2019年電力行業(yè)QC成果報(bào)告-用于提高山地密林測(cè)量效率的工器具研制

用于提高山地密林測(cè)量效率的工器具研制（創(chuàng)新型）“移山”QC小組2019年4月

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、 前言 1二、 小組簡(jiǎn)介 2三、 選擇課題 3四、 設(shè)定目標(biāo)及目標(biāo)可行性分析 5五、 提出方案并確定最佳方案 5六、 制定對(duì)策 7七、 對(duì)策實(shí)施 7八、 實(shí)施效果 10九、 QC小組活動(dòng)收獲及下一步打算 11附件1：創(chuàng)新型棱鏡專利證書(shū) 13附件2：山區(qū)密林工程測(cè)量作業(yè)指導(dǎo)書(shū) 14用于提高山地密林測(cè)量效率的工器具研制移山QC小組前言廣東陽(yáng)江抽水蓄能電站位于廣東省陽(yáng)春市與電白縣交界處的八甲山區(qū)，地理位置處于廣州～湛江粵西片的中部，直線距廣州市230km，距陽(yáng)春市50km，距廣東陽(yáng)江市60km。電站規(guī)劃裝機(jī)容量2400MW，分兩期建設(shè)，近期裝機(jī)容量1200MW，機(jī)組單機(jī)容量400MW。工程地處北回歸線以南，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，冬季溫暖，夏季多雨，山腳植被茂盛，山坡植被茂密。上水庫(kù)地處陽(yáng)春市八甲鎮(zhèn)南西約8km的河尾山林場(chǎng)，即白水河的源頭九曲河處，下水庫(kù)位于陽(yáng)春市八甲鎮(zhèn)南西5km的高屋村石祥、更口、豐田一帶，上、下水庫(kù)落差約670m。因地勢(shì)起伏較大、植被茂盛等因素給前期工程測(cè)量帶來(lái)了較大麻煩，效率低下。圖1原始地形圖工程的進(jìn)度與測(cè)量有著密切關(guān)系，測(cè)量數(shù)據(jù)是方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。由于水利水電工程基本位于偏遠(yuǎn)的山區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)條件較差，植被茂盛，人跡罕至，采用無(wú)人機(jī)測(cè)量偏差很大，不能為設(shè)計(jì)提供較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；GPS測(cè)量機(jī)械信號(hào)故障率較大，測(cè)量控制網(wǎng)不能控制到位，也會(huì)造成數(shù)據(jù)偏差，地形地貌部分不能在圖中展示，對(duì)方案設(shè)計(jì)影響較大。因此，陽(yáng)江抽水蓄能電站特成立“移山”QC小組開(kāi)展創(chuàng)新型課題QC活動(dòng)，以陽(yáng)蓄電站項(xiàng)目為依托，著眼于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量效率存在的問(wèn)題，緊緊圍繞“智能、高效、可靠”綠色電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，以創(chuàng)新的思路、創(chuàng)新的手段、創(chuàng)新的技術(shù)推動(dòng)和提升陽(yáng)蓄電站的測(cè)量質(zhì)量。小組簡(jiǎn)介（一）小組概況表1移山QC小組基本情況匯總表小組名稱移山QC小組注冊(cè)編號(hào)課題名稱用于山地密林測(cè)量棱鏡頭的研制成立時(shí)間2018年1月課題類型創(chuàng)新型課題活動(dòng)日期2018.1.20～2018.11.20小組成員10人當(dāng)年活動(dòng)次數(shù)8次（二）小組成員簡(jiǎn)介表2移山QC小組成員統(tǒng)計(jì)表序號(hào)姓名性別年齡文化程度職務(wù)小組分工1張吉道男24本科組長(zhǎng)（助工）組長(zhǎng)，方案策劃2姚小朋男30本科組員（工程師）規(guī)劃、咨詢3英鵬濤男35碩士組員（高工）規(guī)劃、咨詢4付山男26碩士組員（工程師）組織協(xié)調(diào)5張琪琦男30碩士組員（工程師）組織協(xié)調(diào)6周剛男43本科組員（工程師）調(diào)研分析7鄭宇男51?？