规划与设计 睫材嗣蒜哺 ２０１３年１１月 浅析市政给排水设计中ＣＡＤ技术的应用 李小东 （中煤科工重庆设计研究院有限公司 重庆４０００００） 摘要：随着市政给排水的工程设计项目日益增多，计算机辅助设计（ＣＡＤ）技术的应用可以大大提高设计与管理工 作的效率和质量，为给排水工程人员带来极大便利。本文阐述讨论ＣＡＤ技术在市政给排水工程规划与实施管理中的作 用、应用现状，展望其发展趋势和研究开发热点，提出了现阶段市政给排水工程ＣＡＤ软件开发、应用的一些建议。 关键词：ＣＡＤ软件；设计；市政给排水 中图分类号：ＴＵ８２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—００３８（２０１３）３４—００２０—０２ １前言 大进步。随着市政给排水工程设计项目日益增多，工程内容日益 现出以下发展趋势： 我国市政给排水工程ＣＡＤ经过近２０年的发展，已取得了很 ３．１标准化 目前各家市政给排水工程ＣＡＤ软件专业图库互不兼容、不 复杂，会有越来越多的高质量ＣＡＤ软件被开发出来。这同时也必 能相互调用，标准化程度还很低。为此，必须逐步解决给排水专 然会推动市政给排水工程ＣＡＤ软件朝着标准化、集成化、网络化 业设计手册、标准、典型设备、通用管件及新产品的电子化工作。当务之急是政府标准化部门制定电子化专业标准。 和智能化的方向发展。 同时，我们要清楚的看到市政给排水工程ＣＡＤ软件的开发 ３．２集成化 和研究是一个多学科知识综合应用的领域，涉及数学、力学、计 市政给排水工程设计经常需要同道路、煤气、供电、通讯等其 算机图形学、软件工程学以及给排水设计理论知识，还与工程经 他相关专业相互配合、相互协调，其设计工作是多专业间的串行 济、工程管理、工程决策等知识有关；对于集成化ＣＡＤ系统和智 作业过程。如果各专业协调不好，可能由于专业间的相互矛盾， 能化ＣＡＤ系统，还涉及数据库理论和人工智能理论，以及专家系 造成设计出现反复，使设计进度拖后、成本增加。ＣＡＤ软件集成 统、人工神经网络等；另外，市政给排水涉及面广，而且不同行业 化后，可以把设计过程中各专业之间的配合工序进行统筹安排， 设计习惯也不尽相同，不可能有软件可以覆盖所有市政给排水 将设计中的各个串行过程尽可能多地转变为并行过程，这样就 领域，适用于所有设计院，所以目前仍然需要分行为、分类进行 可以缩短设计周期，提高设计质量。所以说，集成化是市政给排 开发。现阶段给排水工程设计人员可以结合自己的工作经验及 水工程ＣＡＤ软件的一个必然发展趋势。 工程项目，自行编写实用小程序，逐渐积累，最后形成一个个人 设计效率的一个行之有效的办法。 网络技术是计算机技术和通讯技术相互渗透、密切结合的产 机辅助设计中引入网络技术是ＣＡＤ技术的一大飞跃。传统的市 政给排水工程ＣＡＤ设计过程中，工程师需要结合工程实际，做大 或本单位应用的实用软件。这不失为一个提高市政给排水工程 物，在计算机应用和信息传输中起着越来越重要的作用。在计算 ２市政给排水工程ＣＡＤ技术的发展与应用现状 对于一个复杂的工程，需要 ＣＡＤ的应用是在２０世纪７０年代迅速发展起来的，由于它 量的分析计算，确定各系统的规模；具有高速度、高精度和高效率等优点，过去的３０多年里，ＣＡＤ在 查阅大量的资料，参考已设计的工程，还要做调研，到专家那儿 很多领域里的应用都取得了丰硕的成果。