基于AutoCAD二次開發(fā)的某物流園區(qū)換熱站智能電纜繪圖系統(tǒng)研發(fā)

中圖分類號：F253.90 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI： 10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.15.012

Abstract：Withthecontinuousdevelopmentofintellgentconstructioninlogisticsparks，thedesignofcableconetiondiagams forheatingelectromechanicalequipmentinsuchparksfaceschallngessuchashighcomplexity，lowtolefciencyandhigh colaborationcosts，eadingtoprolongeddesigntimes.Toaddresstheseissues，thisstudyproposesanintellgentcableoection diagramgenerationsystemthatintegratesparametricdesignwitharuleengine.Byleveraging VB6.Oprogrammingforsecondary developmentofAutoCADthesystemrealizesthreecorefunctions：Intellgentparsingofequipmentcodes，dynamiclayoutplan ning，andautomaticcableparameter matching.Verfiedthroughaheating electromechanicalequipmentprojectataheatexchange stationinalogisticspark，thesystemreducedthetimerequiredtogenerateasingledrawingfrom5hoursto15minutes.Under theconditionofcorrctinputparameters，theerrorrateindrawingproductiondecreasedfrom8.7%toO，signfcantlyimproving the efficiency and quality of intelligent construction design in logistics parks.

Keywords：intellgentconstruction;logisticsyardheatingelectromechanicalequipment;AutoCAD;VB6.0;intellgentcablecon nection diagram generation system

1緒論

1.1行業(yè)現(xiàn)狀與創(chuàng)新價值

隨著智能建造技術(shù)的快速發(fā)展，AutoCAD VB6.0 因其低代碼特性與 AutoCAD 原生的優(yōu)勢，在機(jī)電工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。據(jù) ??2023 中國機(jī)電工程設(shè)計工具調(diào)研報告》，超過 67% 的中小型設(shè)計單位仍將其作為自動化繪圖的核心工具-4。但是據(jù)??2023 中國智能建筑發(fā)展白皮書》統(tǒng)計，機(jī)電工程中電纜連接圖設(shè)計耗時占項目總工期的 12%-15% ，而在超大型物流園區(qū)站房中該比例則高達(dá) 18.7% 。這一現(xiàn)象背后暴露出制約行業(yè)發(fā)展的三個重要問題，第一是標(biāo)準(zhǔn)化體系的缺失，不同設(shè)計團(tuán)隊采用差異化的圖例符號體系，圖紙格式差異極高，導(dǎo)致跨團(tuán)隊協(xié)作時需額外投入工時進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；還有非結(jié)構(gòu)化設(shè)計數(shù)據(jù)導(dǎo)致自動化處理錯誤率提高[-8。第二是參數(shù)匹配的復(fù)雜度太高，現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)需適配多種電纜類型，每種電纜又涉及多種參數(shù)，傳統(tǒng)依賴工程師記憶的匹配模式錯誤率高達(dá) 8.7% 9。第三是版本管理困難，多專業(yè)協(xié)作中版本沖突頻發(fā)，同一項目不同專業(yè)工程師需要多次處理電纜屬性數(shù)據(jù)不同步問題[0。這些問題導(dǎo)致電纜連接圖設(shè)計周期延長至傳統(tǒng)項目的2.3倍，嚴(yán)重制約智能建造項目的交付進(jìn)度。為了解決這一問題，本系統(tǒng)創(chuàng)新性地采用“編碼解析 + 動態(tài)建模”技術(shù)路線，實現(xiàn)設(shè)計流程的革命性優(yōu)化。

1.2技術(shù)演進(jìn)路徑

1.2.1布局初始化

布局初始化是整個設(shè)計或繪圖流程中極為關(guān)鍵的起始步驟，本模塊采用網(wǎng)格化布局策略，基于基準(zhǔn)坐標(biāo)系實現(xiàn)設(shè)備的有序排列。CAD圖基準(zhǔn)點通過獲取用戶指定的起始點p1確定。

1.2.2 設(shè)備類型預(yù)處理

在復(fù)雜的CAD圖紙?zhí)幚砹鞒讨校O(shè)備類型預(yù)處理為后續(xù)針對不同設(shè)備開展精準(zhǔn)的分析、操作和管理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。在本系統(tǒng)中，采用VB6.0編程語言來實現(xiàn)對CAD 圖紙中儀表類型文字的拾取操作。例如：遍歷選中的儀表設(shè)備：PT1101g，TE1101g，QIQ1101g，MCV1101g， sv2201h 。

