基于Web的工程算量系統開發

摘" 要：建筑行業中的成本控制是十分重要的，工程量能否準確計算將直接關系到成本能否得到有效控制。隨著建筑信息模型（BIM）技術、物聯網和大數據等技術在建筑行業的快速發展和普遍應用，為推進工程量數字化、建筑業項目流程自動化，設計并實現了基于Web的工程算量系統。該系統選用Java作為系統后端開發語言，利用Vue技術開發系統界面。利用SQL Server開發系統數據庫，結合微服務框架進行工程算量系統的開發。通過HTTP接口與Revit插件連接，接收由Revit插件分解的形象信息，通過定義各工程構件類型計量方式、計量工程量屬性名稱，實現工程量的自動統計。同時，通過結構化設計，能夠實現統計表的自動生成。通過檢驗，該系統顯著了提高工程量等計算的準確率，有效控制成本。

關鍵詞：Web技術；算量統計；成本控制；Java開發

中圖分類號：TP311" 文獻標識碼：A" 文章編號：2096-4706（2025）04-0112-07

Development of Engineering Calculation System Based on Web

LU Wenzhi

（China Railway No.4 Engineering Group Co.， Ltd.， Hefei" 230023， China）

Abstract： Cost control in the construction industry is very important. Whether the engineering quantity can be accurately calculated is directly related to whether the cost can be effectively controlled. With the rapid development and widespread application of BIM technology， Internet of Things， Big Data， and other technologies in the construction industry， in order to promote the digitization of engineering quantity and the automation of project process in the construction industry， the engineering calculation system based on Web is designed and implemented. The system uses Java as the back-end development language of the system， and uses Vue technology to develop the system interface. The system database is developed by using SQL Server， and the engineering calculation system is developed by combining the microservice framework. Through the HTTP interface， it is connected with the Revit plug-in to receive the image information decomposed by the Revit plug-in. By defining the measurement method of each engineering component type and the attribute name of the measurement engineering quantity， the automatic statistics of the engineering quantity are realized. At the same time， through structured design， the automatic generation of statistical tables can be achieved. Through the testing， the system significantly improves the accuracy of engineering quantity calculation and effectively controls the cost.

Keywords： Web technology; calculation statistics; cost control; Java development

0" 引" 言

在數字孿生與物聯網技術加速融合的產業背景下，隨著建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM）技術、大數據等前沿技術在建筑行業的快速發展，各種用于工程算量的系統及軟件層出不窮[1-3]。這些技術顯著提升了工程算量的準確性和效率，但是大多數工程算量系統往往存在諸多問題，例如需要手動輸入大量數據，不僅耗時費力，還可能造成一定的誤差；系統兼容性差，數據難以共享和集成；系統功能復雜，非專業人士難以操作；在數據處理和更新方面存在滯后性，無法實時反映工程進度和成本變化，影響決策的及時性和準確性。工程量的計算與成本控制密切相關，工程量的準確計算可以使成本得到有效控制。傳統的工程量計算方法是人工讀取專業施工圖，借助Excel工具計算工程量，并統計、分析各種工程數量報表。這種方法存在諸多弊端，例如人為因素導致算量誤差；工程量臺賬管理難度大；工程量提取標準不統一；工程量數據復用率低。為進一步解決上述問題，基于Web的工程算量系統應運而生。

近年來，隨著計算機技術的飛速發展，Web端開發領域的發展也快速且廣泛[4-5]。Web端開發涵蓋前端和后端的多個領域[6-7]。主要任務是處理數據存儲、業務邏輯和服務器端的操作，確保應用程序的穩定性和性能[8]。Web技術的成熟為系統開發提供了機遇。同時，隨著BIM在建筑項目中的廣泛應用，Revit二次開發已成為提升設計質量、優化施工流程和解決專業工程問題的關鍵技術。Revit二次開發依托于Autodesk提供的API和豐富的開發工具，持續推動著建筑行業的技術創新和生產力提升[9-10]。Revit二次開發工具和Web端系統的結合應用，能夠顯著提升建筑行業在工程算量領域的精確度和效率，推動該領域的技術進步和實踐創新。

1" 研究意義

本系統利用Web技術開發，旨在響應建筑行業數字化轉型升級和組織內部改進生產管理手段的新要求。通過與Revit插件連接，采用BIM技術實現園林工程的快速建模與算量[11]，改進算量方式、優化算量流程，實現施工圖工程數量、材料總控數量、業主清單復核量、勞務分包總控量及勞務分包分控制量等工程匯總表的自動生成。嚴控主數據來源、規范基礎工程量輸出，減輕一線工程技術人員工作負擔，提高工程量管理效率。

2" 需求分析

2.1" 系統需求分析

對工程算量系統的主要流程和關鍵步驟進行分析，確定了系統完成工程算量所需要實現的系統功能。算量系統需要能夠根據項目CAD圖紙準確識別構件數量，實現工程量數據的上傳與下載功能，與其他平臺的數據聯動。根據項目工程算量流程，工程算量系統若要完成工程量統計功能，則需滿足以下需求：

