基于AutoCAD软件的智能建筑环境空间结构设计

官文娟 张静

摘  要： 針对智能建筑环境空间结构设计过程中人为因素导致的统计误差问题，提出基于AutoCAD软件的智能建筑环境空间结构设计方法。文中以Object ARX和MFC作为AutoCAD软件的开发环境与开发工具，进行智能建筑环境空间结构布线设计，将系统划分成智能建筑群干线模块、智能建筑干线模块、水平模块和工作区模块;在面向对象的环境下通过C++类声明描述智能建筑环境空间结构实体专业对象，采用专业对象的类定义图定义专业对象，基于使用者设置的专业对象参数，生成材料列表，估算智能建筑环境空间结构布线成本;AutoCAD软件内的图像数据库，依据专业对象图标信息同图像数据库记录间的动态连接关系，利用数据库接口ASI技术的双向操作功能统计专业对象，保障信息一致性，防止人为因素导致的统计误差。实验结果表明，该设计方法统计建筑空间结构实体专业对象的精度达到99%以上，设计效率与布线精度优于对比方法。

关键词： 智能建筑; 环境空间; 结构设计; AutoCAD软件; 布线设计; 专业对象统计

中图分类号： TN915?34; TP301.6                     文献标识码： A                  文章编号： 1004?373X（2019）20?0173?04

Method of intelligent building environment spatial structure design

based on AutoCAD software

GUAN Wenjuan， ZHANG Jing

（Wuhan University of Science and Technology City College， Wuhan 430083， China）

Abstract： In allusion to the statistical error caused by human factors in the design process of intelligent building environment space structure， a method of intelligent building environment space structure design based on AutoCAD software is proposed. The object ARX and MFC are used as the development environment and development tools of AutoCAD software to design the intelligent building environment space structure wiring. The wiring design is divided into trunk module of intelligent building group， trunk module of intelligent building， horizontal module and workspace module according to the function. In object?oriented environment， the entity professional objects of the intelligent building environment space structure are described by C++ class declaration， and the class definition diagram of the professional objects is adopted to define the professional objects. On the basis of the professional object parameters set by users， material list is generated and the wiring cost of intelligent building environment space structure is estimated. As for the image database in AutoCAD software， according to the dynamic connection relationship between professional object icon information and image database records， the bidirectional operation function of database interface ASI technology is utilized to carry out statistic of professional objects， so as to guarantee the consistency of information and prevent the statistical error caused by human factors. The experimental results show that the accuracy of the design method for statistic of entity professional objects of the intelligent building environment space structure is over 99%， and the design efficiency and wiring accuracy of this design method are better than those of the comparison methods.

Keyword： intelligent building; environmental space; structural design; AutoCAD software; wiring design; professional object statistic

20世纪末，自美国建造世界上第一座智能建筑后，智能建筑在世界各国、各大城市中蓬勃发展[1]。在智能建筑环境空间结构设计过程中，环境空间结构布线设计被普遍应用，其作为智能建筑不可缺少的基础设施之一[2]。智能建筑环境空间结构布线设计过程中，智能建筑结构不同器件图像符号的绘制、编辑与连线都较为繁杂，且器件数量的统计与测量工作量较大，易出现错误，在智能建筑中导致网络系统瘫痪的因素中有七成以上是因为布线问题导致[3]。为解决上述问题，利用AutoCAD软件进行智能建筑环境空间结构设计，其优势在于强大的绘图功能及友好的工作界面[4]，在智能建筑环境空间结构布线设计过程中，利用AutoCAD软件能够降低智能建筑环境空间结构设计难度，避免人为因素带来统计误差，提升布线精度。

1  智能建筑环境空间结构设计

1.1  AutoCAD软件的开发环境与开发工具

1.1.1  Object ARX

作为动态链接库（DLL）的Object ARX应用程序，能共享AutoCAD软件的地址空间，同时还能直接被AutoCAD软件调用。Object ARX应用程序包括五大基础类库[5]，分别是：AcRx类库、AcEd类库、AcDb类库、AcGi类库和AcGe类库。AcRx类库中包括系统级别的类与C++的宏指令集，主要功能是对应用程序实施约束并注册与识别实时类;AcEd类库的主要功能是注册本地命令与系统事件通知;AcDb类库中包含的类能够直接访问AutoCAD软件数据库;AcGi类库内涵盖图像界面工具，能够进行AutoCAD软件实体的绘制与渲染;AcDb类库引用Ge类库操作线性代数与几何实体。

