软件，提高了设计绘图效率。有的只是在用AutoCAD的简单命令绘图，却谈不上提高效率。
　　二、给排水软件包开发思路及原则
　　现有建筑给排水软件已较成熟，且仍在继续开发升级，所以应购买此类软件，着重开发适合本单位实用程序或应用软件。
　　1.给排水CAD软件开发依据及原则
　　（1）设计依据为有关设计规范、制图标准以及设计手册等；保证数据库、计算方法和设计方法的准确性。
　　（2）软件包开发首先要突出专业水平，把专业设计思想转化为计算机语言是软件包的关键所在。增强和完善计算功能,包括各种水量、流量计算,给排水管线水力计算,水箱水池计算等。图块图库也应在原来的基础上增加数量、提高质量、完善功能。新增专业功能:建筑给排水CAD软件在专业功能开发方面还有很多工作可做,如自动设计给排水管道避开、绕过或穿过梁柱等障碍物，这一点在我院设计叶县一品苑小高层住宅时体现的较为明显;自动根据规范检查管道管径、坡度、埋深、间距;消防系统的消火栓与喷淋喷头自动布置和喷洒强度的自动确定;自动选择布置化粪池、检查井,并自动连接管线;自动选择泵,并作出基本无需改动的泵房设计图，在进行舞钢市龙湖佳苑小区室内外设计时遇到的此类问题较多较复杂;自动为管道系统添加必要的部件、配件(如清扫口、泄水阀等)。自动对部分或全部给排水设计进行优化。
　　（3）符合设计人员思维习惯及设计习惯，人机界面友好，操作简单，易掌握。
　　（4）适用性强，容易修改，容易扩充，容易发展。
　　（5）尽量使用效率高、功能强的计算机语言及开发工具。
　　（6）通过自动绘图以及建立标准图库，提高图纸复用率等途径，提高设计绘图速度，真正发挥计算机的优势。
　　（7）应充分利用软件技术发展的最新成果,主要包括:系统软件、图形支持软件和汉字系统。
　　2.设计开发步骤
　　（1）开发适合给排水专业的CAD软件环境，包括AutoCAD的优化配置及常用专业图块及绘图工具。
　　（2）开发独立的专业绘图软件，发展标准图库，由浅到深，逐步提高自动成图及图纸复用比例。
　　（3）开发给排水专业高阶段设计方案优化软件，以及设计、绘图一体化软件，逐步成为智能化、自动化程度较高的专家系统软件包。
　　4.开发工具（软件方面）
　　目前较常用的CAD开发工具主要有AutoLISP语言、ADS、DCL语言及数据库处理，也有开发者使用BASIC、FORTRAN等高级语言与AutoCAD的图形数据交换接口进行开发；还有用C++开发或VB等在Windows界面下开发的。开发CAD软件，需要非常熟悉AutoCAD命令，以及其中的各参数、系统变量、图层、图块、线形等，这样才能掌握CAD开发技巧，例如图块的属性可以带许多信息，一条LINE线的厚度可存入管道的管径等。此外有些软件使用数据的后处理方式，使软件和AutoCAD结合得更好，这些技术还需要对AutoCAD图元数据库和数据图形交换等有更深的了解。
　　AutoLISP是在AutoCAD内部使用的语言，用它编辑的程序可定义变量，对数据进行处理和作出图形，并可能自定义函数，比较适合搞人工智能工作，特别是它的表处理功能以及递归等功能较独特，在CAD工作中它可以独立工作，也可能与DXF图形交换文件互相配合。其不足之处是速度慢，且程序代码几乎无法保护。
　　ADS是AutoCAD11.0版以后新增加的用来开发应用的一个C语言编程环境。它运行速度快，代码保护性好，能更有效地利用内存空间以及访问设备与系统，具有更强大的开发功能。但掌握ADS要比LISP困难，要求开发人员具备C语言编程经验并熟悉ADS库中各函数用法。一般商业软件应该用ADS.
