王海鋼

摘要：文章由井巷設(shè)計(jì)的概念著手引出CAD軟件在井巷設(shè)計(jì)中應(yīng)用問(wèn)題的探討，同時(shí)將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手工設(shè)計(jì)作對(duì)比凸顯計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)于井巷設(shè)計(jì)的重要作用，并通過(guò)實(shí)踐探索豐富計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在井巷工程應(yīng)用的相關(guān)理論。

關(guān)鍵詞：AutoCAD軟件 井巷設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 手工設(shè)計(jì)

1 概述

井巷設(shè)計(jì)，一般指礦井的巷道、井筒、井底車場(chǎng)與硐室、采區(qū)車場(chǎng)等單位工程的設(shè)計(jì)，是礦井施工設(shè)計(jì)階段采礦專業(yè)的主要內(nèi)容。設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段若能推陳出新，對(duì)于提高設(shè)計(jì)水平，保證施工正常進(jìn)行，是十分有益的。微型計(jì)算機(jī)的不斷普及，以及現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法的不斷完善，使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（即CAD）的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，為井巷設(shè)計(jì)方法與手段的更新開(kāi)辟了新路。

2 研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代在美國(guó)誕生第一臺(tái)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)，開(kāi)始出現(xiàn)具有簡(jiǎn)單繪圖輸出功能的被動(dòng)式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。60年代初期出現(xiàn)了CAD的曲面片技術(shù)，中期推出商品化的計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)備。70年代，完整的CAD系統(tǒng)開(kāi)始形成，后期出現(xiàn)了能產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動(dòng)游標(biāo)、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設(shè)備，促進(jìn)了CAD技術(shù)的發(fā)展。80 年代，隨著強(qiáng)有力的超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲(chǔ)器件的出現(xiàn)，工程工作站問(wèn)世，CAD技術(shù)在中小型企業(yè)逐步普及。美國(guó)AUTODESK公司1982年推出AutoCAD軟件包，是首次將CAD用于微型計(jì)算機(jī)的繪圖與設(shè)計(jì)軟件包，1983-1985年在美國(guó)微機(jī)CAD軟件包銷售量中占三分之二。我國(guó)選取的AutoCAD軟件包，是采用基于向量和浮點(diǎn)運(yùn)算的坐標(biāo)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多次版本更新，已具有很強(qiáng)的圖形功能?？膳c高級(jí)語(yǔ)言（如BASIC，F(xiàn)ORTRAN，PASCAL等）和數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)接成圖，也可編制屏幕或數(shù)字化儀菜單進(jìn)行屏幕圖形編輯成圖。生成的圖形可存入圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，反復(fù)使用，利用縮放、移動(dòng)等命令可作快速修改，層、塊、形、屬性、三維成圖等功能，使用圖形的編輯十分靈活。國(guó)內(nèi)一些單位已為AutoCAD配上了漢字功能，使其更具實(shí)用性。我國(guó)煤礦設(shè)計(jì)部門應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程計(jì)算、計(jì)劃管理等已有不少經(jīng)驗(yàn)，但作為包括類型選擇、分析計(jì)算和繪圖工程圖一系列功能的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，尤其是計(jì)算機(jī)繪制施工圖的應(yīng)用，起步較晚。有的單位曾采用高級(jí)語(yǔ)言直接繪圖，在IBM-PC和PC-1500等計(jì)算機(jī)上編出井巷設(shè)計(jì)繪圖程序，如巷道斷面、交岔點(diǎn)和采區(qū)車場(chǎng)等，用打印機(jī)或繪圖儀輸出圖形。由于語(yǔ)言的圖形功能有限，無(wú)法進(jìn)行圖形輸入和圖形編輯，一些圖面要求（如漢字、線型與尺寸等）不易實(shí)現(xiàn)，且程序繁雜龐大，圖形生成速度慢，只能作設(shè)計(jì)檢查用，不能滿足施工圖要求。隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，我國(guó)的技術(shù)在提高，有了自己的CAD軟件?，F(xiàn)在，CAD已在電子和電氣、科學(xué)研究、機(jī)械設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、機(jī)器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動(dòng)化、土木建筑、地質(zhì)、計(jì)算機(jī)藝術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

