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、方法步驟及發展前景等，并給出了開發實例。
　　一、給排水專業CAD開發應用現狀
　　隨著計算機應用技術的不斷發展,特別是近年來計算機輔助設計(CAD)不斷滲透到建筑給排水設計領域,我國在建筑給排水尤其是建筑室內給排水方面涌現出一些優秀的給排水CAD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和泵房設計等方面有了新的進展。由于建筑給排水專業對計算機輔助設計軟件水平要求較高,在施工圖中所繪制的透視圖并不是僅通過視點轉換能得到的,它有別于原始的真三維圖形。從1994年始,我國正式出現了商業性的給排水專用軟件包,設計人員可直接利用建筑工專業的資料圖繪制給排水平面圖,然后生成所需的透視圖,減輕了勞動強度，提高了設計效率,使他們有更多的時間用于設計方案的優化。
　　CAD專業軟件包的開發和設計單位微機的大量配置,使各用戶根據自身的特點建立一定量的圖庫和模塊。計算機也加強了標準化,改進了設計質量,還廣泛應用于圖形的修改,減少了重復工作量,使設計人員擺脫了機械記憶和大量、單調的查資料工作。例如設計人員可隨時從計算機中查到有關規范內容、資料數據和習慣做法等,做出決策,替代了很多繁瑣的工作。
　　但除軟件開發起步晚、資金少、起點低、技術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。
　　①軟件開發全面規劃問題
　　我國建筑給排水軟件開發的單位、人員很多,但力量分散,各自為政。缺乏全面規劃、統一標準,各種軟件互不兼容、互相排斥。
　　②成圖軟件
　　我國現有的建筑給排水CAD軟件大都是在美國Autodesk公司的CAD軟件AutoCAD基礎上開發的。AutoCAD是世界上迄今為止最優秀的通用計算機輔助設計軟件之一。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生的圖形互不接受;二是雖然帶有Autolisp作為二次開發工具,但這種程序設計語言運行速度慢,且不易掌握。盡管我國也出現了自行開發的全套建筑類各專業成圖軟件,在軟件集成化方面有了很大的進展,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到較高的水平,還有相當多的工作要做。
　　③數據結構與專業計算功能問題
　　現國內大多數軟件還不具備較好的計算功能,而計算的增加勢必提高繪圖的精度,也給程序設計提出了更高要求。建筑給排水CAD軟件應采用自身建立的數據庫,它是專業計算的基礎。給排水軟件包可利用AutoCAD中的lisp將有關元素列表,以建立相當的數據庫,使繪圖與計算一體化,
　　④軟件開發標準問題
　　目前還沒有專業設計CAD軟件的標準和規范，故商業化軟件的數據庫、計算方法、設計方法和生成圖形的準確性沒有嚴格保障，這一點可能成為工程設計質量的隱患。
　　⑤應用水平問題
　　設計部門的給排水CAD應用水平參差不齊。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，卻談不上提高效率。
　　二、給排水軟件包開發思路及原則
　　現有建筑給排水軟件已較成熟，且仍在繼續開發升級，所以應購買此類軟件，著重開發適合本單位實用程序或應用軟件。
　　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軟件包的關鍵所在。增強和完善計算功能,包括各種水量、流量計算,給排水管線水力計算,水箱水池計算等。圖塊圖庫也應在原來的基礎上增加數量、提高質量、完善功能。新增專業功能:建筑給排水CAD軟件在專業功能開發方面還有很多工作可做,如自動設計給排水管道避開、繞過或穿過梁柱等障礙物，這一點在我院設計葉縣一品苑小高層住宅時體現的較為明顯;自動根據規范檢查管道管徑、坡度、埋深、間距;消防系統的消火栓與噴淋噴頭自動布置和噴灑強度的自動確定;自動選擇布置化糞池、檢查井,并自動連接管線;自動選擇泵,并作出基本無需改動的泵房設計圖，在進行舞鋼市龍湖佳苑小區室內外設計時遇到的此類問題較多較復雜;自動為管道系統添加必要的部件、配件(如清掃口、泄水閥等)。自動對部分或全部給排水設計進行優化。
　　（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）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。
　　（7）應充分利用軟件技術發展的最新成果,主要包括:系統軟件、圖形支持軟件和漢字系統。
　　2.設計開發步驟
　　（1）開發適合給排水專業的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）開發獨立的專業繪圖軟件，發展標準圖庫，由淺到深，逐步提高自動成圖及圖紙復用比例。
　　（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。
　　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語言及數據庫處理，也有開發者使用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VB等在Windows界面下開發的。開發CAD軟件，需要非常熟悉AutoCAD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線的厚度可存入管道的管徑等。此外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，用它編輯的程序可定義變量，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。
　　四、給排水CAD軟件包開發實例
　　1.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，序號、數量也很方便。還可自動填入單重，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。
　　2.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。
　　五今后建筑給排水CAD技術的發展前景
　　1.軟件向系列化發展,專業性強
　　軟件之間兼容性好,可相互轉換或直接使用,在專業內容上更全面,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,全面地實現自動生成。此外,整個建筑給排水CAD軟件將由多個子程序多部分組成,也可以相對獨立的部分出現,功能齊全,形成系列化。
　　2.完善計算,實現圖形與數據的完整統一
　　開發出環狀管網的計算以及多種系統的分析計算,做到圖形完成后自動完成計算。對于復雜的給排水系統,可智能化地判別系統形式,迅速地進行水力計算,并提供選擇的設備,從而摒棄繁瑣的數據手冊。此外,還具備完善的圖形庫和數據信息庫,可備查詢、調用。
　　3.向優化設計發展,形成專家系統
　　擴充利用專家系統,咨詢、確定選擇系統和設計原則,及時產生合理的設計方案。由于計算速度的加快和存貯容量的增加,采用優化設計理論(如數學規劃方法或準則法)迅速尋求滿足規范和其它經濟技術要求,而且應是工程費或換算運營費之和最小的設計。在施工圖設計中,可提出管道的最佳走向和設備的最佳布置等,進行自動分析。
　　4.建筑設備軟件間的相互協調
　　目前常困擾著建筑設備工種之間的相互管道碰撞問題,它通過自動檢測給排水管道與暖通風管、電氣橋架、結構梁之間的交叉,做好工種間的配合。此外,還能為土建工程自動預留孔洞圖。
　　5.加強微機聯網,讓軟件資源共享
　　把所有的微電腦組成局部網絡,最后掛到整個高速的網絡系統中,它可使每臺計算機在任何環境里與任何1臺計算機進行“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.針對專業特點,運用多屏顯示
　　這一點有別于目前同步或多屏幕顯示,而是根據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屏幕中同步顯示,以充分利用屏幕,直觀地進行圖形設計。
　　總之,計算機的發展將帶動建筑給排水CAD,進一步提高工作效率,以使工程設計做到在滿足現行規范的前提下,根據實際經驗、施工條件和工程的特點等,把給排水設計得更加合理,充分滿足實際要求,達到安全可靠、經濟適用的目的。
　　
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