工程施工機械的自動化與無人化技術(shù)探索構(gòu)架

付繼強

摘 要：現(xiàn)代建設(shè)工程是帶動我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱型產(chǎn)業(yè)，其施工效率和質(zhì)量也越來越受到人們的重視。由于施工本身具有一定復(fù)雜性，為了提升工程施工的效率和安全性，施工企業(yè)一定要重視施工機械的技術(shù)革新。本文結(jié)合自動化與無人化技術(shù)的概念，討論了工程施工中的具體應(yīng)用實例。

關(guān)鍵詞：施工機械;自動化技術(shù);無人化技術(shù)

當(dāng)前社會背景下，伴隨科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動化與無人化技術(shù)在各行各業(yè)中較為普遍，技術(shù)的應(yīng)用和影響力，已經(jīng)在工程施工機械領(lǐng)域中逐漸深入人心。自動化與無人化技術(shù)的應(yīng)用，將會令工程機械帶來巨大的變化。

一、工程施工機械的自動化與無人化技術(shù)概念淺談

施工技術(shù)本身具有較強的復(fù)雜性，而且容易受到各種因素影響，施工環(huán)境相對較差的是施工現(xiàn)場的土石方作業(yè)。為了保證操作的自動化，施工機械設(shè)備在現(xiàn)場，應(yīng)當(dāng)能夠確定自身位置，并且與其他車輛保持安全距離，這部分功能是靠安全管理實現(xiàn)的。實際施工操作中，應(yīng)當(dāng)通過誘導(dǎo)操作對象，使機械設(shè)備能夠按照提前規(guī)劃的路徑進行移動，并基于施工現(xiàn)場的環(huán)境復(fù)雜程度，準確判斷土質(zhì)條件、砂石巖土等情況，從而選擇最合適的施工作業(yè)。除此之外，如果一項施工作業(yè)是靠車輛間相互配合完成的，實際工作時，應(yīng)當(dāng)由一輛車擔(dān)任計算機上CPU的職責(zé)，負責(zé)對施工機械的工作任務(wù)進行調(diào)配，加強機械設(shè)備之間的協(xié)作性，使施工作業(yè)能夠保質(zhì)保量地完成，也就是集群控制的要求。最后，施工機械設(shè)備還應(yīng)當(dāng)基于人工智能技術(shù)的要求，具備一定自主判斷意識[1]。

首先是位置識別技術(shù)，該技術(shù)的實質(zhì)是施工機械本身可以實現(xiàn)自動識別位置的功能，也就是在施工機械設(shè)備內(nèi)部，安裝自動識別系統(tǒng)。當(dāng)前社會背景下，施工機械的位置識別技術(shù)，通常會采用內(nèi)外結(jié)合的方式，對車輛方位角和移動狀況進行確定。

其次是安全管理技術(shù)。施工現(xiàn)場開工大部分時間，都需要各種機械同時開工，這樣就為施工機械和材料的存放，帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也無形中提升了施工車輛與施工機械的難度，對現(xiàn)場正常的施工作業(yè)也會帶來一定影響，因此，施工機械具備人工智能的警告功能，對周圍作業(yè)環(huán)境有感知功能，是十分必要的。這種障礙感應(yīng)技術(shù)，主要有超聲波、電波光波感知技術(shù)等等[2]。

二、施工機械中自動化與無人化技術(shù)的實際應(yīng)用

如今自動化無人化技術(shù)主要在救災(zāi)搶險和大規(guī)模施工作業(yè)中應(yīng)用較多，如果施工區(qū)域危險性較強，人工作業(yè)容易出現(xiàn)巨大的安全隱患，則應(yīng)當(dāng)利用自動化施工機械，完成施工任務(wù)，從而全面節(jié)省人工成本投入，減少工期，。體現(xiàn)到施工機械中，主要有以下幾點。

