基于建筑機(jī)械自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)分析

張韓芳

摘要：隨著社會(huì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類的生活水平不斷的提高，建筑施工不斷的向安全、高效、省力、優(yōu)質(zhì)、舒適方向發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑機(jī)械雖然可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，仍然是手工操縱，在一定程度上能夠滿足上述要求，但是工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大、舒適性較差，導(dǎo)致勞動(dòng)的生產(chǎn)效率低下，施工質(zhì)量難以保證，施工的安全很大程度上取決于認(rèn)為的因素，僅次于采掘業(yè)的苦、臟、險(xiǎn)行業(yè)的建筑施工企業(yè)，因此，由于機(jī)械等事故情況導(dǎo)致的安全事故越來越多。建筑機(jī)械通過將機(jī)械、電氣、控制軟件等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合為一體，不斷朝向自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展，在建筑企業(yè)中不斷應(yīng)用，具有高效、快捷、安全和優(yōu)質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，極大促進(jìn)了建筑機(jī)械向自動(dòng)化方向變革與發(fā)展的進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：建筑工程；機(jī)械自動(dòng)化；關(guān)鍵技術(shù)

1建筑機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1壓路機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

壓路機(jī)是混凝土澆灌施工的過程中重要的機(jī)器之一，壓路機(jī)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)主要是對依靠數(shù)據(jù)處理裝置、檢測裝置以及中央控制系統(tǒng)等模塊的合理利用，具有振動(dòng)質(zhì)量大、單頻雙振的特點(diǎn)，可以進(jìn)行高效的鋪層。液壓振動(dòng)系統(tǒng)確保了振動(dòng)系數(shù)所要求的各種性能；機(jī)械傳動(dòng)裝置確保了壓路機(jī)的高機(jī)動(dòng)性和爬坡能力及制動(dòng)性能，全液壓轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向操縱輕便靈活；離合和腳制動(dòng)采用氣助力操縱，極大的提高了操縱力及操縱的靈活性。壓路機(jī)的特點(diǎn)及其優(yōu)勢保證其在公路建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。

1.2推土機(jī)、挖掘機(jī)作業(yè)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)量和施工效率。1976年研制成功的以開關(guān)系統(tǒng)為基準(zhǔn)的反饋控制系統(tǒng)，這是最早在挖掘機(jī)的鏟斗和推土機(jī)的鏟刀上使用的自動(dòng)化控制裝置系統(tǒng)，投光器、感光器和控制系統(tǒng)構(gòu)成該系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)，但最終由于裝置本身存在的速度響應(yīng)問題未能在施工中得到推廣和應(yīng)用。但隨后的的KOMATSULaserlevelingsustem系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在推入機(jī)作業(yè)施工平整度誤差保持在3cm以內(nèi)的車速為5Km/h，這是由日本學(xué)者北郁夫研究開發(fā)的，并因此獲得了良好的效果和使用技術(shù)。自動(dòng)技術(shù)在建筑機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用的另一個(gè)典范是液壓挖掘機(jī)的激光自動(dòng)掘削系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上由自動(dòng)直線加工系統(tǒng)和激光系統(tǒng)兩部分組成，激光系統(tǒng)可以檢測出設(shè)備的車體高度，激光感光器可以測出作業(yè)面的位置，然后將測得的綜合信息傳輸給自動(dòng)掘削系統(tǒng)，通過綜合分析系統(tǒng)將該信息和各傳感器信號(hào)形成對各電磁比例閥的控制指令，最終實(shí)現(xiàn)對各油缸的控制和檢測。

2建筑機(jī)械自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)

2.1機(jī)身位置識(shí)別技術(shù)

建筑機(jī)械位置識(shí)別技術(shù)是指機(jī)械設(shè)備具備自動(dòng)辨識(shí)自身所處位置的能力，目前主要采用的方式有內(nèi)部位置識(shí)別方式和外部位置識(shí)別方式，內(nèi)部位置識(shí)別方式運(yùn)用速度傳感器和回轉(zhuǎn)式角傳感器相互配合，來檢測機(jī)械行駛的路徑數(shù)據(jù)，然后將測得數(shù)據(jù)反饋到計(jì)算機(jī)中心后根據(jù)運(yùn)動(dòng)和方位的變化，獲得設(shè)備所處位置數(shù)據(jù)；而外部識(shí)別方式主要是采依賴于在施工現(xiàn)場預(yù)先設(shè)定的幾個(gè)位置基準(zhǔn)點(diǎn)，通過超聲波或電磁波來確定機(jī)械設(shè)備所處位置的方法。

2.2位置誘導(dǎo)技術(shù)

