（水利水电工程专业论文）水泵站自动设计软件研究与开发.pdf

摘要 目前泵站设计中的很多内容，如机组选型、建筑物尺寸拟定、工况校核、结 构计算等一般由设计人员手工完成，仅在绘制设计图时使用a u t o c a d 通用平台， 设计工作费时费力。为提高设计工作效率，有必要针对泵站工程的特点开发泵站 自动设计软件。 本论文在m i c r o s o f tw i n d o w s 操作系统下用v i s u a lb a s i c 、m i c r o s o f t a c c e s s 、w o r d 及a u t o c a d 研究开发水泵站自动设计软件，实现设计制图全过程 的自动化。该水泵站自动设计软件包含泵站参数输入及水泵扬程计算、水泵选型、 主要泵站建筑物尺寸拟定、工况校核、泵房稳定分析、工程量计算、设计说明书 编写、制图、水泵产品数据库维护、帮助等十大模块。泵站参数输入及水泵扬程 计算模块确定泵站设计流量、特征扬程；水泵选型模块比选确定泵站装机台数及 水泵型号；主要泵站建筑物尺寸拟定模块确定泵房及进出水建筑物的型式和主要 尺寸；工况校核模块确定水泵工作点，校核泵站运行经济眭和安全可靠性；泵房 稳定分析模块分析计算荷载、进行抗渗、抗滑、抗浮稳定校核及地基应力计算与 校核；工程量计算模块计算出水泵站所需的钢筋混凝土、混凝土、干砌石、砂等 主要建筑材料的工程量；设计说明书编写模块按照泵站设计结果编制出水泵站设 计说明书；制图模块绘制出泵房、进出水建筑物的立面图和平面图：在数据库维 护模块中可对水泵产品数据资料进行修改、增补与删减；帮助模块为本软件提供 使用方法说明。 本软件适用于中小型灌溉、排涝泵站，可基本达到初步设计深度。软件运行 采用一个鲜明、友好的主菜单为人机界面，在主菜单引导下以人机交互方式进行 设计操作。自动设计过程中需要人为判断输入的地方，利用专家知识给出智能化 提示，使设计者可以顺利、高效地完成水泵站的设计工作。 关键词：灌排泵站：c a d ；自动设计；软件开发 a b s t r a c t a t p r e s e n t , m a n y c o n t e n t sf o rd e s i g no f p u m p i n g s t a t i o ns u c ha ss e l e c t i o no f p u m pt y p e s ，d e t e r m i n a t i o n o f b u i l d i n gs i z e ，d e t e r m i n a t i o n a n dc h e c ko f o p e r a t i n gp o i n t so fp u m p a n dc a l c u l a t i o no fs t r u c t u r e sa r e c o m p l e t e db ym a n u a l w o r k a n dc o m m o np l a t f o r mo fa u t o c a di su s e dw h e nm a k i n gt h ed r a wo f e n g i n e e r i n g i tt a k e sm u c h m o ret i m et od e s i g n i no r d e rt oi m p r o v e e f f i c i e n c y , i t i s n e c e s s a r yt od e v e l o pa u t o m a t i cs o f t w a r ea c c o r d i n gt o t h ec h a r a c t e r i s t i c so f p u m p i n g s t a t i o n i nt h i st h e s i s t h es o f t w a r ei sd e v e l o p e db yv i s u a lb a s i c 、m i c r o s o f ta c c e s s 、 w o r da n da u t o c a du n d e rm i c r o s o f tw i n d o w si no r d e rt of i n i s ha u t o m a t i c d e s i g n a n dd r a wo fp u m p i n gs t a t i o n i nt h es o f t w a r et h e r ea r et e nm o d u l e s ， i n c l u d i n gc a l c u l a t i o no fp a r a m e t e r s ，s e l e c t i o no fp u m pt y p e s ，d e t e r m i n a t i o no f m a i np u m p i n gs t a t i o nb u i l d i n g s s i z e ，p u m p i n gs t a t i o nd e t e r m i n a t i o na n dc h e c k o f t h e o