1）創建園林專業族庫。族庫收集，族庫中存有基礎圖像，每個分類下包含若干可用族。系統族具有上傳下載功能，如樓板、墻體等通過RVT項目文件格式或配置文件格式上傳至族庫，從云端加載至項目時，將相應的參數配置復制到當前項目中，并以此創建對應的系統族。

2）CAD識別及快速建模。包括園林綠化工程在內的諸多工程可實現快速建模、管道翻模、點狀翻模等功能。

3）工程量統計。園林工程的工程量統計，建模工具端與算量系統Web端實現數據聯動。

4）微地形土方量計算工具開發。基于CAD中的等高線和高程標注圖層來創建地形，基于高程點地形文件創建地形，手動繪制創建地形。

5）模型掛接工具。實現已創建園林模型與大商務平臺形象清單關聯掛接。

2.2" 系統功能性需求分析

根據工程算量系統的使用場景和用戶需求，進行工程算量系統的功能性需求分析，確定系統需要實現的功能。除了滿足統計工程算量的需求外，還需要滿足以下功能性需求：

1）基礎設置功能。建立工程構件類型庫、企業定額算量方式庫等基礎數據，提前定義算量基礎設置；支持對接主數據系統的項目信息、組織機構、人員、物資材料等數據，實現數據同源；建立系統實例分解模板，支持對接大商務系統標準工號，實現工號實例、形象分解、要素掛接等數據的貫通，為施工圖數量、清單復核量、材料總控量、勞務總控量、勞務分控量等計算提供數據支持，同時為成本系統收方驗收和進度系統進度提供數據支撐。

2）數據與功能權限。系統的數據與功能權限是與組織管理、角色管理、崗位方案、崗位實例及數據權限緊密關聯，在用戶本身的信息維護相關職務時進行綁定。系統業務中的數據權限也是基于用戶所屬部門，部門關聯項目的形式控制用戶所查看與操作的項目數據權限。系統超級管理員需要對用戶賬號的角色權限（如公司領導、營銷負責人等）和用戶信息（如用戶名、姓名等）有創建、編輯或刪除等操作的權限。同時，超級管理員還需對企業的信息（如名稱、組織類型、GPS坐標等）進行新增、編輯、代管等操作。

3" 開發設計

3.1" 系統功能

基于Web技術的工程算量系統連接Revit二次開發建模工具，實現與Revit建模工具端的數據聯動。該系統為Revit工具上傳的統計工程量提供清單量、勞務量、材料量統計掛接功能，并與信息貫通系統實現互聯互通。Web端算量系統與Revit建模工具的具體交互流程為：用戶登錄Web端，在Web端新增項目，項目結合分解模板進行形象分解，分解出的形象分別與項目的業主主合同信息、企業定額、物資清單進行掛接操作；用戶登錄Revit工具，導入CAD圖紙，利用快速建模功能根據形象分解后的要素實例化建模，統計建模圖形中的工程量后上傳到Web端；Web端復核工程量并匯總生成報表。系統總體框架和交互流程如圖1所示。

3.2" 數據庫設計

根據系統功能需求，本系統的數據存儲采用MySQL數據庫。MySQL具有性能高、可靠性高和易用性強的特點，被廣泛應用于各類Web應用程序[12]。同時，MySQL支持多種存儲引擎、事務處理和多用戶訪問，并可與多種編程語言和平臺兼容，現已成為開發人員的首選數據庫管理系統。

3.2.1" 數據庫設計工具

本系統使用MySQL 8.0版本的軟件進行數據庫設計。MySQL 8.0是MySQL數據庫的一個重要版本[13]。相較以往版本，該版本具有性能和擴展性增強、安全性提高、引入諸多高級特性等優勢，在處理復雜查詢和大規模數據管理方面更加高效和靈活，成為當前編程工作者的得力工具。系統業務流程如圖2所示。

3.2.2" 數據庫表的設計

常見的數據庫類型主要分為兩類：關系型數據庫（RDBMS）和非關系型數據庫（NoSQL）[14]。RDBMS具有數據結構化、規范化、可擴展性等特點。NoSQL具有數據非結構化或半結構化、模式靈活等特點。據分析，關系型數據庫更加適用于工程算量系統的數據庫設計。MySQL數據庫技術屬于RDBMS，具有高穩定性和可靠性、支持多種數據類型和多種語言的SQL語法等優勢，是RDBMS領域內非常流行和成熟的技術。因此，本系統選擇MySQL數據庫技術。以系統的橋梁數據庫表為例。使用MySQL數據庫技術將工程算量系統的數據如實例模板信息、形象信息、材料信息、項目信息等構建成不同的數據表，并設計表與表之間的邏輯關系：

1）實例模板信息。實例模板信息表中的字段包括模板分類ID、模板名稱、模板編碼、是否末級、構件信息ID等。

2）形象信息。形象信息表中的字段包括形象批次ID、工點ebs_id、工點ID、形象名稱、形象編號、形象單位、工程量單位、形象量、構件信息ID、項目信息ID等。

3）材料信息。材料信息表中的字段包括材料分類ID、材料名稱、材料編碼、材料規格、材料型號等。

4）項目信息。項目信息表中的字段包括項目名稱、項目簡稱、所屬公司、所屬部門ID、項目性質等。

本系統共創建了35張數據庫表，除上述表外，還構建了存儲材料分類、企業定額、企業公式、實例模板分類等數據表。部分數據表如表1所示。各數據庫表之間的邏輯關系如圖3所示。

