计算机辅助设计在环境工程中的应用

摘要：环境工程是环境科学的一个重要分支，它是研究运用工程技术和有关学科的原理和方法，保护和合理利用自然资源，防治环境污染，改善环境质量的学科。随着经济的发展，科学技术力量的提高，计算机辅助设计在环境工程中也得到了广泛的应用，已经成为提高产品及工程设计水平，缩短产品开发周期，提高劳动生产率、降低消耗的重要手段。

关键词：计算机辅助设计 ；环境工程 ；应用

环境工程是涉及多学科的一门交叉工程学科，它根据化学、物理学、生物学 地学、医学等基础理论，运用卫生工程，给水排水工程、化学工程、机械工程等技术原理，解决废气、废水、固体废物、噪声污染等问题，目前环境工程的主要研究内容包括 ：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。

环境工程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、施工安裝、操作管理等内容，所涉及的学科越来越复杂，其工程设计的质量和速度及要求不断提高，显然沿用传统的设计方法已经不能满足当前环境工程发展的需求了，由此计算机辅助设计在环境工程中的应用也就应运而生。

一、计算机辅助设计

计算机辅助设计（以下称 CAD 技术）是工程技术人员运用计算机的软硬件系统为工具，将设计人员的思维和计算机的最佳特性结合起来，进行产品和工程设计的绘图、计算、分析、编写技术文件的技术活动的总称。它能帮助工程师进行产品或工程设计的绘图、计算、查表、线图处理、信息检索、说明书编写等。

计算机辅助设计涉及很多方面，如概念设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机辅助绘图、计算机辅助设计过程管理等。计算机辅助设计可划分为创造性设计和非创造性设计。其中，创造性的设计包括工作原理的拟定、方案的构思等，在设计过程中，人是工作的主体，要充分发挥人的创造性思维能力，使设计方案具有创新性，不同于之前的方案 ；非创造性设计，比如绘图、设计计算等，都可以通过计算机来完成。现代生活中 CAD 技术被广泛应用于机械、航天、纺织、电子、工程等产品的各种设计中。

二、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。

三、计算机辅助技术在环境工程中的应用

（一）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。

（二）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。

四、 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。

作者简介：徐疏峰，男，吉林机电工程学校，1976年3月26日出生，讲师。