建筑機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)

孔維龍　姜宏亮

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和變化，世界各國的建筑機(jī)械的自動(dòng)化發(fā)展取得了一系列的喜人成績。在未來計(jì)算機(jī)技術(shù)的大力應(yīng)用下，尤其是現(xiàn)在環(huán)保節(jié)能的提出，人們更需要將此建筑機(jī)械朝此方向發(fā)展，以便促進(jìn)我國建筑機(jī)械的長遠(yuǎn)發(fā)展。本文分析了我國建筑機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀，并對其技術(shù)進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】建筑機(jī)械；自動(dòng)化；現(xiàn)狀；關(guān)鍵技術(shù)

一、我國建筑機(jī)械發(fā)展概況

建筑機(jī)械是工程施工過程中最為重要的技術(shù)裝備，對于保證工程建設(shè)質(zhì)量，加快工程進(jìn)度，提高工程實(shí)施效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和保證施工安全都有著十分重要的意義。

隨著建國六十多年以來的發(fā)展，我國建筑機(jī)械及其配套技能都獲得了飛速的開展和前進(jìn)，取得了豐盛的效果。新中國建立以來，建筑機(jī)械職業(yè)從無到有、從弱到強(qiáng)，閱歷了職業(yè)草創(chuàng)、職業(yè)構(gòu)成和高速開展三個(gè)期間。建筑機(jī)械職業(yè)構(gòu)成于上世紀(jì)60至70年代，1961年，本來的第一機(jī)械工業(yè)部建立第五局，專門辦理、計(jì)劃中國的建筑機(jī)械工業(yè)的開展。在這一期間在本來的制作廠的基礎(chǔ)上，建立了很多的建筑機(jī)械科研機(jī)構(gòu)，如如今的長沙機(jī)械研究院，高校也設(shè)置了建筑機(jī)械方面的專業(yè)。在職業(yè)的構(gòu)成期，建筑機(jī)械種類不斷添加，研制速度加速，多種發(fā)明技能填補(bǔ)了國內(nèi)空白。在職業(yè)構(gòu)成往后，便迎來了40多年來的高速開展期間。通過高速開展期往后，建筑機(jī)械職業(yè)在中國現(xiàn)已開展為一個(gè)擁有超過20類商品、1000多億元年產(chǎn)量的職業(yè)，在世界建筑機(jī)械商場也具有必定影響，這些數(shù)據(jù)是可喜的，可是卻無法掩蓋當(dāng)時(shí)職業(yè)開展所遇到的疑問和瓶頸。我們曉得，跟著建筑機(jī)械種類和數(shù)量的不斷添加，很多建筑機(jī)械所需求耗費(fèi)的各種資本、所要排放的污染物以及施工過程中發(fā)生的噪聲、粉塵對環(huán)境發(fā)生了難以估計(jì)的負(fù)荷，而公司卻還沒有完全擺脫高能耗、低效益、重污染、粗豪式的傳統(tǒng)形式。自上個(gè)世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國家建筑機(jī)械現(xiàn)已進(jìn)入信息化開展期間，節(jié)能與環(huán)保、安全技能、自動(dòng)化操控技能、可視化技能、人機(jī)工程、故障診斷與監(jiān)控體系、機(jī)群作業(yè)信息和操控等方面被遍及注重，并出臺(tái)了相應(yīng)職業(yè)的技能規(guī)范。中國的環(huán)保和節(jié)能建筑機(jī)械起步較晚，尚缺少相應(yīng)的技能法規(guī)和規(guī)范，有關(guān)環(huán)境、安全、人機(jī)等方面指標(biāo)過低，這些都嚴(yán)峻阻礙了中國綠色建筑機(jī)械的開展。近幾年的國際交易爭端由關(guān)稅壁壘正逐漸向環(huán)境壁壘搬運(yùn)，“環(huán)境”己變成制約和限定交易自由化的新要素，建筑機(jī)械的商品設(shè)計(jì)與制作要思考適應(yīng)環(huán)境生態(tài)開展的要求，開發(fā)研制環(huán)保、節(jié)能型商品是往后建筑機(jī)械的開展趨勢。

二、建筑機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀

建筑機(jī)械自動(dòng)化的研討和開發(fā)初步與上世紀(jì)五六十年代，八十年代后期建筑機(jī)械自動(dòng)化的開發(fā)和運(yùn)用腳步加速。當(dāng)時(shí)來說，在建筑機(jī)械領(lǐng)域選用自動(dòng)化技能的配備主要有：在攤鋪機(jī)上運(yùn)用的保證縱向和橫線找平的主動(dòng)調(diào)平設(shè)備，以及混合料主動(dòng)供料設(shè)備和攤鋪層厚度操控與主動(dòng)調(diào)理體系；自動(dòng)化在推土機(jī)上的領(lǐng)先運(yùn)用主要是電子檢查操控體系PIC，它可以完成推土機(jī)的主動(dòng)監(jiān)控；在液壓發(fā)掘機(jī)上最新的載荷檢查、故障診斷、主動(dòng)怠速以及工作辦法電控功用等，都是自動(dòng)化體系和理念在建筑機(jī)械中運(yùn)用的模范。以下以自動(dòng)化在壓實(shí)機(jī)和推土機(jī)、發(fā)掘機(jī)運(yùn)用狀況為典型，扼要說明建筑機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)用的現(xiàn)狀。