1.2.3水平布局計算

（1）逐行排列設(shè)備，明確行與行之間的間距以及設(shè)備之間的間距等關(guān)鍵參數(shù)，將設(shè)備按照行與行有序排列。

（2）計算設(shè)備中心坐標(biāo)時，為了方便后續(xù)的操作和計算，使設(shè)備的底部與當(dāng)前行的基準(zhǔn)線對齊，同時以中心坐標(biāo)來定位設(shè)備。（3）在放置設(shè)備的過程中，需要考慮頁面寬度的限制。每放置一個設(shè)備后，增加設(shè)備間距，檢查是否超過了頁面寬度。

2開發(fā)代碼方案

2.1三重過濾機(jī)制

在智能儀表標(biāo)注自動化系統(tǒng)中，為精準(zhǔn)提取目標(biāo)文本，本文構(gòu)建了三級遞進(jìn)式過濾體系，即對象類型到圖層過濾最后到語義排除，同時結(jié)合AutoCADVB6.0底層接口優(yōu)化策略，實現(xiàn)工業(yè)級數(shù)據(jù)處理效能。以下為技術(shù)實現(xiàn)細(xì)節(jié)。

首先是對象類型過濾，在物流園區(qū)換熱站工程圖紙中，文字標(biāo)注包含單行文本（Text）、多行文本（MText）、屬性文字（Atibute）等多種類型[-2]。因MText支持換行與格式控制，儀表相關(guān)注釋多采用MText實現(xiàn)。然后進(jìn)行圖層過濾，精準(zhǔn)定位“1-儀表文字”專用層，本系統(tǒng)適配“1-儀表文字”圖層命名體系。之后進(jìn)行語義排除，正則表達(dá)式排除非儀表設(shè)備。構(gòu)建動態(tài)正則表達(dá)式庫，排除含泵等關(guān)鍵詞的MText對象。

2.2參數(shù)化標(biāo)注系統(tǒng)

為了提高系統(tǒng)的工作效率，該系統(tǒng)設(shè)計了自動旋轉(zhuǎn)標(biāo)注的功能，該功能可以根據(jù)圖形元素的方向和角度自動調(diào)整標(biāo)注的方向，確保標(biāo)注始終準(zhǔn)確的顯示，避免了手動調(diào)整標(biāo)注方向，提高了標(biāo)注的效率。同時，參數(shù)化標(biāo)注系統(tǒng)還支持動態(tài)更新功能，當(dāng)圖形元素發(fā)生變化時，標(biāo)注都能夠?qū)崟r自動更新。

2.3設(shè)備編碼解析

設(shè)備編碼解析模塊是系統(tǒng)中用于處理設(shè)備信息的關(guān)鍵部分。該系統(tǒng)通過編程能夠支持23種設(shè)備類型的結(jié)構(gòu)化解析。該模塊的建立提高設(shè)備管理效率，保障系統(tǒng)集成與兼容性。

2.4約束驅(qū)動布局

約束驅(qū)動布局通過定義各種約束條件來控制圖形元素的布局和排列。在本系統(tǒng)中，約束驅(qū)動布局包含了水平間距約束、垂直間距約束和對稱性約束。通過編程對這些約束條件進(jìn)行組合和應(yīng)用，使用戶可以輕松地創(chuàng)建出符合設(shè)計規(guī)范的布局方案。同時，該模塊還具有良好的靈活性，當(dāng)設(shè)計需求發(fā)生變化時，用戶只需調(diào)整相應(yīng)的約束條件，即可快速實現(xiàn)布局的修改。

2.5智能糾錯模塊

智能糾錯模塊實時檢查電纜參數(shù)的匹配錯誤，通過編程使得智能糾錯模塊對電纜參數(shù)和相關(guān)設(shè)備信息進(jìn)行對比，能夠?qū)崟r發(fā)現(xiàn)參數(shù)匹配錯誤的情況。這有助于用戶及時發(fā)現(xiàn)和糾正問題，避免因電纜參數(shù)匹配錯誤導(dǎo)致的系統(tǒng)故障和安全隱患。該模塊極大地保障了繪圖的準(zhǔn)確性和可靠性。