1.1.2  MFC

作为Visual C++关键组成部分，微软公司推出的Microsoft Foundation Classes（MFC），微软基础类库能够封装海量的APIs[6]，使用者利用MFC能够以较快的速度开发Windows对话框界面，基于Windows对话框的Object ARX应用程序界面同AutoCAD软件界面相同，同时能够同其他Windows应用程序一起分享Windows不同资源。

1.2  智能建筑环境空间结构布线设计情况

基于AutoCAD软件的智能建筑环境空间结构设计方法主要功能提供给使用者便利的设计环境与工具，增强智能建筑环境空间结构布线设计的标准化与计算机化[7]。图1是基于AutoCAD软件的智能建筑环境空间结构布线设计情况。

1.3  专业对象定义方式与参数化设计

开发软件应用程序过程的关键是“对象”[8]，其作为智能建筑环境空间结构布线设计过程中基本运行和处理单位，既存在独特属性的实体，也是行为方式的实体。通过上述分析，类作为面向对象的基础，其定义与组织成为智能建筑环境空间结构布线设计的重点。将类的概念融入C++内，能够描述一类全新的、存在指明属性的、能够定义内容行为与方法的类对象。

图1  智能建筑环境空间结构布线情况

智能建筑环境空间结构设计过程中，专业对象的定义采用上述类对象定义。利用AutoCAD软件包含的编辑功能可对其进行直接操作。图2是智能建筑环境空间结构设计过程中实体专业对象的对象模型与类定义方法。

图2  专业对象的类定义图

在定义智能建筑环境空间结构设计过程中各实体专业对象类的数据结构与成员函数等后，使用者能够在对应区域内设置实体专业对象不同属性等，利用人机交互形式得到相关信息，确定不同实体专业对象的层数、面积、设计等级等信息点数量相关参数。智能建筑环境空间结构设计方法依照使用者的设置，实时自主生成各实体专业对象，并统计专业对象中的器件，生成材料列表，估算智能建筑环境空间结构布线成本[9]。

1.4  图像数据库设计

在智能建筑环境空间结构布线设计过程中，器件与线材的统计既是布线设计工程的关键过程也是施工设计信息化的基础。

设计的实体专业对象图像置于AutoCAD软件的图像数据库内，利用面向对象的技术设计各专业对象，得到的相关信息能够为智能建筑环境空间结构布线工程数据统计提供依据。专业对象图标信息同图像数据库记录间的动态连接关系[10]，需利用基于Object ARX应用程序的数据库接口ASI技术的双向操作功能实施数据交换和共享，以保障信息一致性。

2  实验分析

实验为测试本文提出基于AutoCAD软件的智能建筑环境空间结构设计方法对于专业对象的统计精度，以某智能建筑为实验对象，对比本文方法、基于协同效应的智能建筑环境空間结构设计方法和基于结构化的智能建筑环境空间结构设计方法对各专业对象的统计精度，结果如图3所示。

图3  统计精度对比结果

从图3得到，本文方法针对各实体专业对象的统计精度均在99%以上，最高可达99.7%;协同效应方法平均统计精度在96%左右，统计精度最高可达98.3%，统计精度波动情况较为显著;结构化方法平均统计精度与协同效应方法差距较小，但精度曲线波动情况较为稳定。实验结果表明，本文方法的统计精度较高，能够对智能建筑环境空间结构布线工程中各专业对象进行更精准的统计。实验利用评分法，从统计精度、成本控制、设计效率及布线精度对本文方法在内的三种智能建筑空间结构设计方法进行评分，结果如表1～表3所示。

为更清晰体现不同智能建筑环境空间结构设计方法的差距，将不同设计方法各方面的平均得分以柱形图形式描述，结果见图4。

图4  不同方法的平均得分对比

分析表1、表2、表3及图4可得，本文方法设计各方面的评价得分均较高，统计精度、成本控制和设计效率方面的评价平均分都达到95分以上，布线精度的评价平均分也接近90分;协同效应方法除设计效率评价平均分在70分左右外，其他方面评价平均分均在80分左右。综合比较下，采用本文方法进行智能建筑环境空间结构设计效果更佳。

