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太原理i ：人学硕。 刖f 究小学付论文 矿井风量预测中网络图自动生成系统的研究 摘要 在人类掌握大量通风安全知i 识的同时，耍何利用现4 ；f t 学手段辅助 矿井通风管理和灾害处理，已是矿井通风安全工作的一项重要课题。随 着计算机技术的发展，计算机作为人类为完成某些复杂工作而采取的一 种手段越来越受到人们的重视，nj t ：，作为计算机技术与通风安全知识 的有机结合，矿山安全信息管理系统正e l 益受到矿井通风管理者和决策 者的重视。本文所论述的矿井风量预测系统正是矿山安全信息管理系统 的一个子系统。 针对进行矿井风量预测时网络图绘制工作的困难和繁琐，基于【i l 西 汾西矿业集团高阳煤矿“高阳煤矿通风系统优化可视化研究”的科研课 题，论文综合应用图论、通风网络理论、系统i 里沧、计算机技术、计算 机图形学理论，研制开发了“风量预测系统”软件。着重研究了矿井风 量预测时网络图的自动生成，编写了，风网属性提取程序，实现j ，通风系 统图中风网属性数据的自动提取和保存，改进了原始数据的输入方式， 极人地减小了操作者的劳动量，降低了 h 错率；论文针对多进回风井大 型通风网络，编写了寻找各进回风井通路的程序，使按通路法自动生成 多进回风井网络图成为可能；并在此基础e ，实现了由矿井通风系统图 自动牛成网络图，生成的网络图纵横比例可以预先敬置，进网风井个数 太原 人学颐+ 研究生学f _ 沦上 为有任意多个，各个通路上 通过矿井通风网络解算，影、 风量标注程序，使网络图能 供了方便，网络图分支风向 常出现的分支反向的识别f 的可靠性和实用性进行j 7 彰 该软件系统操作简便， 需要。该软件的开发成功， 为煤矿通风网络管理的自到 肖点可均匀分布。在生成网络图的基础一l ， 旷井各巷道分支风量。编写了网络图分支 动标注网络解算结果，为网络图的应j 提 动绘制功能解决了复杂通风网络调试- 扣经 i 。通过高阳煤矿的实际应用，对软件系统 o 几交互效果较好，能够满足现场实际应用 井风量预测系统的建设和完善大有裨益， ，现代化建设作出了贡献。 关键词：风量预测，网络陛风网属性提取，自动制图 m 黪 涝 太原理人学f * 11 。研宄_ ：j 位论文 s t u d yo na u t o m a t i c a lg e n e r a t l 0 no f n e t w o r kg r a p hi np r e d i c t i o n0 fa i r v o l u m ei nm i n l n g a b s t r a c t h o wt ou s em o d e r n t i m e st e c h n o l o g i c a lm e a n s t oa s s i s t a n tv e n t i l a t i o n m a n a g e m e n ta n dd i s a t e rd e a l i n g ，t h i sp r o b l e mh a sb e c o m ea ni m p o r t a n t p r o b l e mi nv e n t i l a t i o na n d s a f e t ym a n a g e m e n ti nm i n i n g ，a t o n e t i m e ， f o l l o w i n gt h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，h u m a np a yi n o l ea n d o r ea t t e n t i o nt oc o m p u t e ra sat o o lo f c o m p l e t i n gs o m ec o m p l e xw o r k s o a s ac o m b i n co fv e n t i l a t i o n s a f e t ys c i e n c ea n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，m i n e s a f e t ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m i s p l a y i n g am o r ea n dm o r e i m p o r t a n t r o l ei nm i n ev e n t i l a t i o n m a n a g e m e n tw o r k ，a i rv o l u m e ，s p r e d i c t i o ns y s t e mi nm i n i n gs t u d i e di nt h i sp a p e ri sj u s tac h i l ds y s t e mo f m i n es a f e t ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m a i ma tt h e t h ed i f f i c u l t yo fd r a w i n gn e t w o r kg r a p h ：t h ep a p e ri sb a s e d 查璺垄i ：叁兰堕：! ：塑堑竺= | ! ：! ：! 