計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

摘要：環(huán)境工程是環(huán)境科學(xué)的一個(gè)重要分支，它是研究運(yùn)用工程技術(shù)和有關(guān)學(xué)科的原理和方法，保護(hù)和合理利用自然資源，防治環(huán)境污染，改善環(huán)境質(zhì)量的學(xué)科。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)力量的提高，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在環(huán)境工程中也得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為提高產(chǎn)品及工程設(shè)計(jì)水平，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低消耗的重要手段。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ；環(huán)境工程 ；應(yīng)用

環(huán)境工程是涉及多學(xué)科的一門交叉工程學(xué)科，它根據(jù)化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué) 地學(xué)、醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)理論，運(yùn)用衛(wèi)生工程，給水排水工程、化學(xué)工程、機(jī)械工程等技術(shù)原理，解決廢氣、廢水、固體廢物、噪聲污染等問題，目前環(huán)境工程的主要研究內(nèi)容包括 ：大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用及噪聲控制工程等。

環(huán)境工程也涉及該領(lǐng)域的技術(shù)研究與開發(fā)、工程設(shè)計(jì)、相關(guān)的設(shè)備設(shè)計(jì)與制造、施工安裝、操作管理等內(nèi)容，所涉及的學(xué)科越來越復(fù)雜，其工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和速度及要求不斷提高，顯然沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前環(huán)境工程發(fā)展的需求了，由此計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在環(huán)境工程中的應(yīng)用也就應(yīng)運(yùn)而生。

一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（以下稱 CAD 技術(shù)）是工程技術(shù)人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)的軟硬件系統(tǒng)為工具，將設(shè)計(jì)人員的思維和計(jì)算機(jī)的最佳特性結(jié)合起來，進(jìn)行產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)的繪圖、計(jì)算、分析、編寫技術(shù)文件的技術(shù)活動(dòng)的總稱。它能幫助工程師進(jìn)行產(chǎn)品或工程設(shè)計(jì)的繪圖、計(jì)算、查表、線圖處理、信息檢索、說明書編寫等。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)涉及很多方面，如概念設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)輔助繪圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程管理等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可劃分為創(chuàng)造性設(shè)計(jì)和非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)。其中，創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)包括工作原理的擬定、方案的構(gòu)思等，在設(shè)計(jì)過程中，人是工作的主體，要充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性思維能力，使設(shè)計(jì)方案具有創(chuàng)新性，不同于之前的方案 ；非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，比如繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算等，都可以通過計(jì)算機(jī)來完成。現(xiàn)代生活中 CAD 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航天、紡織、電子、工程等產(chǎn)品的各種設(shè)計(jì)中。

二、環(huán)境工程概述

環(huán)境工程是環(huán)境科學(xué)的一個(gè)分支，它是研究運(yùn)用工程技術(shù)和有關(guān)學(xué)科的原理和方法，防治環(huán)境污染，合理利用自然資源，保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量的學(xué)科。其主要研究內(nèi)容包括大氣污染的防治工程、水污染的防治工程、固體廢物處理和利用、噪聲、振動(dòng)及其他公害防治技術(shù)等。環(huán)境工程還研究環(huán)境污染的綜合防治方法和措施，以及利用系統(tǒng)工程方法，在區(qū)域的整體上尋求解決環(huán)境問題的最佳方案。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工程的概念較之傳統(tǒng)意義已經(jīng)發(fā)生了許多變化，環(huán)境工程設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容除了大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用及噪聲控制工程等四項(xiàng)以外，還可以按照化工設(shè)計(jì)的單元設(shè)計(jì)模式進(jìn)行劃分，即環(huán)境工程設(shè)計(jì)可分為廠址選擇與總平面布置、污染強(qiáng)度計(jì)算、工藝流程設(shè)計(jì)、車間布置設(shè)計(jì)、管道布置設(shè)計(jì)、環(huán)保設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型、環(huán)境工程項(xiàng)目概預(yù)算、環(huán)境工程設(shè)計(jì)中的清潔生產(chǎn)設(shè)計(jì)等單元設(shè)計(jì)模式，同時(shí)它也涉及該領(lǐng)域的技術(shù)研究與開發(fā)、工程設(shè)計(jì)、相關(guān)的設(shè)備設(shè)計(jì)與制造、施工安裝、操作管理等內(nèi)容。CAD 技術(shù)在環(huán)境工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用相對機(jī)械、電子、建筑等行業(yè)來講，起步較晚，還有許多應(yīng)用問題需要解決。因此要想做好環(huán)境工程 CAD 技術(shù)方面的工作，對環(huán)境工程設(shè)計(jì)人員提出了較高的要求，不僅要具備環(huán)境工程設(shè)計(jì)方面的知識和環(huán)境工程設(shè)計(jì)所必需的法律、法規(guī)知識，還必須熟練地掌握工程 CAD 應(yīng)用技術(shù)。