p e r a t i n gp o i n t so f p u m p ，s t a b i l i t ya n a l y s i so f p u m p i n g h o u s e ，c a l c u l a t i o n o ft h e q u a n t i t y o fm a t e r i a l so fb u i l d i n g , d e s i g nm a n u a l ，d r a w i n g ，d a t a b a s e m a i n t e n a n c ea n d h e l p i n d e t a i l ，d e s i g nc a p a c i t y a n dc h a r a c t e rh e a do f p u m p i n gs t a t i o n a r e d e t e r m i n e di nt h em o d u l eo fc a l c u l a t i o no fp a r a m e t e r s t h et y p eo fp u m p i n g h o u s ea n ds i z eo fi n l e ts t r u c t u r ea n do u t l e ts t r u c t u r ea r ed e t e r m i n e di nt h e m o d u l eo fd e t e r m i n a t i o no fm a i np u m p i n gs t a t i o nb u i l d i n g s s i z e t h ec h e c ko f t h eo p e r a t i n gp o i n t so fp u m pi sd e t e r m i n e di no r d e rt oc h e c kt h ee c o n o m ya n d s a f e t yi nt h eo p e r a t i o no fp u m p i n g s t a t i o ni nt h em o d u l eo fd e t e r m i n a t i o na n d c h e c ko ft h eo p e r a t i n gp o i n t so f p u m p t h ed e t e r m i n a t i o no f l o a da n dt h ec h e c k o ft h es a f e t yo fr e s i s t i n gi n f d t r a t i o n ，r e s i s t i n gs l i p ，r e s i s t i n gf l o a ta n dg r o u n d f o u n d a t i o ns t r e s sa r em a d ei nt h em o d u l eo fs t a b i l i t ya n a l y s i so fp u m p i n gh o u s e d e s i g nm a n u a li s w r i t t e nf r o mt h ec a l c u l a t e dr e s u l t si nt h em o d u l eo fd e s i g n m a n u a l t h eq u a n t i t i e so fm a t e r i a l s ，s u c ha st h er e i n f o r c e dc o n c r e t e ，c o n c r e t e ， d r y 1 a i d s t o h ea n ds a n d ，a r eb u d g e t e di nt h em o d u l eo fc a l c u l a t i o no ft h e q u a n t i t yo fm a t e r i a l so fb u i l d i n g t h el a y o u tp l a n sa n de l e v a t i o nd r a w i n go f p u m p i n gh o u s ea n dt h e i n l e ts t r u c t u r ea n do u t l e ts t r u c t u r ea r ed r a wi nt h e m o d u l eo f d r a w i n g d a t a b a s ed e p o s i t i n gt h ep r o d u c t i o ns t y l eo fp u m p s t a t i o na r e a d m i n i s t r a t e da n dt h ed a t ao fp u m pp r o d u c t i o nc a nb em o d i f i e d ，a d d e do r d e l e t e di nt h em o d u l eo fd a t a b a s em a i n t e n a n