墨一 u p o nr e s e a r c ho ft h ev e n t i l a t e do p t i m i z a t i o na n dv i s i b i l i t yt e c h n o l o g yo fg a o y a n gm i n e g r a p ht h e o r y ，v e n t i l a t i o n n e t w o r kt h e o r y ，s y s t e mt h e o r y ，c o m p u t e r t e c h n o l o g ya n dc o m p u t e rg r a g ht h e o r yh a v eb e e nu t i l i z e di nd e v e l o p p i n gt h e s o f t w a r es y s t e m ，t h ep a p e rp a y sg r e a ta t t e n t i o nt or e s e a r c ho fg e n e r a t i o no f n e t w o r k ，d e v e l o p s a d i a t i l l i n g v e n t i l a t i o n s y s t e m s c h a r a c t e r i s t i c a l i n f o r m a t i o np r o g r a m ，i n f o r m a t i o no fe a c hb r a n c hc a nb e d i a t i l l e df r o ms y s t e m g r a p h a n dc o n s e r v e di nd a t a b a s e a u t o m a t i c a l l y ，t h ep r o g r a mr e d u c e s h a n d l e r sl a b o rg r e a t l y i m p r o v e st h es t y l eo fi n p u td a t a ；f i n d saw a yo ff i n d i n g p a t h so fm o r eo u t l e t s h a f t sa n dd o w nc a s ts h a f t sv e n t i l a t i o ns y s t e m ，t h e s o f t w a r es y s t e ms t u d i e dh e r ec a nd r a wn e t w o r kg r a p hf r o mv e n t i l a t i o ns y s t e m g r a p h a u t o m a t i c a l l y , t h es c a l e i n l e n g t ha n db r e a t hc a nb ei n t e r c a l a t e d i n a d v a n c ei ng r a p h ，t h en u m b e ro fo u t l e ts h a f t sa n dd o w nc a s ts h a f t sa r er a n d o m i n g r a p h ，n o d e lp o i n t s o fe a c h p a t h o a rb ed i s t r i b u t e d e q u a l i t i l y i n g r a p h b a s e du p o nt h en e t w o r kg r a p h ，t h es y s t e mi sb a s e do nv e n t i l a t i o n n e t w o r kt h e o r ya n da i rf l u x i o nt h e o r y ，t a k e sf o x p r oa sd e v e l o p i n gt o o l b e t t e r e n sp r o g r a mo fs i m u l a t i o n ，g e t sp r e d i c t i o no fa i rv o l u m eo fv e n t i l a t i o n s y s t e mb yt h ew a yo fs i m u l a t i o n sr e s u l a t t h er e s u l to fs i m u l a t i o nc a r lb e m a r k e dc l e a r l yi nn e t w o r kg r a p h ，i tc a na f f o r d e n o u g hi n f o r m a t i o n o f a l t e r a t i o na n da d j u s t m e n ti n m i