CN107480878A - 基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及定额测定技术领域，公开了一种基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构，实现定额的高效、准确、快速、低成本测定。包括采集层、传输层、处理层和应用层，采集层用于水电数据采集，同时设置有工效熔断机制，对于采集的数据小于预设的标准参数，则进行预警，以提醒测定人员；传输层用于将采集的数据传递给处理层；处理层包括数据库和分析模块，其中，数据库用于接收来自处理层的水电数据，并对接收的水电数据进行存储管理；分析模块用于从数据库提取测定的水电数据，对测定的水电数据进行分析计算，拟定出客观合理的定额械消耗量；应用层用于提供登录、访问、操作、浏览报表功能。本发明适用于预应力锚索施工定额测定。

Description

基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构

技术领域

本发明涉及定额测定技术领域，特别涉及基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构。

背景技术

定额按照反映的物质消耗内容分类，可分为劳动消耗定额(亦称工时定额或人工定额)、机械消耗定额、材料消耗定额。定额测定就是在一定的生产技术和管理水平条件下，通过不同的方法测算，确定在规定的单位内，生产过程中人工、机械、材料的消耗标准。

1.人工定额和机械消耗定额测定的方法主要有：经验估计法、比较类推法、统计分析法、技术测定法。

经验估计法是由定额人员、工程技术人员和工人结合，根据个人或班组的实践经验，通过图纸分析和现场观察，了解施工工艺、分析施工的生产组织条件和操作方法等情况，进行分析讨论，从而制定定额的方法。这种方法简单易行，但容易受到参与人员的主观因素和时限性的影响，因此，往往适用于企业内部作为某些局部项目的补充定额。

比较类推法是以同类型或相似类型的产品或工序的典型定额项目的定额水平为标准，经过对比分析，类推出同一组其他相邻的定额的方法。如已知挖一类土地槽在不同槽深和槽宽的时间定额，根据各类土耗用工时的比例来推算挖二类、三类、四类土地槽的时间定额。

统计分析法是将以往施工中所积累的同类型工程项目的工时消耗量加以科学的分析、统计，并考虑施工技术与组织变化的因素，经过分析研究后制定劳动定额的一种方法。

采用统计分析法需要准确的原始记录和统计工作作为基础，并且选择正常的或一般水平的施工单位与班组，同时还要选择部分先进和落后的施工单位和班组进行分析和比较。

统计分析的方法很多，一般可归纳为两类，即图解法和计算分析法、计算分析法主要包括：平均分析、动态分析、指数分析、相关回归分析、平衡分析、推断和预测分析等方法。在定额资料分析方面，计算分析法有平均分析法、比例分析法、回归分析法、数列分析法、应用概率论与数理统计方法分析等。

由于过去的统计数据中包含某些不合理的因素，水平可能偏保守，为了使定额保持平均先进水平，从统计资料中求出平均先进值的计算步骤如下：

1)从统计资料中剔除不合理的数据。

2)计算出算术平均值。

3)计算平均先进值。上述已经算出的算术平均值与数组中小于平均值的各数值的平均值相加(对于时间定额)，或与数组中大于平均值的各数值的平均值相加(对于产量定额)，再求其平均数值，也就是第二次平均，以此作为确定定额的依据。

优点：简单易行、工作量小、需要有大量足够的统计资料为依据，比经验估计法更能反映实际情况，有利于促进企业的统计工作。

缺点：统计资料的内涵相对较多、难以剔除不合理因素。结果比较保守。

技术测定也称计时观察法，就是工效测定人员深入施工现场，经过详细调查，研究施工过程，直接将贯穿对象的工作时间，一份一秒地记录下来，按工时分类加以归纳、分析，同时把所消耗的材料和完成的产品数量详细的记录下来，经过科学地整理，分析各种因素对工时消耗的影响，在取舍和分析的基础上拟定出最客观合理的人工、材料和机械消耗量。

采用技术测定法进行现场观察测定，可确定工作时间消耗的性质和数量，分析各种施工因素对工作时间消耗量的影响。由于技术测定法重视对施工方案和操作方法的分析，故更容易发现工效消耗不合理因素和引起工效降低的因素，并找出工时损失的原因，剔除不合理的耗量。技术测定法分为测时法、写实记录法、工作日写实法三种方法。在选择具体方法时，应根据施工过程的特点和测时的目的而定。

由于技术测定法以研究工时消耗为对象，以人工观察测时为手段，主要依靠人工测定，其测定过程中伴随有以下缺点：

(1)测定周期长、效率低。为保证测定成果的代表性、通用性和典型性，在测定过程中，必须选择充足的对象进行测定，测定样本数量大。在一定人力资源配置的情况下，其测定所需时间较多，周期长、效率低。