c e t h eu s e rm a n u a li sp r o v i d e di n t h em o d u l eo f h e l p t h es o f t w a r ei sa p p f i e df o rt h ed e s i g no fm i d d l ea n ds m a l ls c a l eo f i r r i g a t i o n a n dd r a i n a g ep u m p i n gs t a t i o na n dq u a l i f i e df o rp r e l i m i n a r yd e s i g nb a s i c a l l y t h em a n c o m p u t e ri n t e r f a c eo ft h es o f t w a r ei s f r i e n d l y i n t h es o f t w a r e ， i n t e l l i g e n tp r o m o t i o nb ye x p e r tk n o w l e d g e i nt h ep r o c e s so fd e s i g nc a nh e l po n e d e s i g ne f f e c t i v e l ya n ds m o o t h i y k c y w o r d s ：i r r i g a t i o na n dd r a i n a g ep u m p i n gs t a t i o n ，c a d ，a u t o m a t i cd e s i g n ， s o f t w a r e d e v e l o p m e n t 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ： ( 注：手写亲笔签名) 学位论文使用授权说明 m 多年弓月2 ，二日 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术 期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或 电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权 河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ： ( 注：手写亲笔签名) 旌7 o 。雪年；月三曹e t 河海大学硕士论文 水泵站自动设计软件研究与开发 第一章绪论 1 1 问题的提出及研究的意义 随着国民经济的蓬勃发展，农业、跨流域调水、市政、采矿、冶金、电力、 石油、化工等行业中，水泵站的应用日益广泛。如为农业生产服务的灌溉泵站、 排涝泵站、灌溉排水结合泵站；为国民经济多部门服务的跨流域调水泵站：采矿 工业中的矿井排水泵站：电力工业中的高压锅炉给水泵站，冷热水循环泵站，高 压清渣除灰泵站，冷却水补给泵站；市政工程中的给水、排水泵站等等“1 。我国 政府十分重视农业生产的基础建设，使抗旱排涝的能力不断增强，机电提水排灌 工程迅速发展，尤其在7 0 年代以后，机电排灌泵站建设得到更快更大的发展。 到1 9 9 7 年底，我国拥有各类固定农田机电排灌泵站5 0 万座，安装水泵机组6 9 万台( 套) ，配套机电动力2 6 0 0 多万千瓦，担负着全国1 2 0 0 万hm 2 农田的灌溉、 4 0 0 万hm 2 农田排涝和向部分地区工业及生活供求的任务。排灌泵站工程在我 国农田灌溉排水中已有举足轻重的地位，对保证农业的稳产高产和持续发展，保 障低洼易涝地区的城镇、交通、工矿企业和人民生命财产的安全都起着十分重要 的作用。但是，不少泵站工程设施严重老化失修，受益面积逐年减少，5 0 - - 6 0 年代所建泵站的大部分设备急待更新换代，7 0 年代前后建的一些工程，受当时的 历史条件限制，洱题也相当突出。根据对江苏省1 5 0 座大中型泵站的初步摸底， 急需更新改造的电动机就达 2 5 7 台，占总数的2 9 5 ；水泵1 7 5 6 台，占总数的 4 8 3 ：其它设备3 1 3 8 台，占总数的3 9 4 。江苏省1 i 0 0 0 多座泵站的1 8 0 0 0 台 机组的测试结果表明：泵站的平均效率仅3 9 8 ，低的仅2 0 ，全国泵站的平均 效率约为3 5 左右 2 。由此可见对水泵站设计工作进行研究意义重大，若泵站 设计不当，会造成泵站投资大，运行效率低，耗电量大，工程效益较差，甚至无 法运行 3 。因此，科学、合理、优化地进行泵站设计，尽可能地减少基建投资， 节约能源消耗，降低运行成本等，在国民经济中具有十分重要的意义。 本人通过对江苏省水利勘测设计研究院及黑龙江农垦水利勘测设计研究院 等国内设计院的调研了解到，在坝、溢洪道、闸门、水库、水文等方面已开发出 一些软件，实现了部分优化与辅助设计，但在水泵站设计方面还没有开发出自动 第一章绪论 设计软件 4 。水泵站工程设计中，水泵站结构设计、受力分析、工况校核、工 程量计算及编制设计说明书工作都是由工程技术人员手工完成的 5 。