n i n g v e n t i l a t i o nm a n a g e m e n tw o r k f o r d i s p l a y i n gr e i i a b i l i t ya n du t i l i t yo ft h es y s t e m ，t h ep r o c e d u r ei sp u t t e dt ot h e g a oy a n gm i n e a c c o r d i n gt ot h ea p p l i c a t i o ni ng a oy a n gm i n e ，t h es y s t e m v 氏隙理1 人学颤十岍究! l 学似论文 c a n g i v ee n g i n e e r m u c h h e l p ，a n d h a s g r e a tp r a c t i c a b i l i t yt h es u c c e s so f d e v e l o p i n gt h i ss y s t e mh e l p sb u i l d i n ga n dp e r f e c t i n gt h ec o n s t r u c t u r eo f p r e d i c t i o ns y s t e mo fa i rv o l u m ea n dc o n t r i b u t e st oa u t o m a t i c a la n dm o d e r n i z e dc o n s t r u t u r eo fv e n t i l a t i o nm a n a g e m e n ti nm i n i n g k e yw o r d s ：p r e d i c t i o no fa i r v o l u m e ，n e t w o r kg r a p h ，d i a t i l l i n g p e r f o r m a n c eo fv e n t i l a t i o nn e t w o r k ，a u t o m a t i c a lg e n e r a t i o no f g r a p h v 太坎理丁人学硕十研究生学伊论文 1 1 选题的目的和意义 第一章绪论 ( 一) 选题的目的 通风系统是煤矿生产结构中的一个重要组成部分，它同日、j 又足一个非常庞大和 复杂的空间网络系统，它的安全f 常运行是井下安全生产的基本保证。但是由f 绘 制的烦琐性和易错性，矿井通胤管理的一种重要的图什，矿井通风网络图，常常过 于老化：不能反映实际的通风系统的现状；或者不绘制矿井通风网络图，不仅使矿 山企业缺少了一份宝贵的基础技术资料，也阻碍了矿井通风安全解算及其他通风应 用软件的推广应用，在进行通风系统改造和调整前，通过对各种方案进行预测，町 最终达到优化系统、预测改造和调整结果的目地。矿井改造或调整效果预测是在矿 井通风系统现状模拟的基础f 进行的，矿井通风系统现状模拟就是将通风系统驾网 络化和数字化。用计算机模拟通风系统现状的一个关键就是，通风网络图应能够真 实反映通风系统各巷道的关联结构：如果达不到这一要求，就难以模拟出通风系统 现行的真实运行情况1 1 1 1 2 0 1 。因此，系统中网络图的正确绘制在矿井胍量预测中作用 十分重要。综上所述网络图的重要作用和绘制的困难，使计算机自动绘制实用的 网络图成为广大矿山通风安全科技工作者的重要任务之一，然而，现在在通风系统 网络图的自动生成方面的研究还很不够。主要表现在需要输入的数据较繁琐，且易 出错，图形生成自动化程度不高，且生成的网络图由于种种原因，不易为现场所接 受；网络图反映信息不多，不利于它的利用和推广。为了将通风设计管理人员从繁 杂的数据计算和管理工作中解脱出来，充分发挥计算机的管理功能、数据输入和绘 图功能，提高矿井通风管理的质量和速度，本文结合现场的实际需要形成了论文的 设计思路，论文主要研究网络图的自动生成，通过编写风网属性提取程序和找通路 程序，实现了由矿井通风系统图自动生成网络图，提高了绘图的自动化水平，降低 了出错率，并尝试把网络图与风网解算结果相结合网络图_ j 以标注预测j l 量，使 网络图反映信息更多，实用性史强，应用更广。 太原理卜人学碗十研究生学位论文 ( 二) 选题的意义 本论文的意义亿于它解决了实际绘制工作中，矿井通风系统网络绘制的困难， 提高了绘图的自动化水平，改进了数掘的输入方式，实现了巷道信息f n 自动提取和 保存，提高了工作效率，减少了操作者的劳动量，降低了出错率；实现rd | 矿井通 风系统图自动生成网络图，并把风网解算结果与网络图相结合，网络罔可以标注网 络解算结果，使删络图可以更好地反映通风系统现状和通风系统预测情况，能为矿 井通风系统改造和凋整提供更多信息。在实际生产中，决策者比较重 见网络图的绘 制结果、有关胍网属性数据和风机的工作参数，它们可以提供大量的形象、真实、 可靠的决策信息。但由于目前实际应用软什的网络图绘制的自动化程度不高，并且 有关数据与图彤分”，不利于实际应用，极大地影响了摄终的决策。因此本文所提 m 方案的成功实现，必将成为提高矿山通风系统管理水平、优化矿井通风系统改造 或风量调节决策和提高办公效率的一种有效的措施，有助于矿井通风管理的自动化 现代化建设。 