　　AutoCAD还提供了可编程对话框（PDB）工具，使用户可以结合自身专业特点，用DCL语言构造自己的对话框，从而改善界面，提高CAD软件效率。
　　四、给排水CAD软件包开发实例
　　1.软件包主要技术特点
　　（1）符合设计人员设计习惯，简便易学。
　　（2）速度快，可提高设计绘图速度3到5倍。
　　（3）可由用户幻灯菜单自动点取专业图框。
　　（4）有丰富的专业图形符号，插入时管道自动断线。
　　（5）可方便地绘制建筑图。
　　（6）具有各种类型的标高、管径、坐标等标注功能以及一些方便实用的程序。
　　（7）绘材料表只需在屏幕菜单中点取材料名称即可将名称、材料、单位、标准图号等填入材料表，序号、数量也很方便。还可自动填入单重，自动计算并填入总重。
　　（8）各型号水泵基础自动绘制，半自动生成水泵底座图形，自动计算和生成材料表。
　　（9）给排水管道纵断面图软件交互式、参数化绘图，可自动计算，并有辅助功能。
　　2.专业软件实例———排水纵断面图绘图软件
　　给排水纵断面图在冶金给排水设计中约占施工图总量的近10%，规律性也较强，较适合开发专业绘图软件。本软件原采用LISP语言编写，由主程序及辅助功能组成，包括程序600多句和几个图块、幻灯等。其中主程序结构较复杂，多处使用循环语句及LISP语言擅长的表处理语句。软件完全按照冶金设计院设计绘图习惯及顺序设计，操作特别简单，用户只需交互式输入简单的参数，即可完成完整理想的纵断面图。
　　输入比例尺后，程序自动绘制排水纵断面图表头。此后按顺序输入节点，节点平面距离、管径、地面标高、管内底标高、坡度、管材代号、平面示意图种类后，程序即可画出这段管及有关的全部文字、图形，并计算出下一点的管内底标高。以后每输入一段管的参数，即可画一段管，与前段管相同不必重新输入。每个井均可有跌水，软件还可自动画出各种平面示意图。同一表头内可结束一条管，再给起点画下一条管。软件的辅助功能可进行交叉等处理。此外软件还有较强的容错功能。
　　改进以后，加入可编程对话框，每确认一个对话框即可画一段管，使输入更加简洁。软件还可以从已编写的数据文件中提取数据自动生成图形，这也为从外网平面图直接提取信息生成纵断面图打下基础。
　　用给排水纵断面图软件绘图，比手工快5倍以上。
　　五今后建筑给排水CAD技术的发展前景
　　1.软件向系列化发展,专业性强
　　软件之间兼容性好,可相互转换或直接使用,在专业内容上更全面,除了透视图的生成外还可生成剖面图、管道的纵断面等,形成真正的三维空间,全面地实现自动生成。此外,整个建筑给排水CAD软件将由多个子程序多部分组成,也可以相对独立的部分出现,功能齐全,形成系列化。
　　2.完善计算,实现图形与数据的完整统一
　　开发出环状管网的计算以及多种系统的分析计算,做到图形完成后自动完成计算。对于复杂的给排水系统,可智能化地判别系统形式,迅速地进行水力计算,并提供选择的设备,从而摒弃繁琐的数据手册。此外,还具备完善的图形库和数据信息库,可备查询、调用。
　　3.向优化设计发展,形成专家系统
　　扩充利用专家系统,咨询、确定选择系统和设计原则,及时产生合理的设计方案。由于计算速度的加快和存贮容量的增加,采用优化设计理论(如数学规划方法或准则法)迅速寻求满足规范和其它经济技术要求,而且应是工程费或换算运营费之和最小的设计。在施工图设计中,可提出管道的最佳走向和设备的最佳布置等,进行自动分析。
　　4.建筑设备软件间的相互协调
　　目前常困扰着建筑设备工种之间的相互管道碰撞问题,它通过自动检测给排水管道与暖通风管、电气桥架、结构梁之间的交叉,做好工种间的配合。此外,还能为土建工程自动预留孔洞图。
　　5.加强微机联网,让软件资源共享
　　把所有的微电脑组成局部网络,最后挂到整个高速的网络系统中,它可使每台计算机在任何环境里与任何1台计算机进行“交谈”,做到资源共享,还有利于检索查询和避免软盘之间病毒的感染。
　　6.针对专业特点,运用多屏显示
　　这一点有别于目前同步或多屏幕显示,而是根据建筑给排水有透视图的特殊要求,将平面图与透视图或剖面图分别在多个屏幕中同步显示,以充分利用屏幕,直观地进行图形设计。
　　总之,计算机的发展将带动建筑给排水CAD,进一步提高工作效率,以使工程设计做到在满足现行规范的前提下,根据实际经验、施工条件和工程的特点等,把给排水设计得更加合理,充分满足实际要求,达到安全可靠、经济适用的目的。
　　
　　搜论文知识网致力于为需要刊登论文的人士提供相关服务,提供迅速快捷的论文发表、写作指导等服务。具体发表流程为：客户咨询→确定合作，客户支付定金→文章发送并发表→客户接收录用通知，支付余款→杂志出版并寄送客户→客户确认收到。鸣网系学术网站，对所投稿件无稿酬支付，谢绝非学术类稿件的投递！