平M員（助工）方案實(shí)施及應(yīng)用8張慶男44?？平M員（助工）方案實(shí)施及應(yīng)用9向宇陽(yáng)男24本科組員（助工）方案實(shí)施及應(yīng)用10黃鶴程男27碩士組員（工程師）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及效果評(píng)價(jià)（三）制定計(jì)劃為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，我們小組制訂了詳細(xì)的活動(dòng)計(jì)劃并在活動(dòng)過(guò)程中對(duì)照實(shí)施，具體見(jiàn)表3。表3QC活動(dòng)計(jì)劃表制表人：張吉道時(shí)間：2018年4月選擇課題（一）問(wèn)題的提出陽(yáng)蓄電站工程測(cè)量的主要特點(diǎn)：一是現(xiàn)場(chǎng)地形地貌條件差，山勢(shì)崎嶇，地形地貌條件復(fù)雜多變；二是植被茂盛容易受到遮擋，陽(yáng)蓄電站地處自然保護(hù)區(qū)，當(dāng)?shù)厝僳E罕至，植被茂盛；三是測(cè)量工作效率低，由于前受前兩個(gè)因素制約，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作強(qiáng)度高，難度大。全站儀具有精度高、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性好、數(shù)據(jù)處理迅速等優(yōu)點(diǎn)。綜合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作的主要特點(diǎn)，陽(yáng)蓄山地密林測(cè)量主要采用全站儀進(jìn)行。工程測(cè)量主要用于建筑、水利、交通、礦山等工程領(lǐng)域，這些工程中經(jīng)常用全站儀對(duì)原始地形進(jìn)行測(cè)量、放樣等工作。全站儀的工作原理是其儀器內(nèi)部的光敏二極管發(fā)射調(diào)制紅外光經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后，經(jīng)同一路徑反射回來(lái)，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收，由儀器內(nèi)部的內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差來(lái)間接計(jì)算光的傳播時(shí)間，計(jì)算實(shí)測(cè)距離、角度等。整個(gè)測(cè)量過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要具備三個(gè)條件：完好的全站儀、反射棱鏡、良好的光傳播條件。在使用全站儀進(jìn)行測(cè)量的三個(gè)必備條件中，前兩個(gè)條件，即完好的全站儀和正常使用的反射棱鏡容易滿足，由于現(xiàn)場(chǎng)存在距離過(guò)遠(yuǎn)，山勢(shì)崎嶇，植被茂密等不利因素，良好的光傳播條件難以保證。提出問(wèn)題：由于工程位于較偏僻的山區(qū)，其茂密植被、地形、地勢(shì)等因素會(huì)對(duì)測(cè)量工作產(chǎn)生較大的影響，尤其在山地密林中進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量放樣工作，棱鏡頭會(huì)由于周圍茂密植被的影響而難以尋找，故會(huì)使測(cè)量放樣的效率大大降低。QC小組經(jīng)過(guò)分析、討論、驗(yàn)證，我們最終確定了主要原因：在山地密林中進(jìn)行測(cè)量放樣工作時(shí)，尤其是遠(yuǎn)距離的放樣及崎嶇地勢(shì)與茂密大樹(shù)植被同時(shí)出現(xiàn)，會(huì)使得由全站儀處搜尋棱鏡位置的難度增大。（二）課題確定小組根據(jù)問(wèn)題分析結(jié)果進(jìn)行了課題選擇和最終確定。課題選擇主要以解決實(shí)際問(wèn)題為根本，以具備現(xiàn)場(chǎng)可行性為前提，主要是從三個(gè)方面的思路進(jìn)行了考慮：增加現(xiàn)場(chǎng)人力及設(shè)備投入：如果僅依靠增加現(xiàn)場(chǎng)人力的投入來(lái)完善測(cè)繪，不僅不合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，而且與公司的“智能、高效、可靠”綠色電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)相違背。