Брянск, Брянская область, Россия
г. Москва и Московская область, Россия
В данной статье рассматривается и решается проблема проектирования плавательных бассейнов. Ранее, до появления современных САПР, проектировщикам приходилось вручную чертить чертежи, так как какая-либо автоматизация была не доступна, и на это уходило слишком много времени и труда, а процент погрешностей и ошибок был достаточно велик. С появлением современных САПР, проектирование объектов заметно упростилось, достаточно построить 3D-модель, а чертежи и спецификация сформируется автоматически. И при внесении любого изменения в 3D-модель – чертежи и спецификации обновляются автоматически. Это существенно упрощает и ускоряет проектирование. Но далеко не все еще автоматизировано. При проектировании плавательных бассейнов, каждый новый проект начинается с подбора оборудования для водоподготовки конкретного бассейна. Подбор оборудования зависит от множества исходных данных, определяемых заказчиком, таких как: тип и габариты бассейна, время водообмена, желаемая температура в бассейне и так далее. Исходя из этих данных, рассчитывается оборудование для системы водоподготовки (все расчеты строго регламентированы по ГОСТ). Далее после подбора оборудования строится геометрическая 3D-модель бассейна. Геометрическая 3D-модель всей системы водоподготовки проектируется поэтапно: проектируется чаша бассейна, проектируется техническое помещение, расстанавливаются 3D-модели ранее рассчитанного оборудования и все обвязывается трубопроводом. Так как на расчет оборудования и проектирование чаши бассейна уходит достаточно много времени, и при каждом новом проекте это приходится делать «с нуля», было принято решение автоматизировать эти модули. В статье представлена разработка программы по автоматизации расчета оборудования и построения геометрической 3D-модели чаши бассейна. Данная разработка внедрена в компанию АО «АСТРАЛ СНГ», занимающуюся проектированием плавательных бассейнов и активно используется, сократив время проектирования на 2 рабочих дня.
автоматизация, проектирование, программное обеспечение, программирование
Введение
Проблема существенного улучшения качества эксплуатации плавательных бассейнов, повышения их надежности, долговечности и экологической безопасности может быть успешно решена при условии совершенствования технологических характеристик и создания инструментальных методов контроля. Современные плавательные бассейны являются сложными техническими сооружениями в технологическую схему которых входят различные приборы, позволяющие контролировать их рабочие характеристики в процессе эксплуатации.
Наличие инструмента, позволяющего создавать пользовательские программные модули, интегрированные с базовым продуктом, становится все более неотъемлемым условием, выдвигаемым со стороны пользователей САПР.
1. Основные исходные данные при проектировании бассейнов
Исходными данными для проектирования служат архитектурные чертежи и исходные данные, выданные заказчиком, такие как:
• тип бассейна (детский, оздоровительный, спортивный, гидромассажная ванна),
• желаемые размеры бассейна,
• аксессуары для чаши бассейна (светильники, подводные динамики, лестницы, разделительные дорожки, материалы форсунок и облицовочного материала),
• предпочтения по качеству водоподготовки (время рециркуляции воды, время опорожнения чаши бассейна).
На основе этих данных для заказчика составляется коммерческое предложение, которое в дальнейшем становится основным источником исходных данных для последующего проектирования.
2. Методика расчёта основных параметров системы водоподготовки
Опишем алгоритм расчетного модуля для основного оборудования системы водоподготовки, представленный в виде блок-схемы, наглядно иллюстрирующий этапы проведения расчетов (рис. 1).
Рис.1. Алгоритм проведения расчетов основных параметров бассейна и системы водоподготовки
3. Определение основных задач, решаемых САПР водоподготовки плавательных бассейнов
Для повышения эффективности и упрощения работ по созданию проекта бассейна с системой водоподготовки предполагается разработка автоматизированной системы формирования рабочей документации.