1 2 国内外的研究动态 随着计算机技术的发展、矿山通风安全工程理论方法、数学理论方法和管理理 论方法的同益丰富和i 发展，计算机在矿井通风安全管理中的应用也越来越普遍。国 内外的科技工作者自：这方面作了大量的研究工作并取得了可喜的成果【1 1 i 。 在国外，美圈开发的v e n t l a t i o nd e s i g n 软件能够支持交互式的设计能力，将强 制通风和自然通胍网络以三维图形方式显示；h t m e 的v e n d i s 软f 1 能以交互式图 形显示方式提供驯络解箅结果，用户可以用键盘或鼠标以二维方式输入深度、风阻、 温度和节点的信息，解算结果可以以图形方式显示出来，网络规模千f 1 观察视点都可 交互式改变。 我国矿业系统对计算机在通风安全中的应用开展了广泛的研究，j i 巾包括矿井 通风设计、通风安全管理信息系统、矿井通风系统改造中的通风系统咆算模拟、各 种现场的 1 算机髓拟及数值分析、及矿井通风c a d 技术等。西安利 院丌发的 c f i r e 软件系统独_ 的快速插入模拟计算功能，使的建立在严南数一? 推导基础上的 太原理i 人学硕1 研究生学仃上 计算机模拟计算首次具备了应用于实战环境的能力。f l 东科技大学研制出了“矿井 灾变处理系统“，可以以二维图形的方式显示矿井火灾情况下的最佳避灾路线：辽 宁工程技术大学开发的“矿井通风计算机管理系统”可以将矿井通风立体图自动生 成通风网络图，在此基础上进行可视化管理和风网解算：s - 0 。井通风专业委员会与枣 庄柴里矿、兖州南屯矿、大屯姚桥矿合作，针对以上各矿= = 的具体条件，研制了矿 井通风系统设计与管理决策专家系统e 7 3 2 9 3 。 这些软件都广泛的应用到国内外的煤炭行业中，并取得了良好的效果，给煤炭 行, 3 k 雕j 发展作出了很大的贡献1 。 1 3 论文的研究内容 针对矿井风量预测，广大通风安全科技工作者已经作了很多的工作，并已经把 它们应用到生产实践中，取得了一定的经济效益，但在网络图的自动绘制方面的研 究还很不够，这将妨碍矿井风量预测系统的应用与完善。针对这一情犹，本文重点 研究了网络图的自动生成，实现了由矿井通风系统幽自动生成网络图，降低了出错 率，提高了绘图的自动化程度，并把网络图与风网解算结果相结合，网络图能自动 标注预测风量，使网络图反映信息更多，网络图绘制的分支x l 向解决了复杂通风通 风嗣络调试中经常出现的分支反向的识别问题。本文的主要内容是以图论、网络理 论、风机数学模型、系统理论、空气流动理论和计算机技术为基础，开发了一套具 自实际应用价值的软件系统，该系统具有以下的功能： 1 ) 山矿井通风系统图自动生成网络图 以网络理论为基础，以a u t o c a d 的二次开发语言v b a 为开发工具，采用 a u i o c a d 与外部数据库通讯的方式交换数据，探索出自动生成通风系统网络图的方 法。该方法改进了数据的输入，减少了操作者的劳动量，减少了出错率，实现了从 矿井通风系统图网络图的自动绘制，生成的网络图可以有任意多个进同风井，纵横 比例可以预先设置，各条通路上的节点可均布。 2 ) 编写了风网属性提取程序 编写的胍蚓属性提驳程序可以把巷道名称、巷逝特觚、巷道的始点和终点、巷 3 太隙理e 。人学顺卜研究 道的胍照和巷道的构筑物情况等风网属性数据自：讪从通坝系统图上提取，并漆加到 川叫属性数据库中。它的成功编制减少j 操作者f l s 一符动嫩，提高了劳动效率减小 了m 错率，使由通风系统图自动生成网络图成为川能。 3 ) 编写了寻找多进回风井通路的程序 以深度优先搜索法为原理，编制了寻找多进叫h l 井通路的程序，使通路法绘制 多进回风井网络图成为可能。 4 ) 编写了绘制构筑物程序、绘n n , 机程序和节点的标注程序，使网络图反映 信息更多，实用性更强，应用更广，可以更好的为矿井通风系统管理决策服务。 5 ) 应用风网解算软件预测矿井风量 编写了预测风量标注程序，使删络图可以自动标注风网解算预测的各巷道风 觉，在方便网络图应用的同时，使解算结果更直观，应用更方便。 太原理l ：火学硕i 研究生。学恃论文 第二章系统总体设计思想和方法 2 1 系统总体结构 矿井改造或调整效果预测是在矿井现状模拟的基础上进行的，而进行准确矿井 现状模拟的关键是绘制能真实反映通风系统各巷道的关联结构的矿井通风系统网 络图。因此，在进行矿井风量预测时，绘制能真实反映通风系统各巷道的关联结构 的矿井通风系统网络图是关键的一步。准确的网络圈是进行通b 叱网络解算的基础， 网络解算是得到矿井预测风量的主要工具，只自风网解算准确，预测风量才能准确， 进行风量预测才有意义。本文研制的矿井胍量预测系统主要由咀下儿部分组成：确 定矿井通风系统图( 现状和预测状态) 、自动绘制网络图、准备风网风机参数、丰 风机风压曲线拟合、网络解算和网络图标注网络解算结果几部分组成。其中，准确 的矿井通风系统图( 现状和预测状态) 是自动生成实用网络图的前提，只有矿井通 风系统图能真实反映通风通风系统的现状，生成的网络图才能真实的反映通风系统 各巷道的关联结果；网络图和准确的风网、风机参数是网络解算的基础，同时，网 络解算又可以为网络图提供预测风量，使网络图反映信息更多，实用性更强，应用 更广，更利于矿井风量预测系统的应用和完善。