給排水專業(yè)ＣＡＤ軟件開發(fā)方法探討

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提要  

本文結(jié)合筆者實際工作經(jīng)驗,分析了國內(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)實例。  

一、給排水專業(yè)ＣＡＤ開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀  

在工程設(shè)計行業(yè),ＣＡＤ技術(shù)的應(yīng)用大大提高了設(shè)計及繪圖效率。ＣＡＤ應(yīng)用軟件的開發(fā)也越來越重要。  

在給排水設(shè)計領(lǐng)域,ＣＡＤ開發(fā)應(yīng)用起步較晚。有些設(shè)計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(xué)會和給排水技術(shù)情報網(wǎng)組織召開了“計算機(jī)技術(shù)在給排水專業(yè)應(yīng)用研討會”,對給排水軟件開發(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,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。這些軟件都具有計算機(jī)輔助設(shè)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(jìn)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(shè)計和泵房設(shè)計等方面有了新的進(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)計更是少有人涉足。此外,目前還沒有專業(yè)設(shè)計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)測試和鑒定,所以其數(shù)據(jù)庫、計算方法、設(shè)計方法和生成圖形的準(zhǔn)確性還沒有嚴(yán)格保障,這一點還可能成為工程設(shè)計質(zhì)量的隱患。  

現(xiàn)在設(shè)計部門的給排水ＣＡＤ應(yīng)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(shè)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(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)驗不足,成績不明顯。本文將結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗,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。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(yīng)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(yīng)用軟件或優(yōu)化設(shè)計軟件。高起點開發(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)計依據(jù)為有關(guān)設(shè)計規(guī)范、制圖標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計手冊等;保證數(shù)據(jù)庫、計算方法和設(shè)計方法的準(zhǔn)確性。  

(2)軟件包開發(fā)設(shè)計首先要突出專業(yè)水平,把專業(yè)設(shè)計思想轉(zhuǎn)化為計算機(jī)語言是專業(yè)軟件包的關(guān)鍵所在。  

(3)符合設(shè)計人員思維習(xí)慣及設(shè)計習(xí)慣,人機(jī)界面友好,操作簡單,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)通過自動繪圖以及建立標(biāo)準(zhǔn)圖庫,提高圖紙復(fù)用率等途徑,提高設(shè)計繪圖速度,真正發(fā)揮計算機(jī)的優(yōu)勢,把設(shè)計人員從圖板上解脫出來。  

2.設(shè)計開發(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,由淺到深,從易到難,逐步提高自動成圖及圖紙復(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)計方案優(yōu)化軟件,以及設(shè)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(fù)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(jī)知識及開發(fā)工具可以進(jìn)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(jī)水平。熟悉專業(yè)設(shè)計習(xí)慣,有較豐富的設(shè)計經(jīng)驗的專業(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(jìn)的計算機(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,有豐富的工程設(shè)計經(jīng)驗,善于總結(jié)專業(yè)設(shè)計思路,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。在計算機(jī)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(shè)計習(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(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(nèi)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(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)驗并熟悉ＡＤＳ庫中各函數(shù)用法。一般商業(yè)軟件應(yīng)該用ＡＤＳ。  

ＡｕｔｏＣＡＤ還提供了可編程對話框(ＰＤＢ)工具,使用戶可以結(jié)合自身專業(yè)特點,用ＤＣＬ語言構(gòu)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(yīng)配上較先進(jìn)的漢字系統(tǒng),或用12.0版ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ(中文)。  

ｂ.對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(biāo)注標(biāo)高、管徑、坐標(biāo)、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(shè)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(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(chǔ)上逐步開發(fā)一些相對獨(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)計軟件等。  

正在開發(fā),初見成效的軟件有泵房設(shè)計軟件、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(shè)備和構(gòu)筑物的標(biāo)準(zhǔn)ＣＡＤ圖形庫,從而提高圖紙復(fù)用率,這比編制自動成圖的軟件要容易得多。標(biāo)準(zhǔn)ＣＡＤ圖形庫還可以由權(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生成圖形,也可以通過自動計算直接調(diào)用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖。  

3.高階段設(shè)計及方案優(yōu)化設(shè)計軟件的開發(fā)在  

利用ＣＡＤ進(jìn)行高階段設(shè)計及方案優(yōu)化設(shè)計方面,除在民用建筑給排水領(lǐng)域有個別公司研究外,在其它給排水領(lǐng)域中的研究國內(nèi)還未見到報道。方案優(yōu)化軟件的難點在于系統(tǒng)化的設(shè)計思路和設(shè)計經(jīng)驗向計算機(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)計的一個難題。目前這方面進(jìn)展緩慢的原因首先是它對開發(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(jìn),又要避免重復(fù)勞動,在各行業(yè)、各領(lǐng)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(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  

(1)符合設(shè)計人員設(shè)計習(xí)慣,簡便易學(xué)。  

(2)速度快,可提高設(shè)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(biāo)高、管徑、坐標(biāo)等標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)。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(chǔ)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(shè)計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語言擅長的表處理語句。軟件完全按照冶金設(shè)計院設(shè)計繪圖習(xí)慣及順序設(shè)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(biāo)高、管內(nèi)底標(biāo)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(guān)的全部文字、圖形,并計算出下一點的管內(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(nèi)可結(jié)束一條管,再給起點畫下一條管。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)的容錯功能。  

改進(jìn)以后,加入可編程對話框,每確認(rèn)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(chǔ)。  

用給排水縱斷面圖軟件繪圖,比手工快5倍以上。