计算机辅助设计在环境工程中的应用探讨

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.21.090

计算机辅助设计在环境工程中的应用探讨

李荣恒

（包头市包钢一中 内蒙古包头 014010）

摘 要：随着社会经济的发展以及人们生活水平的提升，人们的生态环保意识也在不断增强。保护和合理利用自然资源，保护生态环境，改善环境质量成为人们如今的一种诉求。环境工程就是时代发展的产物，恰当地反映了人们对生态环保的诉求，特别是随着科学技术的普及化，计算机辅助设计在环境工程中的应用也更加广泛。该文就计算机辅助设计在环境工程中的应用展开简要分析，希望能够通过该文的论述对科学技术与环境工程相结合的发展方向提供有益的借鉴意义。关键词：计算机 辅助设计 环境工程中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2016)07(c)-0090-02

在科学技术高速发展的新时代下，计算机的普及速度加快，计算机的应用极大地便利了人们的生活、工作。计算机辅助设计在环境工程中的广泛应用，极大地提高了工作效率，使得产品的开发周期不断缩短。因此通过对计算机辅助设计在环境工程中的应用进行探讨，一方面可以进一步推进环境工程高效率的发展，提高对自然资源的使用率，另一方面可以引起相关人士对计算机辅助设计的重视程度，将计算机辅助设计引进更多领域，提升整体工作效率。该文主要对计算机辅助设计的特点及其在环境工程中的应用进行探讨。

以提高工作的效率和精准度。除此之外，计算机的辅助性设计可以更直观地显示设计效果，这与实际设计操作相比，可以极大地节约对自然资源的使用量。再者就是，计算机的辅助设计工作是以数据为基础的，在环境设计工程中可以实现人与人之间的交流与合作，更好地优化辅助设计程序，也可以实现资源的共享，这不仅可以提升局域网中的工作效率，还可以促使对使用者的要求的限制，不再局限于内行，而是更多的外行人也可以享用到这些资源。由此观之，计算机的辅助设计的辅助性具有更广泛的发展空间。

.com.cn. All Rights Reserved.1 计算机辅助设计的特点

1.1 设计工作者在计算机辅助设计中扮演着重要角色

计算机辅助设计就是利用计算机作为设计工具辅助工程技术人员在设计活动中进行设计。计算机辅助设计中计算机起着辅助作用，其中具有主观能动性的还是人。人们在设计的过程中首先要充分发挥自己的创造性思维活动，对所要设计的内容进行方案构思、完善知识化体系，形成较完整的设计方案，然后再对已形成的设计方案进行分析、整合，进一步转化适合于计算机运行的数学模型，并设计出相配套的解析这些数学模型的程序。这些都是进行有效的计算机辅助设计的前提工作。在前期准备之后，还需要检验计算机对设计的整个运行过程，如果在运行的过程中出现失误，还需要设计工作者对计算机的设计程序进行调适、修改。除此之外，对于设计程度的不断优化和更新也需要设计工作者的参与。由此我们可以得知，在计算机要实现其对环境工程的辅助性作用的过程中最为重要的条件就是人的参与活动，发挥人的创造性思维对于计算机辅助设计具有重要的现实意义。

1.2 计算机辅助设计的辅助性特点

计算机的开发促使人们自身得到解放，提高了工作效率，计算机对人们生活、工作的辅助性作用是多方面的。在环境工程中，计算机可以辅助进行高效率的计算工作及制图工作、实现对环境工程的分类存储及处理、有效地完成对数据的加工处理等，这些工作对于人们来说是烦琐的，耗费时间的，但是计算机却可以在很短的时间内按着事先编好的程序进行工作，这不仅可以极大地节约工程师的设计时间，还可90

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2 计算机辅助设计在环境工程中的应用

2.1 环境工程中数据处理技术

在环境工程设计工作中，首先需要收集信息、数据，将所收集到的数据通过处理，才能转化成计算机语言，形成计算机可识读的程序语言。使得环境工程设计中所需要的图标、曲线图、表格等能够通过计算机启用相应的程序对这些已经输入到计算机的数据进行处理，将数据解析、加工处理生成环境工程所需要的一维、二维、多维等数学模型。而且可以将所生成的数据进行存储，便于随时提取及使用。环境工程中数据的处理技术还有一个优势之处就是便于进行优化，只需要修改部分数据，然后进行运行，就可以在短时间内得出所需要的设计方案。这与传统的人工处理数据相比，极大地减少了对人力资源的浪费，提高了工作效率。环境工程设计中的这些数据是独立于应用程序的，新修改的数据可以形成新的应用程序，并不影响原来就有的应用程序，但是原先的数据库却可以为新应用程序服务。这就避免了对数据的重复输入，可以更加有针对性地对不同的环境工程进行个性化的设计。2.2 网络化、资源共享化