图2 一l 是矿井风量预测系统的整体 结构。 2 , 2 系统的开发工具 2 2 1a u i o c a d 及其二次开发 a u t o c a d 作为世界第四大p c 软件公司a u l o d e s k 公司的主导产品，是当今最流 行的二维绘图软件。a u t o c a d 具有强大的二维功能，如绘图、编辑、图案绘制、尺 寸标注队及二次丌发等功能。在许多实际应用领域( 如机械、建筑、电子等) 。p ，通 过对a u t o c a d 二次丌发，已经得到很多实用的c a d 软件。 以前的c a d 软件丈部建立在绘图支撑软件的基础上，绘图与分析计算是分外 的。在绘图阶段单纯地就是绘图，计算机辅助设计体现在将设计人员的思魁用图形 5 太原j 【1 11 ：人学硕十研究生学协论艾 矿什风讨预删系统 确定矿井通风系统幽 ( 现：状和预测状态) 0 动绘制矿井通风网络幽 准备风网、风机参数 风压件能曲线拟合 矿井通风网络解雉 医；9 络剀标滓冠示刚络解尊结粜 图2 一l 系统总体结构 f i g 2 1t h eg c n c r a ls t r u c t u r eo ft h es y s t e m 表现出来，而不是在全局上，从方案选择、具体设计、分析计算到施工图绘制过程 中辅助你的设计。人们希望有了设计人员的知识、经验及设想后，通过计算机的分 析、计算、比较、判断，不仅将方案形象地表现h 来，而且将量化后的教摒及结论 输出来，设计者再依据它修改方案。目前，c a d 软件己逐步向绘图与计算相结合的 目标前进。 a u t o c a d 是世界上最广泛使用的c a d 设计软件包之一，在国内占有极高的市 场占有率。除了强大的功能及易瑁性外，a u m c a d 的j r 发结构体系也是其流行的一 个重要的原因。凼为它允许用户和丌发者在几乎所有方面对其进行扩充和修改，以 最大限度的满足用户的特殊需要，实现其二次丌发。 到目前为止，a u t o c a d 的- 次丌发工具，已经发展了三代，主要有如下几种： 面向对象的c + + 丌发工具0 b j e c t a r x ，面向对象的解释型开发接口a c t i v e x a u t o m a t i o n 及其丌发工具v b a ，结构化的面向过程开发工具a d s a d s r x 以及解 释型的过程语言a u t o l i s p v i s u a ll i s p 。这些开发工具简单介绍如下： ( 1 ) 第一代丌发工具a u t o l i s p a u t o l i s p 是嵌入a u t o c a d 内部的通用l i s p 程序设计语言的子集，它 大人的扩充了图形处理功能，l i s p 是一种表处理语言，主要应用于入l 太原理i 凡。 1 3 i jf 究生学俺论文 智能领域。8 0 年代中期l i s p 语言被嵌入到a u t o c a dr 2 1 种作为应用程 序编程接口。通过定义函数来实现各种功能，除可以完成通常的科学讨 算和数据分析外，还能直接调用a u t o c a d 各项命令，并可直接访问，修 改图形数据库。a u t o l i s p 是解释性语言，语法灵活简洁，表达能力强， 容易掌握。国内对a u t o c a d 进行二次开发多数使用a u t o l i s p 。但作为解 释程序语言，其运行速度慢，没有个完整的编程环境，很难调试和力 密。由于a u t o l i s p 是一种内嵌式语言，这给我们使用它进行二次开发带 来很大方便不必考虑软件之闻的接口问题，但同时也造成一些不便。由于 a u t o l i s p 程序在a t u o c a d 内部运行，它可以使用的内存空剧受到限制，因此丌发 一个完整的应用系统时，常常会出现内存空间不够的问题。a u t o l t s p 的缺点有： 功能单一，综合处理能力差；解释执行，程序运行速度慢；缺乏很好的保护机 制，源程序保密性差：l i s p 用表来描述一切，并不能很好地反映现实世界和过程， 跟人的思维方式也不一致；不能直接访问硬件设备、进行一进制文件的读写。山 于a u m l i s p 语言自身特点，它特别适合于工程中的非结构化设计过程和参数化设 计，它是a u t o d e s k 公司提供的，专业用户开发手段中，历史最悠久，掌握的人最多， 成果、资料最多，最常用的，i ：发工具。 ( 2 ) 第二代开发工具a d s 出于a u i o l i s p 语言的缺陷a u t o d e s k 公司在发靠a u t o c a dr l l 版本时，为其 增加了a u t o c a d 的c 语言开发系统a d s 。a d s 使用c 语言门：发井编译执行的。 他要求丌发者既懂c 语言又熟悉a u t o c a d ，对于a u t o c a d说a d s 程序a u t o c a d 程序没有区别。个a d s 程序实际上是山一组函数组成，他们由a u t o l i s p 解释器 来加载调用。a d s 本身并不能直接和a u t o c a d 进行通信。