選擇其他替代測(cè)量設(shè)備：小組在調(diào)研過(guò)程中了解到現(xiàn)行的工程測(cè)量?jī)x器中GPS測(cè)量?jī)x為首選使用，方便、簡(jiǎn)潔、小巧，但在使用過(guò)程中，GPS測(cè)量?jī)x信號(hào)故障率較高，根據(jù)本工程現(xiàn)場(chǎng)密林測(cè)量時(shí)統(tǒng)計(jì)GPS測(cè)量?jī)x距基站超過(guò)800m信號(hào)故障率為50%，間距超過(guò)1㎞密林測(cè)量時(shí)信號(hào)故障率達(dá)80%，間距超過(guò)1.5km時(shí)密林測(cè)量時(shí)基本不能使用，數(shù)據(jù)誤差極大。無(wú)人機(jī)測(cè)繪采用遙感技術(shù)能夠快速的在復(fù)雜的地形測(cè)繪，但其高程上的誤差較大，不能提供全面精確的數(shù)據(jù)，對(duì)于密林測(cè)量也有一定的局限性。全站儀在工程測(cè)繪中有著它不可取代的優(yōu)勢(shì)，快速、簡(jiǎn)易，而在短距離（100米以內(nèi)）、低精度（1/200、1/500）的測(cè)量中，如碎部點(diǎn)測(cè)定中，有著其優(yōu)勢(shì)，工程測(cè)量中有著廣泛的運(yùn)用。但是這些都不適用于密林測(cè)量。另外，全站儀配套設(shè)備基本上可以在各種地形中使用，在全面分析、研究測(cè)繪工作的基礎(chǔ)上研制而成，已經(jīng)比較完善，涵蓋的環(huán)境比較全面，替換為其他測(cè)量設(shè)備很有可能帶來(lái)新的問(wèn)題。研制和改進(jìn)專門(mén)用于山地測(cè)量的工器具研制：近年來(lái)，光技術(shù)在工程領(lǐng)域應(yīng)用不斷深入，在改善危險(xiǎn)辨識(shí)、夜間作業(yè)、工程施工監(jiān)控項(xiàng)目成本等方面取得了顯著成果?？紤]引進(jìn)光技術(shù)到測(cè)繪中，通過(guò)光技術(shù)對(duì)棱鏡頭進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是提高測(cè)量效率，降低工時(shí)的新的思路。針對(duì)以上現(xiàn)狀，本QC小組集思廣義、開(kāi)拓創(chuàng)新，提出開(kāi)發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、通用于一般場(chǎng)地的測(cè)量放樣工作、專用于山地密林測(cè)量放樣的方法，切實(shí)提高工程測(cè)繪效率。根據(jù)對(duì)全站儀測(cè)量過(guò)程分析，小組確定了主要課題任務(wù)是研制一種用于提高山地密林測(cè)量效率的新型棱鏡。課題名稱確定為：用于提高山地密林測(cè)量效率的工器具研制。設(shè)定目標(biāo)及目標(biāo)可行性分析（一）目標(biāo)確立1、本次課題目標(biāo)：研發(fā)出提高山地密林測(cè)量效率的新型棱鏡。2、目標(biāo)值：（1）提高全站儀測(cè)量效率50%；（2）結(jié)果準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上。（二）目標(biāo)可行性分析圖2目標(biāo)可行性分析提出方案并確定最佳方案（一）提出方案因此我小組針對(duì)前期現(xiàn)狀調(diào)查情況，制定了棱鏡功能需求分析，如表4。表4棱鏡頭需求分析序號(hào)功能需求1使用便利系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，方便攜帶，能適應(yīng)復(fù)雜的工地環(huán)境；2便于發(fā)現(xiàn)在復(fù)雜或不同的背景顏色中，易于發(fā)現(xiàn)；制表人：張琪琦時(shí)間：2018.9.8小組經(jīng)過(guò)討論，總結(jié)歸納，根據(jù)功能需求共提出了兩種棱鏡頭研發(fā)方案，如表5。表5方案構(gòu)想比選項(xiàng)目方案一（閃光燈+棱鏡頭）方案二（定位器+棱鏡頭+PC端）基本思路閃光燈位于覘牌上，測(cè)量時(shí)開(kāi)啟閃光燈。