建筑工程中機(jī)電一體化的運(yùn)用與發(fā)展探討

雷鎮(zhèn)

（云浮市安美達(dá)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，廣東云浮 527300）

0 引言

機(jī)電一體化技術(shù)是建立在機(jī)械、電子、微電子技術(shù)基礎(chǔ)上的綜合工程機(jī)械工藝，電子等機(jī)電技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械機(jī)理中占有重要地位。這是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械制造業(yè)持續(xù)變革和創(chuàng)新的技術(shù)模式，是機(jī)械工業(yè)全面發(fā)展的一個(gè)模式。

1 機(jī)電一體化技術(shù)與建筑工程的關(guān)系

為了將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于建筑工程，就必須弄清工程的本質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行全面的分析。如今，工程建設(shè)已逐漸退出歷史舞臺(tái)，機(jī)械化施工已成為降低人工成本、提高效益的重要手段。該系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，推動(dòng)了機(jī)電一體化的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的信息化、現(xiàn)代化、智能化奠定了基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了建筑機(jī)械行業(yè)的健康發(fā)展，目前建筑機(jī)械行業(yè)正逐步走向技術(shù)集成模式。施工中采用先進(jìn)技術(shù)，在很大程度上滿足了人民群眾的生活需要。工程建設(shè)，尤其是小高層建筑，其工程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控和主要故障的檢測(cè)與排除，在很大程度上方便了人們的生活。該電控設(shè)備在施工中具有高效、經(jīng)濟(jì)、安全的特點(diǎn)，施工要求也為工程機(jī)械發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)。從調(diào)查結(jié)果看，我國(guó)進(jìn)口工程機(jī)械的數(shù)量和質(zhì)量都在不斷增加，其原因在于建筑的快速發(fā)展，兩者相互促進(jìn)[1]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的功能

2.1 降低勞動(dòng)強(qiáng)度

為了滿足一定的施工技術(shù)要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，只需要很少的人力。另外，在設(shè)計(jì)完成后，模型可根據(jù)不同的施工要求而隨意更改。機(jī)械電子技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)化、快速、智能化，極大地提高了建筑產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)能力。機(jī)電一體化能實(shí)現(xiàn)機(jī)械作業(yè)過(guò)程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化，有效地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工效率。此外，自動(dòng)機(jī)械控制系統(tǒng)精度更高，誤差更小。機(jī)械與人工的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，既保證機(jī)械設(shè)備的高精度、高效率，又保證人為控制和反標(biāo)準(zhǔn)化的使用。

2.2 監(jiān)視和報(bào)警

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是工程機(jī)械系統(tǒng)中較為成熟的系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)等領(lǐng)域。該系統(tǒng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確判斷工程故障。如有故障，可自動(dòng)報(bào)警，以便維修人員及時(shí)采取相應(yīng)的維修措施。另外，圖像還能傳遞一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從而保證機(jī)械的效率和壽命[2]。

2.3 節(jié)能減材

在建筑工程中，原機(jī)械設(shè)備的具體應(yīng)用，造成燃料浪費(fèi)，施工效率低，發(fā)生故障的可能性大，增加了一定的材料、人力和財(cái)力成本。采用機(jī)電一體化技術(shù)可以有效地提高大型機(jī)械的利用率。因?yàn)榇蟛糠止さ囟际窃趹敉猸h(huán)境，如果天氣比較惡劣，就會(huì)影響到施工程度，而采用機(jī)電一體化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，可以有效地避免這種情況的發(fā)生，避免浪費(fèi)大量的人力和時(shí)間。

3 機(jī)電一體化技術(shù)有效應(yīng)用的前提條件

在建筑工程中進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的開發(fā)，通過(guò)功能測(cè)試，其基本功能滿足建筑工程的相關(guān)要求，可以清楚工程機(jī)械的特殊性，從而進(jìn)一步優(yōu)化、完善相關(guān)機(jī)械。以不降低現(xiàn)有機(jī)械性能為前提，通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)的基本準(zhǔn)則，使設(shè)計(jì)合理化、改進(jìn)，提高了機(jī)械的安全性和施工過(guò)程的效率，適當(dāng)簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的操作方式，使其簡(jiǎn)單化。機(jī)電一體化系統(tǒng)還能對(duì)安全及相關(guān)任務(wù)進(jìn)行分析；施工過(guò)程中，按照可靠性設(shè)計(jì)方法，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜哂嘣O(shè)計(jì)等技術(shù)安全改進(jìn)，提高完成任務(wù)和故障診斷的軟件設(shè)置。對(duì)多個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化，可以把控制簡(jiǎn)化為一組數(shù)控系統(tǒng)，使應(yīng)用開發(fā)比較困難，操作控制比較簡(jiǎn)單。施工過(guò)程中的工藝靈活性也相應(yīng)提高，相應(yīng)的技術(shù)設(shè)計(jì)也能發(fā)揮相應(yīng)的作用。