4" 系統開發及實現

4.1" 系統開發環境及工具

系統選用如表2所示的開發工具進行工程算量系統的實現。

4.2" 基礎設置模塊

基礎設置模塊包括添加物資類別、材料清單，進行構件定義，添加實例模板和設置企業定額功能，是系統內的重要組成部分，主要為后續業務提供相關基礎數據。物資類別為配置物資清單的所屬類別，分類支持多級，同時支持從主數據系統接入物資類別數據；材料清單展示物資類別下的全部清單數據，并支持從主數據系統接入材料清單數據；構件定義用于維護構件分類及其相關構件的類型參數，例如幾何參數、計算參數、鋼筋參數以及其他參數，并設定某些參數作為工程量屬性，該數據為園林等工具端的基礎數據，通過接口同步到各端進行建模處理；實例模板作為工點后續實例化的基礎數據；企業定額可針對勞務清單項進行算量方式預設，可單項、批量設置，支持定義算量公式及參數名稱、定義清單引用的清單項、定義常量的常量值，支持從成本系統接入企業清單庫數據，并基于此進行算量方式設置。其中企業定額的預設算量公式以定額人力挖基坑（Q）為例，設參數長為h，寬為w，深度為d，工作面為s，放坡系數為k，則Q可用式（1）表示：

（1）

上述功能具體如圖4、圖5所示。

4.3" 要素掛接模塊

要素掛接模塊包含清單掛接、勞務掛接和材料掛接功能。將分解后的形象按照幅段的形式統計掛接信息，可以批量對幅段和形象進行掛接操作。清單掛接功能將形象與項目的業主主合同信息進行掛接操作；勞務掛接功能將形象與企業定額進行掛接操作；材料掛接功能用于將形象與物資清單進行掛接操作。這些分別形成后續清單量算量、勞務量算量和材料量算量業務數據的基礎。此外，該模塊還支持從進度系統同步接入數據。具體如圖6所示。

4.4" 工程算量模塊

工程算量模塊包含統計算量表、工程量、材料量、勞務量和清單量的功能。通過研究和分析工程的工程量計算規則，我們分別定義了各專業工程各構件類型的計量方式以及計量工程量的屬性名稱，實現工程量的自動計算。算量表功能可以將某工點的算量結果從相關工具端拉取到本系統，同時展示相關形象的“材料明細”和“工程量明細”。工程量功能以多列列表的形式展示算量表的工程量明細數據，工程量明細數據根據構件類型設置的工程量屬性來匹配算量表的算量結果；材料量功能在進行算量時，根據掛接的物資匹配算量表的材料明細數據，生成材料工程量，并支持手動編輯形象的工程量，同時支持選中多個形象以合并對象的形式展示其掛接項的算量信息；勞務量功能基于算量表的基礎數據并結合預定義的企業定額算量方式，可自動計算和匯總各工點形象構件的勞務工程量，也可手動錄入工程量進行算量，支持多個形象同時設置相關勞務量數據，算量狀態可顯示各形象掛接的勞務項算量完成度；清單量功能基于算量表基礎數據并結合手動定義的業主清單項算量方式，可計算和匯總各工點形象構件業主清單工程量，算量狀態可顯示各形象掛接的業主清單項算量完成度。具體如圖7所示。

4.5" 統計報表模塊

統計報表模塊支持匯總工程量、材料量、勞務量和清單量，通過調研一線業務人員常用的工程量統計報表，通過結構化設計，實現統計報表的自動生成。工程量統計報表、材料量統計報表、勞務量統計報表和清單量統計報表分別統計匯總了項目各工點的工程量、材料量、勞務量和清單量。其中工程量統計報表既支持單個工點匯總及導出，也支持多個工點匯總及導出，材料量統計報表、勞務量統計報表和清單量統計報表僅支持單個工點匯總及導出。同時，勞務量統計報表可以查看引用該定額的形象的明細數據。具體如圖8所示。

5" 結" 論

基于Web的工程算量系統通過與Revit工具端的數據聯動，有效解決了傳統工程量計算方法中工作量大、計算誤差、標準不統一等問題。系統通過導入CAD圖紙自動分析識別圖紙中的二維圖線、文本、填充、標注對象等元素，實現快速建模，統計工程量后并上傳到Web端，Web端復核工程量并生成統計報表。該系統顯著提高了項目中工程量計算的效率與準確性，推動了工程量數字化，減輕了相關人員的工作負擔。工程量的準確統計能有效控制項目成本，推動了建筑行業的快速發展。

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作者簡介：魯文志（1990—），男，漢族，安徽馬鞍山人，學士，研究方向：市政工程技術。

收稿日期：2024-08-28

基金項目：中鐵四局集團有限公司科技研發項目（2023-40）