本文結合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗，分析了國內給排水專(zhuān)業(yè)CAD軟件開(kāi)發(fā)及應用現狀，探討了給排水CAD軟件開(kāi)發(fā)的原則、思路、方法及步驟等，并給出了開(kāi)發(fā)實(shí)例。

　　一、給排水專(zhuān)業(yè)CAD開(kāi)發(fā)應用現狀

　　在工程設計行業(yè)，CAD技術(shù)的應用大大提高了設計及繪圖效率。CAD應用軟件的開(kāi)發(fā)也越來(lái)越重要。

　　在給排水設計領(lǐng)域，CAD開(kāi)發(fā)應用起步較晚。有些設計院從八十年代末開(kāi)始嘗試進(jìn)行CAD開(kāi)發(fā)，但進(jìn)展比較慢，多數是圖塊和小型實(shí)用程序，在深度和廣度上都存在著(zhù)差距。從1993年以后給排水CAD開(kāi)發(fā)步伐開(kāi)始加快。1994年底全國給排水學(xué)會(huì )和給排水技術(shù)情報網(wǎng)組織召開(kāi)了“計算機技術(shù)在給排水專(zhuān)業(yè)應用研討會(huì )”，對給排水軟件開(kāi)發(fā)起了積極的促進(jìn)作用。

　　目前在給排水CAD開(kāi)發(fā)方面已經(jīng)取得了可喜的成績(jì)，尤其是建筑室內給排水方面涌現出一些比較優(yōu)秀的給排水CAD軟件，如洛陽(yáng)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(dòng)生成系統圖、自動(dòng)統計材料表；進(jìn)行室外給排水管網(wǎng)計算、自動(dòng)生成圖形等功能，其中個(gè)別軟件已在室外設計和泵房設計等方面有了新的進(jìn)展。

　　現有軟件都偏重于民用建筑給排水方面，而且也有待于繼續完善、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。應用CAD進(jìn)行給排水及水處理系統的優(yōu)化設計更是少有人涉足。此外，目前還沒(méi)有專(zhuān)業(yè)設計CAD軟件的標準和規范。商業(yè)化軟件多數都不經(jīng)過(guò)權威部門(mén)嚴謹的技術(shù)測試和鑒定，所以其數據庫、計算方法、設計方法和生成圖形的準確性還沒(méi)有嚴格保障，這一點(diǎn)還可能成為工程設計質(zhì)量的隱患。

　　現在設計部門(mén)的給排水CAD應用水平也參差不齊。有的購買(mǎi)或自行開(kāi)發(fā)了給排水專(zhuān)業(yè)軟件，提高了設計繪圖效率。有的只是在用AutoCAD的簡(jiǎn)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(zhuān)業(yè)CAD應用水平還有待于進(jìn)一步提高。

　　目前許多有精力的設計院及研究部門(mén)都在研究開(kāi)發(fā)本單位適用的專(zhuān)業(yè)軟件及應用程序，但由于開(kāi)發(fā)經(jīng)驗不足，成績(jì)不明顯。本文將結合筆者的工作經(jīng)驗，著(zhù)重論述有關(guān)給排水軟件開(kāi)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(kāi)發(fā)工作。

　　二、給排水軟件包開(kāi)發(fā)思路及原則

　　由于現有建筑給排水軟件已經(jīng)比較成熟，且仍在繼續開(kāi)發(fā)、升級。一般開(kāi)發(fā)者在水平和起點(diǎn)上均與這些軟件開(kāi)發(fā)有一定差距，所以應該購買(mǎi)此類(lèi)軟件，而著(zhù)重開(kāi)發(fā)適合本單位使用的實(shí)用程序、應用軟件或優(yōu)化設計軟件。高起點(diǎn)開(kāi)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(kāi)發(fā)依據及原則

　�。�1）設計依據為有關(guān)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(kāi)發(fā)設計首先要突出專(zhuān)業(yè)水平，把專(zhuān)業(yè)設計思想轉化為計算機語(yǔ)言是專(zhuān)業(yè)軟件包的關(guān)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(jiǎn)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(yǔ)言及開(kāi)發(fā)工具。

　�。�6）嚴格執行標準化及規范化。

　�。�7）通過(guò)自動(dòng)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(lái)。

　　2.設計開(kāi)發(fā)步驟

　�。�1）開(kāi)發(fā)適合于給排水專(zhuān)業(yè)應用的CAD軟件環(huán)境，包括AutoCAD的優(yōu)化配置及常用專(zhuān)業(yè)圖塊及繪圖工具。

　�。�2）開(kāi)發(fā)一些獨立的專(zhuān)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(dòng)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(zhuān)業(yè)繪圖軟件包。

　�。�3）開(kāi)發(fā)給排水專(zhuān)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(dòng)化程度較高的專(zhuān)家系統軟件包。

　　3.開(kāi)發(fā)人員配備軟件開(kāi)發(fā)是一項較復雜的腦力勞動(dòng)，對開(kāi)發(fā)人員要求也較高，專(zhuān)業(yè)軟件開(kāi)發(fā)人員大致可分為以下幾個(gè)檔次：