3.1 建立并改進(jìn)技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系

人類活動(dòng)中，管理是不可或缺的解決方案，要加強(qiáng)對(duì)建筑施工企業(yè)的技術(shù)管理，完善機(jī)電一體化技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化施工技術(shù)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)，提高建筑施工企業(yè)的安全生產(chǎn)水平。對(duì)整個(gè)施工項(xiàng)目，要從上到下，從大到小進(jìn)行有效的機(jī)電一體化施工技術(shù)管理，提高機(jī)電一體化施工水平，做到高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)范，全方位管理。對(duì)于違反機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)的施工單位，要嚴(yán)肅處理，決不姑息。努力學(xué)習(xí)各種機(jī)電一體化知識(shí)，提高自身素質(zhì)，減少工程施工中的差錯(cuò)，確保工程施工質(zhì)量、施工效率和施工水平。

3.2 機(jī)電一體化小組人員培訓(xùn)

能根據(jù)工程各方面所需的機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行施工，為相關(guān)人員的應(yīng)用做好充分準(zhǔn)備，對(duì)進(jìn)度有清晰的了解，集團(tuán)主管建筑工程及機(jī)電一體化方面的領(lǐng)導(dǎo)能有針對(duì)性地了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用方法及施工進(jìn)度，以便進(jìn)行有效的機(jī)電系統(tǒng)調(diào)整等。管理人員能通過(guò)指定施工隊(duì)匯報(bào)機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)展，有針對(duì)性地掌握施工項(xiàng)目的各個(gè)方面。

4 建筑工程中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于起重機(jī)械

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，提升機(jī)作業(yè)系統(tǒng)逐漸向知識(shí)化方向發(fā)展?，F(xiàn)代智能吊車配備紅外線、微型計(jì)算機(jī)和超聲波傳感器，能迅速發(fā)現(xiàn)影響工地的障礙。移動(dòng)式起重機(jī)屬于電子控制傳動(dòng)，它的外伸部可自動(dòng)檢測(cè)，有效防止泥漿流失，避免材料浪費(fèi)。目前在建筑物上廣泛使用的各種類型的起重機(jī)，都裝有超過(guò)額定扭矩限制器，可以向中央的吊車控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)吊車的運(yùn)行。此外，該裝置還可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。多個(gè)塔同時(shí)施工，一般每座塔必須安裝防撞箭頭，遇有碰撞危險(xiǎn)時(shí)，防撞器能立即報(bào)警，并自動(dòng)將塔機(jī)提升器減速。有效地避免了塔吊臂與建筑材料、機(jī)械設(shè)備的碰撞，使塔吊墜落地面，造成傷害事故[3]。

4.2 混凝土機(jī)械的使用

首先，在一些大型混凝土攪拌站中，對(duì)屏幕顯示式計(jì)量裝置的應(yīng)用引起了關(guān)注?；炷翑嚢韫ぷ饔闪鞲衅骺刂?，采用機(jī)電一體化技術(shù)，不僅能提高混凝土的計(jì)量質(zhì)量，而且有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。在混凝土配合比參數(shù)的控制方面，過(guò)去主要是用監(jiān)控儀器和指示燈來(lái)控制，現(xiàn)在注意使用計(jì)算機(jī)輔助軟件。

4.3 隧道施工工程

雙盾構(gòu)隧道襯砌施工技術(shù)是上海現(xiàn)代研究機(jī)構(gòu)提出的一項(xiàng)施工技術(shù)。巷道襯砌時(shí)，需要預(yù)先定制管片，最后對(duì)管片進(jìn)行有效的拼接。板裝配時(shí)，裝配人員可利用機(jī)電一體化技術(shù)的精確度，按照有關(guān)操作步驟進(jìn)行工程施工，讓相關(guān)機(jī)械從下往上裝配板底部，再將兩側(cè)的板與底部連接起來(lái)，最后完成拼裝進(jìn)行封蓋操作，最后安裝柱模塊。采用隧道施工機(jī)電一體化技術(shù)，不僅能大大節(jié)約隧道施工所需的時(shí)間，而且能有效地減少整個(gè)工程的總投資，提高施工精度和相關(guān)效率，有效地避免施工過(guò)程中大量浪費(fèi)施工資源，解放部分勞動(dòng)力，縮短施工工期。