由于种种原因，国内给 去咨询；对于特殊的部分，要委托专业设计人员设计；图纸完成 排水工程ＣＡＤ技术起步稍晚，８０年代末才有单位开始尝试进行 后，还要逐级进行审查。融入网络技术后的ＣＡＤ，我们可称之为 ＮＥＴ２ＣＡＤ），ＮＥＴ２ＣＡＤ可以支持设计群体成员交 给排水ＣＡＤ软件的开发。起初多数是图块和小型实用程序，与其 网络辅助设计（他学科比较，在深度和广度上都存在着差距。进入９０年代后，给 流设计思想、讨论设计结果、从而及时发现成员间接口的矛盾和 排水ＣＡＤ软件的开发步伐开始加快。１９９４年底全国给排水学会 冲突，以便加以协调和解决，减少以至避免设计的反复，提高设 和给排水技术情报网组织召开的“计算机技术在给排水专业应 计工作的效率和质量。用研讨会”，对给排水ＣＡＤ软件的开发起了积极的促进作用，这 目前，许多设计单位已建成了自己的局域网，并实现了一些 基本的设计辅助工作，如：资源共享、信息传递、网上咨询、工程 也标志着我国给排水ＣＡＤ技术蓬勃发展的开始。 目前，在给排水ＣＡＤ软件开发方面虽已取得了一些可喜的 管理、图纸及文档管理等，不能不说这已是网络辅助设计的雏形 成绩，但总体来看，给排水专业ＣＡＤ专业软件（即“计算一绘图” 了。一体化软件）的开发市政给排水ＣＡＤ技术整体水平还较低。 ３．３智能化 ＣＡＤ作为一种高级的辅助设计工具，主要应用于设计计算 ３市政给排水工程ＣＡＤ技术的发展趋势 废）水处理的工艺流程与构 现代社会科学技术的发展日新月异，ＣＡＤ技术的发展变化 和绘图方面，而面对市政给水和污（更是有目共睹，市政给排水ＣＡＤ也在不断发展壮大，目前主要呈 筑物形式等方面的选择或分析却显得无能为力。其主要原因在 ・２Ｏ・ ２０１３年１１月 ｔ耐目祷 规划与设计 于这些问题的解决并不仅仅依赖于某些算法，而更重要的是需 们各自的优点，为城市给排水管网的设计与管理提供强有力的 要专家的经验和创造性思维，需要有关专家的分析、判断、推理 支持。 等。为了克服传统ＣＡＤ的不足，人们开始研究把人工智能引入 ４．３ ＣＡＤ与概预算一体化 ＣＡＤ系统中，提出了智能ＣＡＤ的概念。将本领域专家们的知识 传统的工程概预算系统与ＣＡＤ系统相脱离，设计师完成设 与经验运用人工智能技术，归纳成一些规则，形成知识库，再利 计工作后必须在工程预算系统重新输入工程量数据后才能够得 用推理机制，进行推理及判断，最终应用计算机处理后，获得具 到工程预算，使设计过程变得复杂化。实现ＣＡＤ与概预算的集 有专家水平的设计结果。这种将人工智能技术与ＣＡＤ技术相结 成，既可将技术和经济更加紧密的结合在一起，有效地体现限额 合，使ＣＡＤ系统智能化的计算机程序，称为专家系统。专家系统 设计的思想，又能增强招投标快速响应能力，具有重大的经济效 能处理模糊信息，具有逻辑推理功能，使ＣＡＤ进行工程设计时考 益。 虑问题更全面、合理和精确；其解释功能使ＣＡＤ进行工程设计时 解决ＣＡＤ与概预算一体化的方法主要有：①采用基于ＳＴＥＰ 具有较大的透明度；能够清晰的现实运算推理轨迹，解答用户的 或ＩＦＣ标准以０－０表达专业对象（如管道、检查井、泵站等）的构 疑问，因此，它使ＣＡＤ工作时更易被人控制、理解和接受，所以， 筑建模系统，建立支持构筑物整个生命周期的标准产品信息模 利用计算机实现智能化辅助设计，是市政给排水工程ＣＡＤ发展 型，实现以数据库为基础的针对图形的专业统计以及图形与统 的又一必然趋势。 计结果的双向联动，从而为方便快速的工程量统计及ＣＡＤ与概 ４市政给排水工程ＣＡＤ的研究开发热点 预算的一体化提供可能。