通過這些模塊化的設(shè)計系統(tǒng)，將系統(tǒng)劃分為多個獨立的功能模塊，避免了代碼的重復(fù)編寫。同時由于系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，新設(shè)備類型擴(kuò)展時間大大縮短。同時模塊化設(shè)計使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加清晰，各個模塊的功能更加明確。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或需要進(jìn)行功能升級時，維護(hù)人員可以快速定位到問題所在的模塊，進(jìn)行針對性的修復(fù)和優(yōu)化，維護(hù)成本降低。

3系統(tǒng)架構(gòu)深度解析

3.1智能選擇引擎

該系統(tǒng)設(shè)計了一個智能選擇引擎，用于篩選和處理圖紙中的多行文字等對象，其主要功能就是從復(fù)雜的圖形環(huán)境中準(zhǔn)確地提取出位于特定圖層上的多行文字信息，同時過濾掉不符合條件的對象。具體的工作過程是，該智能選擇引擎在AutoCAD 文檔中篩選出特定圖層上的多行文字對象，自動排除包含特定關(guān)鍵詞的設(shè)備信息，并且對剩余的文字內(nèi)容按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。處理后的文字內(nèi)容存儲在一個數(shù)組中，并且將這些文字內(nèi)容通過自定義的排序函數(shù)進(jìn)行排序，方便下一步的使用。

3.2動態(tài)布局算法

系統(tǒng)設(shè)計了一套動態(tài)布局算法，用來處理智能選擇后的內(nèi)容，該算法首先通過用戶獲取起始點坐標(biāo)，以此為基礎(chǔ)初始化布局參數(shù)，其中包括基準(zhǔn)X坐標(biāo)、基準(zhǔn)Y坐標(biāo)、設(shè)備間距及行高。之后算法通過設(shè)備數(shù)據(jù)數(shù)組，為每個設(shè)備動態(tài)計算布局位置。其中，X坐標(biāo)根據(jù)設(shè)備索引和設(shè)備間距確定，Y坐標(biāo)則初始設(shè)置為基準(zhǔn)Y坐標(biāo)減去 600mm 。在繪制設(shè)備時，算法調(diào)用AddTm1子過程繪制設(shè)備圖標(biāo)及初始標(biāo)注位置，解析設(shè)備編碼以提取測點及設(shè)備名稱等關(guān)鍵信息，然后在設(shè)備圖標(biāo)附近繪制標(biāo)注文本。標(biāo)注文本的Y坐標(biāo)根據(jù)設(shè)備圖標(biāo)位置及預(yù)設(shè)偏移量動態(tài)調(diào)整，確保標(biāo)注清晰且不與圖標(biāo)重疊。此外，算法還設(shè)計了水平位置更新邏輯，當(dāng)X坐標(biāo)超過文檔頁面寬度時，自動重置X坐標(biāo)并減少Y坐標(biāo)，實現(xiàn)設(shè)備的換行布局。

3.3電纜參數(shù)匹配

在完成設(shè)備分布后，需要對各種類型的設(shè)備進(jìn)行參數(shù)匹配和參數(shù)標(biāo)注，其中最關(guān)鍵的任務(wù)就是電纜參數(shù)的匹配。電纜參數(shù)匹配的目的就是根據(jù)設(shè)備類型，自動生成對應(yīng)的電纜型號和保護(hù)管規(guī)格，并且在指定位置繪制相關(guān)的文本。具體就是，算法首先根據(jù)設(shè)備編碼的前綴匹配相應(yīng)的電纜型號和保護(hù)管參數(shù)；對于沒有明確匹配的設(shè)備類型，采用通用型參數(shù)作為默認(rèn)值進(jìn)行標(biāo)注。隨后，該算法會在設(shè)備圖標(biāo)附近繪制電纜的型號、保護(hù)管規(guī)格及電纜編號。該算法還會計算標(biāo)注文本的位置，確保設(shè)備圖標(biāo)和標(biāo)注文本符合布局規(guī)范。文本采用旋轉(zhuǎn)方式顯示，并設(shè)置了特定的文字高度、線寬和顏色，以提升標(biāo)注的可讀性和美觀性。