4.4 裝配地板

樓板組件安全運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后，由于樓板選擇性高，因此施工中，吊車及其他相關(guān)機(jī)械設(shè)備必須用于提升。利用機(jī)電一體化技術(shù)，在相關(guān)機(jī)械的運(yùn)行過(guò)程中，可對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行良好的控制，使地板構(gòu)件在穩(wěn)定狀態(tài)下達(dá)到水平提升，避免在提升狀態(tài)下?lián)p壞構(gòu)件框架，然后以平均速度將構(gòu)件移動(dòng)到插入點(diǎn)附近，然后大致對(duì)齊，以便提前畫好基線，進(jìn)行樓板外墻施工采用機(jī)電一體化技術(shù)，確保構(gòu)件準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)定位置，從而保證樓板拼裝施工的有效性[4]。

5 機(jī)電一體化發(fā)展前景

5.1 數(shù)字化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展在20世紀(jì)后期給世界帶來(lái)了巨大的變化，同時(shí)也對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生了重要影響。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，各種網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。舉例來(lái)說(shuō)，許多配有現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)都具有以太網(wǎng)接口，可直接與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)加工流程一體化。生產(chǎn)環(huán)境與企業(yè)級(jí)ERP系統(tǒng)的集成，當(dāng)然，還需要進(jìn)一步通過(guò)企業(yè)骨干通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)?；谶@種方法，企業(yè)之間的網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)。此外，基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)還可通過(guò)調(diào)制通訊軟件實(shí)現(xiàn)與因特網(wǎng)上的遠(yuǎn)程診斷?？梢?，遙控終端裝置本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，家用電器的現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使其網(wǎng)絡(luò)化成為可能。通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)，將各種家電連接到以計(jì)算機(jī)為中心的綜合家電系統(tǒng)上，使人們?cè)诩抑谐浞窒硎艿礁鞣N高科技帶來(lái)的好處。所以，機(jī)電一體化產(chǎn)品并無(wú)劣勢(shì)，應(yīng)該走向網(wǎng)絡(luò)化。

5.2 人性化

傳感系統(tǒng)的集成與智能化極大地推動(dòng)了機(jī)電產(chǎn)品向知識(shí)化方向發(fā)展，使其能夠進(jìn)行判斷推理、邏輯思考、獨(dú)立決策等，開發(fā)出智能機(jī)器人、智能醫(yī)療設(shè)備、智能檢測(cè)設(shè)備等。能夠采集、處理和識(shí)別信號(hào)，能獨(dú)立完成復(fù)雜的任務(wù)。與普通工業(yè)機(jī)器人相比，其移動(dòng)性強(qiáng)，適用范圍廣。這個(gè)世紀(jì)將會(huì)發(fā)展出具有仿人肢、靈巧手、雙眼視覺(jué)、力覺(jué)和觸覺(jué)的仿人智能機(jī)器人。電子機(jī)械產(chǎn)品的最終使用者是人，怎樣讓機(jī)電產(chǎn)品具有智能性、情感性、人性化，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。機(jī)械和電子產(chǎn)品除了完美的性能外，還需要顏色、造型和環(huán)境的協(xié)調(diào)，對(duì)人們來(lái)說(shuō)，使用這些產(chǎn)品是一種藝術(shù)享受，就像家用機(jī)器人的人機(jī)一體化一樣。

6 結(jié)語(yǔ)

機(jī)電一體化領(lǐng)域的多學(xué)科趨勢(shì)有助于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化、系統(tǒng)傳感器技術(shù)和其他高科技新技術(shù)，而生態(tài)與知識(shí)建筑與電氣機(jī)械的一體化主要表現(xiàn)為建筑工程的自動(dòng)化在特殊或不利條件下進(jìn)行，特別是促進(jìn)建筑挖掘和運(yùn)輸。在中國(guó)的機(jī)電一體化應(yīng)用必須適應(yīng)國(guó)內(nèi)工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，在先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)力的指導(dǎo)下，逐步探索符合中國(guó)國(guó)情的發(fā)展道路。