(2)数据稳定性差。数据测定、传输、分析均由人工完成。数据处理量大，人员素质、责任心、测定时的心情直接影响着数据的稳定性和准确定。测定过程和分析过程相对分离和脱节，先测定后分析，导致测定数据无法满足分析需求，分析不能及时指导测定、难以采取弥补措施。

(3)测定成本高。工效测定人员均为专业技术人员、测定周期长、人员投入多、常驻施工现场，导致其测定成本较高。通常为保证测定效果，多采取增加测定人员的方式，引起测定成本大幅攀升。

2.材料消耗定额测定分为直接性消耗材料定额和周转性材料的消耗量。

2.1直接性消耗材料定额测算的方法有：观察法、试验法、统计法和计算法。

观察法也称现场测定法，是在合理使用材料的条件下，在施工现场按一定程序对完成合格产品的材料耗用量进行测定，通过分析整理，最后得出一定的施工过程单位产品的材料消耗定额。

采用这种方法，首先要选择观察对象。观察对象应符合下列要求：建筑结构是典型的，施工符合技术规范要求，材料品种和质量符合设计要求，被测定的工人在节约材料和保证产品质量方面有较好的成绩。其次要做好观察前的准备工作。如准备好标准桶、标准运输工具、称量设备，并采取减少材料损耗的必要措施。观察测定的最终结果，是要取得材料消耗的数量和产品数量的资料。

观察法主要适用于制定材料损耗定额。因为只有通过现场观察，才有可能测定出材料损耗数量，同时，也只有通过现场观察，才能区别出哪些是可以避免的损耗(这部分损耗不应列入定额)，哪些属于难以避免的损耗。

例如，生产n个合格产品，现场实测某种材料的消耗量为N，根据设计图纸计算得该产品的材料净耗量为N0，则

试验法也称为实验室试验法，是在材料实验室内进行的观察和测定工作。这种方法主要用于研究材料强度与各种材料消耗的数量关系，以获得多种配合比。以此为基础计算出各种材料的消耗数量。如以各种原材料为变量因素，确定混凝土的配合比，然后计算出每立方米混凝土中的水泥、砂、石、水的消耗量。

试验法的优点是能更深入更详细地研究各种因素对材料消耗的影响，其缺陷是没有估计到或无法估计到在施工中某些因素对材料消耗的影响。所以利用试验法，主要是编制材料净用量定额。

统计法也称为统计分析法。它是以现场积累的分部分项工程拨付材料数量、完成产品数量、完成工作后材料的剩余数量的统计资料为基础，经过分析，计算出单位产品的材料消耗量的方法。

设某一分项工程施工时共领料N0，项目完成后，退回材料的数量为ΔN0，则用于产品上的材料数量为：

N＝N₀-ΔN₀

若所完成的产品数量为n，则单位产品的材料消耗量为

此法比较简单易行，不需要组织专人测定或试验。但是其准确程度受统计资料和实际使用材料的影响，所以要注意统计资料的真实性和系统性。统计法由于不能确定材料消耗的性质，因而不能作为确定材料净用量定额和材料损耗定额的精确依据。

计算法也称理论计算法。它是根据施工图纸和建筑构造要求，用理论公式算出产品的净耗材料数量，从而制定材料的消耗定额。

计算法主要用于块、板类建筑材料(如砖、钢材、玻璃、油毡等)的消耗定额。

2.2周转性材料的消耗量

在建筑工程施工中，除了要消耗一定量的构成产品实体的直接性消耗材料外，还需要消耗周转性材料。周转性材料是指在施工过程中多次使用而逐渐消耗的材料，如脚手架、挡土板、临时支撑、混凝土工程的模板等。

纳入定额的周转性材料消耗指标应当有两个：一个是一次使用量，用于申请备料和编制施工作业计划，一般可根据施工图纸进行计算；另一个是摊销量，即周期性材料使用一次在单位产品上的消耗量，用于确定产品成本。因此，周期性材料的消耗量应按照多次使用、分次摊销的方法确定其摊销量。

(1)现浇构件周转性材料用量计算

①一次使用量的计算。一次使用量是指周转性材料一次使用的基本量，即一次投入量。周转性材料的一次使用量根据施工图计算，其用量与各分部分项工程部位、施工工艺和施工方法有关。如现浇钢筋混凝土构件模板的一次使用量的计算，需先求构件混凝土与模板的接触面积，再乘以该构件每平方米模板接触面积所需要的材料数量。公式如下

