基于Web的工程算量系統(tǒng)開發(fā)

摘" 要：建筑行業(yè)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(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術在建筑行業(yè)的快速發(fā)展和普遍應用，為推進工程量數(shù)字化、建筑業(yè)項目流程自動化，設計并實現(xiàn)了基于Web的工程算量系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用Java作為系統(tǒng)后端開發(fā)語言，利用Vue技術開發(fā)系統(tǒng)界面。利用SQL Server開發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，結合微服務框架進行工程算量系統(tǒng)的開發(fā)。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(xiàn)工程量的自動統(tǒng)計。同時，通過結構化設計，能夠實現(xiàn)統(tǒng)計表的自動生成。通過檢驗，該系統(tǒng)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(tǒng)計；成本控制；Java開發(fā)

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(shù)字孿生與物聯(lián)網(wǎng)技術加速融合的產(chǎn)業(yè)背景下，隨著建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM）技術、大數(shù)據(jù)等前沿技術在建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各種用于工程算量的系統(tǒng)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(shù)工程算量系統(tǒng)往往存在諸多問題，例如需要手動輸入大量數(shù)據(jù)，不僅耗時費力，還可能造成一定的誤差；系統(tǒng)兼容性差，數(shù)據(jù)難以共享和集成；系統(tǒng)功能復雜，非專業(yè)人士難以操作；在數(shù)據(jù)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(tǒng)的工程量計算方法是人工讀取專業(yè)施工圖，借助Excel工具計算工程量，并統(tǒng)計、分析各種工程數(shù)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(tǒng)一；工程量數(shù)據(jù)復用率低。為進一步解決上述問題，基于Web的工程算量系統(tǒng)應運而生。

近年來，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，Web端開發(fā)領域的發(fā)展也快速且廣泛[4-5]。Web端開發(fā)涵蓋前端和后端的多個領域[6-7]。主要任務是處理數(shù)據(jù)存儲、業(yè)務邏輯和服務器端的操作，確保應用程序的穩(wěn)定性和性能[8]。Web技術的成熟為系統(tǒng)開發(fā)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(fā)已成為提升設計質量、優(yōu)化施工流程和解決專業(yè)工程問題的關鍵技術。Revit二次開發(fā)依托于Autodesk提供的API和豐富的開發(fā)工具，持續(xù)推動著建筑行業(yè)的技術創(chuàng)新和生產(chǎn)力提升[9-10]。Revit二次開發(fā)工具和Web端系統(tǒng)的結合應用，能夠顯著提升建筑行業(yè)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(chuàng)新。

1" 研究意義

本系統(tǒng)利用Web技術開發(fā)，旨在響應建筑行業(yè)數(shù)字化轉型升級和組織內部改進生產(chǎn)管理手段的新要求。通過與Revit插件連接，采用BIM技術實現(xiàn)園林工程的快速建模與算量[11]，改進算量方式、優(yōu)化算量流程，實現(xiàn)施工圖工程數(shù)量、材料總控數(shù)量、業(yè)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(shù)據(jù)來源、規(guī)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(tǒng)需求分析

對工程算量系統(tǒng)的主要流程和關鍵步驟進行分析，確定了系統(tǒng)完成工程算量所需要實現(xiàn)的系統(tǒng)功能。算量系統(tǒng)需要能夠根據(jù)項目CAD圖紙準確識別構件數(shù)量，實現(xiàn)工程量數(shù)據(jù)的上傳與下載功能，與其他平臺的數(shù)據(jù)聯(lián)動。根據(jù)項目工程算量流程，工程算量系統(tǒng)若要完成工程量統(tǒng)計功能，則需滿足以下需求：

1）創(chuàng)建園林專業(yè)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(tǒng)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(shù)配置復制到當前項目中，并以此創(chuàng)建對應的系統(tǒng)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(xiàn)快速建模、管道翻模、點狀翻模等功能。

3）工程量統(tǒng)計。園林工程的工程量統(tǒng)計，建模工具端與算量系統(tǒng)Web端實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動。

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

5）模型掛接工具。實現(xiàn)已創(chuàng)建園林模型與大商務平臺形象清單關聯(lián)掛接。

2.2" 系統(tǒng)功能性需求分析

根據(jù)工程算量系統(tǒng)的使用場景和用戶需求，進行工程算量系統(tǒng)的功能性需求分析，確定系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能。除了滿足統(tǒng)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(yè)定額算量方式庫等基礎數(shù)據(jù)，提前定義算量基礎設置；支持對接主數(shù)據(jù)系統(tǒng)的項目信息、組織機構、人員、物資材料等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同源；建立系統(tǒng)實例分解模板，支持對接大商務系統(tǒng)標準工號，實現(xiàn)工號實例、形象分解、要素掛接等數(shù)據(jù)的貫通，為施工圖數(shù)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(shù)據(jù)支持，同時為成本系統(tǒng)收方驗收和進度系統(tǒng)進度提供數(shù)據(jù)支撐。