3 AutoCAD軟件的作用

采用AutoCAD通用繪圖軟件二次開(kāi)發(fā)井巷設(shè)計(jì)專用繪圖軟件，根據(jù)各種成圖方式和井巷設(shè)計(jì)圖形的不同特點(diǎn)，選擇不同的專用軟件。AutoCAD圖形功能很強(qiáng)，但計(jì)算分析功能較弱，而高級(jí)語(yǔ)言恰恰相反。對(duì)于結(jié)構(gòu)差異不大的工程，可編制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)或通用設(shè)計(jì)的圖形，如巷道斷面、交岔點(diǎn)、采區(qū)車場(chǎng)等，可采用高級(jí)語(yǔ)言編制圖形交換文件生成程序的辦法。

為取長(zhǎng)補(bǔ)短，AutoCAD以圖形交換功能作為“接口”與高級(jí)語(yǔ)言聯(lián)接起來(lái)，一方面直接用AutoCAD編輯形成的圖形在生成“圖形文件”（DWG文件，以壓縮格式存貯圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，高級(jí)語(yǔ)言不能直接從中獲取圖形信息）后，可經(jīng)“接口”轉(zhuǎn)換為“圖形交換文件（DXF文件，以ASC B文本形式描述圖形，可由高級(jí)語(yǔ)言程序讀取、加工、處理），經(jīng)高級(jí)語(yǔ)言加工處理后的DXF文件又可轉(zhuǎn)換為DWG文件，形成新的圖形，實(shí)現(xiàn)AutoCAD圖形的高級(jí)語(yǔ)言處理。另一方面，可編好高級(jí)語(yǔ)言程序運(yùn)行實(shí)施完一項(xiàng)設(shè)計(jì)的選型、分析計(jì)算等前導(dǎo)工作后，可按DXF文件格式要求輸出生成DXF文件，然后轉(zhuǎn)換為DWG文件，形成設(shè)計(jì)圖形。這種編制圖形交換文件生成程序的開(kāi)發(fā)辦法，實(shí)現(xiàn)了“參數(shù)制圖”功能，也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)人員只需給出最基本的設(shè)計(jì)參數(shù)，便可迅速得到設(shè)想的圖形。

對(duì)于井底車場(chǎng)、采區(qū)硐室等工程結(jié)構(gòu)差異較大且無(wú)法用一定的參數(shù)加以描述的圖形，如，可采用編制專業(yè)菜單進(jìn)行屏幕圖形編輯的辦法。AutoCAD具有用戶菜單制作功能和變量功能，可根據(jù)各施工圖的繪制特點(diǎn)與要求，在AutoCAD系統(tǒng)內(nèi)將常用繪圖命令《采礦制圖標(biāo)準(zhǔn)》中的有關(guān)圖例、常用的基本專業(yè)圖形單元制成屏幕菜單、數(shù)字化儀菜單或按鈕菜單，與系統(tǒng)中各種圖形編輯命令、功能配合使用，以“搭積木”方式組拼圖形。菜單圖形可隨變量取值縮放或變形，以滿足不同的繪圖比例或設(shè)計(jì)人員的特殊要求。這種“菜單制圖”的辦法不能象“參數(shù)制圖”那樣選型、分析計(jì)算、繪圖“一條龍”，但圖面上的一些數(shù)據(jù)可按“參數(shù)制圖”辦法另外編制程序，單獨(dú)成圖，然后用AutoCAD插入、移動(dòng)等編輯功能拼接圖形。對(duì)于圖面上一些固定部分，如標(biāo)題欄、會(huì)簽欄、各表格的表頭等，均可單獨(dú)成圖，使用時(shí)調(diào)入拼接。

