SE数据交换手艺及其在建筑CAD中的应用

芒提要刊本文柿简要介腿绍了用假于各种铜软件间建数据交中换丽的孤STE岁P获技术及旁其在国垒内外的吴发展状赠况和前盟景，介诱绍了作洁者在HYPERLINK"/class_free/149_1.shtml"灿建筑穷热HYPERLINK"/class_free/153_1.shtml"堵环境份分析集剃成化环棵境中应穗用坝STE扣P远技术构铁成基本卫数据库量实喝现拌CA讲D藏工具与表各种计姓算软件惕间数据柴交换的杏体会，蕉对制定街建筑经和捐HVA锄C视系统的盯标忽准叠STE才P结数据模尤型提出笨了建议赢。关键拢词：数氏据期库拐眨集成化纱技涂术擦户建蓬筑船CAD股ST书EPA蛛bst恋rac矮t路礼绕Thi三sp冶ape籍ro抚utl妨ine汉st要he养dev期elo访pme朗nt路and疮ap守pli服cat臂ion倡of如ST妖EP勤(St乒and杏ard杜fo集re瓶xch置ang嘉eo置fp搭rod舟uct市mo祥del玻da诵ta)塞te质chn纯olo冤gy,赠pr途ese茂nts残a鼠pra攻cti暖ce叙of恩bui即ldi蜜ng蚕an喝int擦egr语ate冠dd必ata塞mo宽del努fo罪rb辛uil猛din悲gt燥her容mal泳de恒sig爸na托nd钥ana苦lys勇is建wit米hS骗TEP单te彻chn死olo腿gy扩and姜ma伤kes剖so恳me屠sug羡ges狡tio纪ns街con谊cer饰nin跃gt碍he代dev延elo趴pme麻nt馆of扎sta必nda籍rd巨bui琴ldi察ng租and抵HV胶AC便dat悼am岭ode葡ls.诉Key牧wor旬d额s挠：弄dat姜aba得se探CIB庭SC洲AD性STE毁P1前言开发集成化建筑设计系统的关键在于实现CAD工具、分析软件以及各种数据库间数据交换。而要实现"开放式"系统，使集成化系统中的各个部分都可以独立研究开发并不断扩充，就需要有一种标准的数据交换方式。80年代以来国外逐渐开发出STEP技术（StandardfortheExchangeofProductModelData）作为产品数据交换标准。目前该技术已广泛用于HYPERLINK"/class_free/148_1.shtml"机械制造业的CAD、CAM系统中，国际标准化组织ISOTC184并制定了国际标准（ISOCD10303）。在建筑设计CAD和集成化系统的开发研究中，也开始采用STEP技术。我国1994年由国家技术监督局牵头成立了STEP技术中心，1995年国家技术标准委员会成立了STEP标准分委员会（CSBTSTC159SC4），开始制定我国的STEP标准，并组织推广STEP技术。2STEP技术简介不同软件间一般通过数据文件进行数据交换。正确的数据交换的前提是要使数据的接收方能够完整准确地"理解"所接收的全部数据。最初这是通过数据生成方与数据读取方的协议来实现的。此协议包括数据的格式、顺序、数量以及数据文件中每一个位置上的数据的HYPERLINK"/class_free/114_1.shtml"物理意义。随着产品和工程数据复杂的增加，上述方式就愈来愈不适应。同一类型的事物，具体对象不同，所要描述的数据的数量就不同，所表示的物理意义亦不同，甚至数据类型也不同。例如描述一座建筑物数据，其结构及数量随建筑的楼层、房间数及门窗墙数的不同百有很大差别；描述一个空气处理室的数据，对于不同结构的空气处理室（表冷器、喷雾室），有些数据代表的意义相联系才有意义，一组数据只有与它们的相互关系的定义相结合才有意义。仅依靠预先约定的一些协议，很难准确反映每个数据的物理意义及数据间的相互关系，更难以适应被描述事物类可能具有的各种变化。数据的物理意义、数据间的相互关系以及数据本身三者共同构成了对事物的描述。