2）數(shù)據(jù)與功能權限。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)權限緊密關聯(lián)，在用戶本身的信息維護相關職務時進行綁定。系統(tǒng)業(yè)務中的數(shù)據(jù)權限也是基于用戶所屬部門，部門關聯(lián)項目的形式控制用戶所查看與操作的項目數(shù)據(jù)權限。系統(tǒng)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(chuàng)建、編輯或刪除等操作的權限。同時，超級管理員還需對企業(yè)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(fā)設計

3.1" 系統(tǒng)功能

基于Web技術的工程算量系統(tǒng)連接Revit二次開發(fā)建模工具，實現(xiàn)與Revit建模工具端的數(shù)據(jù)聯(lián)動。該系統(tǒng)為Revit工具上傳的統(tǒng)計工程量提供清單量、勞務量、材料量統(tǒng)計掛接功能，并與信息貫通系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通。Web端算量系統(tǒng)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(yè)主主合同信息、企業(yè)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(jù)形象分解后的要素實例化建模，統(tǒng)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(tǒng)總體框架和交互流程如圖1所示。

3.2" 數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)系統(tǒng)功能需求，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲采用MySQL數(shù)據(jù)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(xiàn)已成為開發(fā)人員的首選數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

3.2.1" 數(shù)據(jù)庫設計工具

本系統(tǒng)使用MySQL 8.0版本的軟件進行數(shù)據(jù)庫設計。MySQL 8.0是MySQL數(shù)據(jù)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(yōu)勢，在處理復雜查詢和大規(guī)模數(shù)據(jù)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(tǒng)業(yè)務流程如圖2所示。

3.2.2" 數(shù)據(jù)庫表的設計

常見的數(shù)據(jù)庫類型主要分為兩類：關系型數(shù)據(jù)庫（RDBMS）和非關系型數(shù)據(jù)庫（NoSQL）[14]。RDBMS具有數(shù)據(jù)結構化、規(guī)范化、可擴展性等特點。NoSQL具有數(shù)據(jù)非結構化或半結構化、模式靈活等特點。據(jù)分析，關系型數(shù)據(jù)庫更加適用于工程算量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計。MySQL數(shù)據(jù)庫技術屬于RDBMS，具有高穩(wěn)定性和可靠性、支持多種數(shù)據(jù)類型和多種語言的SQL語法等優(yōu)勢，是RDBMS領域內非常流行和成熟的技術。因此，本系統(tǒng)選擇MySQL數(shù)據(jù)庫技術。以系統(tǒng)的橋梁數(shù)據(jù)庫表為例。使用MySQL數(shù)據(jù)庫技術將工程算量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(guī)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(tǒng)共創(chuàng)建了35張數(shù)據(jù)庫表，除上述表外，還構建了存儲材料分類、企業(yè)定額、企業(yè)公式、實例模板分類等數(shù)據(jù)表。部分數(shù)據(jù)表如表1所示。各數(shù)據(jù)庫表之間的邏輯關系如圖3所示。

4" 系統(tǒng)開發(fā)及實現(xiàn)

4.1" 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及工具

系統(tǒng)選用如表2所示的開發(fā)工具進行工程算量系統(tǒng)的實現(xiàn)。

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(yè)定額功能，是系統(tǒng)內的重要組成部分，主要為后續(xù)業(yè)務提供相關基礎數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)系統(tǒng)接入物資類別數(shù)據(jù)；材料清單展示物資類別下的全部清單數(shù)據(jù)，并支持從主數(shù)據(jù)系統(tǒng)接入材料清單數(shù)據(jù)；構件定義用于維護構件分類及其相關構件的類型參數(shù)，例如幾何參數(shù)、計算參數(shù)、鋼筋參數(shù)以及其他參數(shù)，并設定某些參數(shù)作為工程量屬性，該數(shù)據(jù)為園林等工具端的基礎數(shù)據(jù)，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(xù)實例化的基礎數(shù)據(jù)；企業(yè)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(shù)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(tǒng)接入企業(yè)清單庫數(shù)據(jù)，并基于此進行算量方式設置。其中企業(yè)定額的預設算量公式以定額人力挖基坑（Q）為例，設參數(shù)長為h，寬為w，深度為d，工作面為s，放坡系數(shù)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(tǒng)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(yè)主主合同信息進行掛接操作；勞務掛接功能將形象與企業(yè)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(xù)清單量算量、勞務量算量和材料量算量業(yè)務數(shù)據(jù)的基礎。此外，該模塊還支持從進度系統(tǒng)同步接入數(shù)據(jù)。具體如圖6所示。

