基于Visual Graph平台的管路系统开发.doc

基于Visual Graph平台的管路系统开发侯春龙，陈慧女，冯林平海军潜艇学院 青岛 266071内容提要：虚拟管路系统是一种较为独特仿真系统，该系统不仅要求反映管路系统的静态结构图，而且需要表现管路控制关系和管路流体的动态流动效果。本文介绍了使用Visual Graph平台进行管路系统开发的主要工作过程。阐述了主要工作流程、管路构件的建模与设计以及视图缩放的设计。关键词：管路系统；Visual Graph； 构件PipeLine System Design Base on Visual GraphHou chun_long Chen Hui_nv Feng Lin_pingNavy Submarine Academy Qing Dao 266071ABSTRACT: Visual pipeline system is a kind of unique simulation system which need to dispay the dynamic effect and control properties as well as static makeup.We introduce how to develop a visual pipeline system using Visual Graph software, expatiate the process of modeling & design of pipe component and the zoom mechanism.KEYWORDS:Pipeline system, Visual Graph, Component1 引言Visual Graph（以下简称VG）是一套强大的交互图形开发平台，她能非常方便地建造基于图形的界面、制作各种图形元件、实现图形管理、图形建模、制作监控系统、表单系统、绘图系统、流程设计、CAD软件等。它提供功能非常强大的ActiveX组件，和其他流行的编程语言共同工作，极大地弥补了这些语言在图形处理方面的不足。也可以嵌入IE浏览器中，实现网上图形编辑和控制等。本文使用VG平台进行管路系统开发，不但构建了多套管路系统的静态结构图，而且使用其开放性的脚本语言，对动态元件和控制功能进行了仿真。2 利用Visual Graph进行管路系统开发的工作流程框架VG基本元件库管路构件建模管路构件模型库VG基本语法规则库管路构件开发管路构件库管路系统建模管路系统开发静态表征构建动态功能开发视图缩放控制模型 建立各种管路构件模型，形成模型库 利用管路系统开发平台基本语法规则库，从基本元件库提取可用的元件，在管路构件模型的基础上进行管路构件的开发，生成的管路构件放入管路构件实体库 根据管路系统实例结构图，从管路构件实体类库中选择合适的实体类，生成管路实体对象，搭建管路系统静态结构图 根据管路系统运行模型，进行管路系统控制关系开发，形成集静态结构和动态控制功能于一体的管路实例。3 管路构件建模与开发管路系统使用的管路构件主要包括：直线管线（垂直、水平）、套接管、弯曲管、开关阀件、容器等。本文以最常见、最典型的直线管路和阀件为例介绍管路构件的开发过程。31直线管线直线管线包括垂直管线和水平管线两种，可表示电路、气路、油路、水路，静态参数包括管路的本体颜色、流体颜色、管路宽度（直径/半径）、管路长度等。动态可控参数包括管线内流体是否流动、流动速度、流动方向、流动离散性（连续流动、断续有规流动、断续无规律流动）等。311直线管线的类结构示意如下：成员序号数据名称数据类型说明1管线类型Int0为水平管线1为垂直管线2流体性质Int 用符号常量表示ELE为电路GAS为气路OIL为油路WAT为水路各种不同流体用不同流体颜色表示3管线颜色Color表示管线本身颜色（不能与流体颜色混淆）4管线直径Int单位为像素5管线长度Int6流动状态BooleanFalse为静止不流动True 为正在流动7流动方向Int 0代表正向流动：水平管线为从左至右垂直管线为从上至下1为反向流动水平管线为从右至左垂直管线为从下向上8流动速度Int不表示真实速度，表示流动速度既别值，取值范围099流动性质Int 0为线性连续流动1为线性不连续流动2为无规则流动312管线流动效果设计管线构件由四个的折线元件组成，分别用以表达正向流动管线主体线路、正向流动管线流动粒子、反向流动管线主体线路和反向流动粒子。四个折线均只包含头端和末端两个折点。其主要属性设置如下：折线类型属性正向主体线正向粒子线反向主体线反向粒子线线条背景色与管线颜色一致与管线颜色一致与管线颜色一致与管线颜色一致线条前景色与流体颜色一致与流体颜色一致与流体颜色一致与流体颜色一致可见性可见可见可见可见透明度100%100%100%100%线条直径管线直径管线直径管线直径管线直径线条长度与管线长度一致与粒子长度一致与管线长度一致与粒子长度一致连接性与正向粒子线连接与正向主体线连接与反向粒子线连接与反向主体线连接线型初始为1流动后由管线流动性质决定初始为1流动后由管线流动性质决定初始为1流动后由管线流动性质决定初始为1流动后由管线流动性质决定主要算法若 流动状态= =true 取缩放比例因子n（以下简称缩放因子） 若 流动方向为0 反向主体线可见属性=false 反向粒子线可见属性=false 正向主体线顶点1=正向主体线顶点+流动步长*缩放因子n 若 正向粒子线可见属性= =true 正向粒子线顶点1=正向粒子线顶点+流动步长*缩放因子n 