芻議自動化技術(shù)在建筑機械的應(yīng)用及其發(fā)展

胡永紅

（廣東省　河源市　517000）

芻議自動化技術(shù)在建筑機械的應(yīng)用及其發(fā)展

胡永紅

（廣東省河源市517000）

結(jié)合具體實例，分析了自動化技術(shù)在建筑機械領(lǐng)域的應(yīng)用情況和建筑機械自動化控制的技術(shù)概況以及關(guān)鍵技術(shù)，由此闡述了自動化技術(shù)在建筑機械領(lǐng)域的未來發(fā)展情況。

自動化技術(shù)；建筑機械；應(yīng)用；發(fā)展

引言

隨著社會的進步，建筑施工的發(fā)展方向是安全高效省力舒適的，傳統(tǒng)的建筑機械雖然可以實現(xiàn)全面機械化施工，但還是需要手工操作，只能滿足上述發(fā)展方向的部分需求。而且工人的勞動強度依然很大，舒適度依然較低，這必然導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，工程質(zhì)量差。除此之外，還有可能出現(xiàn)由于人工的不正確操作或疏忽等原因?qū)е掳l(fā)生的安全事故。在這個情況下，自動化技術(shù)在建筑機械的應(yīng)用顯得越發(fā)重要。

1　建筑機械自動化的應(yīng)用現(xiàn)狀

20世紀中葉，自動化技術(shù)開始在建筑機械領(lǐng)域中出現(xiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的加速發(fā)展，越來越多的國家科研團隊和企業(yè)開始投入到建筑機械自動化的開發(fā)和應(yīng)用中。目前自動化技術(shù)在建筑機械領(lǐng)域中的實際產(chǎn)品有混合料自動供料裝置和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及電子檢測系統(tǒng)等等，自動化技術(shù)在建筑機械領(lǐng)域的應(yīng)用典范有很多，下文將會對此舉出實例。

2　建筑機械自動化應(yīng)用技術(shù)實例分析

一般情況下，建筑機械自動化設(shè)備可以分成兩大類：①用于作業(yè)裝置的建筑機械自動化設(shè)備，比如瀝青混凝土攤鋪機熨甲板的自動找平控制系統(tǒng)；②整機自動控制和機群施工系統(tǒng)控制，比如混凝土噴射機器人等等。對于前者，主要是單項自動化技術(shù)的應(yīng)用，典型的有三類技術(shù)：①變頻控制技術(shù)，變頻器是通過改變電源的電壓和頻率從而改變點擊轉(zhuǎn)速的機器，變頻器可以在提高機械自動化水平的基礎(chǔ)上降低能耗，極大地滿足了現(xiàn)代社會對生產(chǎn)效率和質(zhì)量的要求；②移動機能——液壓傳動用的液壓比例技術(shù)；③高速度、高精度操作技術(shù)。對于后者，主要有傳感器技術(shù)、遙控技術(shù)和導(dǎo)向技術(shù)以及GPS等等。

2.1自動化壓路機

壓路機在現(xiàn)代施工中是一個常用的機械設(shè)備。目前，我國使用的自動化壓路機機械設(shè)備中有很多的功能，如檢測系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等等功能。為了使得壓路機可以大規(guī)模且精確地完成壓實作業(yè)，在施工的過程中可以使用光波距離測算器和機載自動跟蹤儀來對位置進行測定，這樣做的目的是為了實現(xiàn)作業(yè)過程中可以按預(yù)設(shè)的道路進行作業(yè)。接下來把儀器測量的位置數(shù)據(jù)信息通過通訊模塊傳入到中央控制系統(tǒng)，這樣做的目的是為了將設(shè)備的位置信號轉(zhuǎn)化為指令信號。最后進行校準(zhǔn)設(shè)備，這樣就可以實現(xiàn)大規(guī)模且精確地完成壓實作業(yè)目標(biāo)。

2.2推土機、挖掘機作業(yè)的自動化

通過實現(xiàn)推土機和挖掘機等建筑施工機械的自動化可以在很大程度上滿足現(xiàn)代社會對工程的質(zhì)量和效率的要求。1976年成功研發(fā)了以開關(guān)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的反饋控制系統(tǒng)，體現(xiàn)在推土機的鏟刀以及挖掘機的鏟斗上。這個系統(tǒng)構(gòu)成比較簡單，主要有投光器和感光器以及控制系統(tǒng)。但是由于其速度響應(yīng)慢，最終沒有真正投入到使用中。幸運的是，不久，日本有學(xué)者實現(xiàn)了在推入機速度為5km/h的基礎(chǔ)上，施工的平整度誤差在3cm以下，這取得了非常好的反應(yīng)以及在一定程度上的推動了自動化技術(shù)在建筑機械領(lǐng)域上的發(fā)展。除此以外，日本菊池雄一團隊在上世紀90年代初成功研發(fā)了液壓挖掘機的激光自動掘削系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)圖如圖1所示。這個系統(tǒng)主要有兩個部分：①自動直線加工系統(tǒng)；②可以檢測出設(shè)備的車體高度的激光系統(tǒng)。激光系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)信息傳入給自動掘削系統(tǒng)，自動掘削系統(tǒng)可以將信息綜合整理分析形成控制指令，最終實現(xiàn)對油缸的控制。這也在很大的程度上提高了施工的準(zhǔn)確性以及施工的能力。