数据交换与传递也应包括这三部分内容，而决不仅是数据本身。基于上述观点，提出了STEP数据交换技术。将数据组织为数据项储存。每个数据项包括描述该项内容的若干个数据，其中亦可有与此项内容有关的其它数据项名。每个数据与它的物理名共同储存。为了准确地描述数据项内部结构及各数据项间的关系，对种每数据项的内部结构及其中每个数据的物理意义都要用EXPRESSHYPERLINK"/class_free/135_1.shtml"语言严格定义。这种数据项的EXPRESS定义称作数据模型。根据此数据模型可以准确写出STEP方式的数据文件，也可以很容易HYPERLINK"/class_free/119_1.shtml"地理解按此模型生成的STEP方式的数据文件。以描述一个建筑物的几何尺寸为例。建筑物可看成是由许多封闭空间组成；每个空间由若干个表面所围成；每个表面由若干条线段为边界；每条线段由它的起始坐标确定。同时，每条线段又是两个表面的相交边界；每个围护结构都以两个表面为其两侧。这个数据模型可以用如下EXPRESS语言描述：ENTITY：建筑iscomposedof:SETOF围护结构contains:SETOF空间ENDENTITY:ENTITY：空间iscomposedof:SETOF表面ENDENTITY:ENTITY：表面hasareaof:REALiscomposedof:SETOF线段issurfaceof:围护结构faceof:ONEOF(空间，外环境)ENDENTITY:ENTITY：线段Point1:点Point2:点boundaryofsurface1:面boundaryofsurface2::面ENDENTITY:ENTITY：点xis:REALyis:REALzis:REALENDENTITY:ENTITY：围护结构Side1is:SETOF表面倘Sid哈e2火is崇:棒SET景OF元氏表面锦序END著EN今TIT季Y惊:坛以咱上定义枝的磨EXP叛RES色S驳数据模朽型中，句大写字紧母为一絮些由语剥法决定赛的关键知字。小粗写英文磨字母及邮中文说携明物理蛛意义。汪每一盾组伍ENT饭IT泛Y泻定义了脖一项数娇据项结关构。按笋照这个班数据模道型，一兔个具体社的建筑烘几何尺贪寸可用物如下形音式谅的极STE枕P秃文件描执述：凉抬#1霸=许建筑（美（耽#8极0促，疏#8姿1珍，袍#8放2较，骗#8搞5烘，隐…饼…蚕），呜（族#管2隔，各围楚护结构耍的代撒号餐#界3乎，货#6丽0飘，滩…窑…扬））光各空丑间的代贱号本惕碰#2阿=隆空间（励（伏#召4取，枣#霸5绵，缺#换6戒，五…享…胡））劣听各凡表面的烧代号缴图岁#3库=陪表面猾（怨24.锻5农，搬（波#1物0仪，斯#1言1在，金…糠…奶）畏，较#8蝶0谢，里#流2嘉））惹宗面继积拔霸各线段览代塌号价叛所属当围珍迈面对苍肠翅锻层裙口护结皂构钞藏空间政石援#4尘=偶表面概（剩3勉2狭，样（视#1滨0印，半#1编4适，戚…衫…逢）耻，绩#8袋1巡，先#在2曾）卧法鸦旺…尊…龙策鄙…庭…总鹅副#10傻=骨线段盖（沙#5楚0竞，良#5鸣1兰，疑#若3趁，阳#慌4杰）迟鹊稻蚊点框1富钻点肯2昼晶面使1芦铜面位2阶止衣#11但=粮线段利（燕#5嗓1倘，继#5锐2盗，融#项3菜，影#伴6脚）办惑北…术…除蛇古#50殊=当点相（倒0.3群,1宣2.8草,0友.茄3宫）臭沙牙蜘x煤坐地标质膊y贸坐纵标酒绍z惨坐标锐企辆#51摔=描点兽（致……盖…润）殃快街…朱…乐秀诵#80军=刑围护结肥构沾（军#俗3扬，膝#离4粗）总上陵述稍STE形P争文件中呼，性#诊n院仅作为照一项数故据的识减别名，赶其顺序衬无任何粗意义。毫等号后老的名称波给出此壤项数据耗的结构病。它表海明括号丹内的内粘容必须售与该贴项么ENT絮IT氏Y岸在反EXP迁RES粉S呜中定义延的结构松一致。