2019年电力行业QC成果报告-用于提高山地密林测量效率的工器具研制

用于提高山地密林测量效率的工器具研制（创新型）“移山”QC小组2019年4月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u一、 前言 1二、 小组简介 2三、 选择课题 3四、 设定目标及目标可行性分析 5五、 提出方案并确定最佳方案 5六、 制定对策 7七、 对策实施 7八、 实施效果 10九、 QC小组活动收获及下一步打算 11附件1：创新型棱镜专利证书 13附件2：山区密林工程测量作业指导书 14用于提高山地密林测量效率的工器具研制移山QC小组前言广东阳江抽水蓄能电站位于广东省阳春市与电白县交界处的八甲山区，地理位置处于广州～湛江粤西片的中部，直线距广州市230km，距阳春市50km，距广东阳江市60km。电站规划装机容量2400MW，分两期建设，近期装机容量1200MW，机组单机容量400MW。工程地处北回归线以南，属亚热带季风气候，雨量充沛，冬季温暖，夏季多雨，山脚植被茂盛，山坡植被茂密。上水库地处阳春市八甲镇南西约8km的河尾山林场，即白水河的源头九曲河处，下水库位于阳春市八甲镇南西5km的高屋村石祥、更口、丰田一带，上、下水库落差约670m。因地势起伏较大、植被茂盛等因素给前期工程测量带来了较大麻烦，效率低下。图1原始地形图工程的进度与测量有着密切关系，测量数据是方案设计的基础。由于水利水电工程基本位于偏远的山区，现场条件较差，植被茂盛，人迹罕至，采用无人机测量偏差很大，不能为设计提供较准确的数据；GPS测量机械信号故障率较大，测量控制网不能控制到位，也会造成数据偏差，地形地貌部分不能在图中展示，对方案设计影响较大。因此，阳江抽水蓄能电站特成立“移山”QC小组开展创新型课题QC活动，以阳蓄电站项目为依托，着眼于现场测量效率存在的问题，紧紧围绕“智能、高效、可靠”绿色电网的战略目标，以创新的思路、创新的手段、创新的技术推动和提升阳蓄电站的测量质量。小组简介（一）小组概况表1移山QC小组基本情况汇总表小组名称移山QC小组注册编号课题名称用于山地密林测量棱镜头的研制成立时间2018年1月课题类型创新型课题活动日期2018.1.20～2018.11.20小组成员10人当年活动次数8次（二）小组成员简介表2移山QC小组成员统计表序号姓名性别年龄文化程度职务小组分工1张吉道男24本科组长（助工）组长，方案策划2姚小朋男30本科组员（工程师）规划、咨询3英鹏涛男35硕士组员（高工）规划、咨询4付山男26硕士组员（工程师）组织协调5张琪琦男30硕士组员（工程师）组织协调6周刚男43本科组员（工程师）调研分析7郑宇男51专科组员（助工）方案实施及应用8张庆男44专科组员（助工）方案实施及应用9向宇阳男24本科组员（助工）方案实施及应用10黄鹤程男27硕士组员（工程师）现场测试及效果评价（三）制定计划为了实现以上目标，我们小组制订了详细的活动计划并在活动过程中对照实施，具体见表3。表3QC活动计划表制表人：张吉道时间：2018年4月选择课题（一）问题的提出阳蓄电站工程测量的主要特点：一是现场地形地貌条件差，山势崎岖，地形地貌条件复杂多变；二是植被茂盛容易受到遮挡，阳蓄电站地处自然保护区，当地人迹罕至，植被茂盛；三是测量工作效率低，由于前受前两个因素制约，现场测量工作强度高，难度大。全站仪具有精度高、对现场适应性好、数据处理迅速等优点。综合现场测量工作的主要特点，阳蓄山地密林测量主要采用全站仪进行。工程测量主要用于建筑、水利、交通、矿山等工程领域，这些工程中经常用全站仪对原始地形进行测量、放样等工作。全站仪的工作原理是其仪器内部的光敏二极管发射调制红外光经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收，由仪器内部的内、外光路调制光的相位差来间接计算光的传播时间，计算实测距离、角度等。整个测量过程的实现需要具备三个条件：完好的全站仪、反射棱镜、良好的光传播条件。