（一）控制技術(shù)的自動化

自動控制技術(shù)因其技術(shù)本身的優(yōu)勢，逐漸受到各施工企業(yè)的重視，在施工中的應(yīng)用程度日趨廣泛。舉例來說，攤鋪機對作業(yè)平整度要求較高，而自動調(diào)平裝置的安裝，能夠?qū)崿F(xiàn)水平與垂直調(diào)平作業(yè)對象的操作。如果設(shè)備較為高級，則會安裝自動進料裝置相配合，實現(xiàn)攤鋪作業(yè)的全自動化，進而對攤鋪作業(yè)質(zhì)量進行有效管理。另外，在推土機上安裝電子駕控系統(tǒng)和自動化PID系統(tǒng)，可以達到實時監(jiān)控推土機作業(yè)情況的目的，進而實現(xiàn)自動控制施工機械設(shè)備的功能?，F(xiàn)階段，很多具備先進功能的挖掘機，都在自動化技術(shù)方面加緊研究，令挖掘機具備電子控制、液壓控制和故障監(jiān)控功能等等。隨著近年的發(fā)展，工程施工機械也逐漸實現(xiàn)了大面積的系統(tǒng)更新，可實現(xiàn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)、自動調(diào)平、自動清洗車輛功能等等，大大提升了施工現(xiàn)場的自動化水平[3]。

（二）壓路機的自動化

施工中對地面的平整，離不開壓路機的支持，因此應(yīng)當(dāng)重視壓路機的基礎(chǔ)性作用，利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、遠程通信系統(tǒng)等，加強壓路機的自動化。具體施工時，可以在施工現(xiàn)場設(shè)置參考點，由中央控制系統(tǒng)接收參考點數(shù)據(jù)信息，再由控制系統(tǒng)實現(xiàn)位置信號與設(shè)備控制指令的轉(zhuǎn)換，之后進行校準工序，該工序利用的技術(shù)為無線通信技術(shù)，以此保證壓實作業(yè)的最終質(zhì)量。

（三）推土機與挖掘機的自動化

施工中的土方作業(yè)，會較多用到推土機和挖掘機，傳統(tǒng)的作業(yè)方式會較多用到人力，無論是機械設(shè)備的操作還是對工程質(zhì)量的校準，都需要大量人員在現(xiàn)場，為了節(jié)省成本投入，提高施工效率，實現(xiàn)推土機與挖掘機的自動化，就具備了現(xiàn)實意義。推土機的鏟刀和挖掘機的鏟斗，是自動化控制裝置最初的用武之地，主要包括發(fā)射器、感光器和其他控制系統(tǒng)等等，只是限于技術(shù)發(fā)展條件，設(shè)備的響應(yīng)速度不能緊跟施工作業(yè)進程，因此未能大面積推廣[4]。

（四）壓實機械無人化

現(xiàn)階段，在水庫堤壩壓實水泥混凝土的工序中，已經(jīng)推廣了振動壓路機的無人化操作，主要依靠各種裝置組成的控制系統(tǒng)，對振動壓路機的施工作業(yè)進行控制。振動壓路機操作區(qū)域內(nèi)，可以依靠位置檢測系統(tǒng)，使機器能夠按照預(yù)定路徑行使，保證壓路的均勻程度，令控制系統(tǒng)的作用得到充分發(fā)揮。而位置檢測功能無論是功能設(shè)計還是參考點設(shè)置，都離不開車載自動跟蹤裝置的支持。振動壓路機想要確定自身工作位置，需要令中央控制裝置接收位置信息，然后由中央控制系統(tǒng)完成位置數(shù)據(jù)傳送任務(wù)，之后發(fā)出車輛位置校正命令信號，進而指導(dǎo)氣缸與電動機工作，使壓路機無人化作業(yè)[5]。

結(jié)束語

現(xiàn)代信息技術(shù)在不斷提升的同時，施工機械的自動化與無人化技術(shù)應(yīng)用也逐漸廣泛。施工企業(yè)需要正確認識該技術(shù)的優(yōu)勢，探索更大的應(yīng)用空間，全面提升施工作業(yè)效率和質(zhì)量。

參考文獻

[1]王慶豐，魏建華，吳根茂，張彥廷.工程機械液壓控制技術(shù)的研究進展與展望[J].機械工程學(xué)報，2003，39（12）：51-56.

[2]馮培恩，張琦.推土機工作裝置參數(shù)自尋優(yōu)PID控制系統(tǒng)研究[J].建筑機械：上半月，1995（11）：35-38.

[3]陳扼西，馮培鋒，龔志堅，葉連福.一種裝載機工作裝置電比例操縱器的研制[J].華僑大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，26（2）：176-179.

[4]陳扼西，馮培鋒，閆勇剛，龔志堅，貢凱軍，林學(xué)才，李俊寧 .裝載機工作裝置電液比例先導(dǎo)控制模塊設(shè)計[J].液壓與氣動，2005（7）：11-13.

[5]賈鋒平.工程施工機械的自動化與無人化技術(shù)探究[J].建材與裝飾：下旬，2012（11）：131-133.