支持a d s 发的编译器 有b o r l a n d c + + 。v i s u a lc + + ，v i s u a lb a s i c 等。使用a d s 既可开发独立的应用程序，也 可以丌发常用函数供其他程序调用。e u ，a d s 己不在延续，a u t o c a d2 0 0 0 中已 不再支持a d s ，但它以a d s r x 的形c 破集成到o b j e c t a r x 中。与a u l o l i s p 相比， 7 太原理l + 人学顾十1 】j f 究生学化论文 在a d s - z 使用c 语言有很多优势，例如：具备错综复杂的人枷模处理能力： 译戊h * 代码后执行遮度 尖：编译时可以睑查程序设i l 晤j 的逻辑错误： 程序源代码f j 可读性好于a u t o l i s p 。 f 3 1 第三代开发工具v i s u a ll i s p ( v l i s p ) v i s u a ll i s p 是a u t o l i s p 的换代产品。它与a u t o l i s p 完全兼容，并提供它所有 的功能，是新一代的a u t o c a dl i s p 语言。v l i s p 对语i 。进行了扩展，可以通过 m i c r o s o f t a c t i v e x a u l o m a t i o n 接口与对象交互。同时通过实现反应器函数，还扩展 了a u t o l i s p 响应事件的能力。作为丌发工具，v l i s p 提供了一个完整的集成开发 环境( i d e ) ，包括编译器、调试器和其他工具，可以提高二次开发的效率。另外， v l i s p 还提供了工具用于发布独立的应用程序。在a u t o c a d 2 d 0 0 中v i s u a ll i s p 被 集成到a u t o c a d 内部。其提供了一个集成开发环境，可以在同一w i n d o w s 环境中 与a u t o c a d 交叉执行。v i s u a ll i s p 具有很多特性：模块性：和其他o b j e c t a r x 程序 一样，可以在a u t o c a d 环境中按需调入，具有即插即用的模块特征。v i s u a ll i s p 可以把l i s p 源代码编译成o b j e c t a r x 应用程序，共享a u t o c a d 的内存地址空问 或直接编译成v i s u a ll i s p 可读的二进制目标代码。速度性能远高于a u t o l i s p 程序。 v i s u a ll i s p 添加了操纵m i c r o s o f t a c t i v e x 和a u t o c a d a c t i v e x 对象集合的函数、操 纵系统1 f o 接口函数、基于a u t o c a d 事件的对象反应器函数，增强了表处理函数。 ( 4 ) 第三代开发工具基于a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术的v b a 开发工具 a c t n e xa u t o m a t i o n 是一套微软标准，以f j ；称为o l ea u t o m a t i o n 技术。该标准允许 通过外显的对象由一个w i n d o w s 应用程序控制另一个w i n d o w s 应用程序，这也是 面向对象编程技术的精髓所在。a u t o c a d 从r 1 4 丌始增加了作为a c t i v e x a u t o m a t i o n 服务器应用程序的功能，使得许多面向对象编译语言和应用程序可以通 过a c t i v e x 与a u t o c a d 进行通信，并操纵a u t o c a d 的许多功能。 a c t i v e x a u t o m a t i o n 服务器应用程序是通过自身对蒙的属性、方法和事件实现 其功能。对象是服务器应用程序简单而抽象的代表。不管是用v b 、v c 、o f f i c e v b a 等从外部丌发，还是用a u t o c a d v b a 从内部对a u t o c a d 进 f - 次丌发，都是通 过调用a u t o c a d 的对象体系结构来进行的。a u t o c a d2 0 0 0a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术将a u t o c a d2 0 0 0 的各种功能封装在a u t o c a d a c t i v e x 对豫中，供编程使用。 8 太原理i 人学硕十研究生学位沦正 a u t o c a d2 0 0 0 中提供的所有对象组成一个树形结构，如图5 所示，最高层是 a p p l i c a t i o n 对象，其他对象都是它的后代。为了得到 个特定的对象，必须从 a p p l i c a t i o n 对象对其子孙进行遍历，直到找到该特定的对象。 a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术的完全面向对象化编程的特点，使其开发环境具备了 强大的开发能力和简单易用的优良特点，玎发工具的选择也具有很大的灵活性。