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本课题是基于VC++语言和OpenGL库的避雷针保护设计的计算机可视化研究,目的是利用计算机绘制避雷针保护范围的三维立体图,以解放人工绘图的劳动和提高绘图设计的效率。
雷击地面建筑物及设施,曾经多次给人类造成巨大的经济损失,因此,防雷保护的设计问题受到人们的高度重视。我国现有避雷针保护设计中,对建筑物的设计是依据国家标准《建筑物防雷设计规范》规定的滚球法[1],在电力行业是依据行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定的折线法[2]进行作图。目前,这两种方法在工程应用中主要是人工绘图来完成。但是,人工绘图需要通过多次重复绘制和试算才能确定避雷针的高度和位置,而且工作大,精度差,出错率高。
为了提高绘图效率,目前国内外出现了多种计算机辅助设计的软件,如基于AutoLISP计算机防雷辅助设计软件等[3],它们的出现弥补了手工画法的不足,大大提高了防雷的精度和效率。但是它们功能还不是十分完善,而且均用成型软件编写,具有一些无法逾越的障碍。并且随着计算机及其高级编程语言的不断发展进步,给人们寻求更好的解决方式提供了机会。
VC++与Windows紧密相连,可以完成从底层软件到上层直接面向用户的软件的开发。由于Windows是基于图形用户接口(GUI)的操作系统,而VisualC++提供了丰富的图形设备接口(GD工)函数,使得用VisualC++开发Windows系统下的图形应用程序特别方便简单[4]。在大量三维绘图软件包中,OpenGL以高性能的交互式三维图形建模能力和易于编程开发,己成为一种三维图形开发标准,是三维图形开发的必要工具[5]。本课题采用VisualC++和OpenGL库进行避雷针保护范围的可视化设计,绘制出被保护建筑物及避雷针的保护区域的三维立体图,从而迅速判断保护是否成功。
本课题研究的方法实现了依据滚球法和折线法,由单针到四针的各种情况下的避雷针保护范围的计算机可视化绘图。用户在简单的输入避雷针和被保护建筑物的基本数据后,软件立刻绘出相应的三维图形。建筑物以及避雷针保护区域都可以在上下左右4个方向上旋转,方便从各个侧面观察建筑物被保护情况。并且避雷针保护区域的边界能够与建筑物实现完美消隐,方便快速判断保护是否成功。另外,本软件还带有选中功能,配合工具栏一起使用,可以实现图形的移动,放缩,删除等功能。由于需要考虑数十种情况,绘制大量的三维立体图,编程工作量很大,尤其是绘制避雷针联合保护时,各针之间的联合保护网属于不规则图形,加之很多的交线、交面使得程序的编写非常复杂。本系统适用于各种建筑物的防直击雷设计,应用到工程中,能够大大提高工作效率。