4.4" 工程算量模塊

工程算量模塊包含統(tǒng)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(guī)則，我們分別定義了各專業(yè)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(xiàn)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(tǒng)，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(shù)據(jù)，工程量明細數(shù)據(jù)根據(jù)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(jù)掛接的物資匹配算量表的材料明細數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)并結合預定義的企業(yè)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(shù)據(jù)，算量狀態(tài)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(shù)據(jù)并結合手動定義的業(yè)主清單項算量方式，可計算和匯總各工點形象構件業(yè)主清單工程量，算量狀態(tài)可顯示各形象掛接的業(yè)主清單項算量完成度。具體如圖7所示。

4.5" 統(tǒng)計報表模塊

統(tǒng)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(yè)務人員常用的工程量統(tǒng)計報表，通過結構化設計，實現(xiàn)統(tǒng)計報表的自動生成。工程量統(tǒng)計報表、材料量統(tǒng)計報表、勞務量統(tǒng)計報表和清單量統(tǒng)計報表分別統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)計報表、勞務量統(tǒng)計報表和清單量統(tǒng)計報表僅支持單個工點匯總及導出。同時，勞務量統(tǒng)計報表可以查看引用該定額的形象的明細數(shù)據(jù)。具體如圖8所示。

5" 結" 論

基于Web的工程算量系統(tǒng)通過與Revit工具端的數(shù)據(jù)聯(lián)動，有效解決了傳統(tǒng)工程量計算方法中工作量大、計算誤差、標準不統(tǒng)一等問題。系統(tǒng)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(xiàn)快速建模，統(tǒng)計工程量后并上傳到Web端，Web端復核工程量并生成統(tǒng)計報表。該系統(tǒng)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(shù)字化，減輕了相關人員的工作負擔。工程量的準確統(tǒng)計能有效控制項目成本，推動了建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻：

[1] 黃志超.BIM技術在風景園林工程項目中的應用研究 [D].廣州：華南理工大學，2017.

[2] 佟強.基于BIM技術的精細化算量系統(tǒng)設計與實現(xiàn) [D].成都：電子科技大學，2017.

[3] 何帥，宋雪健，王大鵬，等.BIM技術在工程算量中的應用研究 [J].工程技術研究，2023，8（24）：145-147.

[4] 楊一珉，孟雪.我國Web3.0技術與應用發(fā)展研究 [J].軟件和集成電路，2024（Z1）：64-74.

[5] 鄔江興，鄒宏，張帆，等.Web3.0與網(wǎng)絡技術發(fā)展范式若干問題研究 [J].科技導報，2023，41（15）：12-21.

[6] 李曉彤，趙洪凱.基于Web技術的學生在線簽假管理系統(tǒng)的設計與開發(fā) [J].實驗室科學，2021，24（1）：40-43+48.

[7] 張朝朝，葉蕾，曹志勇，等.基于WEB的航空航天環(huán)形鍛件CAPP系統(tǒng)開發(fā) [J].精密成形工程，2023，15（5）：164-175.

[8] 郭文學.Web應用快速開發(fā)工具設計與實現(xiàn) [D].濟南：山東大學，2022.

[9] 趙全斌，王昌輝，程浩.建筑業(yè)Revit二次開發(fā)技術研究進展 [J].山東建筑大學學報，2021，36（1）：83-89.

[10] 李熊飛.基于BIM技術revit二次開發(fā)工程應用研究 [J].建設科技，2021（23）：109-111.

[11] 魏曉霞，林南置，陳啟光.基于Revit的建筑BIM正向設計應用 [J].建筑技術，2023，54（21）：2628-2631.

[12] 李奕言，田季坤，蒲照，等.數(shù)據(jù)庫參數(shù)配置智能調優(yōu)研究綜述 [J].計算機學報，2024，47（8）：1901-1921.

[13] 張文亮.MySQL 8.0從入門到實戰(zhàn) [M].北京：清華大學出版社，2023.

[14] 潘益婷，周振興，寧海元.基于多云架構及大語言模型的數(shù)據(jù)庫綜述 [J/OL].微電子學與計算機，2025：1-14[2025-07-10].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/61.1123.TN.20240929.1545.002.html.

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(fā)項目（2023-40）