3  结  论

智能建筑作为未来建筑结构的主要发展趋势之一，其环境空间结构设计的研究是建筑领域内持续关注的热点。本文提出基于AutoCAD软件的智能建筑环境空间结构设计方法，利用AutoCAD软件，采用面向对象技术与图像数据库技术，对使用者提供友好的人机交互功能，大幅提升智能建筑环境空间结构的设计效率，避免人为因素带来的统计误差，提升布线精度，具有广阔的发展前景。

参考文献

[1] 卞永明，沈天曜，苏炎，等.基于AutoCAD的液压系统数字化设计软件开发[J].中国工程机械学报，2015，13（5）：429?435.

BIAN Yongming， SHEN Tianyao， SU Yan， et al. AutoCAD?based digitalized design software development for hydraulic systems [J]. Chinese journal of construction machinery， 2015， 13（5）： 429?435.

[2] 王桢栋，王寅璞.基于协同效应的城市建筑综合体垂直空间结构研究[J].建筑学报，2015，1（2）：35?38.

WANG Zhendong， WANG Yinpu. A study on the structure of vertical space in urban complexes based on synergy theory [J]. Architectural journal， 2015， 1（2）： 35?38.

[3] 周峰，崔理綱，刘凯，等.大跨度空间结构环境风场特性实测研究[J].结构工程师，2016，32（1）：92?97.

ZHOU Feng， CUI Ligang， LIU Kai， et al. A study on wind field characteristics around a large span spatial structure based on measured data [J]. Structural engineers， 2016， 32（1）： 92?97.

[4] 赵义来，罗先熔.基于AutoCAD及ANSYS平台的地质网格模型建模方法探讨[J].地质论评，2016，62（z1）：81?82.

ZHAO Yilai， LUO Xianrong. A study on geological grid model construction based on AutoCAD and ANSYS [J]. Geological review， 2016， 62（S1）： 81?82.

[5] 王娟.高层建筑在连续振动下的壁板结构失稳定BIM模型设计[J].地震工程学报，2018，40（3）：30?37.

WANG Juan. Panel structure instability BIM model design of high?rise buildings under continuous vibration [J]. China earthquake engineering journal， 2018， 40（3）： 30?37.

[6] 侯春宏，赵国勇，庄丙远，等.基于AutoCAD和VB的非圆曲线零件铣削自动编程[J].机床与液压，2016，44（23）：60?63.

HOU Chunhong， ZHAO Guoyong， ZHUANG Bingyuan， et al. Auto?programming for complex curve milling machining based on AutoCAD and VB [J]. Machine tool & hydraulics， 2016， 44（23）： 60?63.

[7] 景天虎，马小龙，刘均利，等.Word文档中AutoCAD数据格式图形显示效果的高效编辑研究[J].图学学报，2015，36（5）：811?818.

JING Tianhu， MA Xiaolong， LIU Junli， et al. Investigation to efficiently edit displaying effects of figures with AutoCAD data format embedded in word documents [J]. Journal of graphics， 2015， 36（5）： 811?818.

[8] 刘运城.智能建筑室内环境恒温优化控制仿真研究[J].计算机仿真，2017，34（1）：318?321.

LIU Yuncheng. Intelligent building indoor environment temperature optimal control simulation [J]. Computer simulation， 2017， 34（1）： 318?321.

[9] 匡海健，胥布工，李伟胜，等.基于Web的智能建筑节能监控系统的设计[J].计算机应用，2017，37（z1）：344?346.

KUANG Haijian， XU Bugong， LI Weisheng， et al. Design of energy?saving monitoring system for intelligent building based on Web [J]. Journal of computer applications， 2017， 37（S1）： 344?346.

[10] 韩豫，张泾杰，孙昊，等.基于图像识别的建筑工人智能安全检查系统设计与实现[J].中国安全生产科学技术，2016，12（10）：142?148.

HAN Yu， ZHANG Jingjie， SUN Hao， et al. Design and implementation of intelligent safety inspection system for construction workers based on image recognition [J]. Journal of safety science and technology， 2016， 12（10）： 142?148.