圖1　液壓挖掘機激光自動掘削系統(tǒng)示意圖

3　建筑機械自動化控制的關(guān)鍵技術(shù)分析

建筑機械的施工地形通常是比較復(fù)雜的，而且這些地方的氣候條件也是比較惡劣的，所以基于此要保障建筑機械的自動化操作首先要對其的關(guān)鍵技術(shù)進行分析，旨在有所突破與進展。

3.1建筑機械的機身位置識別技術(shù)

通過機械的自身設(shè)備對自身所處的位置進行識別的技術(shù)就是建筑機械位置識別技術(shù)。想要實現(xiàn)這一技術(shù)就必須通過自身的內(nèi)部位置識別以及外部位置識別來實現(xiàn)。前者需要通過使用速度傳感器和回轉(zhuǎn)式角傳感器來實現(xiàn)，而后對機械所行駛的路線進行檢測，將檢測數(shù)據(jù)反饋到中心使得知道設(shè)備所處的位置。后者通過超聲波或電磁波，對預(yù)先在施工現(xiàn)場設(shè)定的幾個位置基準(zhǔn)點的依賴來明確機械設(shè)備所處的位置。

3.2位置誘導(dǎo)機能

位置誘導(dǎo)機能依賴于自身位置識別技術(shù)，機械設(shè)備在施工作業(yè)過程中按照預(yù)先設(shè)定好的路線進行施工作業(yè)，適當(dāng)?shù)倪M行校準(zhǔn)，減少與預(yù)先設(shè)定的路線的誤差。一旦偏離了預(yù)先設(shè)定的路線，建筑機械設(shè)備會啟動自動復(fù)位功能，這樣就可以盡其所能地恢復(fù)到原來的路徑，這樣系統(tǒng)就可以保證在原有的基礎(chǔ)上對速度和位置以及方向進行及時的校準(zhǔn)和還原。

3.3作業(yè)對象識別與評價技術(shù)

實現(xiàn)自動化技術(shù)在建筑機械領(lǐng)域的應(yīng)用最重要的是識別和評價作業(yè)的對象。舉個例子來說，在液壓挖掘機鏟斗上安裝超聲傳感器可以識別固體如巖塊、土方等物體。這樣一來就可以為后續(xù)的施工作業(yè)提供正確的數(shù)據(jù)信息，使施工有效有序進行。建筑施工通常會使用許多大型的施工設(shè)備和機械，施工現(xiàn)場還會堆放許多建筑材料和施工器具等物品，這些障礙物會為建筑施工帶來極大的不便。所以為了使得多臺施工設(shè)備可以高效率且同時作業(yè)，必須要有一整套誘導(dǎo)控制系統(tǒng)。

3.4機群協(xié)作控制技術(shù)

很多工程需要多種多樣的機械設(shè)備進行聯(lián)合作業(yè)，涉及的設(shè)備也有很多，所以要實現(xiàn)機械設(shè)備的自動化就必須將各個機械設(shè)備的運行軌跡和位置以及工作狀態(tài)進行實時的監(jiān)測，通過監(jiān)測得到數(shù)據(jù)，將這數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂剖覂?nèi)，在這里通過計算機的分析處理得到最優(yōu)方案并形成作業(yè)指令，將這些指令傳入到各個建筑機械設(shè)備中，建筑機械設(shè)備得到指令后就可以進行施工作業(yè)，從而保證整個施工現(xiàn)場處于有效有序地施工狀態(tài)。

4　我國建筑機械自動化的未來發(fā)展分析

在施工規(guī)模之大的當(dāng)今社會，自動化技術(shù)在建筑機械領(lǐng)域的應(yīng)用的必然的。建筑物的超大、超高、超重使得建筑機械也越來越大、越來越復(fù)雜。比如超深地下工程和超長隧道等一系列高級工程。建筑工程的高級化主要體現(xiàn)在高級公路和高速列車以及高級精美的建筑物上等等，這些建筑物要求建筑機械必須與自動化相結(jié)合，才可以使得工程向高速化發(fā)展。為了提高機器的生產(chǎn)效率，必須要擴大和增加機器的規(guī)格和數(shù)量。隨著規(guī)格的不斷擴大，作業(yè)時間會大大縮短，生產(chǎn)效率也就大大提高。在國外，已經(jīng)有微型挖掘機出現(xiàn)，它可以在普通挖掘機不能作業(yè)的地方進行高效率作業(yè)，如狹窄的地方。這是國外為了滿足其客戶需求進行研發(fā)設(shè)計的。由此可知，建筑機械的自動化必須以人為本，以客戶的需求為本，研發(fā)的建筑機械設(shè)備才可以讓各方滿意。

5　結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，世界上越來越多的國家將自動化技術(shù)應(yīng)用在建筑機械領(lǐng)域中并取得了驕人的成績。當(dāng)今乃至以后的很長一段時間，計算機技術(shù)仍然是最為重要的技術(shù)，在這一技術(shù)的應(yīng)用下，建筑機械領(lǐng)域的自動化程度會越來越高，向著更加智能化、高效化以及便捷化發(fā)展。

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