Автоматизированная система должна решать следующие задачи:
1) расчет основных параметров и выбор оборудования для водоподготовки;
2) проектирование геометрической 3D-модели бассейна с системой водоподготовки;
3) разработка чертежей и технических заданий по созданным 3D-моделям;
4) создание спецификации;
5) формирование окончательного комплекта рабочей документации.
3.1 Общая структурная схема САПР водоподготовки плавательных бассейнов
Прежде чем приступить к разработке САПР водоподготовки плавательных бассейнов, необходимо было понять, как она должна выглядеть в перспективе. Для этого разработана общая структурная схема данной САПР (рис. 2).
Рис.2. Общая структурная схема специализированной САПР водоподготовки плавательных бассейнов
4. Блок-схема проектирования бассейна с системой водоподготовки
Опишем алгоритм модуля проектирования, представленный в виде блок-схемы, наглядно иллюстрирующий этапы построения геометрической 3D-модели бассейна с системой водоподготовки (рис. 3).
5. Разработка базового лингвистического обеспечения системы автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов
Базовое лингвистическое обеспечение является языковой основной программного обеспечения. В рамках разработки системы автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов были использованы два типа языков высокого уровня, или проблемно-ориентированных языков.
Первый – компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения C#.
Второй – язык SQL. SQL – формальный непроцедурный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в произвольной реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных [1].
Базовое лингвистическое обеспечение, представленное в виде выбранных языков, может быть использовано для реализации расчетных алгоритмов, структур данных и т.д.
Рис.3. Алгоритм проектирования системы водоподготовки бассейна
6. Разработка структуры САПР водоподготовки плавательных бассейнов
Для разработки системы автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов, целесообразной является разработка структурно-функциональной схемы работы программы (рис. 4).
Рис.4. Структурно-функциональная схема работы программы
С помощью разработанной структурно-функциональной схемы можно показать взаимодействие модулей разрабатываемого программного обеспечения.
Из данной схемы видно, что разработанная САПР состоит из следующих модулей:
1) управляющий модуль;
2) расчетный модуль, состоящий из:
• модуля расчета рециркуляции системы;
• модуля расчета фильтров;
• модуля расчета объема балансного резервуара;
• модуля расчета мощности теплообменника;
• модуля расчета дозирования флокулянта;
• модуля дозирования дезинфицирующего раствора;
• модуля расчета основных трубопроводов;
3) модуль работы с SQL Server, состоящий из:
• модуля работы с API SQL Server;
• модуля чтения данных из таблиц базы данных;
• модуля выполнения запроса;
4) модуль работы с СУБД SQL Server, включающий:
• модуль базы данных оборудования;
5) модуль работы с Autodesk Inventor, состоящий из:
• модуль ввода данных для параметризации 3D-модели;
• модуль ввода данных для соответствующего блока параметризации;
• модуля работы с API Autodesk Inventor;
• модуля работы перестроения 3D модели;
• модуля работы перестроения 3D сборки.
Управляющий модуль САПР водоподготовки плавательных бассейнов является главным модулем системы. Он контролирует работу всех модулей, входящих в состав САПР.
После ввода данных управляющий модуль подает управляющее воздействие на расчетный модуль.
В расчетном модуле его составляющие модули передают исходную и выходную информацию между собой.
Модуль работы с СУБД отправляет запрос напрямую СУБД и получает извлеченные из БД данные. Данные передаются из модуля работы с SQL Server.
Через управляющий модуль проходят все управляющие воздействия, тем самым, данный модуль всегда производит контроль работы системы автоматизированного проектирования.
7. Проработка алгоритмов работы САПР водоподготовки плавательных бассейнов
Основа для разработки программного обеспечения – написание алгоритмов функционирования модулей программы.
Алгоритм – набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное число действий. [2]
В ходе работы по проектированию системы автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов был разработан алгоритм функционирования программы.
Алгоритм включает в себя весь ход работы программы, начиная с ее запуска и заканчивая закрытием.
Так как САПР водоподготовки плавательных бассейнов работает с базами данных SQL, находящихся под управлением СУБД целесообразно разработать алгоритм взаимодействия с СУБД (рис. 5).
