本文結(jié)合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，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、方法步驟及發(fā)展前景等，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
　　隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是近年來計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)不斷滲透到建筑給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域,我國在建筑給排水尤其是建筑室內(nèi)給排水方面涌現(xiàn)出一些優(yōu)秀的給排水CAD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)別軟件已在室外和泵房設(shè)計(jì)等方面有了新的進(jìn)展。由于建筑給排水專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件水平要求較高,在施工圖中所繪制的透視圖并不是僅通過視點(diǎn)轉(zhuǎn)換能得到的,它有別于原始的真三維圖形。從1994年始,我國正式出現(xiàn)了商業(yè)性的給排水專用軟件包,設(shè)計(jì)人員可直接利用建筑工專業(yè)的資料圖繪制給排水平面圖,然后生成所需的透視圖,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了設(shè)計(jì)效率,使他們有更多的時(shí)間用于設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。
　　CAD專業(yè)軟件包的開發(fā)和設(shè)計(jì)單位微機(jī)的大量配置,使各用戶根據(jù)自身的特點(diǎn)建立一定量的圖庫和模塊。計(jì)算機(jī)也加強(qiáng)了標(biāo)準(zhǔn)化,改進(jìn)了設(shè)計(jì)質(zhì)量,還廣泛應(yīng)用于圖形的修改,減少了重復(fù)工作量,使設(shè)計(jì)人員擺脫了機(jī)械記憶和大量、單調(diào)的查資料工作。例如設(shè)計(jì)人員可隨時(shí)從計(jì)算機(jī)中查到有關(guān)規(guī)范內(nèi)容、資料數(shù)據(jù)和習(xí)慣做法等,做出決策,替代了很多繁瑣的工作。
　　但除軟件開發(fā)起步晚、資金少、起點(diǎn)低、技術(shù)差及漢化水平低等普遍存在的問題外,我國的建筑給排水CAD還存在特有的問題。
　�、佘浖�開發(fā)全面規(guī)劃問題
　　我國建筑給排水軟件開發(fā)的單位、人員很多,但力量分散,各自為政。缺乏全面規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),各種軟件互不兼容、互相排斥。
　�、诔蓤D軟件
　　我國現(xiàn)有的建筑給排水CAD軟件大都是在美國Autodesk公司的CAD軟件AutoCAD基礎(chǔ)上開發(fā)的。AutoCAD是世界上迄今為止最優(yōu)秀的通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件之一。但也有一些不足:一是兼容性不好,即AutoCAD與很多其它軟件所產(chǎn)生的圖形互不接受;二是雖然帶有Autolisp作為二次開發(fā)工具,但這種程序設(shè)計(jì)語言運(yùn)行速度慢,且不易掌握。盡管我國也出現(xiàn)了自行開發(fā)的全套建筑類各專業(yè)成圖軟件,在軟件集成化方面有了很大的進(jìn)展,但要在功能上全面趕上AutoCAD、特別是在圖形編輯與修改方面達(dá)到較高的水平,還有相當(dāng)多的工作要做。
　　③數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與專業(yè)計(jì)算功能問題
　　現(xiàn)國內(nèi)大多數(shù)軟件還不具備較好的計(jì)算功能,而計(jì)算的增加勢(shì)必提高繪圖的精度,也給程序設(shè)計(jì)提出了更高要求。建筑給排水CAD軟件應(yīng)采用自身建立的數(shù)據(jù)庫,它是專業(yè)計(jì)算的基礎(chǔ)。給排水軟件包可利用AutoCAD中的lisp將有關(guān)元素列表,以建立相當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫,使繪圖與計(jì)算一體化,
　�、苘浖�開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)問題
　　目前還沒有專業(yè)設(shè)計(jì)CAD軟件的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，故商業(yè)化軟件的數(shù)據(jù)庫、計(jì)算方法、設(shè)計(jì)方法和生成圖形的準(zhǔn)確性沒有嚴(yán)格保障，這一點(diǎn)可能成為工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的隱患。
　�、輵�(yīng)用水平問題
　　設(shè)計(jì)部門的給排水CAD應(yīng)用水平參差不齊。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(jì)繪圖效率。有的只是在用AutoCAD的簡單命令繪圖，卻談不上提高效率。
　　二、給排水軟件包開發(fā)思路及原則
　　現(xiàn)有建筑給排水軟件已較成熟，且仍在繼續(xù)開發(fā)升級(jí)，所以應(yīng)購買此類軟件，著重開發(fā)適合本單位實(shí)用程序或應(yīng)用軟件。
　　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、計(jì)算方法和設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性。
　　（2）軟件包開發(fā)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)語言是軟件包的關(guān)鍵所在。增強(qiáng)和完善計(jì)算功能,包括各種水量、流量計(jì)算,給排水管線水力計(jì)算,水箱水池計(jì)算等。圖塊圖庫也應(yīng)在原來的基礎(chǔ)上增加數(shù)量、提高質(zhì)量、完善功能。新增專業(yè)功能:建筑給排水CAD軟件在專業(yè)功能開發(fā)方面還有很多工作可做,如自動(dòng)設(shè)計(jì)給排水管道避開、繞過或穿過梁柱等障礙物，這一點(diǎn)在我院設(shè)計(jì)葉縣一品苑小高層住宅時(shí)體現(xiàn)的較為明顯;自動(dòng)根據(jù)規(guī)范檢查管道管徑、坡度、埋深、間距;消防系統(tǒng)的消火栓與噴淋噴頭自動(dòng)布置和噴灑強(qiáng)度的自動(dòng)確定;自動(dòng)選擇布置化糞池、檢查井,并自動(dòng)連接管線;自動(dòng)選擇泵,并作出基本無需改動(dòng)的泵房設(shè)計(jì)圖，在進(jìn)行舞鋼市龍湖佳苑小區(qū)室內(nèi)外設(shè)計(jì)時(shí)遇到的此類問題較多較復(fù)雜;自動(dòng)為管道系統(tǒng)添加必要的部件、配件(如清掃口、泄水閥等)。自動(dòng)對(duì)部分或全部給排水設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。