1、通常情況下自動(dòng)化建筑機(jī)械設(shè)備首要分為兩類：第一類—僅工作設(shè)備自動(dòng)化，如瀝青混凝土攤鋪機(jī)熨甲板的主動(dòng)找平操控體系；第二類—整機(jī)主動(dòng)操控及機(jī)群施工體系操控，例如混凝土噴射機(jī)器人、隧道挖掘機(jī)器人、高層大樓全主動(dòng)施工體系等。第一類技能的運(yùn)用首要是單項(xiàng)自動(dòng)化技能，首要是：變頻操控技能。變頻器，經(jīng)過改動(dòng)電源的頻率、下降電壓來調(diào)整點(diǎn)擊的轉(zhuǎn)速的一種機(jī)器，它能夠有用的下降能耗，進(jìn)步機(jī)械自動(dòng)化的操控水平緩檢查水平，然后進(jìn)步生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量，極大的滿足施工工藝的要求。高速度、高精度操作技能。移動(dòng)機(jī)能液壓傳動(dòng)用的液壓份額技能。關(guān)于第二類自動(dòng)化建筑機(jī)械的關(guān)鍵技能在于歸納自動(dòng)化技能，首要是：傳感器技能（視覺、聽覺、觸覺傳感器等）；高度判別智能技能、遙控技能、導(dǎo)向技能、全球衛(wèi)星定位體系GPS等、可靠性技能（耐振、密封，抗干擾功能）、自動(dòng)化、機(jī)器人化的有關(guān)技能和體系技能；有關(guān)的資料和元件開發(fā)技能。

2、自動(dòng)化壓路機(jī)，在水庫大壩的混凝土澆筑施工中壓路機(jī)是最常用的機(jī)械設(shè)備，當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化壓路機(jī)的機(jī)械設(shè)備中現(xiàn)已引入了檢查設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、中央操控體系、長途通訊設(shè)備等功能。在實(shí)踐的施工中能夠采用光波距離測算儀和機(jī)載主動(dòng)跟蹤儀進(jìn)行工作方位的測定，完結(jié)工作過程中以預(yù)設(shè)的地上基準(zhǔn)點(diǎn)為根據(jù)，然后將測得的方位數(shù)據(jù)在通訊模塊的作用下傳輸?shù)街醒氩倏伢w系，這種體系的作用首要是將設(shè)備的方位信號轉(zhuǎn)換成設(shè)備的操控指令信號，經(jīng)過無線通訊技能的形式進(jìn)行調(diào)整和校準(zhǔn)設(shè)備，然后準(zhǔn)確的完結(jié)一系列的大規(guī)模的壓實(shí)工作。

3、推土機(jī)、挖掘機(jī)工作的自動(dòng)化，推土機(jī)、挖掘機(jī)等一些建筑土方施工機(jī)械的自動(dòng)化改造在很大的程度上提升了施工質(zhì)量和施工功率。1976年研制成功的以開關(guān)體系為基準(zhǔn)的反應(yīng)操控體系，這是最早在挖掘機(jī)的鏟斗和推土機(jī)的鏟刀上運(yùn)用的自動(dòng)化操控設(shè)備體系，投光器、感光器和操控體系構(gòu)成該體系首要構(gòu)造，但最終因?yàn)樵O(shè)備自身存在的速度呼應(yīng)疑問未能在施工中得到推行和運(yùn)用。但隨后的的KOMATSU體系完結(jié)了在推入機(jī)工作施工平整度差錯(cuò)保持在3cm以內(nèi)的車速為5Km/h，獲得了杰出的作用和運(yùn)用技能。主動(dòng)技能在建筑機(jī)械范疇運(yùn)用的另一個(gè)模范是液壓挖掘機(jī)的激光主動(dòng)掘削體系的運(yùn)用和推行。該體系構(gòu)造上由主動(dòng)直線加工體系和激光體系兩部分構(gòu)成，激光體系能夠檢查出設(shè)備的車體高度，激光感光器能夠測出工作面的方位，然后將測得的歸納信息傳輸給主動(dòng)掘削體系，經(jīng)過歸納剖析體系將該信息和各傳感器信號形成對各電磁份額閥的操控指令，最終完結(jié)對各油缸的操控和檢查。

三、建筑機(jī)械自動(dòng)化控制的關(guān)鍵技術(shù)