若 正向粒子线顶点1-正向粒子线顶点2= =线条直径*粒子长度*缩放因子 正向粒子线可见性=false 正向主体线顶点1=管线顶点1 若 正向粒子线可见属性= =false 若正向主体线顶点1-管线顶点1= =线条直径*粒子长度*缩放因子 正向粒子线可见性=true 正向粒子线顶点1=正向主体线顶点1-线条直径*粒子长度*缩放因子若 流动方向为1 正向主体线可见属性=false 正向粒子线可见属性=false 反向主体线顶点1=反向主体线顶点+流动步长*缩放因子n 若 反向粒子线可见属性= =true 反向粒子线顶点1=反向粒子线顶点+流动步长*缩放因子n 若 反向粒子线顶点1-反向粒子线顶点2= =线条直径*粒子长度*缩放因子 反向粒子线可见性=false 反向主体线顶点1=管线顶点1 若 反向粒子线可见属性= =false 若反向主体线顶点1-管线顶点1= =线条直径*粒子长度*缩放因子 反向粒子线可见性=true 反向粒子线顶点1=反向主体线顶点1-线条直径*粒子长度*缩放因子正向主体线刷新重绘正向粒子线刷新重绘反向主体线刷新重绘反向粒子线刷新重绘3.2阀件3.2.1阀件主要数据结构成员序号数据名称数据类型说明1状态数量Int阀件状态数量，最小值为22触发方式Int0为手动触发1为事件自动触发2为手自一体触发3事件触发句柄Handle如果触发方式为0则该项为null4状态表示方式Int0为以颜色变换表示状态改变1为用图形元件变换表示状态改变5是否自复位Boolean表示状态改变后是否能够自动恢复某一状态6自复位方式Int0代表外界事件触发自复位1为时钟触发自复位如第5项为false,该项为null7自复位事件句柄Handle触发阀件自复位的外界事件句柄如第6项不为0，则该项为null8自复位时钟触发时间Int触发阀件自复位的时间，单位：毫秒，如第6项不为1，则该项为null9提示标签String阀件获得焦点时，显示提示内容3.2.2阀件设计主要算法（1） 事件触发状态改变确认阀件触发方式为0装入触发事件句柄确认该句柄不为null确认该事件已经发生提取触发状态量触发状态量映射为该状态表示方法 若 阀件为自复位阀件 且 当前状态为自复位触发状态 进入自复位处理过程（2） 时钟触发状态改变 当前状态与自复位触发状态表匹配 若匹配成功设定时钟开始 等待 时钟周期到达搜索应触发的状态量触发状态量映射为该状态表示法 若 阀件为自复位阀件 且 当前状态为自复位触发状态 进入自复位处理过程4 管路系统视图控制41承载页面拖放每一套管路系统都有一张Sheet作为管路构件的承载页面，承载页面可以设置大小，单位为像素。当拖放移动页面时，页面承载的管路构件随着页面一起移动，从而实现管路图的移动拖放，可以满足用户对于复杂管路不同部位的观察。实现页面拖放移动时，首先要确定用户拖放移动的方式。本文指定鼠标左键按下并移动作为用户要进行拖放的输入信号。由于VG平台中没有相应的拖放消息处理方法，因此首先捕捉鼠标左键按下消息，在该消息的处理方法中设定鼠标左键按下标识值；然后捕捉鼠标移动事件，在该事件的处理方法中寻找标识，如果该标识表示鼠标当前状态为按下，则说明用户正在按下鼠标左键并拖动。然后调用页面的MoveSheet方法实现页面的拖放移动。需要注意的是：（1）当鼠标左键抬起时，要将按下标识值设定回原值。（2）为了更直观的表现拖放状态，尽量将拖放时的光标设定为“手形”（用页面的Cursor属性来设置）。42视图缩放421承载页面视图缩放根据GUI用户一般的使用习惯，本文设定鼠标滚轮滚动为视图缩放的输入信号，因而需要捕捉并处理页面的MouseWheel事件。在该事件中，首先对滚轮滚动的前后方向进行判断。设定向前滚动为缩小视图，向后滚动为放大视图。缩小或放大视图意味着页面zoom属性递减或递增一个阶值。422管线流动效果缩放控制承载页面的视图缩放时，该页面上的各种图形元件随之缩放，因此不必再专门进行控制。但表示管线流动效果的管线粒子、流动步长和阈值不会自动改变。这样会使得粒子的长度与管线本身比例不匹配，影响流动效果的美观。因此在管线类设计过程中，把粒子长度、运动步长、以及粒子线与主体线互相比对的阈值都与视图比例相关。因此设定了一个比例因子变量，该变量为n=当前缩放的zoom值/视图无缩放的zoom值（100.0）其中当前可缩放的zoom值的范围是101000，表示视图可以缩放到原视图的1/10，可以放大到原视图的10倍。粒子长度、流动步长以及阈值为：particle_length= particle_length*nflowstep=flowstep*nthreshold=line_wid*particle*n其中：particle_lengh表示粒子长度，flowstep表示流动步长，threshold表示阈值。承载页面缩放时，设定管线重绘，然后把当前缩放的zoom值传入，这样处于流动状态的管线的流动效果就会随着页面缩放而进行相应的调整了。5 结束语管路系统设计比较核心的问题是管路构件的设计。管路构件设计完成之后就是构件的引入和管路整体的结构图构建和控制关系开发。好的管路构件可以只通过几个简单的参数设置和方法调用进行控制，能够很好的支持管路控制关系的开发。管路控制关系的开发只要使用面向对象设计中的条件执行、分支控制、循环控制以及视图刷新就能够实现了。对已经开发完成的管路系统进行打包输出，在VG的运行环境插件VG Player支持下运行。参考文献1 杨家军.机械系统创新设计M.上海.华中理工大学出版社，20002