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计算机辅助设计对环境工程的影响

1环境工程概述

环境工程是环境科学的一个分支,它是研究运用工程技术和有关学科的原理和方法,防治环境污染,合理利用自然资源,保护和改善环境质量的学科。其主要研究内容包括大气污染的防治工程、水污染的防治工程、固体废物处理和利用、噪声、振动及其他公害防治技术等。环境工程还研究环境污染的综合防治方法和措施,以及利用系统工程方法,在区域的整体上寻求解决环境问题的最佳方案。随着社会经济的发展以及科学技术的进步,工程的概念较之传统意义已经发生了许多变化,环境工程设计的主要研究内容除了大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理和利用及噪声控制工程等四项以外,还可以按照化工设计的单元设计模式进行划分,即环境工程设计可分为厂址选择与总平面布置、污染强度计算、工艺流程设计、车间布置设计、管道布置设计、环保设备的设计与选型、环境工程项目概预算、环境工程设计中的清洁生产设计等单元设计模式,同时它也涉及该领域的技术研究与开发、工程设计、相关的设备设计与制造、施工安装、操作管理等内容。CAD技术在环境工程设计中的应用相对机械、电子、建筑等行业来讲,起步较晚,还有许多应用问题需要解决。因此要想做好环境工程CAD技术方面的工作,对环境工程设计人员提出了较高的要求,不仅要具备环境工程设计方面的知识和环境工程设计所必需的法律、法规知识,还必须熟练地掌握工程CAD应用技术。

2计算机辅助技术在环境工程中的应用

2.1环境工程二维图形设计

AutoCAD软件是环境工程二维图形设计的常用软件,它是是美国Autodesk公司于1982年首先推出的通用计算机辅助绘图和设计的软件包。它从最初的1.0版起,到目前的最新版本AutoCAD2004已经进行了多次升级,其功能日益增强、日趋完善。由于AutoCAD软件的丰富的功能及相对便宜的价格,它已经在机械电子、建筑、环境工程、化工、纺织、轻工、商业等行业得到广泛应用,到目前为止,依然占据着主要的世界微机CAD市场。在环境工程设计过程中,经常用到的二维图形通常包括以下类型:工艺流程图、高程图、表格图、总平面图、设备布置图、管道布置图、机械零件图、机械装配图等。工艺流程图通常包括许多流程线、箭头、设备外形图及其标注。高程图的特点是包括流程线、许多阀门符号、高度符号标注等内容,对于各种图形符号,包括阀门符号,通常被制作图形符号库,从库中直接调用即可,如果没有库,就只好采用交互绘制方法了。总平面图基本属于建筑图领域,一般包括道路、建筑物外形、河流、环境工程的管道、风向标、构筑物表格等内容。设备布置图中一般包括设备外形、建筑物墙体、各种标注、高度符号、轴线序号、尺寸、表格、楼梯、门窗外形等内容。管道布置图通常包括管道、各种阀门、水龙头、下水地漏标注、高度符号、轴线符号等,管道的绘制通常采用带有轴测角度的、一定宽度的多义线绘制。以上二维图的绘制都可采用AutoCAD2004软件绘制。

2.2环境工程三维图形设计

在工程设计与生产过程中,往往需要物体的许多信息,如外形、颜色、体积、面积、重心、惯性矩、纹理、光照等,能否有效地表达这些信息,直接关系到能否提高设计效率和设计成功率。在之前的实际工程设计中,首先是开发设计人员在脑海中形成物体的立体形状,然后通过二维投影的方式在图纸上表现出来。这种方法需要设计人员具有一定的投影知识,是一种间接的表现形式。过去,由于计算机硬件和软件等技术的限制,在计算机上制作三维立体的真实物体形状非常困难,但是随着科技的发展,计算机技术的进步,三维CAD技术也日趋成熟,通过计算机来实现三维立体图形已完全不是问题,而且操作非常简单,只通过一个命令就能完成。3.3环境工程中数据处理技术在工程设计过程中,经常需要引用一系列的数据资料,比如有关的图表、各种标准、实验曲线、各种规范等,在传统的设计过程中,这些资料通常是由人工查询手册或标准获得,而在CAD过程中,这些数据应该由计算机来处理。设计资料有两种处理方法,一种是程序化,也就数表及线图进行查表、处理或计算是在应用程序的内部完成。将数表中的数据或线图离散化后,通过一维、二维或多维数组的形式存入计算机,检索数据时,可以使用查表或插值的检索方法,还可以将数表或线图拟合成公式,通过编制计算程序来算出所需的数据。处理过程中,一般先对输入的各自变量值转换成因变量数组的各维下标,根据下标就可以查到因变量的值,对于具有结构体数据类型的编程语言,还可以采用结构体数组的方法进行数表程序化,具有更直观的特点。第二种是数据(或数据库)文件存储,将数表及线图中的数据按一定的文件结构输入计算机,存放在数据(或数据库)文件中,这些数据独立于应用程序,但又可以为应用程序服务。

2.4建立环境工程常用图形符号库

在环境工程CAD制图过程中,经常会用到大量的图形符号,而这些符号又是常用的、重复的,如何利用AutoCAD强大的二次开发功能来减少工作量,这就需要常用图形符号库的建立了。在计算机图形技术方面,在图纸中插入事先画好的图形符号并进行编辑,已是大量CAD软件正在使用并且应用得相当成熟的一种技术。这种技术无疑进一步减少了重复工作,提高了工作效率。

2.5网络化、资源共享

随着信息时代的到来,信息是推动人类社会活动、经济活动、科学技术向前发展的重要资源,已成为广泛的共识,在现实生活中,人们更加注重数据的准确化、高效化、精密化和资源的共享化,计算机和网络在信息的交流中也越来越重要。设计人员根据有关设计计算理论、设计规范、标准、经验数据等编制成程序,然后存入计算机,再将一些数据和必要的条件输入进去,这样一些绘图、制表等工作,计算机可自动完成,各种CAD能在各专业领域代替工作人员完成大量“机械”化的工作和人为无法完成的工作,引入“网络”使大量的设计方法、数据资源共享化,使得科技人员能够计算更加复杂,要求更高的题目,更加合理地利用社会资源。

3结语

纵观我国目前环境工程CAD技术的应用状况,已经是相当的普及,但专业性、易用性、灵活性等方面还有待提高。但随着软件开发技术的进一步发展和工程技术人员对CAD技术进行更深人开发、更广泛使用的要求和不断地为之努力,必将带动环境工程CAD技术应用水平迈上新台阶。

作者:张征宏尹晟郑凌董亚杰单位:昆明冶金高等专科学校

 

  发布时间:2014/4/3 11:45:48  阅读人次