論機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化在地質(zhì)工程中的應(yīng)用

宋偉龍，師 磊

（江西省地質(zhì)局261大隊(duì)，江西 鷹潭 335000）

現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展帶動(dòng)了不同行業(yè)的優(yōu)化速度，其中機(jī)械制造也就是受其影響最為明顯的行業(yè)之一。在傳統(tǒng)的地質(zhì)工程中，由于地質(zhì)條件的差異化以及施工環(huán)境的限制，工程進(jìn)度的可控性較低，受施工技術(shù)的限制，部分施工的進(jìn)展相對(duì)緩慢，其施工質(zhì)量較低，這就對(duì)整個(gè)項(xiàng)目工程的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。而現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)械具有了更高的施工效果，對(duì)于部分施工難度較大的工段，使用機(jī)械代替人工的方式可以有效解決其面臨的問(wèn)題。在不斷發(fā)展的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)下，其在地質(zhì)工程中的應(yīng)用范圍也越來(lái)越重要。為此，全面研究其應(yīng)用方式及價(jià)值是十分必要的。

基于此，本文提出論機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化在地質(zhì)工程中的應(yīng)用研究。首先研究了近些年來(lái)其發(fā)展趨勢(shì)，以此為基礎(chǔ)，研究其在地質(zhì)工程中的應(yīng)用價(jià)值，最后分析了其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。通過(guò)本文的分析，以期為促進(jìn)地質(zhì)施工中機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提供有價(jià)值的參考。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展分析

1.1 應(yīng)用多元化

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的滲透逐漸增強(qiáng)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)呈現(xiàn)出明顯的多元化方向趨勢(shì)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的應(yīng)用在智能化和可編程控制化方向的演變?cè)桨l(fā)明顯。其中最為明顯的就是工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)，其不僅在操作精度上遠(yuǎn)高于人工施工，在施工效率上也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。依托計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)等多元信息技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的各環(huán)節(jié)都更加個(gè)性化，可以通過(guò)系統(tǒng)控制適應(yīng)不同施工環(huán)境和施工要求，這樣為其在更多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了良好基礎(chǔ)[1]。除此之外，不僅在技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，與之配套的，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的管理模式也不斷優(yōu)化升級(jí)，在科學(xué)技術(shù)與管理模式的協(xié)同配合下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多元化的應(yīng)用。

1.2 經(jīng)濟(jì)價(jià)值持續(xù)增長(zhǎng)

經(jīng)濟(jì)價(jià)值是推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展的核心動(dòng)力，只有在創(chuàng)造價(jià)值的前提下，研發(fā)才有價(jià)值，應(yīng)用才有空間。近些年，在機(jī)械制造行業(yè)不斷創(chuàng)新與改革的背景下，其實(shí)現(xiàn)了在不同行業(yè)間的滲透，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。其中，表1為近5年來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化行業(yè)的產(chǎn)值變化情況。

表1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化行業(yè)的產(chǎn)值變化統(tǒng)計(jì)表

從表1中可以看出，近些年來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)行業(yè)的產(chǎn)值呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢(shì)，2019年和2020年的產(chǎn)值增幅出現(xiàn)了小幅下降，這是因?yàn)榻鼉赡甑募夹g(shù)發(fā)進(jìn)行入高峰期，投入的成本和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)都明顯提高，對(duì)技術(shù)的研究深度與理論基礎(chǔ)的分析精度都達(dá)到了更高水平，挖掘了其在不同領(lǐng)域的更多可能。因此，之后的行業(yè)產(chǎn)值也將具有更大的應(yīng)用空間。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化在地質(zhì)工程中的應(yīng)用

2.1 自動(dòng)測(cè)量

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化在地質(zhì)工程中最重要的作用就是對(duì)地質(zhì)環(huán)境的測(cè)量。應(yīng)用最為廣泛的就是遙感技術(shù)結(jié)合GPS定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工環(huán)境及周圍相關(guān)地質(zhì)數(shù)據(jù)的采集，與傳統(tǒng)方法相比，其具有更高的精度和效率。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制遙感技術(shù)的數(shù)據(jù)采集范圍，并將采集到的信息對(duì)應(yīng)到三維地圖的目標(biāo)位置中，遙感技術(shù)高密度的信息采集點(diǎn)決定了最后輸出的測(cè)量結(jié)果具有更高的精度[2]。圖1為采用遙感技術(shù)采集施工環(huán)境地質(zhì)信息的方法。