所 以，利用a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术，是极具潜力的一种开发手段。 a u t o c a d 2 0 0 0 中的a c t i v e x a u t o m a t i o n 所提供的编程接口，可用于w i n d o w s 环 境下的应用程序操作a u t o c a d 巾的对象。利用这些a u t o c a d 开放的a u t o m a t i o n 对象可以实现丰富的功能，如：用户输入提示，使用优先对象，对象选择集进行处理， 向外设输出图形，在a u t o c a d 中建立视图，指定和提取扩展数据，对a u t o c a d 增 加专业对象等。 ( 5 ) 第三代丌发工具a r x a r x ( a u t o c a dr u n t i m ee x t e n s i o n ) 是a u i o c a dr 1 3 之后推出的一个以c + + 语言为基础的面向对象的开发环境和应用程序接口。a r x 程序本质上为w i n d o w s 动态链接库( d l l ) 程序，与a u t o c a d 共享地址空间，直接调用a u t o c a d 的核心 函数，可直接访问a u t o c a d 数据库的核一i i , 数据结构和代码，以便能够在运行期阳j 扩展a u t o c a d 固有的类及其功能，创建能够全面享受a u t o c a d 固有命令特权的新 命令。o b j e c t a r x 应用程序以c + + 为基本开发语言，具有面向对象编程方式的数摒 可封装性、可继承性及多态性的特点，用其丌发的c a d 软件具有模块性好、独立 性强、连接简单、使用方便、内部功能高效实现以及代码可重用性强等特点，并且 支持m f c 基本类库，能简沽高效地实现许多复杂功能。尽管a r x 接口是四个a p i 中最强有力的，它也具有产生严重编程错误的最大潜在性，如破坏a u m c a d 数据 结构等。其它编程环境要求较少的编程经验，但提供的功能和范围也较小，并且， i _ i _ | _ 丁是在w i n d o w s 及v c + + 编程环境里运行，所以，对丌发者的编程能力要求较高。 2 2 2 二次开发方法选择 目前，第一代开发工具a u t o l i s p 不能编译，不适合编写较大的程序，已能被 a 琢理i 大学硕十研究生学f o 论迁 第一i 代的v l i s p 完全替 不i + 采用；第二代的a d s 存a u t o c a d2 0 0 0 中已i 再 支持，所以，不直采用：瓤= 代丌发工具成为自动生成网络罔时的必然选择，住筇 三代工具中，o b j e c t a r x 何产生严重编程错误的最大潜在性，如破坏a u t o c a d 数 扒结阳等，不直采h j ，v l i s p 需要有较高的a u t o l i s p 编栉基础，也不宜采川。通 过对a u l o c a d 三代丌发【具的分析和对比，v b a 与其他开发工具的区别为， a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术n 勺完全面向对象化编程的特点，使其开发环境具备了强大 的”发能力和简单易用的优良特点，v b a 运行在a u t o c a d 相同的处理空间j ! 序 的执行速度比较快。允许快速开发和及时收到设计得反馈。工程可以单独存在也可 以嵌入在图形中，使开发者在发行应用程序时有极大的灵活性，所以，利用 a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术，是极具潜力的一种丌发手段。根据应用程序的需要和丌 发工具本身的特点，本文决定采用v b a 作为开发网络图自动生成软件的丌发【具。 2 2 3 v b a 简介 v b a 是v i s u a lb a s i c f o r a p p l i c a t i o n 的缩写，由v i s u a l b a s i c 派生而来，现在己 经成为m i c r o s o f t 产品的标准语言。与v b f v l s u a lb a s i c ) - - 样，v b a 是面向对象的程 序设计语言，它继承了v b 语法简单、功能强大的特点，同时，由于v b a 可与主 程序在同一内存空间内运行，大大提高了运行速度，并具有某些“智能”功能。 ( 一) a u l o c a d v b a 特点 从a u t o c a d1 4 1 以后，每一套a u t o c a d 都包含功能强大、易学易用的v b a 程 序丌发环境，这个集成丌发环境提供了高质量的用户化编程能力。其特点如下： 1 ) v b a 能够使a u t o c a d 与其他应用程序直接共享数据，如m i c r o s o f to f f i c e 软 件。因为所有的v b a 应 h 程序都可以方便地使相互沟通，在设计过程中可以很容 易地将a u t o c a d 数据与基于w i n d o w s 地应用程序联系起来。 