三、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

（一）環(huán)境工程二維圖形設(shè)計(jì)

AutoCAD 軟件是環(huán)境工程二維圖形設(shè)計(jì)的常用軟件，它是是美國 Autodesk 公司于 1982 年首先推出的通用計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)的軟件包。它從最初的 1.0 版起，到目前的最新版本AutoCAD2004 已經(jīng)進(jìn)行了多次升級，其功能日益增強(qiáng)、日趨完善。由于 AutoCAD 軟件的豐富的功能及相對便宜的價(jià)格，它已經(jīng)在機(jī)械 電子、建筑、環(huán)境工程、化工、紡織、輕工、商業(yè)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，到目前為止，依然占據(jù)著主要的世界微機(jī) CAD 市場。

在環(huán)境工程設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常用到的二維圖形通常包括以下類型 ：工藝流程圖、高程圖、表格圖、總平面圖、設(shè)備布置圖、管道布置圖、機(jī)械零件圖、機(jī)械裝配圖等。

工藝流程圖通常包括許多流程線、箭頭、設(shè)備外形圖及其標(biāo)注。高程圖的特點(diǎn)是包括流程線、許多閥門符號、高度符號標(biāo)注等內(nèi)容，對于各種圖形符號，包括閥門符號，通常被制作圖形符號庫，從庫中直接調(diào)用即可，如果沒有庫，就只好采用交互繪制方法了。總平面圖基本屬于建筑圖領(lǐng)域，一般包括道路、建筑物外形、河流、環(huán)境工程的管道、風(fēng)向標(biāo)、構(gòu)筑物表格等內(nèi)容。設(shè)備布置圖中一般包括設(shè)備外形、建筑物墻體、各種標(biāo)注、高度符號、軸線序號、尺寸、表格、樓梯、門窗外形等內(nèi)容。管道布置圖通常包括管道、各種閥門、水龍頭、下水地漏標(biāo)注、高度符號、軸線符號等，管道的繪制通常采用帶有軸測角度的、一定寬度的多義線繪制。以上二維圖的繪制都可采用 AutoCAD2004 軟件繪制。

（二）環(huán)境工程中數(shù)據(jù)處理技術(shù)

在工程設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常需要引用一系列的數(shù)據(jù)資料，比如有關(guān)的圖表、各種標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)曲線、各種規(guī)范等，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，這些資料通常是由人工查詢手冊或標(biāo)準(zhǔn)獲得，而在 CAD 過程中，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該由計(jì)算機(jī)來處理。

設(shè)計(jì)資料有兩種處理方法，一種是程序化，也就數(shù)表及線圖進(jìn)行查表、處理或計(jì)算是在應(yīng)用程序的內(nèi)部完成。將數(shù)表中的數(shù)據(jù)或線圖離散化后，通過一維、二維或多維數(shù)組的形式存入計(jì)算機(jī)，檢索數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用查表或插值的檢索方法，還可以將數(shù)表或線圖擬合成公式，通過編制計(jì)算程序來算出所需的數(shù)據(jù)。處理過程中，一般先對輸入的各自變量值轉(zhuǎn)換成因變量數(shù)組的各維下標(biāo)，根據(jù)下標(biāo)就可以查到因變量的值，對于具有結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型的編程語言，還可以采用結(jié)構(gòu)體數(shù)組的方法進(jìn)行數(shù)表程序化，具有更直觀的特點(diǎn)。

第二種是數(shù)據(jù)（或數(shù)據(jù)庫）文件存儲(chǔ)，將數(shù)表及線圖中的數(shù)據(jù)按一定的文件結(jié)構(gòu)輸入計(jì)算機(jī)，存放在數(shù)據(jù)（或數(shù)據(jù)庫）文件中，這些數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序，但又可以為應(yīng)用程序服務(wù)。

四、 結(jié)語

縱觀我國目前環(huán)境工程 CAD 技術(shù)的應(yīng)用狀況，已經(jīng)是相當(dāng)?shù)钠占埃珜I(yè)性、易用性、靈活性等方面還有待提高。但隨著軟件開發(fā)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和工程技術(shù)人員對 CAD 技術(shù)進(jìn)行更深人開發(fā)、更廣泛使用的要求和不斷地為之努力，必將帶動(dòng)環(huán)境工程CAD 技術(shù)應(yīng)用水平邁上新臺階。

作者簡介：徐疏峰，男，吉林機(jī)電工程學(xué)校，1976年3月26日出生，講師。