機(jī)械設(shè)備具有的位置誘導(dǎo)功能能夠最大限度地幫助機(jī)械設(shè)備恢復(fù)既定路徑，使用這種技術(shù)的基礎(chǔ)是機(jī)械設(shè)備自身所具備的機(jī)身位置識(shí)別系統(tǒng)。這種技術(shù)以閉環(huán)控制系統(tǒng)作為載體，機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用這種技術(shù)時(shí)，按照事先設(shè)定好的路徑進(jìn)行作業(yè)，并且能夠在作業(yè)過程中對照預(yù)先設(shè)定好的路徑對產(chǎn)生的誤差進(jìn)行及時(shí)校準(zhǔn)或消除。顯然，通過自身具備的位置誘導(dǎo)功能來最大限度地恢復(fù)路徑，得益于機(jī)械設(shè)備能夠在自身路徑發(fā)生偏離時(shí)進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位。

2.3作業(yè)對象識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)

識(shí)別和評(píng)價(jià)作業(yè)對象是建筑機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化最重要的一個(gè)基礎(chǔ)功能，沒有這個(gè)系統(tǒng)的支持將無從談起機(jī)械的作業(yè)方式的判斷與決策，該技術(shù)一般以平面超聲波信號(hào)感知器為核心器件，可以使機(jī)械設(shè)備具備實(shí)時(shí)反饋施工對象的位置、形狀、大小及姿態(tài)等信息，認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)施工對象的能力。例如，安裝在液壓挖掘機(jī)鏟斗上超聲傳感器可以識(shí)別比如土方、沙石、巖塊的形狀，從而為后續(xù)的作業(yè)方式選擇提供前提和信息。

2.4機(jī)群協(xié)作控制技術(shù)

在眾多的機(jī)械設(shè)備中進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)的設(shè)備機(jī)械相當(dāng)多，因此要實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化就必須要有一整套的能將各個(gè)機(jī)械設(shè)備的位置和運(yùn)行軌跡、工作狀態(tài)等情況進(jìn)行實(shí)施檢測和控制，通過檢測控制得到的數(shù)據(jù)，及時(shí)反饋到中央控制室內(nèi)，在中央控制室內(nèi)通過計(jì)算機(jī)的綜合分析和處理設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的分派方式，然后形成有效的作業(yè)指令傳輸?shù)礁鱾€(gè)機(jī)械設(shè)備中去，機(jī)械設(shè)備接收到作業(yè)指令之后進(jìn)行全方位的安全的施工和作業(yè)，保證整個(gè)施工現(xiàn)場的施工作業(yè)系統(tǒng)正常有序進(jìn)行。

2.5建筑機(jī)械自動(dòng)診斷技術(shù)

在建筑機(jī)械維修管理方面，應(yīng)用故障診斷專家系統(tǒng)是今后故障診斷的發(fā)展方向。故障診斷專家系統(tǒng)通過傳感器獲取機(jī)械的技術(shù)狀況信息，系統(tǒng)通過對信息的分析、處理，輸出有關(guān)機(jī)械技術(shù)狀態(tài)的結(jié)論。工程機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng)一般由在線記錄的數(shù)據(jù)采集機(jī)、離線分析處理機(jī)和傳遞數(shù)據(jù)的中繼機(jī)三個(gè)部分組成。建筑機(jī)械工況參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)由采集機(jī)、中繼機(jī)和分析處理機(jī)三部分組成，采集機(jī)安裝在建筑機(jī)械上，完成傳感器的智能識(shí)別，工程機(jī)械工況參數(shù)采集、數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)和機(jī)械故障在線報(bào)警等各項(xiàng)功能，中繼機(jī)可以到現(xiàn)場依次與各個(gè)采集機(jī)完成數(shù)據(jù)交換，獲取采集機(jī)采集和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)必要時(shí)修改和校正采集機(jī)時(shí)鐘，并可帶入機(jī)房按采集機(jī)的相應(yīng)序號(hào)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到分析處理機(jī)中，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大。

3結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，施工機(jī)械在工程施工中的地位和作用日益重要，尤其是現(xiàn)代智能建筑建設(shè)施工機(jī)械化程度愈來愈高，而機(jī)械則在自動(dòng)控制系統(tǒng)的操縱下按既定的生產(chǎn)程序自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，可以大大提高生產(chǎn)率。尤其是微電子、計(jì)算機(jī)和機(jī)電一體化等技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，建筑機(jī)械自動(dòng)化也得了迅速發(fā)展，已逐步走向現(xiàn)代化、智能化和機(jī)器人化方向發(fā)展。

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（作者單位：海鹽海濱建筑機(jī)械有限公司）