在使用全站仪进行测量的三个必备条件中，前两个条件，即完好的全站仪和正常使用的反射棱镜容易满足，由于现场存在距离过远，山势崎岖，植被茂密等不利因素，良好的光传播条件难以保证。提出问题：由于工程位于较偏僻的山区，其茂密植被、地形、地势等因素会对测量工作产生较大的影响，尤其在山地密林中进行远距离测量放样工作，棱镜头会由于周围茂密植被的影响而难以寻找，故会使测量放样的效率大大降低。QC小组经过分析、讨论、验证，我们最终确定了主要原因：在山地密林中进行测量放样工作时，尤其是远距离的放样及崎岖地势与茂密大树植被同时出现，会使得由全站仪处搜寻棱镜位置的难度增大。（二）课题确定小组根据问题分析结果进行了课题选择和最终确定。课题选择主要以解决实际问题为根本，以具备现场可行性为前提，主要是从三个方面的思路进行了考虑：增加现场人力及设备投入：如果仅依靠增加现场人力的投入来完善测绘，不仅不合现场实际，而且与公司的“智能、高效、可靠”绿色电网的战略目标相违背。选择其他替代测量设备：小组在调研过程中了解到现行的工程测量仪器中GPS测量仪为首选使用，方便、简洁、小巧，但在使用过程中，GPS测量仪信号故障率较高，根据本工程现场密林测量时统计GPS测量仪距基站超过800m信号故障率为50%，间距超过1㎞密林测量时信号故障率达80%，间距超过1.5km时密林测量时基本不能使用，数据误差极大。无人机测绘采用遥感技术能够快速的在复杂的地形测绘，但其高程上的误差较大，不能提供全面精确的数据，对于密林测量也有一定的局限性。全站仪在工程测绘中有着它不可取代的优势，快速、简易，而在短距离（100米以内）、低精度（1/200、1/500）的测量中，如碎部点测定中，有着其优势，工程测量中有着广泛的运用。但是这些都不适用于密林测量。另外，全站仪配套设备基本上可以在各种地形中使用，在全面分析、研究测绘工作的基础上研制而成，已经比较完善，涵盖的环境比较全面，替换为其他测量设备很有可能带来新的问题。研制和改进专门用于山地测量的工器具研制：近年来，光技术在工程领域应用不断深入，在改善危险辨识、夜间作业、工程施工监控项目成本等方面取得了显著成果。考虑引进光技术到测绘中，通过光技术对棱镜头进行创新设计，是提高测量效率，降低工时的新的思路。针对以上现状，本QC小组集思广义、开拓创新，提出开发一种结构简单、成本低、通用于一般场地的测量放样工作、专用于山地密林测量放样的方法，切实提高工程测绘效率。根据对全站仪测量过程分析，小组确定了主要课题任务是研制一种用于提高山地密林测量效率的新型棱镜。课题名称确定为：用于提高山地密林测量效率的工器具研制。设定目标及目标可行性分析（一）目标确立1、本次课题目标：研发出提高山地密林测量效率的新型棱镜。2、目标值：（1）提高全站仪测量效率50%；（2）结果准确率达到95%以上。（二）目标可行性分析图2目标可行性分析提出方案并确定最佳方案（一）提出方案因此我小组针对前期现状调查情况，制定了棱镜功能需求分析，如表4。表4棱镜头需求分析序号功能需求1使用便利系统运行稳定，操作简单，方便携带，能适应复杂的工地环境；2便于发现在复杂或不同的背景颜色中，易于发现；制表人：张琪琦时间：2018.9.8小组经过讨论，总结归纳，根据功能需求共提出了两种棱镜头研发方案，如表5。表5方案构想比选项目方案一（闪光灯+棱镜头）方案二（定位器+棱镜头+PC端）基本思路闪光灯位于觇牌上，测量时开启闪光灯。定位器位于觇牌，PC端查看位置，查找方位。测量查找难度简单较难系统开发难度简单较难实时测量满足满足成本仅棱镜头开改造费，约0.6万元，较低。高，定位器约200元一台，PC平板电脑约2000元，改造费用约6000元。工期较短，仅对棱镜头改造。长，移动端和PC端均要安装软件，还需对棱镜头改造。选择✔制表人：姚小朋时间：2018.10.6（二）确定最佳方案根据总体方案的比选结果，小组对总方案进行了进一步分解：一种用于山地密林的测量棱镜头，包括棱镜、棱镜框和觇牌，所述棱镜设于棱镜框内，所述觇牌围设于棱镜框的上端和两侧，所述棱镜框的下端设有用于与对中杆连接的转换接头，所述棱镜框上设有主闪光灯。1)觇牌上设有三个辅闪光灯。