②针对基于不同图形支撑平台的ＣＡＤ ４．１设计计算与绘图一体化 软件对图形的几何和非几何信息的描述方法以及各专业软件的 计算绘图一体化的主导思想在于交叉进行计算与绘图，以此 接口和转换方式各不相同的情况，采用数据交换文件实现数据 提高自动化程度，提高计算的精度与速度，避免数据的重复输 共享，从而实现ＣＡＤ与概预算的一体化。③在通用的ＣＡＤ设计 入，提高设计效率。在ＣＡＤ平台上自动提取计算数据，用户参与 平台上通过对施工图的理解，识别反映工程量的几何和非几何 意见将计算结果直接用于绘图、标注或再计算。若将要解决的某 信息，在ＣＡＤ系统与概预算系统之间实现数据传递，从而实现市 个问题作为一个单元模块，分步编程、集成应用，可提高程序的 政给排水工程ＣＡＤ与概预算的一体化。目前较为可行的是第三 实用性、适应性、灵活性。基于这些优点，计算绘图一体化势必成 种方式。 为市政排水工程ＣＡＤ研究开发热点。 ４．４ ＣＡＤ软件的自动化 要做到设计计算与绘图一体化，就必须解决好ＡｕｔｏＣＡＤ与 ＣＡＤ软件的自动化是智能化的基础。其自动化程度是指自 高级语言计算程序的连接问题，以实现计算程序和绘图程序之 动处理工程信息和生成图形的能力，主要表现在自动计算、绘 间的联系，实现各程序与专业技术资料数据库的数据传递，从而 图、分类处理、形成相关文件等等。在提高自动化程度的同时，应 达到减小人工查表的工作量和重复入等环节。ＡｕｔｏＣＡＤ是一个 注意提高人机对话给用户以足够的参与空间，使得处理结果能 半开放式交互图形软件，它能够通过“文件”与高级语言程序建 充分反映实际情况和用户的设计风格。 立联系。我们可以通过“接口程序”设计，建立一个能被ＡｕｔｏＣＡＤ ５结束语 识别和接受的文件，再通过ＡｕｔｏＣＡＤ调用这些文件来绘图，Ａｕ— 市政给排水工程是现代化城市建设必不可少的组成部分，随 ｔｏＣＡＤ可以接受的三种文件形式分别是命令文件、图形交换文件 着城市建设水平的不断提高，其规划与管理工作也日趋复杂，传 和数据文件。由于在市政给排水工程设计过程中，不仅要处理大 统的设计与管理方法已很难满足日益提高的要求。同时，在市政 量图形，还要处理大量数据。特别是数据，有技术性数据、设备数 给排水工程规划与实施管理中，然而目前我国市政给排水ＣＡＤ 据、设计计算数据等。这些数据有的来自大量查表、查规范，有的 技术还不甚完善，因此，我们应该紧跟工程ＣＡＤ技术的发展趋 数据一次输入可多次使用，计算数据希望能为有关程序调用等 势，搞好市政给排水工程ＣＡＤ技术的开发和应用工作。 等。所以，对于市政给排水工程ＣＡＤ软件来说，通过数据文件连 接设计计算与绘图是比较可行的方法。 收稿日期：２０１３—９—８ ４．２ ＣＡＤ与ＧＩＳ的集成 随着城市给排水设施不断完善，给排水管网及其附属设施的 信息量越来越大，由于历史原因，很多地下管网信息不明或不准 确，给后续设计与管理工作带来许多问题。ＧＩＳ具有的强大数据 输入、管理、查询统计、输出及空间分析能力，特别是它所建立的 二维矢量拓扑关系及网络分析功能，为城市给排水管网的规划 设计、管理调控提供了强有力的工具。因而近年来ＧＩＳ技术在市 政给排水工程中得到了广泛的应用。但ＧＩＳ的绘图功能较差，为 了利用ＣＡＤ的绘图功能较强的优势，可以将ＧＩＳ与ＣＡＤ软件相 连，将ＧＩＳ支持下的空间和属性信息融合到ＣＡＤ中，充分利用它 ・２１・