在机组选 型工作中虽然开发出了一些水泵选型软件 6 7 ，但是由于受泵站的不同地理 条件和对水泵装置形式特殊要求，水泵选型软件具有局限性因此并没有得到广泛 应用，机组选型工作大都还是由设计人员手工计算完成。只有在绘制设计图时使 用a u t o c a d 绘图软件，但没有针对于水泵站工程制图的专业软件 8 。可见水泵 站工程设计整个过程大多是由工程技术人员手工完成，缺乏自始至终自动进行设 计、中间结果数据可自动作为后续工作原始数据的设计软件，现有设计工作存在 工作量大，重复性工作多，设计周期长等缺点。为改变这现状，适应当前泵站 设计的需要，本课题在m i c r o s o f tw i n d o w s 操作系统下用v i s u a lb a s i c 6 0 、 m i c r o s o f ta c c e s s 、w o r d 及a u t o c a d 开发出水泵站自动设计软件，以实现由计 算机完成水泵站的初步设计及绘图全过程的最优化与自动化。 国内对水泵站设计方面的软件开发都只集中在泵站设计的部分工作。扬州大 学刘超、纪小华等开发出水泵选型专家系统软件，是针对水泵站水泵选型， 在m i c r o s o f tw i n d o w s 操作系统下用v i s u a lb a s i c 5 0 语言和v i s u a lf o x p r 0 6 0 开发的独立软件 9 。该论文包括两大部分，即水泵选型模块和水泵产品数据管 理模块。水泵选型模块包括选型模块、性能曲线模块、初选方案评价综合模块、 泵站装置形式推荐模块：数据库管理模块包括数据追加、数据修改、数据查询等 模块。1 ) 水泵选型模块：该模块可以完成泵站设计参数输入，根据台数准则或用 户要求确定台数范围，计算确定单泵设计扬程和流量，给出扬程和流量选型范围 系数k n 、k q ，从数据库中选出若干种基本符合要求的方案。该模块用对话框进 行数据确定和传递，在后台进行水力参数计算和选型，得出若干初选方案供用户 选择，结果显示在列表框中。2 ) 性能曲线模块：该模块可对列表框中显示的初选 方案，逐一查看其性能曲线，包括q h 、qn 、q p 曲线。为了适应不同泵型和流量 范围曲线要求，采取了动态坐标的方法；为了提高曲线精度，采用了“五点”曲 线拟合法。拟合曲线可以保存和打印。3 ) 初选方案综合评价模块：该模块利用层 次分析的方法，从效率指标、流量保证指标、汽蚀性能指标、n d 值、投资指标5 个方面综合评价初选方案。对初选方案进行评价排序，向用户推荐综合性能最优 的泵型方案。4 ) 泵站装置形式推荐：该模块对轴流泵方案推荐泵装置形式，根据 2 河海大学硕士论文水泵站自动设计软件研究与开发 所选中的轴流泵型，利用装置方案判别准则，推荐是否采用立式、卧式、斜式和 贯流式方案，并推荐可能进出水流道形式。5 ) 数据库管理模块：该模块具有追加、 修改、删除、查询等功能 9 。华北水利水电学院张国良等开发出计算机辅助 水泵选型及经济管径确定软件，是针对水泵选型及确定经济管径开发的软件， 可为中小型泵站可行性设计和初步设计提供优化方案，此软件采用f o x b a s e + 作 为水泵选型及管道设计的数据库管理系统，用c 语言设计屏幕菜单，软件中的模 型弥补了将选泵和管径确定分开进行方法中的不足，克服了传统的管径优化非线 形规划模型中得到的管径不是标准管径的缺点，利用该模型既可获得标准管径、 泵型、台数，又能得到经济运行调度方案 1 0 。东北农业大学门宝辉、白薇等开 发出p u m p c a d 软件，此软件是利用a u t o l i s p 语言对a u t o c a d 进行二次开发，形 成水泵站水工c a d 模型库软件包，步骤为利用a u t o c a d 绘图软件人工绘出一张标 准的水泵站样图，利用a u t o l i s p 语言将其编写成参数化设计程序( 将泵站中各 部分的尺寸值，比如：长、宽、厚及底坡比降等设为参数) ，然后形成 i s p 文 件。在需要进行泵站设计绘图时，在a u t o c a d 平台上c o m m a n d 后装载( l o a d “文 件名”) ，若装载成功，则返回函数名，再从键盘上输入该函数名，则进入该绘图 程序，用户可根据屏幕上的中文提示输入所需的参数，输完以后，计算机自动绘 图 4 8 1 1 。浙江大学的谭建荣、王业明开发的流道c a d 系统以a u t o c a d 为平台，利用o b j e c t a r x 环境的支持，采用面向对象的c + + 语言开发泵站流道的 a r x ( a u t o c a dr u n t i m ee x t e n s i o n ) 应用程序，实现了图元驱动的流道参数化 c a d 设计 1 2 。 本研究以水泵站整个设计过程的自动设计为目标，为水泵站提供计算机辅助 设计软件，将水泵站设计中需要计算的工作全部由计算机在设计的各个阶段自动 完成，泵站工况校核、泵房稳定分析、泵站建筑物的c a d 图、泵站设计说明书编 制等由本软件自动绘出。本研究的成果可以帮助设计人员完成在水泵站设计中的 大量计算工作和繁琐的绘图工作，对提高水泵站设计的质量与效率具有很大的作 用，因此本课题具有一定的实际应用价值。