機械自動化在土木工程施工中的應用研究

黃汝凡 丁峰

【摘要】近年來，在社會經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展的背景下，我國土木工程事業(yè)發(fā)展迅速。而從土木工程施工效率及質(zhì)量提升角度考慮，合理科學地應用機械自動化技術及系統(tǒng)設備顯得尤為重要。比如將機械自動化應用到土木工程施工當中，可發(fā)揮其位置識別功能、位置誘導功能以及安全管理功能等。本文在分析機械自動化在土木工程施工中應用的價值作用的基礎上，進一步分析機械自動化在土木工程施工中的具體應用要點，希望以此為土木工程施工提供充分有效的系統(tǒng)技術支持。

【關鍵詞】土木工程；機械自動化；價值作用；應用要點

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 11.232

土木工程，指的是建造各類土地工程設施的科學技術的統(tǒng)稱。隨著土木工程施工規(guī)范要求越來越高，對現(xiàn)代化科學技術及設施設備的依賴程度也越來越強[1]。而對于機械自動化來說，主要利用自動控制系統(tǒng)起到自動化控制的目標，將機械自動化應用到土木工程施工過程當中，可促進施工效率及質(zhì)量的提升。由此可見，為了全面提高土木工程施工的效率及質(zhì)量，本文圍繞“機械自動化在土木工程施工中的應用”進行分析研究價值意義顯著。

1、機械自動化在土木工程施工中應用的價值作用分析

機械自動化主要應用到機械生產(chǎn)領域，在發(fā)揮自動控制系統(tǒng)作用的基礎上，使機械生產(chǎn)的效率提高，同時減輕工作人員的工作強度，進一步保證工作的質(zhì)量及安全性。而將機械自動化應用到土木工程施工當中，則能夠發(fā)揮出以下價值作用：

1.1位置識別及誘導作用

在土木工程施工中，對相關自動化機械設備進行自動化識別系統(tǒng)的安裝，進一步采取外部位置識別法，或者內(nèi)部位置識別法，對土木工程施工位置進行精準識別。其中，外部位置識別法需在土木工程施工現(xiàn)場進行若干處基準點的設置，進一步采取超聲波技術，或者電磁波技術，對機械設備所處位置進行識別；內(nèi)部位置識別法，則主要利用速度測定傳感器對設備的位置加以明確。

基于土木工程自動化施工作業(yè)開展期間，由機械設備以預先設定好的路線執(zhí)行相應的操作，倘若位置識別機可以明確自身在施工過程中與既定路線偏離，進一步便可以發(fā)揮機械自動化的作用，由機械設備進行自動復位。這個自動復位的過程便充分發(fā)揮了機械自動化的位置誘導作用。此外，在位置誘導作用發(fā)揮下，可以使機械設備的位置、方向以及速度，按照預先設定好的路線執(zhí)行，從而確保土木工程機械施工的規(guī)范性及安全性。

1.2施工對象識別及評價作用

在土木工程施工過程中，通過機械自動化系統(tǒng)的應用，能夠?qū)κ┕ο笏幬恢?、工況等信息進行實時掌控，能夠?qū)κ┕ο筮M行準確識別，比如可以利用超聲波傳感技術、畫面處理技術，實現(xiàn)對施工對象工況相關信息的精準識別。而在無人液壓挖掘機上，還可以采取平面超聲波信號感知器；在液壓挖掘機鏟斗上，則可以通過超聲波傳感器的安裝，對施工對象的形狀及運行情況進行評價，排除故障，提高施工效率及安全性。

1.3在施工現(xiàn)場安全管理及機群控制方面的作用

在土木工程施工作業(yè)開展過程中，如果存在各機械設備、各作業(yè)項目協(xié)同進行的情況，受到施工地點有限的影響，存放的施工材料及機械設備，會使施工機械運行受到一定程度的影響。而在機械自動化系統(tǒng)技術的應用下，能夠發(fā)揮“感知→警告→機械停止→安全域誘導”等功能，在超聲波感知、光電波感知、畫像處理方法的融合應用下，使現(xiàn)場施工安全隱患問題得到有效排查，進而保證土木工程施工現(xiàn)場作業(yè)的安全性[2]。