　�。�1）初級水平：專(zhuān)業(yè)人員掌握一些基本計算機知識及開(kāi)發(fā)工具可以進(jìn)行一些專(zhuān)業(yè)圖塊制作，簡(jiǎn)單的實(shí)用程序開(kāi)發(fā)。

　�。�2）中等水平：較高專(zhuān)業(yè)水平加上較高計算機水平。熟悉專(zhuān)業(yè)設計習慣，有較豐富的設計經(jīng)驗的專(zhuān)業(yè)人員，如果掌握先進(jìn)的CAD開(kāi)發(fā)技術(shù)，可以開(kāi)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(zhuān)業(yè)水平加上先進(jìn)的計算機開(kāi)發(fā)技術(shù)。在專(zhuān)業(yè)方面應該熟練掌握專(zhuān)業(yè)基礎知識，有豐富的工程設計經(jīng)驗，善于總結專(zhuān)業(yè)設計思路，發(fā)現規律，具有較強的系統工程及方案優(yōu)化水平。在計算機方面要掌握LSP、ADS、DCL等開(kāi)發(fā)工具（或其它高級開(kāi)發(fā)工具）。這類(lèi)人員開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)CAD軟件是最理想的。

　　由于給排水專(zhuān)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(lǐng)域，適用于所有設計院，所以目前仍然需要分行業(yè)、分類(lèi)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。前述的個(gè)別建筑給排水軟件包及開(kāi)發(fā)人員屬于較高水平，其開(kāi)發(fā)設計思路非常值得向給排水其它領(lǐng)域延伸。

　　4.開(kāi)發(fā)工具（軟件方面）

　　目前較常用的CAD開(kāi)發(fā)工具主要有AutoLISP語(yǔ)言、ADS、DCL語(yǔ)言以及數據庫處理，也有的開(kāi)發(fā)者使用BASIC、FORTRAN等高級語(yǔ)言與AutoCAD的圖形數據交換接口進(jìn)行開(kāi)發(fā)；還有用C++開(kāi)發(fā)或用VB等在Windows界面下開(kāi)發(fā)的；此外，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)也越來(lái)越重要。

　　開(kāi)發(fā)CAD軟件，需要非常熟悉Auto CAD命令，以及其中的各參數、系統變量、圖層、圖塊、線(xiàn)形等，這樣才能方便靈活地在程序中執行各種命令，掌握CAD開(kāi)發(fā)技巧，例如圖塊的屬性可以帶許多信息，一條LINE線(xiàn)的厚度可以存入管道的管徑等。此外現在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(shù)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A(yíng)utoCAD內部使用的語(yǔ)言，用AutoLISP編輯的程序可以定義變量，對數據進(jìn)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(wú)法保護。

　　ADS是AutoCAD11.0版以后新增加的用來(lái)開(kāi)發(fā)應用的一個(gè)C語(yǔ)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(fǎng)問(wèn)設備與系統，具有更強大的開(kāi)發(fā)功能。但掌握ADS要比LISP困難，要求開(kāi)發(fā)人員具備C語(yǔ)言編程經(jīng)驗并熟悉ADS庫中各函數用法。一般商業(yè)軟件應該用ADS.

　　AutoCAD還提供了可編程對話(huà)框（PDB）工具，使用戶(hù)可以結合自身專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，用DCL語(yǔ)言構造自己的對話(huà)框，從而改善界面，提高CAD軟件效率。

　　目前最流行、最實(shí)用的專(zhuān)業(yè)CAD開(kāi)發(fā)工具是ADS、DCL，加上少量AutoLISP.

　　三、開(kāi)發(fā)過(guò)程1.專(zhuān)業(yè)繪圖環(huán)境的開(kāi)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(jìn)的漢字系統，或用12.0版forWindows（中文）。

　　b.對AutoCAD系統變量進(jìn)行重新優(yōu)化配置及設定，主要包括系統變量及尺寸變量設置，層、線(xiàn)形設置等，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(zhuān)業(yè)菜單部分可加入acad.mnu，也可以獨立編寫(xiě)。

　　d.利用acad.pgp做簡(jiǎn)化命令（10.0版以前的版本可在acad.lsp中用defun函數設定），編寫(xiě)acad.lsp.

