幕墙光污染软件设计探讨与研究

窦金鹏

中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司 上海 200023

[摘要] 近三十年来，随着国内经济的高速发展，城市建筑也像雨后春笋般一座座拔地而起，城市发展日新月异的同时，我们却忽略了随之而来的一些隐患问题，那就是建筑光污染。建筑光污染也被称之为（噪）燥光污染，大多来自于高层的玻璃幕墙建筑，这些幕墙建筑在为城市增色的同时，所造成的“（噪）燥光”问题也越来越普遍。为了减少光污染危害，开发一款幕墙光污染模拟分析软件就显得十分有必要。本文主要就幕墙光污染模拟分析软件的设计与研发进行分析与探讨。

[关键词] 光污染；MFC技术；C++；CAD二次开发；ObjectARX

0引言

随着2022年4月1日强制性国家标准《建筑环境通用规范》GB55016-2021的实施，幕墙反射光污染不再是《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2019第8.2.7评分项的要求，也成为了《建筑环境通用规范》GB55016-2021中3.2.8的强制性规定。在此背景下，我司在自主研发的Galp平台上配套设计开发了幕墙光污染模拟分析软件，下面就这款软件的设计做个相关介绍。

1系统开发环境

2.1开发工具

开发使用平台：VisualStudio2019；开发使用工具：基于CAD平台的二次开发（ObjectARX）；开发使用技术：MFC，开发语言：C++。

2.2技术概述

2.2.1 ObjectARX技术

ObjectARX是非常常见的AutoCAD的二次开发工具之一，它是基于VC平台，以C++为编程语言，其功能非常强大，因其可提供与AutoCAD直接交互的开发环境，进而可以很好地运用各种面向对象技术，使用其开发出来的应用程序速度更快、集成度更高、稳定性更强。

2.2.2 MFC

MFC即Microsoft Foundation Classes（微软基础类库），MFC中的各种类结合起来构成了一个应用程序框架，是目前开发在Windows系统上使用的应用程序最常见的一种开发技术。MFC封装了Windows API，OLE API，ODBC API等低层函数的功能，并提供更高一层的接口，简化了Windows编程，同时MFC支持对底层API的直接调用。

3概要设计

3.1软件构思

3.1.1软件工作流程图

结合我司已有的成熟的软件设计理念以及考虑到幕墙光污染模拟分析软件独有功能，以此画出的工作流程图如下图（图1）所示：

图1 工业建筑节能软件工作流程图

3.1.2工作流程图模块划分

根据软件计算的逻辑图主要分为五个模块即：

（1）标准选择：选择当地执行的计算标准等参数;

（2）专业设置：针对幕墙的材料进行编辑，给每一个幕墙构件附上与实际情况相符的材料;

（3）计算分析配置：设计具体的计算工况（可支持独日、跨天、季节、甚至全年）和参与计算的幕墙建筑、窗建筑、道路以及计算步长等其他参数）;

（4）计算模块：计算反射光对于待分析建筑、道路的影响;

（5）报告书模块：根据各地不同的要求，生成报告书的内容、份数不尽相同。

3.2功能实现

3.2.1菜单设计

幕墙光污染的菜单采用Ribbon界面实现，软件主菜单原型图如下图（图2）所示。与传统菜单相比Ribbon界面具有以下优势：

（1）所有的功能有组织地集中存放，不再需要查找级联菜单、工具栏等等 ；

（2）更好地在每个应用程序中组织命令；

（3）提供足够显示更多命令的空间；

（4）丰富的命令布局可以帮助用户更容易地找到重要的，常用的功能；

（5）可以显示图示，对命令的效果进行预览；

图2 幕墙光污染模拟分析软件主菜单设计

3.2.2主要对话框功能实现

（1）标准参数

如下图（图3）所示，标准参数对话框主要使用到的是Tree、Combo Box、CXTPReportControl、Button等控件，主要实现了标准选择以及软件支持的计算标准的展示。

图3 标准参数设置对话框

（2）幕墙专业设计

如下图（图4）所示，幕墙专业设计对话框以右侧面板的方式停靠在CAD的右侧菜单栏， 主要使用到的是CXTPPropertyGrid、CXTPButton等控件，以实时链接数据库的方式，展示出可供选择的幕墙材料以及对应的可见光反射比。同时针对软件提供的材料与用户实际使用材料有差别，提供自定义材料名称以及自定义可见光反射比参数的功能。

图4 幕墙专业设计设置对话框

（3）计算时间配置

如下图（图5）所示，计算时间配置对话框采用Combo Box、CXTPReportControl、Edit、Button等控件，实现了动态选择计算日期、支持自定义以及恢复软件默认计算日的功能。

图5计算时间配置对话框

（4）参与计算建筑配置

如下图（图6、图7、图8），这三个对话框都比较类似，都是设置参与计算的建筑或道路实体，采用了ListBox、Button、Edit等控件，通过点击“>>”和“<<”实现选中实体的左右切换，同时支持点击“跳转二维界面”跳转至CAD模型二维界面，并且根据当前打开的对话框将对应实体高亮显示，帮助用户区分哪些是已选中的实体。

图6幕墙主体建筑对话框

图7 影响客体建筑对话框

图8 影响道路配置对话框

3.2.3核心计算功能

软件采用多核计算，采用了极其高效的光线求交加速算法，针对特大模型能有效的减少计算时间。同时支持幕墙光污染的高精度计算，最精细可至1秒时间步长。软件默认提供全年365天的模拟分析结果，展示全年所有受反射光影响的建筑、以及建筑上的住宅窗，或者全年中道路上驾驶员受幕墙反射光影响最不利的具体时刻。提供数据列表的展示方式，通过直观的三维效果展示，分析幕墙的空间位置和受影响的路段长度，同时也可根据设计师需求勾选展示局部达标情况。

4结语

讨论了幕墙光污染模拟分析软件的设计与开发。此软件可以提供给需要进行光污染模拟分析的设计师进行模拟计算，让他们合理的规划拟建建筑，降低新建筑对周边建筑的燥光污染，以及对于现有建筑的强光污染现象做出措施应对。在国家对于光污染的现象愈发重视的情况下，短短十数年先后公布了一系列的技术文件、标准和法令，以求控制光污染。这款高效的幕墙光污染模拟分析软件不仅补上了国内自主研发光污染模拟软件的空白市场，同时摆脱了国外软件“卡脖子”的尴尬局面，做到了自研、可控、可持续发展。未来以幕墙光污染模拟分析软件为基础延展出的“光平台”系列软件，必能为国家推动环境保护贡献一份力。

[参考文献]

[1] 李长勋. AutoCAD ObjectARX程序开发技术[M].北京:国际工业出版社，2005.

[2] 朱学军,赖惠芬.基于MFC的ObjectARX应用程序开发[J].微机发展.2003.13(5);57- 61.