一次使用量＝混凝土模板接触面积×1㎡接触面积需模量×(1+制作损耗率)

混凝土模板接触面积应根据施工图计算。

②周转使用量的计算。周转使用量是指周转性材料在周转使用和补损的条件下，每周转一次的平均需用量，根据一定的周转次数和每次周转使用的损耗量等因素来确定。

周转次数是指周转性材料从第一次使用起可重复使用的次数。它与材料的特性、使用的工程部位、施工方法与操作技术等因素有关。周转次数的确定要经现场调查、观测及统计分析，取平均合理的水平。

损耗量是周转性材料使用一次后由于损坏而需补损的数量。

设则

周转使用量＝一次使用量×k₁

③周转回收量计算。周转回收量是指周转性材料在周转使用后除去损耗部分的剩余数量。

④摊销量的计算。周转性材料摊销量是指完成一定计量单位产品，一次消耗周转性材料的数量。

摊销量＝周转使用量-周转回收量

(2)预制构件的计算。预制构件的模板，虽属周转使用材料，但其摊销量的计算方法与现浇构件计算方法不同，应按照多次使用平均摊销的方法计算。计算公式为：

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构，实现定额的高效、准确、快速、低成本测定。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构，包括采集层、传输层、处理层和应用层，其中：

采集层用于水电数据采集；同时设置有工效熔断机制，对于采集的数据小于预设的标准参数，则进行预警，以提醒测定人员；

传输层用于将采集的数据传递给处理层；

处理层包括数据库和分析模块，其中，数据库用于接收来自处理层的水电数据，并对接收的水电数据进行存储管理；分析模块用于从数据库提取测定的水电数据，对测定的水电数据进行分析计算，拟定出客观合理的定额消耗量；

应用层用于提供登录、访问、操作、浏览报表功能。

进一步的，所述分析模块包括人工定额分析模块、材料消耗定额分析模块、机械消耗定额分析模块，分别用于拟定出人工、材料和机械定额消耗量。

具体的，所述采集层包括GPS定位系统、网络摄像头、手持扫描终端、红外线传感器、人脸识别器、RS遥感系统中的一种或者多种。

具体的，所述传输层的传输方式包括有线网络、WiFi、蓝牙、红外、ZigBee中的一种或者多种。

本发明的有益效果是：

1)数据的实时、在线、全过程的高效自动采集和实时分析，缩短测定周期。

2)测定数据的在线监控，实现数据偏差分析，减少人为干扰，保证数据的质量。.

3)分析指导测定。根据测定数据及分析成果，及时调整测定方案和测定数据，保证数据的完整性和有效性。

4)降低测定成本。通过增加测定设备、构建网络，实现数据的自动测定、传输、分析、输出。减少人工投入。降低测定成本。

具体实施方式

下面以预应力锚索施工定额测定为例对本发明进行具体说明。

实施例以互联网为平台，融合大数据、物联网、地理信息系统、先进仪器与技术测量、高清图像信息采集，信号处理、通信技术和科学计算等方法和技术，结合预应力锚索施工工序及属性，将每个工序流程数字化，依托云计算和科学计算方法，对测定数据进行分析计算，拟定出最客观合理的人工、材料和机械消耗量。

系统架构主要由数据采集层、传输层、处理层、应用层组成。

1.数据采集层就是实时采集各工作面、工序环节的信息。在对数据进行采集前，建立相应的数据标准和采集规范。大多数观测量可由观测仪器自动读取识别，少部分观测量采用手持式设备实现半自动化观测，少数数据由人工录入。通过检测设备和感应器研发，最终实现所有数据的自动采集和观测。采集层一般可包括GPS定位系统、网络摄像头、手持扫描终端、红外线传感器、人脸识别器、RS遥感系统。

针对预应力锚索施工工序建立全要素全过程采集要素体系，在钻孔平台、空压机平台、制浆站安装相应的监测设备和感应设备，采集钻进时间、扫空时间、加钻杆时间、退钻杆时间；孔位偏差、孔斜、成孔深度、成孔直径；流量、密度、压力等参数。对于原生态数据(锚索编号、施工资源配置情况、工程地质、设计资料等)以设计数据的方式在系统内建模、提前固化，其他与施工进程相关的参数逐点采集。同时数据采集层应设置有工效熔断机制，对于采集的数据小于预设的标准参数，则进行预警，以提醒测定人员进驻现场，查找原因，制定方案，采取措施。