4 AutoCAD軟件的應(yīng)用

現(xiàn)在最新版AutoCAD為AutoCAD2009版，我公司設(shè)計(jì)采用的是AutoCAD2008，在AutoCAD2008中把三維設(shè)計(jì)的概念吸入到二維設(shè)計(jì)的理念里面來(lái)，這個(gè)概念是什么呢？我們想象一個(gè)設(shè)計(jì)師用AutoCAD或者其他的設(shè)計(jì)軟件表達(dá)他的設(shè)計(jì)理念的時(shí)候，第一步是要把這張圖紙?jiān)O(shè)計(jì)思想在AutoCAD上表達(dá)出來(lái)，而這個(gè)表達(dá)還僅僅是一個(gè)開(kāi)始，他要按照制圖的規(guī)范，把它規(guī)規(guī)整整地表達(dá)出來(lái)。第二，在AutoCAD2008中實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)思想與表達(dá)形式的分離。對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)講，他感覺(jué)是在浪費(fèi)自己的時(shí)間。而在AutoCAD2008當(dāng)中，我們把你設(shè)計(jì)的概念，真正用規(guī)范的形式表達(dá)，這個(gè)過(guò)程把它在很大程度上做到了自動(dòng)化。這個(gè)圖紙并不是說(shuō)以前的AutoCAD不能做，而是說(shuō)以前在做的過(guò)程中是非常的煩瑣，而且非常容易出錯(cuò)。因?yàn)?，你需要把你設(shè)計(jì)的原型復(fù)制幾份才能完成表述的工作，這樣會(huì)非常的繁瑣。我們AutoCAD2008中引入了非常重要的概念，就是把你設(shè)計(jì)的思想和表達(dá)形式相分離。在設(shè)計(jì)上更好地運(yùn)用計(jì)算機(jī)，使設(shè)計(jì)更快速更精確，達(dá)到精確制圖的標(biāo)準(zhǔn)，在出圖方面也得到了很大的改善，大大地提高了工作效率。

現(xiàn)階段我們對(duì)于AutoCAD2008的應(yīng)用只停留在初步應(yīng)用的基礎(chǔ)上，只是用它出出圖，AutoCAD2008的強(qiáng)大功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)還沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)，需要進(jìn)一步地加強(qiáng)學(xué)習(xí)，特別是三維功能的應(yīng)用基本上沒(méi)有涉及到。 采用三維設(shè)計(jì)模式可以進(jìn)一步發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用可以使設(shè)計(jì)直觀：通過(guò)設(shè)置不同的視點(diǎn)或建立多個(gè)視窗，可以方便、直觀地對(duì)設(shè)備進(jìn)行空間定位，避免了由三維到二維的轉(zhuǎn)換；易于修改：在一個(gè)視窗中對(duì)設(shè)備位置的調(diào)整或者對(duì)設(shè)備三維模型的修改都會(huì)在相關(guān)的視圖中得到及時(shí)反映；觀察方便：設(shè)計(jì)人員可以直接觀察設(shè)備安裝的三維模型，做到如臨其境。

5 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和手工設(shè)計(jì)的比較

手工設(shè)計(jì)可以更好地突出自己的個(gè)性和特點(diǎn)；但正是由于它受人為的因素影響大，所以在出圖方面出錯(cuò)率比較高。手工設(shè)計(jì)修改比較麻煩。勞動(dòng)量太大，出圖效率低。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)由于它的可移植性好，所以造成了設(shè)計(jì)的復(fù)制泛濫，難免損害原設(shè)計(jì)者的利益。但計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)省人力、提高效率。特別是在修改設(shè)計(jì)方面，可以更好地更快地修改設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)手段、出圖速度及出圖質(zhì)量。在圖紙保存上有著很大的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)圖紙的集中管理?？梢浦残院茫谙嗨圃O(shè)計(jì)中具有特殊的意義。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以使人們?cè)O(shè)計(jì)更準(zhǔn)確。

6 結(jié)論

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)稱CAD）的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在設(shè)計(jì)領(lǐng)域占得比重越來(lái)越大。隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)井巷設(shè)計(jì)者的要求越來(lái)越高。為了更好地做好井巷設(shè)計(jì)這個(gè)工作，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)體現(xiàn)的作用越來(lái)越大，我們要加強(qiáng)學(xué)校計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的知識(shí)，努力提高自己的設(shè)計(jì)水平，更好地適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需求。

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