信息时代最大的优势就是可以达到秀才不出门便知天下事的效果，充分实现资源功效的效果。设计工作者将其根据一定的设计规则、标准、数据等制定的程序存入计算机中，并生成相应的应用程序，这样就可以便利其他人直接使用该应用程序。再者就是由于网络化的普及，设计工作者在设计过程中遇到阻碍时可以及时与其他工作人员进行交流与协作，共同完成对环境工程的设计工作，不断地突破现有的瓶颈。还有就是，资源共享可以帮助设计工作者最大限度

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的共同利用现有的资源，可以提升资源的利用率，最终实现双赢的效果。

2.3 环境工程中的二维、三维图形的设计

在环境工程设计图形中最为常见的就是对于二维、三维图形的设计，按照传统的人工绘制的方式需要极为烦琐的程序，才能绘制成环境工程所需要的图形设计，但是当计算机成为辅助设计的工具时，设计工程师不仅能够利用计算机本身对环境工程进行设计，还能够借助可以安装在计算机上的软件进行设计，例如在设计二维图形的时候，最常用到的是辅助绘图的软件AutoCAD，对现代科学技术的充分运用就延伸了设计工作者的设计方式方法，提升了设计过程的整个效率及准确性。

2016 NO.21Science and Technology Innovation Herald科技创新导报足，这就促使学生不能很好地在实践活动中使得计算机辅助设计与环境工程恰当地结合起来，而且这种学习方式不能够有效地加深学生对所学知识的深入理解和灵活运用。除此之外，就是环境工程发展水平本身对计算机辅助设计的制约作用。为了解决目前计算机辅助设计在环境工程应用中存在的一些问题，需要凝聚政府、社会、企业、学校、个人等的力量共同努力，进一步推进计算机辅助设计在环境工程中应用的广度和深度。

4 结语

该文对计算机辅助设计在环境工程中的应用展开了简要的论述，具体分析了当前计算机辅助设计的主要特点，设计工作者在计算机辅助设计中扮演着重要角色以及计算机辅助设计的辅助性的特点，正是人的主观能动性与计算机的结合，极大地提高了工作效率。此外，论述了计算机辅助设计在环境工程中的具体应用，最后阐释了计算机辅助设计存在的一些问题。计算机辅助设计在环境工程中起了重要的作用。

3 计算机辅助设计存在的问题

对于计算机辅助设计的程序是需要经过专门训练过的设计工作者才能完成的一项工作。对于设计工作者最直接的培训就是来自于学校的教育。随着我国经济的快速发展，科学技术的普及化，对于计算机的学习已经深入到课堂，为社会培养专门的计算机辅助设计工作人员。但是对于计算机辅助设计工作人员的培训存在着问题，首先就是传统教学方法仍然占据着课堂的主流，缺乏新的思想观念、新思路，而计算机辅助设计工作人员在传统的教学模式下，创新意识受到了抑制，不能很好地设计出前沿性计算机辅助设计程序。其次就是计算机辅助设计与环境工程存在着脱节的现象，传统的教学模式下，主张对知识的学习，对实践的重视程度不(上接89页）

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.com.cn. All Rights Reserved.R2=1.2 mm，R3=0.5 mm。R1=3 mm，

从图中仿真得到的天线输入匹配S11曲线如图2(a)所示，可以看出，在整个2.4 GHz无线局域网WIFI频段内，天线输入匹配较好，S11曲线均低于-18 dB，并且在2.45 GHz附近达到最佳。图2(b)为两个单元天线同时工作的辐射方向性图曲线，通过仿真结果可以看出，该天线结构的方向性较好，增益可达5 dB，半功率波瓣宽度超过60°。为了验证设计方案的可行性，最终进行了天线的实物加工测试，如图3所示。

图3 天线加工实物图

其作用是通过引向器集聚了两个尺寸为L4×W4的引向单元，

能量来提高天线的方向性。背面为浅灰色填充部分，反射单使电磁波能量收元为两条尺寸为L1×W1的V型微带条结构，

敛在一定角度，来进一步提高天线增益。在背面中心截出一个半径为R2的环形孔，让半径为R3的馈电探针通过该孔与正面铜片实现匹配连接。利用80C52单片机控制数控微波二极管的通断，使天线的任意相邻两路同时工作，并以水平面60°角向外辐射，实现了360°任意方向的波束切换。通过改变辐射单元、反射单元和引向单元尺寸来优化其方向性和提高增益。

利用矢量网络分析仪测试天线在WIFI频段驻波比小于1.5，实现了良好匹配，符合设计要求。

3 结语

基于微带偶极子天线的结构变形，提出一种基于单片机控制的波束可切换WIFI频段2.4 GHz开关天线。利用HFSS仿真软件对天线进行优化设计，并进行了实物加工和测试。仿真和实验结果表明，该天线的输入匹配良好，辐射特性明显增强，可用于无线路由器终端以提升无线局域网的性能和速度。

参考文献

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2 天线仿真和实验结果

利用专业的三维电磁场仿真软件HFSS对天线结构进行了大量的优化分析，最终获得的天线尺寸参数为：L1=28 mm，W1=4 mm;L2=50 mm，W2=2 mm;L3=20 mm，，θ2=30°；W3=3 mm;L4=33 mm,W4=3 mm;θ1=60°

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