　�。�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）通過自動(dòng)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(jì)繪圖速度，真正發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)。
　�。�7）應(yīng)充分利用軟件技術(shù)發(fā)展的最新成果,主要包括:系統(tǒng)軟件、圖形支持軟件和漢字系統(tǒng)。
　　2.設(shè)計(jì)開發(fā)步驟
　�。�1）開發(fā)適合給排水專業(yè)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)獨(dú)立的專業(yè)繪圖軟件，發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)圖庫，由淺到深，逐步提高自動(dòng)成圖及圖紙復(fù)用比例。
　�。�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。
　　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語言及數(shù)據(jù)庫處理，也有開發(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VB等在Windows界面下開發(fā)的。開發(fā)CAD軟件，需要非常熟悉AutoCAD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線的厚度可存入管道的管徑等。此外有些軟件使用數(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，用它編輯的程序可定義變量，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。
　　四、給排水CAD軟件包開發(fā)實(shí)例
　　1.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，序號(hào)、數(shù)量也很方便。還可自動(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。
　　2.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(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。
　　五今后建筑給排水CAD技術(shù)的發(fā)展前景
　　1.軟件向系列化發(fā)展,專業(yè)性強(qiáng)
　　軟件之間兼容性好,可相互轉(zhuǎn)換或直接使用,在專業(yè)內(nèi)容上更全面,除了透視圖的生成外還可生成剖面圖、管道的縱斷面等,形成真正的三維空間,全面地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成。此外,整個(gè)建筑給排水CAD軟件將由多個(gè)子程序多部分組成,也可以相對(duì)獨(dú)立的部分出現(xiàn),功能齊全,形成系列化。
　　2.完善計(jì)算,實(shí)現(xiàn)圖形與數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)一
　　開發(fā)出環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算以及多種系統(tǒng)的分析計(jì)算,做到圖形完成后自動(dòng)完成計(jì)算。對(duì)于復(fù)雜的給排水系統(tǒng),可智能化地判別系統(tǒng)形式,迅速地進(jìn)行水力計(jì)算,并提供選擇的設(shè)備,從而摒棄繁瑣的數(shù)據(jù)手冊(cè)。此外,還具備完善的圖形庫和數(shù)據(jù)信息庫,可備查詢、調(diào)用。
　　3.向優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)展,形成專家系統(tǒng)
　　擴(kuò)充利用專家系統(tǒng),咨詢、確定選擇系統(tǒng)和設(shè)計(jì)原則,及時(shí)產(chǎn)生合理的設(shè)計(jì)方案。由于計(jì)算速度的加快和存貯容量的增加,采用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論(如數(shù)學(xué)規(guī)劃方法或準(zhǔn)則法)迅速尋求滿足規(guī)范和其它經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求,而且應(yīng)是工程費(fèi)或換算運(yùn)營費(fèi)之和最小的設(shè)計(jì)。在施工圖設(shè)計(jì)中,可提出管道的最佳走向和設(shè)備的最佳布置等,進(jìn)行自動(dòng)分析。
　　4.建筑設(shè)備軟件間的相互協(xié)調(diào)
　　目前常困擾著建筑設(shè)備工種之間的相互管道碰撞問題,它通過自動(dòng)檢測(cè)給排水管道與暖通風(fēng)管、電氣橋架、結(jié)構(gòu)梁之間的交叉,做好工種間的配合。此外,還能為土建工程自動(dòng)預(yù)留孔洞圖。
　　5.加強(qiáng)微機(jī)聯(lián)網(wǎng),讓軟件資源共享
　　把所有的微電腦組成局部網(wǎng)絡(luò),最后掛到整個(gè)高速的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,它可使每臺(tái)計(jì)算機(jī)在任何環(huán)境里與任何1臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行“交談”,做到資源共享,還有利于檢索查詢和避免軟盤之間病毒的感染。
　　6.針對(duì)專業(yè)特點(diǎn),運(yùn)用多屏顯示
　　這一點(diǎn)有別于目前同步或多屏幕顯示,而是根據(jù)建筑給排水有透視圖的特殊要求,將平面圖與透視圖或剖面圖分別在多個(gè)屏幕中同步顯示,以充分利用屏幕,直觀地進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)。
　　總之,計(jì)算機(jī)的發(fā)展將帶動(dòng)建筑給排水CAD,進(jìn)一步提高工作效率,以使工程設(shè)計(jì)做到在滿足現(xiàn)行規(guī)范的前提下,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、施工條件和工程的特點(diǎn)等,把給排水設(shè)計(jì)得更加合理,充分滿足實(shí)際要求,達(dá)到安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的目的。
　　
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