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給排水專業(yè)ＣＡＤ軟件開發(fā)方法探討
給排水專業(yè)ＣＡＤ軟件開發(fā)方法探討 提要
本文結合筆者實際工作經(jīng)驗,分析了國內給排水專業(yè)ＣＡＤ軟件開發(fā)及應用現(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)實例。
一、給排水專業(yè)ＣＡＤ開發(fā)應用現(xiàn)狀
在工程設計行業(yè),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(fā)也越來越重要。
在給排水設計領域,ＣＡＤ開發(fā)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(fā),但進展比較慢,多數(shù)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(fā)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(wǎng)組織召開了“計算機技術在給排水專業(yè)應用研討會”,對給排水軟件開發(fā)起了積極的促進作用。
目前在給排水ＣＡＤ開發(fā)方面已經(jīng)取得了可喜的成績,尤其是建筑室內給排水方面涌現(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。這些軟件都具有計算機輔助設計建筑給排水平面圖、自動生成系統(tǒng)圖、自動統(tǒng)計材料表;進行室外給排水管網(wǎng)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(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(tǒng)的優(yōu)化設計更是少有人涉足。此外,目前還沒有專業(yè)設計ＣＡＤ軟件的標準和規(guī)范。商業(yè)化軟件多數(shù)都不經(jīng)過權威部門嚴謹?shù)募夹g測試和鑒定,所以其數(shù)據(jù)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(xiàn)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(fā)了給排水專業(yè)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(yè)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(fā)本單位適用的專業(yè)軟件及應用程序,但由于開發(fā)經(jīng)驗不足,成績不明顯。本文將結合筆者的工作經(jīng)驗,著重論述有關給排水軟件開發(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。一般開發(fā)者在水平和起點上均與這些軟件開發(fā)有一定差距,所以應該購買此類軟件,而著重開發(fā)適合本單位使用的實用程序、應用軟件或優(yōu)化設計軟件。高起點開發(fā)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(fā)依據(jù)及原則
(1)設計依據(jù)為有關設計規(guī)范、制圖標準以及設計手冊等;保證數(shù)據(jù)庫、計算方法和設計方法的準確性。
(2)軟件包開發(fā)設計首先要突出專業(yè)水平,把專業(yè)設計思想轉化為計算機語言是專業(yè)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(fā)展。
(5)盡量使用效率高、功能強的計算機語言及開發(fā)工具。
(6)嚴格執(zhí)行標準化及規(guī)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(fā)揮計算機的優(yōu)勢,把設計人員從圖板上解脫出來。
2.設計開發(fā)步驟
(1)開發(fā)適合于給排水專業(yè)應用的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)一些獨立的專業(yè)繪圖軟件,發(fā)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(yè)繪圖軟件包。
(3)開發(fā)給排水專業(yè)高階段設計方案優(yōu)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(tǒng)軟件包。
3.開發(fā)人員配備軟件開發(fā)是一項較復雜的腦力勞動,對開發(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檔次:
(1)初級水平:專業(yè)人員掌握一些基本計算機知識及開發(fā)工具可以進行一些專業(yè)圖塊制作,簡單的實用程序開發(fā)。
(2)中等水平:較高專業(yè)水平加上較高計算機水平。熟悉專業(yè)設計習慣,有較豐富的設計經(jīng)驗的專業(yè)人員,如果掌握先進的ＣＡＤ開發(fā)技術,可以開發(fā)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(yè)水平加上先進的計算機開發(fā)技術。在專業(yè)方面應該熟練掌握專業(yè)基礎知識,有豐富的工程設計經(jīng)驗,善于總結專業(yè)設計思路,發(fā)現(xiàn)規(guī)律,具有較強的系統(tǒng)工程及方案優(yōu)化水平。在計算機方面要掌握ＬＳＰ、ＡＤＳ、ＤＣＬ等開發(fā)工具(或其它高級開發(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(yè)、分類進行開發(fā)。前述的個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)設計思路非常值得向給排水其它領域延伸。
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)庫處理,也有的開發(fā)者使用ＢＡＳＩＣ、ＦＯＲＴＲＡＮ等高級語言與ＡｕｔｏＣＡＤ的圖形數(shù)據(jù)交換接口進行開發(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)絡技術也越來越重要。
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結合得更好,這些技術還需要對ＡｕｔｏＣＡＤ圖元數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行處理和作出圖形,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(fā)應用的一個Ｃ語言編程環(huán)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(tǒng),具有更強大的開發(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)驗并熟悉ＡＤＳ庫中各函數(shù)用法。一般商業(yè)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(yè)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(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,應配上較先進的漢字系統(tǒng),或用12.0版ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ(中文)。
ｂ.對ＡｕｔｏＣＡＤ系統(tǒng)變量進行重新優(yōu)化配置及設定,主要包括系統(tǒng)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(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(shù)設定),編寫ａｃａｄ.ｌｓｐ。
(2)專業(yè)繪圖功能
ａ.專業(yè)圖框繪制:可由菜單點取或用屏幕幻燈菜單點取,自動生成各種圖框。
ｂ.專業(yè)常用圖塊:由菜單點取生成,自動插入斷線。
ｃ.開發(fā)實用的專業(yè)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(yè)設計說明、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用程序。
ｄ.開發(fā)或引進建筑圖繪圖程序。
專業(yè)ＣＡＤ軟件包都應具有高效的繪圖環(huán)境,否則一旦自動生成等功能出現(xiàn)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(yè)繪圖軟件的開發(fā)
在專業(yè)繪圖環(huán)境的基礎上逐步開發(fā)一些相對獨立的專業(yè)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(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)設計軟件等。
正在開發(fā),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(wǎng)ＣＡＤ軟件等。
尚未深入開發(fā),開發(fā)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(wǎng)、過濾間、軟水站、污泥脫水間設計等項目。
給排水軟件開發(fā)的另一條思路是發(fā)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(yōu)化設計軟件的開發(fā)在
利用ＣＡＤ進行高階段設計及方案優(yōu)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(yōu)化軟件的難點在于系統(tǒng)化的設計思路和設計經(jīng)驗向計算機程序的轉化,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(fā)人員要求高,這一領域的理想人選稀少;其次是給排水專業(yè)行業(yè)多,領域廣,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)是一項艱苦的工作,需要創(chuàng)造一個規(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,又要避免重復勞動,在各行業(yè)、各領域開發(fā)出各有特色的實用專業(yè)軟件。
四、給排水ＣＡＤ軟件包開發(fā)實例———ＢＹＷＡＴ
1.軟件包結構
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)設置
菜單優(yōu)化
命令簡化
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(yè)圖框。
(4)有豐富的專業(yè)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(shù)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(shù)化繪圖,可自動計算,并有輔助功能。
3.專業(yè)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(guī)律性也較強,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多句和幾個圖塊、幻燈等。其中主程序結構較復雜,多處使用循環(huán)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(shù),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(jié)點,節(jié)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(shù),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(shù)據(jù)文件中提取數(shù)據(jù)自動生成圖形,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。
用給排水縱斷面圖軟件繪圖,比手工快5倍以上。
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