市政给排水设计中CAD系统的研究

【前言】市政给排水设计中CAD系统的研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。目前各家市政给排水工程CAD软件专业图库互不兼容、不能相互调用，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。 1.2 集成化 CAD软件集成化后，可以把设计过...

【摘 要】随着我国现代科技技术的的不断快速发展，计算机作为人类提高工作效率不可缺少的一部分，CAD在工程技术方面得到广范的应用。本文主要针对是市政给排水计算机辅助设计系统，从而提高设计质量和效率。本文对cad技术的发展趋势、开发热点及功能应用进行探讨。

【关键词】CAD技术；研究开发；功能应用

一、市政给排水工程CAD技术的发展趋势

现代社会科学技术的发展日新月异，CAD技术的发展变化更是有目共睹，市政给排水CAD也在不断发展壮大，目前主要呈现出以下发展趋势：

1.1 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。

1.2 集成化

CAD软件集成化后，可以把设计过程中各专业之间的配合工序进行统筹安排，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，集成化是市政给排水工程CAD 软件的一个必然发展趋势。

1.3 网络化

网络技术是计算机技术和通讯技术相互渗透、密切结合的产物，在计算机应用和信息传输中起着越来越重要的作用。融入网络技术后的CAD，我们可称之为网络辅助设计（NET2CAD），NETCAD可以支持设计群体成员交流设计思想、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，提高设计工作的效率和质量。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了。

1.4 智能化

为了克服传统CAD的不足，人们开始研究把人工智能引入CAD系统中，提出了智能CAD的概念。将本领域专家们的知识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技术相结合，使CAD系统智能化的计算机程序，称为专家系统。专家系统能处理模糊信息，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，解答用户的疑问，因此，它使CAD工作时更易被人控制、理解和接受，所以，利用计算机实现智能化辅助设计，是市政给排水工程CAD发展的又一必然趋势。

二、市政给排水工程CAD 的研究开发热点

2.1 设计计算与绘图一体化

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，避免数据的重复输入，提高设计效率。在CAD平台上自动提取计算数据，用户参与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为市政排水工程CAD研究开发热点。要做到设计计算与绘图一体化，就必须解决好AutoCAD与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，从而达到减小人工查表的工作量和重复性数据输入等环节。AutoCAD是一个半开放式交互图形软件，它能够通过“文件”与高级语言程序建立联系。我们可以通过“接口程序”设计，建立一个能被AutoCAD 识别和接受的文件，再通过AutoCAD调用这些文件来绘图，AutoCAD可以接受的3种文件形式分别是命令文件、图形交换文件和数据文件。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。

2.2 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支持。

2.3 CAD 与概预算一体化

传统的工程概预算系统与CAD系统相脱离，设计师完成设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到工程预算，使设计过程变得复杂化。实现CAD与概预算的集成，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，具有重大的经济效益。解决CAD与概预算一体化的方法主要有：第一是采用基于STEP或IFC标准以0-0表达专业对象（如管道、检查井、泵站等）的构筑建模系统，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与概预算的一体化提供可能。第二是针对基于不同图形支撑平台的CAD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共享，从而实现CAD与概预算的一体化。第三是在通用的CAD设计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种方式。

2.4 CAD 软件的自动化

CAD 软件的自动化是智能化的基础。其自动化程度是指自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，使得处理结果能充分反映实际情况和用户的设计风格。

三、CAD的功能应用

3.1 雨水管网设计

雨水管网设计按以下基本步骤实现：①设置道路信息；②布置雨水井；③雨水计算确定雨水管径坡度；④布置雨水管；⑤布置并连接雨水口；⑥绘纵断面图；⑦绘材料表。各项设计功能分述于下。

设置：由于雨水管网设计是与道路设计密切相关的，道路设计中用到的一些资料如纵断地面线资料，道路设计结果如道路纵断面设计线、道路横坡度等，在绘雨水管网纵断面图及雨水井、管布置中都会用到。本系统在进行雨水管网设计时用设置功能将这些内容传输给雨水设计系统。有了道路纵断面设计文件及道路横坡度，在雨水井设置时雨水井顶标高会自动算出，有了道路原地面线高程，雨水井地面高会自动算出。如果不进行设置，其后的雨水井设计中需赋给每一个雨水井的井顶高程值和地面高程值。

雨水井：雨水井设置时以给定的道路中心线为参照线，按照设计人员给定的桩号偏距（偏距是可变的）沿道路布置雨水井。如果在使用此命令之前已设置了道路纵断面设计线和纵断面原地面线，雨水井将含有井顶高程及地面高程信息。

雨水口：雨水口可按设计人员意图布置，雨水口和雨水井连接时可采用自动连接方式将雨水口连接在最近的雨水并上，也可采用交互连接方式将雨水口强制连接在某个雨水井上。

纵断面图：管网纵断面图采用开放式作图方法，图表格式由设计人员通过纵断面图表设置功能定义，作图时用纵断面图表调用功能调用，然后用视图窗口在管网平面图上定义绘图区域，完成纵断面图绘制。

材料表：作材料表时用视图窗口在管网平面图上定义材料统计区域即可绘出材料表。

3.2 污水管网设计

污水管网设计的基本步骤是：①设置道路信息；②布置污水井；③污水计算确定污水管径坡度；④布置污水管；⑤绘纵断面图；⑥绘材料表。

设置：将地面线资料、道路设计结果传输给污水设计系统。

污水井：以给定的道路中心线为参照线，按照设计人员指定的桩号偏距，沿道路布置污水井。

污水计算：污水计算包括排水面积确定、污水管网计算。第一项是为第二项准备必要的计算条件，它可以直接用系统提供的图形量测手段获取。对管径和坡度的确定采用自动计算和人工选择相结合的方式，并将充满度、流速、坡度与规范的规定值相比较来帮助设计人员作出正确的选择。

污水管：污水管布置时其管端必须接在污水并上，所以必须在污水井布置完成后方可进行，污水管的管径、坡度均由污水计算结果来确定，标高由系统自动计算。纵断面图和材料表的功能类同雨水管网。

3.3 给水管网设计

给水管网设计的基本步骤是：①设置道路信息；②布置给水节点；③布置给水管；④布置给水设备；⑤绘纵断面图；⑥绘材料表。设置：将地面线资料、道路设计结果传输给给水设计系统。给水节点：以给定的道路幸心线为参照线，按照设计人员指定的桩号偏距，洽道路布置给水节点。

给水管：给水管布逻k，J其管端必须接在水节点上，所以必须在给水节点布置完成后方可进行，给水管的直径、坡度均由设计人员确定，标高由系统自动计算。

给水设备：给水设备种类比较多，设计人员可利用绘图工具添加自己的设备图例。设备布置完毕后可用交互方式将给水设备与设计人员指定的给水管相连接。纵断面图和材料表的功能类同雨水管网。

四、结束语：

我国市政给排水工程CAD经过20年的发展，已取得了很大进步。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。然而目前我国市政给排水CAD技术还不甚完善，因此，我们应该紧跟工程CAD 技术的发展趋势，搞好市政给排水工程CAD技术的开发和应用工作。