在施工過程中，建筑機(jī)械的大多都在地形復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境惡劣的作業(yè)面實(shí)施土、石方作業(yè)，要實(shí)現(xiàn)建筑機(jī)械的自動(dòng)化，首先要在以下這些關(guān)鍵技術(shù)上有所探索和突破。

1、機(jī)身方位辨認(rèn)技能建筑機(jī)械方位辨認(rèn)技能是指機(jī)械設(shè)備具有主動(dòng)辨識本身所在方位的才能，當(dāng)前首要選用的辦法有內(nèi)部方位辨認(rèn)辦法和外部方位辨認(rèn)辦法，內(nèi)部方位辨認(rèn)辦法運(yùn)用速度傳感器和回轉(zhuǎn)式角傳感器相互配合，來檢查機(jī)械行進(jìn)的途徑數(shù)據(jù)，然后將測得數(shù)據(jù)反應(yīng)到核算機(jī)中心后根據(jù)運(yùn)動(dòng)和方位的改變，獲得設(shè)備所在方位數(shù)據(jù)；而外部辨認(rèn)辦法首要是采依賴于在施工現(xiàn)場預(yù)先設(shè)定的幾個(gè)方位基準(zhǔn)點(diǎn)，經(jīng)過超聲波或電磁波來斷定機(jī)械設(shè)備所在方位的辦法。

2、方位誘導(dǎo)機(jī)能方位誘導(dǎo)機(jī)能是機(jī)械設(shè)備在施行工作過程中依照預(yù)先設(shè)定好的工作途徑進(jìn)行工作，并以機(jī)身方位辨認(rèn)體系的反應(yīng)數(shù)據(jù)為根據(jù)，當(dāng)令的校準(zhǔn)或消除與預(yù)先設(shè)定工作途徑差錯(cuò)的閉環(huán)操控技能，建筑機(jī)械在工作過程中，假如偏離了既定的途徑，機(jī)械設(shè)備發(fā)動(dòng)主動(dòng)復(fù)位功用可以最大限度的康復(fù)到既定途徑，該體系可以確保設(shè)備在方位、速度、方向上均可以實(shí)時(shí)的矯正和康復(fù)。

3、工作目標(biāo)辨認(rèn)與評估技能辨認(rèn)和評估工作目標(biāo)是建筑機(jī)械完成主動(dòng)化最重要的一個(gè)根底功用，沒有這個(gè)體系的支持將無從談起機(jī)械的工作辦法的判別與決議計(jì)劃，該技能一般以平面超聲波信號感知器為中心器材，可以使機(jī)械設(shè)備具有實(shí)時(shí)反應(yīng)施工目標(biāo)的方位、形狀、大小及姿勢等信息，知道和評估施工目標(biāo)的才能。比方安裝在液壓挖掘機(jī)鏟斗上超聲傳感器可以辨認(rèn)比方土方、沙石、巖塊的形狀，從而為后續(xù)的工作辦法挑選供給前提和信息。

4、安全保障機(jī)能建筑施工一般會(huì)動(dòng)用很多各種類型的施工設(shè)備，同時(shí)施工場地又有很多的建筑用材和工作用具等障礙物，給建筑設(shè)備的施工運(yùn)轉(zhuǎn)帶來一定的艱難，為了確保運(yùn)轉(zhuǎn)中的多臺(tái)設(shè)備之間互不干涉，并和諧高效運(yùn)轉(zhuǎn)就必須引進(jìn)一套集辨認(rèn)、報(bào)警、中止工作、安全域斷定的誘導(dǎo)操控機(jī)能。

5、機(jī)群協(xié)作操控技能在很多建筑機(jī)械設(shè)備聯(lián)合工作現(xiàn)場，要完成主動(dòng)化，就必須有一套能將各個(gè)工作設(shè)備包含運(yùn)送車輛的方位、運(yùn)轉(zhuǎn)軌道、工作狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測，并及時(shí)反應(yīng)到中央操控室，由中央操控室經(jīng)過核算擬定出最優(yōu)化分配形式，然后構(gòu)成工作指令傳輸給各個(gè)設(shè)備或運(yùn)送車輛，機(jī)械設(shè)備或運(yùn)送車輛接收到工作指令依照指令進(jìn)行工作的全方位、全過程的操控體統(tǒng)。

結(jié)束語：

綜上所述，目前由于建筑業(yè)的快速發(fā)展，使其成為我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)，建筑機(jī)械的使用對于建筑業(yè)的建設(shè)來說具有很大的促進(jìn)作用，只有正確合理的利用建筑機(jī)械，才能為我國的建筑業(yè)發(fā)展提供良好的支持促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪世益，方勇，滿忠偉.工程機(jī)械液壓節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工程機(jī)械，2010，（9）

[2]曾科，建筑機(jī)械自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)研究和發(fā)展[J]，科技與企業(yè)，2012，（15）.

[3]章崇任.淺議工程機(jī)械自動(dòng)化[J].建筑機(jī)械化，2000，（6）.