定位器位于覘牌，PC端查看位置，查找方位。測(cè)量查找難度簡(jiǎn)單較難系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度簡(jiǎn)單較難實(shí)時(shí)測(cè)量滿足滿足成本僅棱鏡頭開(kāi)改造費(fèi)，約0.6萬(wàn)元，較低。高，定位器約200元一臺(tái)，PC平板電腦約2000元，改造費(fèi)用約6000元。工期較短，僅對(duì)棱鏡頭改造。長(zhǎng)，移動(dòng)端和PC端均要安裝軟件，還需對(duì)棱鏡頭改造。選擇?制表人：姚小朋時(shí)間：2018.10.6（二）確定最佳方案根據(jù)總體方案的比選結(jié)果，小組對(duì)總方案進(jìn)行了進(jìn)一步分解：一種用于山地密林的測(cè)量棱鏡頭，包括棱鏡、棱鏡框和覘牌，所述棱鏡設(shè)于棱鏡框內(nèi)，所述覘牌圍設(shè)于棱鏡框的上端和兩側(cè)，所述棱鏡框的下端設(shè)有用于與對(duì)中桿連接的轉(zhuǎn)換接頭，所述棱鏡框上設(shè)有主閃光燈。1)覘牌上設(shè)有三個(gè)輔閃光燈。2)棱鏡框上設(shè)有主閃光燈開(kāi)關(guān)和輔閃光燈開(kāi)關(guān)。3)棱鏡框上設(shè)有對(duì)主閃光燈和輔閃光燈進(jìn)行充電的充電接口。4)棱鏡框上還設(shè)有電量指示燈。5)主閃光燈設(shè)于棱鏡的上方。6)轉(zhuǎn)換接頭上設(shè)有限位按鈕。7)各輔閃光燈的顏色不同。制定對(duì)策表6對(duì)策制定方案對(duì)策目標(biāo)措施地點(diǎn)責(zé)任人完成時(shí)間檢查人閃光燈+棱鏡頭棱鏡頭功能設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)棱鏡頭功能架構(gòu)圖根據(jù)棱鏡頭結(jié)構(gòu)，提出棱鏡頭需擁有的基本功能；辦公室張吉道9月25日姚小朋硬件棱鏡2套采購(gòu)2套棱鏡及10套閃光燈。開(kāi)發(fā)工作室張吉道10月1日姚小朋軟件CAD制圖軟件現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試選擇密林實(shí)驗(yàn)在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試測(cè)量工作組張慶11月5日英鵬濤使用培訓(xùn)相關(guān)人員會(huì)使用該棱鏡頭，具備應(yīng)用的條件。在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行培訓(xùn)開(kāi)發(fā)工作室張吉道11月5日英鵬濤制表人：張琪琦時(shí)間：2018.9.20對(duì)策實(shí)施（一）對(duì)策實(shí)施一：棱鏡頭功能設(shè)計(jì)根據(jù)小組根據(jù)所需棱鏡頭的特點(diǎn)，繪制出棱鏡頭結(jié)構(gòu)圖如下：圖3棱鏡結(jié)構(gòu)示意圖（左：前視圖右：后視圖）注：棱鏡（1）、棱鏡框（3）和覘牌（2），所述棱鏡（1）設(shè)于棱鏡框（3）內(nèi)，所述覘牌（2）圍設(shè)于棱鏡框（3）的上端和兩側(cè)，所述棱鏡框（3）的下端設(shè)有用于與對(duì)中桿（14）連接的轉(zhuǎn)換接頭（13），其特征在于：所述棱鏡框（3）上設(shè)有主閃光燈（5）。（二）對(duì)策實(shí)施二：產(chǎn)品制作小組購(gòu)買棱鏡2套（萊卡），閃光燈10套，經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)和加工形成了成品圖如右下圖。圖4實(shí)物圖（左：老式棱鏡中：新型棱鏡主閃光燈右：新型棱鏡主+輔助閃光燈）（三）對(duì)策實(shí)施三：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試測(cè)試主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采用新型棱鏡頭，進(jìn)行試驗(yàn)，主要測(cè)試的內(nèi)容是：檢查棱鏡頭的閃光燈亮度是否足夠；是否能夠讓測(cè)量?jī)x操作人員容易尋找；使用過(guò)程中是否存在其他新增問(wèn)題。