　�。�2）專(zhuān)業(yè)繪圖功能

　　a.專(zhuān)業(yè)圖框繪制：可由菜單點(diǎn)取或用屏幕幻燈菜單點(diǎn)取，自動(dòng)生成各種圖框。

　　b.專(zhuān)業(yè)常用圖塊：由菜單點(diǎn)取生成，自動(dòng)插入斷線(xiàn)。

　　c.開(kāi)發(fā)實(shí)用的專(zhuān)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(xiàn)管道的程序，生成專(zhuān)業(yè)設計說(shuō)明、圖例、專(zhuān)業(yè)詞組的程序，以及文字、線(xiàn)形、線(xiàn)寬編輯和表格操作等實(shí)用程序。

　　d.開(kāi)發(fā)或引進(jìn)建筑圖繪圖程序。

　　專(zhuān)業(yè)CAD軟件包都應具有高效的繪圖環(huán)境，否則一旦自動(dòng)生成等功能出現故障或不能適用時(shí)，用戶(hù)就只能用AutoCAD簡(jiǎn)單命令來(lái)畫(huà)圖了。

　　2.專(zhuān)業(yè)繪圖軟件的開(kāi)發(fā)

　　在專(zhuān)業(yè)繪圖環(huán)境的基礎上逐步開(kāi)發(fā)一些相對獨立的專(zhuān)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(kāi)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(kāi)發(fā)，初見(jiàn)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(kāi)發(fā)，開(kāi)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(guò)濾間、軟水站、污泥脫水間設計等項目。

　　給排水軟件開(kāi)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(dòng)成圖的軟件要容易得多。標準CAD圖形庫還可以由權威部門(mén)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(dòng)生成圖形，也可以通過(guò)自動(dòng)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(kāi)發(fā)在

　　利用CAD進(jìn)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(lǐng)域有個(gè)別公司研究外，在其它給排水領(lǐng)域中的研究國內還未見(jiàn)到報道。方案優(yōu)化軟件的難點(diǎn)在于系統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(gè)難題。目前這方面進(jìn)展緩慢的原因首先是它對開(kāi)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(zhuān)業(yè)行業(yè)多，領(lǐng)域廣，需開(kāi)發(fā)的軟件工作量巨大，具備這方面精力的研究部門(mén)或公司還很少。

　　總之，給排水專(zhuān)業(yè)繪圖軟件包開(kāi)發(fā)是一項艱苦的工作，需要創(chuàng )造一個(gè)規模生產(chǎn)，流水線(xiàn)開(kāi)發(fā)的環(huán)境，投入一大批高層次的人才。各部門(mén)的研究人員既要知難而進(jìn)，又要避免重復勞動(dòng)，在各行業(yè)、各領(lǐng)域開(kāi)發(fā)出各有特色的實(shí)用專(zhuān)業(yè)軟件。

　　四、給排水CAD軟件包開(kāi)發(fā)實(shí)例———BYWAT

　　1.軟件包結構

　　專(zhuān)業(yè)繪圖環(huán)境-CA AutoCAD12.0漢化版AutoCAD配置及改- 系統配置參數設置菜單優(yōu)化命令簡(jiǎn)化專(zhuān)業(yè)繪圖功能-專(zhuān)業(yè)圖框繪制專(zhuān)業(yè)圖塊繪制專(zhuān)業(yè)工具程序繪建筑圖程序BYWAT-（2.0）b.專(zhuān)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(shù)特點(diǎn)

　�。�1）符合設計人員設計習慣，簡(jiǎn)便易學(xué)。

　�。�2）速度快，可提高設計繪圖速度3到5倍。

　�。�3）可由用戶(hù)幻燈菜單自動(dòng)點(diǎn)取專(zhuān)業(yè)圖框。

　�。�4）有豐富的專(zhuān)業(yè)圖形符號，插入時(shí)管道自動(dòng)斷線(xiàn)。

　�。�5）可方便地繪制建筑圖。

　�。�6）具有各種類(lèi)型的標高、管徑、坐標等標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(chēng)即可將名稱(chēng)、材料、單位、標準圖號等填入材料表中的合適位置，序號、數量也特別方便，速度快，輔助功能及提示功能強。如果需要，還可以自動(dòng)填入單重，自動(dòng)計算并填入總重。

　�。�8）各型號水泵基礎自動(dòng)繪制，半自動(dòng)生成水泵底座圖形，自動(dòng)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(dòng)計算，并有輔助功能。

　　3.專(zhuān)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計中約占施工圖總量的近10%，規律性也較強，較適合開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)繪圖軟件。本軟件原采用LISP語(yǔ)言編寫(xiě)，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。其中主程序結構較復雜，多處使用循環(huán)語(yǔ)句及LISP語(yǔ)言擅長(cháng)的表處理語(yǔ)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(jiǎn)單，用戶(hù)只需交互式輸入簡(jiǎn)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(dòng)繪制排水縱斷面圖表頭。此后按順序輸入節點(diǎn)，節點(diǎn)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(lèi)后，程序即可畫(huà)出這段管及有關(guān)的全部文字、圖形，并計算出下一點(diǎn)的管內底標高。以后每輸入一段管的參數，即可畫(huà)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(huà)出各種平面示意圖。同一表頭內可結束一條管，再給起點(diǎn)畫(huà)下一條管。軟件的輔助功能可進(jìn)行交叉等處理。此外軟件還有較強的容錯功能。

　　改進(jìn)以后，加入可編程對話(huà)框，每確認一個(gè)對話(huà)框即可畫(huà)一段管，使輸入更加簡(jiǎn)潔。軟件還可以從已編寫(xiě)的數據文件中提取數據自動(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。

　　用給排水縱斷面圖軟件繪圖，比手工快5倍以上。

　　作者：陳巖峰