2)棱镜框上设有主闪光灯开关和辅闪光灯开关。3)棱镜框上设有对主闪光灯和辅闪光灯进行充电的充电接口。4)棱镜框上还设有电量指示灯。5)主闪光灯设于棱镜的上方。6)转换接头上设有限位按钮。7)各辅闪光灯的颜色不同。制定对策表6对策制定方案对策目标措施地点责任人完成时间检查人闪光灯+棱镜头棱镜头功能设计设计棱镜头功能架构图根据棱镜头结构，提出棱镜头需拥有的基本功能；办公室张吉道9月25日姚小朋硬件棱镜2套采购2套棱镜及10套闪光灯。开发工作室张吉道10月1日姚小朋软件CAD制图软件现场测试选择密林实验在工程现场进行测试测量工作组张庆11月5日英鹏涛使用培训相关人员会使用该棱镜头，具备应用的条件。在工程现场进行培训开发工作室张吉道11月5日英鹏涛制表人：张琪琦时间：2018.9.20对策实施（一）对策实施一：棱镜头功能设计根据小组根据所需棱镜头的特点，绘制出棱镜头结构图如下：图3棱镜结构示意图（左：前视图右：后视图）注：棱镜（1）、棱镜框（3）和觇牌（2），所述棱镜（1）设于棱镜框（3）内，所述觇牌（2）围设于棱镜框（3）的上端和两侧，所述棱镜框（3）的下端设有用于与对中杆（14）连接的转换接头（13），其特征在于：所述棱镜框（3）上设有主闪光灯（5）。（二）对策实施二：产品制作小组购买棱镜2套（莱卡），闪光灯10套，经过专门设计和加工形成了成品图如右下图。图4实物图（左：老式棱镜中：新型棱镜主闪光灯右：新型棱镜主+辅助闪光灯）（三）对策实施三：现场测试测试主要是根据现场采用新型棱镜头，进行试验，主要测试的内容是：检查棱镜头的闪光灯亮度是否足够；是否能够让测量仪操作人员容易寻找；使用过程中是否存在其他新增问题。图5现场测试试验（四）对策实施四：使用培训调试完成后，QC小组成员组织当前电站项目测量人员进行新型棱镜使用的培训。小组成员逐一介绍新型棱镜各个功能的使用和运用时注意事项，图6为培训照片。图6培训照片实施效果（一）课题目标效果我们小组分别使用老式及新型棱镜对30个测量地点的测量情况进行分析，我们得到以下数据：老式棱镜：有27个测量点坐标被测出，棱镜位置确定所需时间1~5min，其中3个测量点确定棱镜位置失败，数据未测出，平均耗时3min。新型棱镜：30个测量点坐标均被测出，棱镜位置确定所需时间3s~30s，平均耗时16.5s。表7课题实施效果情况方案成功测出点数棱镜位置确定耗时平均耗时老式棱镜27（90%）1~5min3min新型棱镜30（100%）3s~30s16.5s结果：一次测量成功率达到100%，测量耗时降低91％，完成设定目标。（二）经济效益分析本次研制的新型棱镜，大大地提高了山地密林测量效率，对于工程项目有一定的降本增效作用，运用期1个月的经济效益分析，具体如表8。表8成本分析项目经济效益分析人工每个标段监理1人，业主1人，施工单位4人，每人每天节省2.5小时左右的时间，总共节约1*30*6*2.5/8=56.25工日，按照150元/工日，共计18.7*150=8437.5元设备折旧现场购置2套棱镜，单价500元，三年报废，折旧费共计2*500*1/3/12=27.8元。合计节约8437.5-27.8=8409.7元制表人：付山时间：2018.10.30按照现有的现场施工强度，每年节约测量成本约10万元，随着主体工程全面开工，阳蓄电站标段较多，工作内容成倍增加，如果继续推广应用，经济效益非常可观。（三）社会效益分析建设期间如果持续应用创新，不仅可以大幅提高测量效率，同时避免了不必要的树木砍伐，保护了环境，符合公司节能环保理念，生态效益显著。（四）取得的技术成果本QC小组的成员参与并研发了一种用于山地密林的测量棱镜头，并申报专利成功（见附件1）。小组于2018年10月开始对山区密林测量作业工作原理、实施流程、作业步骤、注意事项等进行了全面总结，编制了《山区密林工程测量作业指导书》（编号：Q/CSG-PGC-JGX433001-2018）（见附件2）。QC小组活动收获及下一步打算1.本次QC小组活动提高了远距离及山地密林测量效率，节约了工时。在提高小组QC方法的运用能力以及QC活动的积极性的同时，小