应用本软件对宝泉岭东灌区二级站和 田山二级灌溉站进行了初步设计，分别在一天内就完成了两泵站的初步设计，而 用传统的设计方法要用一周的时间才能完成，应用本软件使工作效率提高了7 倍，节省了大量的脑力工作量。可见本研究对缩短泵站设计周期，提高工作效率 第一章绪论 和确保泵站安全合理高效地运行具有较大的意义。 1 2 研究的内容 鉴于为农业服务为主的灌溉泵站、排涝泵站在整个泵站应用中所占比例较 大，故本研究以它们为对象，适用于中小型灌溉、排涝泵站。研究的内容为以干 室型和墩墙式湿室型为泵房型式的两种水泵站的初步设计。本文主要研究内容如 下： 1 确定水泵站的设计方法1 7 1 由于不同类型的水泵站的设计方法和步骤有所不同，所以应归纳总结以往的 设计经验和习惯，遵照g b t5 0 2 6 5 9 7 泵站设计规范、g b5 0 2 8 8 9 9 灌溉与 排水工程设计规范，按照泵站的不同类型和作用优选出与各类型泵站相适应的 设计思路，确定出合理优化的各类水泵站设计方法。本文确定出干室型和墩墙式 湿室型为泵房型式的两种水泵站的设计。 2 建立数据库9 3 1 8 1 1 ” 收集整理泵站设计所需的各种类型的水泵产品样本资料，建立水泵产品样本 数据库。为满足用户对各种水泵型号充分了解和选型的需要，数据库设计以下字 段：水泵型号、流量、扬程、轴功率、配用功率、效率、进出口直径、转速、汽 蚀指标、安装尺寸、水泵质量、生产厂家等。数据库具有添加、删除、修改、查 询等功能。 3 软件开发“”、。” 本课题在m i c r o s o f tw i n d o w s 操作系统下用v i s u a lb a s i c 6 0 、m i c r o s o f t a c c e s s 、w o r d 及a u t o c a d 联合开发出水泵站自动设计软件。本课题将水泵站设 计作为主体，将水泵选型和c a d 二次开发等国内研究的重点问题作为该软件的一 个模块。由于泵房的结构型式较多，本研究在拟定软件框架时考虑到不仅要支持 现有各种泵房的结构型式，而且要支持今后创新的其它泵房型式。本研究的内容 是开发出干室型及墩墙式湿室型两种泵房型式的水泵站初步设计阶段的软件，为 施工图阶段的软件开发及其他型式的水泵站开发提供基础接口。解决的重点问 题：水泵选型问题；损失及工况计算问题；泵房建筑物尺寸拟定问题；泵房稳定 计算问题：编制设计说明书问题；c a d 制图问题。 4 河海大学硕士论文 水泵站自动设计软件研究与开发 第二章泵站自动设计软件开发 2 1 开发思想和实现技术 2 1 1 开发思想 水泵站自动设计软件可根据当前泵站人工设计的思路，采用高级编程语言开 发。承泵站设计中需要计算的部分可用阳、v c 、d e l p h i 等编程计算，可使用 a c c e s s 、s q l s e r v e r 、v i s u a lf o x p r o 等建立水泵产品数据库，利用编程语言连 接数据库进行水泵选型。利用a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术达到利用编程语言操作 a u t o c a d 软件包迸行参数化绘图的功能。工程量计算用编程语言编程，将水泵站 的引渠、前池、进水池、出水池、泵房的结构尺寸数据生成文本文件，在计算工 程量时将需要的结构尺寸数据打开进行计算。工程量计算表计算出各部分工程量 的总和，并将计算的结果生成文本文件保存在软件中，供编制设计说明书时调用。 设计说明书自动编制时可将软件中计算出的水泵站基本设计参数、泵房结构尺 寸、泵站进出水建筑物尺寸、损失计算结果、水泵装置工作点参数、工况校核结 果、泵房稳定分析结果、泵站工程量数据、泵站主要设备等文件全部打开调入程 序，本研究将所计算的数据和结果利用v b 语言编制成水泵站设计说明书，形成 文本文件存入软件中，设计者可以用w o r d ，w p s o f f i c e 等文字处理软件打开水泵 站设计说明书文件，进行阅读、修改及打印。本软件应针对水泵站的设计需要， 开发出基本参数计算、水泵选型、泵站建筑物尺寸拟定、工况校核、泵房稳定分 析、工程量计算、设计说明书编制、制图、数据库维护、帮助等模块。 基本参数计算模块用来计算出水泵站的设计参数：水泵选型模块选出最优的 水泵型号和所需的台数；泵站建筑物尺寸拟定模块计算出泵房及进出水建筑物的 型式和尺寸；工况校核模块计算并校核水泵装置的损失、工作点及效率；泵站稳 定分析模块计算出泵房自重、静水压力、扬压力、土压力等荷载及进行抗渗、抗 滑、抗浮稳定校核及地基应力校核；工程量计算模块计算出水泵站所需的钢筋混 凝土、砼、干砌石、砂、土方、土工布等材料的工程量；设计说明书模块按照以 第二章泵站自动设计软件开发 上模块算出的数据和结果编制出水泵站初步设计说明书：制图模块绘制出所设计 泵房及进出水建筑物的立面图和平面图；数据库维护模块对水泵产品数据库进行 维护；帮助模块为软件提供使用方法说明。软件开发研究的初期，先以干室型和 墩墙式湿室型为泵房型式的灌溉、排涝泵站为对象。自动设计过程遵循g b t 5 0 2 6 5 9 7 泵站设计规范的规定，需要人为判断输入的地方，利用专家知识给 出智能化提示，使设计者可以顺利、高效、正确地完成泵站的设计工作。 