圖1 為基于遙感技術(shù)的施工環(huán)境地質(zhì)信息采集方法

同時(shí)這種測(cè)量方式僅需遠(yuǎn)程對(duì)采集設(shè)備進(jìn)行控制即可實(shí)現(xiàn)，不僅大大節(jié)省了人工成本，也可以有效避免地面不同因素干擾對(duì)數(shù)據(jù)采集造成的影響，減少了測(cè)量過(guò)程中的人力、物力消耗。以此為基礎(chǔ)，在施工階段可以通過(guò)GPS技術(shù)對(duì)目標(biāo)施工位置的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速提取，全面地信息也為后續(xù)的施工方式選擇提供了重要的決策支撐。

2.2 自動(dòng)挖掘

地質(zhì)施工中最主要的環(huán)節(jié)之一就是挖掘作業(yè)，由于施工條件的限制，不僅在人力資源上的消耗較大，而且對(duì)施工人員的要求也相對(duì)較高，一般情況下，需要在挖掘過(guò)程中定期停工，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的安全性作出進(jìn)一步分析，這就直接導(dǎo)致施工進(jìn)度的推進(jìn)較為緩慢，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)可以省去人工在挖掘施工地內(nèi)駐留時(shí)間，大大提高施工的安全性[3]。圖2為自動(dòng)挖掘設(shè)備的施工方法。

圖2 基于自動(dòng)控制的挖掘作業(yè)方法

同時(shí)結(jié)合上文得到的地質(zhì)信息，可以實(shí)時(shí)對(duì)施工環(huán)境的安全狀況作出評(píng)價(jià)，減少了停工的時(shí)間，對(duì)于施工進(jìn)程的順利推進(jìn)具有積極作用，其次，機(jī)械代替人工的施工方式也減少了對(duì)相關(guān)挖掘技術(shù)人員的需求量，間接降低了施工的資金成本。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

3.1 減少人力資源需求量

在地質(zhì)施工中應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)最明顯的優(yōu)勢(shì)就是減少了對(duì)人力資源的需求量，除此之外，對(duì)于一些危險(xiǎn)系數(shù)較高或施工難度較大的項(xiàng)目，其可以在最大限度上確保人員安全。通過(guò)編程方式，對(duì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)作方式進(jìn)行控制，這不僅使其具有更高的施工精度，同時(shí)操作人員也得到一定解放。而這種不以人為主要施工對(duì)象的施工方式也在不影響施工進(jìn)度的前提下，極大地降低了對(duì)人力資源的需求。

3.2 提高施工位置定位精度

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高精度的施工位置定位，避免了傳統(tǒng)人力定位過(guò)程中由于種種因素帶來(lái)的誤差。將機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)得到的位置定位結(jié)果結(jié)合工程施工的整體布局輸入到計(jì)算機(jī)編程中，其就可以根據(jù)施工不同階段對(duì)信息的需求反饋出個(gè)性化的地質(zhì)信息。其次超聲波技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用也使得定位的精度更加準(zhǔn)確，在實(shí)現(xiàn)高效性的同時(shí)，僅通過(guò)簡(jiǎn)單的傳感設(shè)備就可以完成對(duì)目標(biāo)位置的信息采集[4,5]。

3.3 優(yōu)化施工管理效率

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)將地質(zhì)施工環(huán)境由人為主導(dǎo)逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)闄C(jī)械為主導(dǎo)，隨著施工現(xiàn)場(chǎng)人員數(shù)量的減少，對(duì)應(yīng)的管理工作也更加簡(jiǎn)單，對(duì)于施工效率的控制也更加輕松，只需要對(duì)設(shè)備的數(shù)量、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整即可。除此之外，與人員管理工作相比，機(jī)械設(shè)備更加便于統(tǒng)一管理，這樣就減少了在機(jī)械管理過(guò)程中的問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的統(tǒng)一化管理，對(duì)于提高施工現(xiàn)場(chǎng)秩序性具有明顯的提升作用，而這也是確保施工順利完成，施工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的重要基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)工程的施工環(huán)境越來(lái)越廣泛，因此施工條件也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)，在此背景下，對(duì)于施工進(jìn)展產(chǎn)生的影響是極為明顯的。為了適應(yīng)這種變化，將現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)工程中已經(jīng)成為了一種主流發(fā)展方向。本文提出了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化在地質(zhì)工程中應(yīng)用研究，以期為地質(zhì)工程中機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提供有價(jià)值的參考，為推進(jìn)相關(guān)研究在項(xiàng)目施工中的深化提供新的思路。