此外，基于土木工程施工作業(yè)開展過程中，考慮到各項機械設備進行配合使用，促進施工效率及安全性的提升，則需發(fā)揮機械自動化的機群控制功能。例如：在機械自動化技術的應用下，對土木工程施工作業(yè)中機械所處位置、工作工況及時傳輸至中央控制室，進一步由中央控制室對各機械設備發(fā)出指令，使各機械設備施工模式得到自動化控制，進而在機群得到有效控制的基礎上，使土木工程施工作業(yè)協(xié)同、高效、安全進行。

2、機械自動化在土木工程施工中的具體應用要點分析

如前所述，機械自動化在土木工程中的應用價值作用顯著，而從土木工程施工效率、質(zhì)量及安全性全面提升角度考慮，還有必要掌握機械自動化在其中的具體應用要點?？偨Y起來，具體應用要點如下：

2.1攤鋪機的智能化應用

基于土木工程施工機械設備當中，在攤鋪機中融合自動化技術，可促進施工效率及安全性的提高。例如：基于土木工程施工現(xiàn)場，利用自動化攤鋪機，在安裝自動調(diào)配裝置的基礎上，可實現(xiàn)橫向或縱向攤鋪施工作業(yè)，以此使施工的質(zhì)量得到有效保證。與此同時，在攤鋪機上進行混合料自動供料裝置的安裝，可使材料供給實現(xiàn)自動化作業(yè)；并且，在攤鋪機自動化技術的支持下，可使施工期間攤鋪材料層的厚度達到有效控制，在提升攤鋪質(zhì)量的基礎上，使施工的整體效益得到有效保障。

2.2推土機與挖掘機的自動化應用

在土木工程施工過程中，針對一些土方機械，比如推土機與挖掘機等，通過機械自動化技術的應用，可促進施工生產(chǎn)效率及質(zhì)量的全面提升[3]。早期的推土機鏟刀及挖掘機鏟斗位置控制系統(tǒng)，隨之發(fā)展起來的推土機鏟刀激光控制裝置，均能夠起到一定的應用價值。而隨著現(xiàn)代化科學及時的發(fā)展，在土木工程推土機與挖掘機中，可實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的安裝設置，例如：由自動直線加工系統(tǒng)與激光系統(tǒng)構成的自動控制系統(tǒng)，應用到挖掘機當中，激光系統(tǒng)能夠?qū)ν诰驒C車體的高度進行測量，激光感光器可以對加工面的激光位置進行測量，然后由整體系統(tǒng)結合相關測量信息，傳輸?shù)较到y(tǒng)處理中心，通過數(shù)據(jù)信息處理，使動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的自動控制得到有效實現(xiàn)。此外，在挖掘機當中，還可以進行遙控裝置及遙控系統(tǒng)的安裝，從而通過無線感控挖掘機的自動化作業(yè)，使土木工程施工的自動化水平及綜合生產(chǎn)效益得到協(xié)同提升。

2.3技術應用展望

從土木工程施工機械自動化系統(tǒng)及技術的應用前景角度考慮，有必要重視實用性自動化技術及低成本自動化技術系統(tǒng)裝備的研發(fā)及應用[4]。通過研發(fā)此類技術，保證自動化技術在土木工程機械施工的實用性提升，達到節(jié)能、降耗的目的，進一步滿足控制機械設備自動化施工成本投入的目標。此外，還有必要重視土木工程施工技術人員的專業(yè)培訓，組建懂機械自動化技術、熟悉機械自動化技術操作流程的專業(yè)技術人才隊伍，滿足土木工程機械自動化施工作業(yè)的需求。

結語：

綜上所述，機械自動化在土木工程施工中的價值作用顯著，合理使用機械自動化系統(tǒng)技術，可使攤鋪機實現(xiàn)智能化作業(yè)，可使推土機及挖掘機實現(xiàn)自動化作業(yè)。而從土木工程機械自動化施工未來發(fā)展層面考慮，還有必要重視實用性自動化技術及低成本自動化技術系統(tǒng)裝備的研發(fā)及應用，進一步為土木工程施工綜合效益的提升奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]陳莉霞.論機械自動化在土木工程施工中的應用[J].河北農(nóng)機，2020（07）：53.

[2]吳晨.機械自動化在土木工程施工中應用[J].城市建設理論研究（電子版），2017（08）：152.

[3]李曉光.談土木施工工程機械自動化[J].河南科技，2015（22）：183.

[4]趙夏清.論機械自動化在土木工程施工中應用[J].自動化與儀器儀表，2015（08）：64-66.