2 ) 在v b a 综合开发环境中，可以通过拖动图标的方法，简而可视化地建立用 户界面。用户可以使用a l i t o c a d 工具栏，也可以使用标准v b a 界面工具创建新地工 具栏。 3 ) v b a 的语言代码完全继承了；的特征，n j 以说是世界上最简单的编程语苦， 0 人原理i 人学硕士研究生学位论文 但其功能不弱。从数据计算、数据库管理到i n t e m e t 软件开发，都可以见到v b 的身 影，并可通过各种在线帮助，随时得到名师真传。 4 ) 具有全丌放式的对象模型。a u t o c a d 软件中的a c t i v e x 对象模型十分铂用， 它显示了每一个对象的方法和属性，用户可以按照自己的愿望编程或定制a u t o c a d 软件。 5 ) 良好的运行速度。v b a 是一个内嵌式的控制器，共享a u t o c a d 的内存空 间，可以更好地与a u t o c a d 沟通。其运行速度与0 b j e c t , 姐, x 应用程序非常接近， 比其他丌发方式( 如a d s r x ，a d s 和l i s p ) 要提高许多。 ( 二) a u t o c a d v b a 的对象模型 a u i o c a d 应用程序公丌的对象很多，每个对象都代表了a u t o c a d 应用程序的 一部分，例如： 图形实体对象：如直线( l i n e ) 、圆弧( a r c ) 等； 样式对象：如线型( l i n e t y p e ) 、文本样式( s t y l e ) 等； 图形结构组织对象：如图层( l a y e r ) 、块( b l o c k ) 等； 图形显示对象：如视图f e w ) 、视 i r - ( v i e w p o r t ) 等。 这些对象按照从属关系，有层次地组织在一起，这种层次非常符合我们的思维方式。 对象模型形象而直观地表达了这种层次关系，为我们提供了非常清晰的对象访问方 式，下面对模型中的某些重要对象及其功能作以简要介绍： 1 ) a p p l i c a t i o n ( 应用程序) 对象：a p p l l c a t i o n 对象是对象模型的基础，是所有对象 的“根”，称为根对象。通过该对象的方法和属性，可以设置应用程序的某些特征 或数掘，如版本信息、窗l 大小、程序界面的可见性等；可以用其方法来执行某些 与应用程序有关的操作，如：应用程序的加载、卸载等。 2 ) d o c u m e n t ( 文件) 对蒙：文件对象就是a u t o c a d 图形文件。通过该对象，1 1 f 以 完成大多数与图形文件有关的操作，如：打开、保存、新建图形文件，设置图f f 55 件当前层、当前线型、当前文本样式、当前布局等属性，以及与其他图形格式进行 数据交换等。 3 ) p r e f e r e n c e s ( 优先设岢) 对象：通过该对象，可以操作a u t o c a d 的“o p t i o n s ” 对话框中的内容，设置a u i o c a d 的运行环境。 太原珲1 大学硕十研究生学伊论文 4 ) p t o t ( m 罔) 对象：通过该对象可以进行与出图有关的工作，如：m 图预览出 图到文件，f f j 打e 机出图，批量出图等。 5 ) u t i l i t y ( 实用工具) 对象：是一个没有属性的对象( a p p l i c a t i o n 属性除外) ，它是 个方法的集合。这些方法主要有两类功能，其中一类提供了用f 一输入功能，提示用 户在a u t o c a d 命令行或图形区输入数据或点：一类提供了数扼：类型转换功能，例 如：将a n t o c a d 当前长度单位下的数据转换成实数。 6 ) m e n u b a r ( 菜单栏) 和m e n u or o u p ( 菜单组) 对象：这两个对象可以控制菜单、 工具栏的设置。 7 ) 图形实体对象和非实体对象：实体对象就是构成图形的各种几何实体，如：l i n e ， c i r c l e ，t e x t 等。创建实体对象可使用实体对象集合的a d d e n t i t y n a m e 型方法。要编 辑这些对象，可使川对象本身的方法和属性。 非实体对象包含了图形中不可见的数据信息，它们同样是构成图形的一个重要 部分，如：l a y e ll i n e p y p e ，d i m s t y l e 等。要创建这些对象，可使用各自的a d d 方法。 要编辑非幽形实体对象，可使用对象本身的方法和属性。 7 ) c o l l e c t i o n ( 集合) 对象：a u t o c a d 的多数对象都是用集合方式进行组织的。 虽然这些集合可能包含不同类型的对象，但几乎可以用相同的技术进行操作。 太原理f 人，j 坝 研究生学l ：奇= 论文 3 1 概述 第三章网络图自动生成子系统 为了使系统符合a u t o c a d 的风格和操作者使用习惯，程序有一个主程序和若 干个子过程组成。主程序是整个程序的切入口，它的作用是用a u t o c a d 打丌通风 系统图后，自动生成一个“风量预测系统”菜单，该菜单主要有以下菜单项：描 通风系统图、提取风网属性、确定出入井、确定通路、绘制网络图、