2 1 2 实现技术 泵站设计自动化软件开发中的编程语言选用v i s u a lb a s i c 。选用v i s u a lb a s i c 作为开发语言主要基于以下几点： ( 1 ) 微软公司的v i s u a lb a s i c 6 。0 是w i n d o w s 应用程序开发工具，是目 前最为广泛的、易学易用的面向对象的开发工具。v i s u a lb a s i c 提供了大量的 控件，这些控件可用于设计界面和实现各种功能，减少了编程人员的工作量，也 简化了界面设计过程，从而有效的提高了应用程序的运行效率和可靠性。故而， 实现本系统v b 是一个相对较好的选择。 ( 2 ) v i s u a lb a s i c 应用由一系列对象组成，包括有函数、菜单、结构和数 据窗口、用户对象、用户事件等等，对象中又包含若干控件如命令按钮、单行编 辑器等这些对象和控件都可在许多应用中重复使用。 ( 3 ) 实现菜单选项，菜单是程序最重要的特性之一，大多数程序都依赖一 个定义良好的菜单使程序易于使用和维护，v i s u a lb a s i c 也提供了强大的创建 菜单功能使程序更加标准。 ( 4 ) v i s u a lb a s i c 6 0 是可视化编程工具，其程序是由许多窗体和控件组成的， 每一个命令控制项都对应着一个小程序，其计算结果通过变量传递，包括局部变 量、模块变量、全局变量、可满足不同变量传递要求。v b 具有快速的程序开发 环境，功能强大，支持a c t i v e x 技术，编制程序界面简单，代码编写量小，调试 方便，用户可以方便地直接调整界面。利用a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术达到利用 v b 语言操作a u t o c a d 软件包进行参数化绘图的功能。a c t i v e x a u t o m a t i o n 是微 软公司的一个技术标准，它适用于o l e 对象与a c t i v e x 对象。其宗旨是在 g r m d o w s 操作系统下把多个应用程序组织起来= 互相沟通和合作。它准许一个应 6 河海大学硕士论文 水泵站自动设计软件研究与开发 用程序之间安排对话，达到个程序控制另一个程序的目的。这两个应用程序一 个是客户程序，一个是服务程序。客户程序是操纵者和控制者，服务程序是被控 制者。a u t o c a d 从r 1 4 起开始支持a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术。它提供a c t i v e x a u t o m a t i o n 服务，由客户程序引用其对象并对其对象进行操作。v b 是g r m d o w s 操作系统下最常用的支持利用a c t i v ea u t o m a t i o n 技术的开发工具，可以实现本 研究中的自动绘图功能f 2 “。 本研究以a u t o c a d 作为制图模块的绘图环境，因为a m o c a d 是当今全球 p c 级c a d 软件市场占有率最高的计算机辅助绘图软件，它的强大的绘图功能、 丰富的编辑手段以及良好的人机界面等，使得a u t o c a d 在各行各业中发挥着重 要的作用，同时它也提供了一个开放式的平台，给有心开发各行各业的 a u t o c a d t h i r d p a r t y 软件厂商一个理想的环境。在a u t o c a d 平台上进行的二次 开发应用软件广泛应用于各个工程领域，并且用于a u t o c a d 二次开发的方法和 开发环境，也在不断地发展和完善。a u t o c a d 之所以得到广泛的应用，与其开 放式体系，丰富的开发工具和开发方法是分不开的。从第一代的编程语言a u t o l i s p 到a d s 、a r x 、o b j e c t a r x 、v b a 、v i s u a l l i s p 及最新发布的j a v a 无不体现着 a u t o c a d 开放的应用开发体系结构，真正扩展a u t o c a d 系统的功能。a u t o c a d 的二次开发环境也逐渐从基于结构化的、过程化的编程环境转向面向对象的开发 平台】。 用户进行a u t o c a d 二次开发的手段主要有两种方法： 一是以a u t o c a d 为二次开发环境，对a u t o c a d 进行二次开发，其方法有 以下三种： ( 1 ) 自定义a u t o c a d ，包括： 1 通过a c a d p g p 、样图文件、系统变量等自定义基本的a u t o c a d 环境。 2 定制、修改字体、线型和图案。 3 建立修改帮助信息。 4 使用块、写块和外部引用。 5 自定义菜单和宏等。 ( 2 ) 与其它软件之间的数据交换。 1 使用d x f 文件进行交换。 第二章泵站自动设计软件开发 2 w i n d o w s 环境下可以使用d d e 、c l i p b o a r d 、o l e 实现不同应用程序间的信息 交换。 3 光栅文件的输出与引用。 ( 3 ) 使用a u t o l i s p 、a d s 、a r x 、o b j e c t a r x 、v b a 、v i s u a l l i s p 等进行编程。 其中第一、二种方法较易掌握，为普通用户所使用，第三种方法相对比较复杂， 它是为高级用户及开发商所提供的开发手段。在实际应用中，需根据实际情况选 择使用。 二是在v b 环境下对a u t o c a d 的二次开发，其方法有以下三种： ( 1 ) 利用动态数据交换技术d d e 进行a u t o c a d 的二次开发： ( 2 ) 利用对象链接与嵌入技术o l e 进行a u t o c a d 的二次开发； ( 3 ) 利用a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术进行a u t o c a d 的二次开发。 以上三种方法中，利用a c t i v c x a u t o m a f i o n 技术进行a u t o c a d 的二次开发 是最实用最简便且功能更强的方法【2 3 1 3 0 1 3 “。 本研究采用v b 作为开发平台，选择利用a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术进行 a u t o c a d 的二次开发，而不是在a u t o c a d 环境中使用a u t o l i s p 、a d s 、a r x 、 o b j e c t a r x 、v b a 、v i s u a l l i s p 等进行a u t o c a d 的二次开发主要基于以下几个理 由： ( 1 ) v i s u a lb a s i c 是结合微软系统开发的软件，功能非常强大，可以控制 a u t o c a d ，当然也可控制其他软件，也支持控制大型的诸如o r a c l e 的数据库。充 分发挥了v b 在计算、数据处理方面的优点。而这些在a u t o c a d 中是没有办 法实现的。 f 2 ) v i s u a lb a s i c 还提供了十分友好的交互界面，在建立了庞大的数据库后， 可以使用户很快得到满意结果，无需翻阅很多文献，且用户也不需要掌握很多的 计算机专业知识。 ( 3 ) 可以通过v i s u a lb a s i c 制作的界面，很方便、快捷的绘制需要的a u t o c a d 图形，并且，即便用户可以选择多种修改图形的方式，例如在界面修改数据，还 有就是直接在v b 上的窗口上打开的a u t o c a d 的图层下进行修改。 ( 4 ) 可以充分利用v b 本身的功能，来完善a u t o c a d 除图形处理外相对薄弱 的环节，以实现程序阀的优势互补，而且容易设计出漂亮的界面，这是其他方式 河海大学硕士论文 水泵站自动设计软件研究与开发 不易实现的。v b 程序简单易读，是a u t o c a d 二次开发的有效工具【3 2 】p 3 】嗍。 本研究采用m i c r o s o f to f f i c ea c c e s s 2 0 0 0 建立水泵产品数据库。因为该 数据库是公认的运行在w i n d o w sn t 平台上的优秀数据库。a c c e s s 2 0 0 0 有以下一 些优点：( 1 ) a c c e s s 2 0 0 0 是关系数据库开发工具，数据库能汇集各种信息以供 查询、存储和检索，关系数据库是已开发的最通用的数据库之一。( 2 ) a c c e s s 的 优点在于它能使用数据表示图或自定义窗体收集信息。数据表示图提供了一种类 似于e x c e l 的电子表格，可以使数据库目了然。( 3 ) a c c e s s 允许创建自定义 报表用于打印或输出数据库中的信息。a c c e s s 也提供了数据存储库，可以使用 桌面数据库文件把数据库文件置于网络文件服务器，与其他网络用户共享数据 库。 微软的j e t 数据库引擎提供了与数据库打交道的途径，我们是通过它以及 v i s u a lb a s i c 来访问数据库并对其进行各种操作。v i s u a lb a s i c 、a c c e s s 以及 其他微软的软件产品都是通过共用j e t 数据库引擎，从而给用户提供了丰富的数 据类型。这不仅是我们选择a c c e s s 的初衷，也是本研究选择v i s u a lb a s i c 作为 开发平台的一个原因之一。 9 第二章泵站自动设计软件开发 2 2 软件模块相互关系及设计流程 2 2 1 软件模块相互关系及设计流程 水泵站自动设计软件，始终以智能化自动处理和人机交互方式为两条并行主 线，建立了集基本参数计算、水泵选型、工况校核、稳定计算、工程量计算、编 制设计说明书直至绘制c a d 图为一体的总体设计集成环境，用户可以根据自己 的需要，输入己知的规划参数来实现水泵站设计的自动化。设计流程按照水泵站 设计内容和方法依次进行，设计流程框图如图2 1 所示。 图2 1 设计流程框图 塑塑盔兰堡主堡l 一 查茎堂皇垫望盐竺竺堡塞量茎茎 2 2 2 功能模块细分 功能模块细分组成及原因： 为了使本软件具有好的可扩展性，本软件中结合实际要求建立了如图所示的 菜单，以便给后面的开发人员提供扩展接口。