4特殊設(shè)備處理模塊

除上述普通的電纜外，還需要對特殊設(shè)備的電纜進(jìn)行處理，其中包括自來水表專用處理和熱量計專用處理。與電纜參數(shù)匹配算法相似，特殊設(shè)備處理模塊的作用就是為了實現(xiàn)針對特定設(shè)備的雙重電纜配置與標(biāo)注功能。首先需要定義信號電纜和電源電纜的規(guī)格參數(shù)，并且要設(shè)定統(tǒng)一的電纜長度。隨后，在設(shè)備圖標(biāo)左側(cè)和右側(cè)分別繪制了信號電纜和電源電纜的標(biāo)注文本。此外，還需要為每條電纜生成唯一的編號標(biāo)注，以便于后續(xù)管理和維護(hù)。

5輔助功能模塊

5.1標(biāo)注工具

為了提高系統(tǒng)的工作效率，加入了標(biāo)注工具。該工具支持自動旋轉(zhuǎn)功能，可依據(jù)圖形方向和角度自動調(diào)整標(biāo)注方向，保證標(biāo)注可以在圖形上能準(zhǔn)確顯示。同時該工具還支持動態(tài)更新，當(dāng)圖形出現(xiàn)尺寸改變、位置移動等變化時，標(biāo)注能實時自動更新，始終與圖形元素保持一致。

5.2 代碼優(yōu)化說明

本系統(tǒng)為了方便后續(xù)的調(diào)試和更新，對代碼進(jìn)行了以下優(yōu)化。首先將重復(fù)代碼合并，并進(jìn)行模塊化封裝，然后對參數(shù)化設(shè)備類型擴(kuò)展架構(gòu)，通過SelectCase結(jié)構(gòu)實現(xiàn)設(shè)備類型擴(kuò)展；之后對這些模塊進(jìn)行了分層架構(gòu)，核心算法與具體實現(xiàn)分離；最后對系統(tǒng)中出現(xiàn)的錯誤處理。軟件開發(fā)流程圖如圖1所示。

6工程驗證與效益分析

6.1 測試環(huán)境

為驗證系統(tǒng)優(yōu)化效果，搭建多維度測試平臺。同時為了確保系統(tǒng)性能測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，搭建符合本文實驗的測試環(huán)境。硬件環(huán)境處理器采用Inteli7-12700H，內(nèi)存為32GBDDR5 4800MHz ，顯卡采用NVIDIA"RTX A200 12GB。軟件基于AutoCAD ActiveX API接口進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)環(huán)境為Visual Basic6.0編程軟件。測試數(shù)據(jù)集為某物流園區(qū)換熱站實際項目。

圖1軟件開發(fā)流程圖

6.2軟件輸出結(jié)果

表1為軟件的儀表編號規(guī)則表，列出了多個儀表設(shè)備的連接信息，包括儀表類型、測點位置、工作壓力、溫度和供回水位置等，提供了詳細(xì)的繪圖標(biāo)準(zhǔn)。

表1儀表編號規(guī)則表

圖2為需要繪制的供熱系統(tǒng)的示意圖，本系統(tǒng)需要根據(jù)此圖繪制各儀表的電纜連接圖。圖3為軟件輸出的儀表電纜連接情況，展示了多個儀表設(shè)備的電纜連接情況，可以看到每個設(shè)備的連接點和電纜規(guī)格相對應(yīng)，系統(tǒng)所輸出的儀表電纜連接沒有錯誤。

6.3性能對比

通過大量的實驗，得到了傳統(tǒng)手工模式與本優(yōu)化系統(tǒng)的性能對比表，如表2所示。

從以上實驗可以看到本系統(tǒng)在效率、精度、可靠性等維度全面超越傳統(tǒng)工作模式，同時其模塊化架構(gòu)與錯誤控制機(jī)制為智能制造軟件的設(shè)計提供了新思路。

圖2供熱系統(tǒng)示意圖

圖3儀表電纜連接圖

7結(jié)論

本文成功推動了物流園區(qū)換熱站電纜連接設(shè)計，從傳統(tǒng)“CAD繪圖”模式向“CAD智能生成”范式的革新性轉(zhuǎn)變。該系統(tǒng)通過編程生成完全符合標(biāo)準(zhǔn)的儀表電纜連接圖，并在某批量物流車間采暖換熱站項目中得到成功部署與應(yīng)用。經(jīng)實踐驗證，累計節(jié)約設(shè)計工時超過500小時，提高了設(shè)計效率95% ，同時提高了繪圖的準(zhǔn)確性。該智能電纜連接圖自動生成系統(tǒng)還可以廣泛應(yīng)用在物流車間配電設(shè)備、供換熱站配電設(shè)備的機(jī)電設(shè)計中。

表2性能對比表

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