圖5現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)（四）對(duì)策實(shí)施四：使用培訓(xùn)調(diào)試完成后，QC小組成員組織當(dāng)前電站項(xiàng)目測(cè)量人員進(jìn)行新型棱鏡使用的培訓(xùn)。小組成員逐一介紹新型棱鏡各個(gè)功能的使用和運(yùn)用時(shí)注意事項(xiàng)，圖6為培訓(xùn)照片。圖6培訓(xùn)照片實(shí)施效果（一）課題目標(biāo)效果我們小組分別使用老式及新型棱鏡對(duì)30個(gè)測(cè)量地點(diǎn)的測(cè)量情況進(jìn)行分析，我們得到以下數(shù)據(jù)：老式棱鏡：有27個(gè)測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)被測(cè)出，棱鏡位置確定所需時(shí)間1~5min，其中3個(gè)測(cè)量點(diǎn)確定棱鏡位置失敗，數(shù)據(jù)未測(cè)出，平均耗時(shí)3min。新型棱鏡：30個(gè)測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)均被測(cè)出，棱鏡位置確定所需時(shí)間3s~30s，平均耗時(shí)16.5s。表7課題實(shí)施效果情況方案成功測(cè)出點(diǎn)數(shù)棱鏡位置確定耗時(shí)平均耗時(shí)老式棱鏡27（90%）1~5min3min新型棱鏡30（100%）3s~30s16.5s結(jié)果：一次測(cè)量成功率達(dá)到100%，測(cè)量耗時(shí)降低91％，完成設(shè)定目標(biāo)。（二）經(jīng)濟(jì)效益分析本次研制的新型棱鏡，大大地提高了山地密林測(cè)量效率，對(duì)于工程項(xiàng)目有一定的降本增效作用，運(yùn)用期1個(gè)月的經(jīng)濟(jì)效益分析，具體如表8。表8成本分析項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析人工每個(gè)標(biāo)段監(jiān)理1人，業(yè)主1人，施工單位4人，每人每天節(jié)省2.5小時(shí)左右的時(shí)間，總共節(jié)約1*30*6*2.5/8=56.25工日，按照150元/工日，共計(jì)18.7*150=8437.5元設(shè)備折舊現(xiàn)場(chǎng)購(gòu)置2套棱鏡，單價(jià)500元，三年報(bào)廢，折舊費(fèi)共計(jì)2*500*1/3/12=27.8元。合計(jì)節(jié)約8437.5-27.8=8409.7元制表人：付山時(shí)間：2018.10.30按照現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)施工強(qiáng)度，每年節(jié)約測(cè)量成本約10萬(wàn)元，隨著主體工程全面開(kāi)工，陽(yáng)蓄電站標(biāo)段較多，工作內(nèi)容成倍增加，如果繼續(xù)推廣應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。（三）社會(huì)效益分析建設(shè)期間如果持續(xù)應(yīng)用創(chuàng)新，不僅可以大幅提高測(cè)量效率，同時(shí)避免了不必要的樹(shù)木砍伐，保護(hù)了環(huán)境，符合公司節(jié)能環(huán)保理念，生態(tài)效益顯著。（四）取得的技術(shù)成果本QC小組的成員參與并研發(fā)了一種用于山地密林的測(cè)量棱鏡頭，并申報(bào)專利成功（見(jiàn)附件1）。小組于2018年10月開(kāi)始對(duì)山區(qū)密林測(cè)量作業(yè)工作原理、實(shí)施流程、作業(yè)步驟、注意事項(xiàng)等進(jìn)行了全面總結(jié)，編制了《山區(qū)密林工程測(cè)量作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》（編號(hào)：Q/CSG-PGC-JGX433001-2018）（見(jiàn)附件2）。QC小組活動(dòng)收獲及下一步打算1.本次QC小組活動(dòng)提高了遠(yuǎn)距離及山地密林測(cè)量效率，節(jié)約了工時(shí)。在提高小組QC方法的運(yùn)用能力以及QC活動(dòng)的積極性的同時(shí)，小