具体细分y i 蔓t2 2 ，详细情况如下： ( 1 ) “工程量计算”模块的细分 根据泵房的形式，该模块分为两个二级子模块，名称分别为“干室型”和“湿 室型”。其中，湿室型为泵房型式的泵站工程量计算子模块仅考虑墩墙式的型式， 但是，为了考虑程序的扩展性，将其定位为第三级子模块。 ( 2 ) “设计说明书编制”模块的细分理由同上。 ( 3 ) “泵站建筑物尺寸拟定”模块的细分见3 3 节 ( 4 ) “工况校核”模块的细分 工况校核工作分为管路损失计算以及水泵工作点确定、抽水装置效率计算等，所以该模 块被为管路水头损失计算子模块和管路性能曲线、工作点及工况校核子模块两个二级子 模块。 ( 5 ) “稳定分析”模块的细分 泵房稳定分析工作应先计算泵房所受荷载，再计算泵房的整体稳定，并且由 于泵房分为干室型和墩墙式湿室型两种型式，因此泵房的稳定分析必须再分为对 湿室型泵房稳定分析和干室型泵房稳定分析两个二级子模块。为了程序的扩展， 湿室型泵房稳定分析予模块又将墩墙式湿室型泵房稳定分析作为第三级子模块 开发。然后再将墩墙式湿室型泵房稳定分析子模块细分为荷载计算子模块和泵房 整体稳定计算子模块两个四级子模块；干室型泵房稳定分析子模块又细分为荷载 计算予模块和泵房整体稳定计算子模块两个三级子模块。 ( 6 ) “制图“模块的细分 本研究将水泵站的制图工作按照泵站的建筑物组成分别绘制引渠、前池、进 水池、泵房、出水池的设计图，因此制图模块细分为引渠制图子模块、前池制图 子模块、进水池制图子模块、泵房制图子模块、出水池制图子模块等五个二级子 模块，泵房制图子模块又根据泵房的形式分为湿室型泵房制图子模块和干室型泵 房制图子模块两个三级子模块。功能模块细分总体布局见图2 2 ： 第二章泵站自动设计软件开发 图2 2 主菜单结构框图 功能模块细分的实现： 首先在v b 中开始一个新的s t a n d a r de x e 项目，在菜单中选择添加m d i 窗体， 设置m d i f o r m l 的属性n a m e = 水泵站自动设计、c a p r i o n = 水泵站自动设计，这样 就建立了水泵站自动设计主窗体。接着在菜单中选择添加窗体，设计窗口出现 f o r m 2 ，设置f o r m 2 的属性n a m e = 输入基本设计参数计算、c a p t i o n = 基本设计参 数计算、m d i c h i l d = t r u e ，这样就建立了基本设计参数计算子窗体。按照建立f o r m 2 为“基本设计参数计算”窗体的方法分别建立f o r m 3 、f o r m 4 、f o r m 5 、f o r m 6 、 f o r m 7 、f o r m 8 、f o r m 9 、f o r m l o 、f o r m l l 为“水泵选型”、“泵站建筑物尺寸拟定”、 “工况校核”、“泵房稳定分析”、“工程量计算”、“设计说明书编制”、“制图”、 “数据库维护”、“帮助”等子窗体。在主窗体中选择t o o l m e n ue d i t o r 打开菜 单编辑器，在菜单编辑器中即可完成模块功能的细分。 软件运行采用一个鲜明、友好的主菜单为人机界面，在主菜单引导下采用自 动式和人机交互方式进行水泵站设计。水泵站自动设计软件是在主模块的控制 2 河海大学硕士论文 水泵站自动设计软件研究与开发 下，按照水泵站设计流程从最左边菜单开始向右依次进行设计。软件各功能子模 块之间利用数据文件传递信息来完成整个设计过程，各子模块又各自独立，都可 单独编译、连接、运行、调试。此软件具有很好的可扩充性与维护性。 3 第三章软件备模块组成及功能 第三章软件各模块组成及功能 3 1 基本设计参数计算模块 兴建机电排灌工程，首先应当根据建设旱涝保收，高产稳产农田的要求，结 合各地区的治水经验、规划原则、自然地理条件和社会经济情况，因地制宜地进 行规划和设计。由于泵站工程规划应在查勘灌区地形、水源、已有水利工程设旌 和行政区划的情况，收集水文、气象、灌区农作物种植、交通、能源和社会经济 状况等资料的基础上，根据批准的流域规划或地区水利规划，地形、地貌特征， 初步确定工程规模和控制范围之后，进行工程的总体布置。即布置渠系，划分灌 区，确定泵站站址，进而确定泵站的设计扬程和设计流量等【3 】【1 3 】 3 5 】。故本 研究不拟将工程规划部分内容包括其中，本模块只是通过输入进、出水池特征水 位、水泵站流量，规划平均净扬程、损失扬程估算系数，然后计算出泵站设计标 准、设计流量和特征扬程的。窗体界面如图3 1 ： 3 1 1 输入参数的确定 图3 1 参数计算图 由于工程规划中建站地点的特征水位需根据多年水文资料加以计算确定，泵 1 4 河海大学硕士论文 水泵站自动设计软件研究与开发 站流量亦需根据建站的目的分不同情况加以确定，而本软件不拟将此部分内容包 括在其中，故这些参数仍是采用人工输入的方式。窗体界面中所需要输入的参数 有进水池特征水位( 设计水位、最高运行水位、最低运行水位、平均水位) 、出 水池特征水位( 设计水位、最高运行水位、最低运行水位、平均水位) 、泵站流 量( 设计流量、加大流量、最小流量、平均流量) 、规划平均净扬程