眨括号董内蛾#汽n乳则给出悲各项数惭据间的忍相互联沈系。截这种峰方式的闸数据文我件，各连项数据禁顺序无众关，根寺据被描沙述事物鞭的复杂职程度，勺总的项间数亦可霞很不相火同。只料要得到喊它的数付据模型际，即可问产生或清理解全畜部数据争内容。傍这样瓣，颠EXP擦RES晋S台定义的缘数据模胳型相当枣于严格以定义的HYPERLINK"/class_free/19_1.shtml"元计算机晚化的数恨据文件悦协议。瓶在它的成公开与诸一致的芹基础上煌，即可完实现数降据的准膨确理解英。指实际的绵建筑物栏涉及的炊信息当杨然远比肃上例复仪杂，但垂用同样纹方法亦倒可准确吓完整地队描述清滥楚，并欣可灵活迷使用。剂上习例描述热的基础衬，建立被在数据雨模型的够一致上惜。若数急据模型欠不一致比，也就独是看待京和描述昼事物的斗角度不位一致，拐仍不能遣实现这意种数据肯交换。狡例如，雕如果某夸个软件姑是用各公面墙的川中线描炒述建筑惯物几何枯信息，方其数据蛇就很难桑直接用烧上述数孔据模型葬表出。醋因此，姥制定统深一的标搞准数据芬模型，晶即统一卵的挂EXP恢RES宾S临形式的包定义文喜件，是示使用和灭推阴广提STE恐P不技术进校行数据名交换的薪关键。再经血过十余阀年的努载力，已美开发出元许多使樱用速STE营P糖的软件科工具。拖例如以丝图形化构方式定疮义数据料模型并眨直接生欣成册EXP年RES让S垒文件拒的浇NIA颠M冻；思将丈EXP诊RES委S胸文件自娃动转换外为可C+腾+役中数据追类型说盛明各的侍CCG夏E瓶N投；直接排存储、HYPERLINK"/class_free/6_1.shtml"逢管理添和检卧索姥STE欢P打形式数撤据的动涨态数据邪库软件角等。目仍前随天着练STE支P肝技术的戚普及与享深入，突新的工李具还在聚不断出案现。3使用STEP的初步尝试与英国建筑研究中心（BRE）合作，并结合国内的具体情况，作者近两年来开发出采用STEP数据交换方式的集成化建筑热环境分析系统IISABRE。它的基本思想就是试图将相关的各种计算软件及CAD工具集成到一起，每个软件可以使用其它软件的各种输出结果，它的输出结果亦可被其它软件所使用。系统的核心是使用STEP技术按照EXPRESS定义的建筑信息数据模型（IDM，IntergratedDataModel）。该数据模型包括建筑物的几何信息、围护结构热工性能、建筑物的运行管理方式以及微生物的能耗、采光、自然室温等各种物理性能。利用此数据模型可基本上描述与建筑热物理有关的各种信息。为了实现各软件与以此数据模型为原型的数据库交换数据，每个软件都配一个数据转换器。此数据转换器从STEP数据库中取出该软件所需要的数据，按其要求生成数据输入文件。数据转换器又将该软件的计算结果转换为STEP方式并存入STEP数据库中。利用这一系统，用户首先AutoCAD上描述所分析建筑的三维几何形状，并通过从门窗墙部件库选择相应的部件来定义各建筑部件的HYPERLINK"/class_free/150_1.shtml"材料和物理性能。这些输入结果都被转换为STEP的数据项，存入数据库中。用户可调用计算软件对此建筑进行分析。例如检查它的围护结构是否满足保温标准或进行能耗估算。用户还可进一步定义要求的房间范围以及HVAC形式，从而进行负荷计算或自然室温计算。这些计算结果亦存入数据库中，并可被其它软件利用。由于采用了开放式结构，此系统还可以运行现成的计算分析软件。目前已试将美国开发的SERIRES（建筑热模拟软件）和英国开发的BREDOM（建筑能耗估算）连入。利用这种方式现有的分析计算软件资源可以较方便地集成于此系统中。此系统目前仍处于开发完善中，但已显示出STEP方式的优越。随着系统复杂性的增加，这种优越性会越来越明显地表现出来。4建议和设想随着计算机技术的发展，软件的相对HYPERLINK"/class_free/77_1.shtml"