Исходными данными для работы алгоритма является наименование базы данных и хранящихся в ней таблиц.
На первом этапе производится попытка подключения к базе данных. Если не удалось открыть базу данных, то выводится сообщение об ошибке.
Если удалось открыть базу данных, то производится передача расчетных данных и выполнение запроса для подбора каждого из оборудований. После выполнения запроса результат ответа от СУБД сохраняется и выводится в информационную таблицу.
Последним шагом является закрытие подключения к базе данных.
Реализация подключения к SQL Server в среде разработки Visual Studio 2017 представлена на рисунке 6.
8. Краткая аннотация САПР водоподготовки плавательных бассейнов
Разработанный программный комплекс «Система автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов» предназначена для автоматизации расчетов и проектирования чаш бассейнов в компаниях, занимающихся проектированием систем водоподготовки.
Результатом работы данной САПР является автоматизация расчетов для системы водоподготовки, подбор необходимого оборудования и построение 3D модели чаши бассейна.
Разработанная САПР позволяет производить расчеты, подбирать необходимое оборудование и строить 3D модель чаши бассейна, за считанные минуты, тем самым ускоряя процесс проектирования систем водоподготовки плавательных бассейнов.
Рис.5. Алгоритм взаимодействия с базой данных SQL
Рис.6. Подключение к SQL Server в среде разработки Visual Studio 2017
Данная САПР имеет простой и доступный пользовательский интерфейс, поэтому не требуется дополнительных затрат времени на изучение данного продукта.
После запуска программы должно появиться главное окно ввода исходных данных (рис. 7).
Рис.7. Главное окно САПР водоподготовки плавательных бассейнов
После ввода всех исходных данных необходимо перейти на следующую вкладку «Основные расчеты» (рис. 8).
Рис.8. Основные расчеты
После расчета основных параметров системы водоподготовки бассейна необходимо произвести подбор оборудований. Подбор оборудования начинается с подбора насосов. Для этого нужно перейти на следующую вкладку «подбор центробежных насосов» и выбрать любой насос для отображения необходимой информации (рис. 9).
Рис.9. Подбор центробежных насосов
После подбора рециркуляционных насосов, необходимо перейти на следующие вкладки для последовательного подбора необходимого оборудования, а именно: подбор фильтров, подбор ультрафиолета, подбор теплообменника и подбор электронагревателей.
Для построения 3D модели чаши бассейна необходимо перейти на последнюю вкладку «построение чаши бассейна». После перехода на данную вкладку выводится поле ввода исходных данных для изменения основного эскиза чаши и дополнительных параметров
(рис. 10).
Рис.10. Основные расчеты
Заключение
Данная разработка является инновационной и не имеет аналогов на рынке проектирования плавательных бассейнов. На данном этапе производится доработка функционирования программы, а также внедрение разработанной САПР в компанию АО «АСТРАЛ СНГ», одной из отраслью которой является проектирование плавательных бассейнов.
1. SQL - Википедия [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые, граф. дан. - 2001- . - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/SQL, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус., англ.
2. Официальный сайт «Аркулятор» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.interpro.dp.ua.
3. Мещерякова, П.С. Проектирование бассейнов: без права на ошибку // Строительство и эксплуатация спортивных сооружений, 6 (53), 22 июня 2010, стр. 20-25 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://bmsi.ru/doc/fe791a44-4c50-4fff-b08d-d190bc3f85ca .
4. Математическое программирование: учебное пособие. 5-е изд., стереотип / В.Г. Карманов. М.: Физматлит, 2004. 264 c.
5. Норенков, И.П. Основы автоматизированного проектирования [Текст] : учеб. пособие для вузов / И.П. Норенков. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 с. ; ил.
6. Свами М., Тхуласираман К., Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984. 454 с.
7. Шкаберин ГОСТ 34.003-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения [Текст]. Введ. 1992-01-01. - М. : Изд-во стандартов, cop. 1990. - 14