(1)内置固化数据：

①锚索测定范围，及位置分布图，各孔锚索的特征参数及各工序完成的标准。

②配置人力资源库，工人按照工种类别进行分类，通过现场指纹识别确定施工人员、人数、工作时间。

③消耗的材料：采集材料消耗量。

④配置的施工机械清单：钻机、空压机、搅拌机、灌浆泵、灌浆记录仪、千斤顶等设备

(2)自动采集数据及技术

①施工过程的影像资料采集。

②实施钻孔的人工、材料、机械消耗量

③钻孔深度，通过红外线；

④预固结灌浆水泥耗量，通过灌浆记录仪读数

⑤采集水泥袋数量。

2.数据传输层主要指将采集到的数据通过有线传输方式或无线传输方式传输到处理层，实现自锚索开孔、钻孔、制浆、预固结灌浆、锚索制安各种数据的采集、传送、共享。互联互通的设备主要有施工设备、传感器、控制器、移动终端、固定终端、展示设备等。传输的方式主要有线网络、WiFi、蓝牙、红外或ZigBee。施工区范围内的设备与控制室通过局域网互联，最后通过“互联网”实现测定数据库的远程访问。

3.数据处理层是这个系统的核心。建立有相应的数据库和分析模块，数据库对直接或间接的获取的不同类型、不同周期、不同属性的信息，进行统一存储管理；分析模块在提取过程中进行相应的数据校验与转换，保证数据的精度和准确性，通过分析、判断、反演、预测等，确定各要素的消耗量。分析模块包括人工、材料、机械三个消耗定额分析模块，通过这三个模块可以对预应力锚索施工工序进行测定和分析，根据已测定的对象进行拟合分析，推求不同设计张拉力、设计长度的人材机消耗量。

(1)人工消耗定额分析

人工消耗定额分析就是确定必须消耗的时间和统计分析损失时间。根据预应力锚索工序划分，按照必须消耗的时间范畴，确定有效工作时间、休息时间和不可避免的中断时间。统计分析损失时间，查找造成的损失原因，提出相应的改进措施。

对于不同工种：工作时间＝∑(结束工作时刻-开始工作时刻)

(2)材料消耗定额分析

材料消耗定额分析指通过统计分析，确定所必须消耗的一定品种、规格材料(包括原材料、燃料、半成品、配件和水、电、动力等)的数量。必须消耗的材料数量由净用量和合理的损耗量组成。净用量可通过现场测定直接传输到数据处理层；合理的损耗量需通过收集设计文件、材料购买合同、限额领料单及结算文件等资料，统计分析确定。

(3)机械消耗定额分析

机械消耗定额分析与人工工时分析具有许多相同点，统计方法一样。按照必须消耗的时间范畴，确定有效工作时间、不可避免的无负荷工作时间和不可避免的中断时间。

对于不同的施工机械：工作时间＝∑(结束工作时刻-开始工作时刻)

三个消耗定额分析模块根据已测数据及分析成果，通过数理统计和逻辑分析，寻找人工、材料、机械消耗指标间的关系，推求不同设计强度、设计张拉力、不同型式的施工工效。

4.应用层主要是面向用户的输出管理和面向测定的决策与反馈。用户通过电脑或移动客户端，可登录、访问、操作、浏览报表该测定系统。用户根据系统可进行决策及反馈，优化测定方案、调整工效划分，指导测定工作顺利进行。

以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构，其特征在于，包括采集层、传输层、处理层和应用层，其中：

采集层用于水电数据采集；同时设置有工效熔断机制，对于采集的数据小于预设的标准参数，则进行预警，以提醒测定人员；

传输层用于将采集的数据传递给处理层；

处理层包括数据库和分析模块，其中，数据库用于接收来自处理层的水电数据，并对接收的水电数据进行存储管理；分析模块用于从数据库提取测定的水电数据，对测定的水电数据进行分析计算，拟定出定额消耗量；

应用层用于提供登录、访问、操作、浏览报表功能。

2.如权利要求1所述的基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构，其特征在于，所述分析模块包括人工定额分析模块、材料消耗定额分析模块、机械消耗定额分析模块，分别用于拟定出人工、材料和机械定额消耗量。

3.如权利要求2所述的基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构，其特征在于，所述采集层包括GPS定位系统、网络摄像头、手持扫描终端、红外线传感器、人脸识别器、RS遥感系统中的一种或者多种。

4.如权利要求2所述的基于“互联网+”的水电工程定额测定系统架构，其特征在于，所述传输层的传输方式包括有线网络、WiFi、蓝牙、红外、ZigBee中的一种或者多种。