關(guān)于機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用分析

王森 趙濤 史繼光

（濟(jì)南建設(shè)設(shè)備安裝有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250033）

0.引言

建筑機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用結(jié)合了機(jī)械制造、電氣工程、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)智能技術(shù)為一體，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前建筑機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化已經(jīng)成為一門(mén)熱門(mén)學(xué)科，比較傳統(tǒng)機(jī)械施工而言，施工的過(guò)程當(dāng)中需要投入巨大的人力物力，且施工質(zhì)量和施工效率難以保證。而隨著建筑機(jī)械自動(dòng)化研究進(jìn)展的加快，更多的科學(xué)元素以及先進(jìn)工藝得以在機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造中滲透，機(jī)械設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)也逐步趨于完善，為整個(gè)建筑施工帶來(lái)了良好的基礎(chǔ)條件。

1.機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制的核心技術(shù)

1.1 機(jī)身位置識(shí)別技術(shù)

建筑機(jī)械的機(jī)身位置識(shí)別技術(shù)主要是指機(jī)械設(shè)備本身具備一定的自動(dòng)辨別能力，通過(guò)核心技術(shù)和計(jì)算機(jī)的反饋配合能夠清晰地判斷自身所處位置，并為下一步工程施工提供參考。整個(gè)機(jī)身位置識(shí)別技術(shù)包含內(nèi)部識(shí)別和外部識(shí)別兩種識(shí)別功能，其中內(nèi)部位置的識(shí)別以傳感器為識(shí)別核心，能夠通過(guò)對(duì)自身設(shè)備的運(yùn)行速度、角度、路徑數(shù)據(jù)進(jìn)行收集積累，并將其整理反饋至計(jì)算機(jī)中心進(jìn)行處理，從而確定自身所處位置的方位參數(shù)；外部識(shí)別以超聲波和電磁波為技術(shù)核心，但識(shí)別的過(guò)程當(dāng)中需要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)設(shè)位置的輔助，并以輔助點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行位置識(shí)別。

1.2 位置誘導(dǎo)技術(shù)

整個(gè)位置誘導(dǎo)技術(shù)以機(jī)身位置識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)機(jī)身位置識(shí)別技術(shù)進(jìn)行機(jī)械自身所處位置的判斷，再利用位置誘導(dǎo)技術(shù)按照預(yù)定好的設(shè)備作業(yè)路線進(jìn)行施工作業(yè)。該過(guò)程當(dāng)中能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備定位，并利用位置誘導(dǎo)技術(shù)下達(dá)工作命令，保證機(jī)械設(shè)備按照預(yù)定路線以及相關(guān)指令完成施工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的控制。而且在整個(gè)過(guò)程當(dāng)中位置誘導(dǎo)技術(shù)會(huì)對(duì)錯(cuò)誤的運(yùn)行進(jìn)行識(shí)別判斷同時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，一旦檢測(cè)到路徑偏離則會(huì)啟動(dòng)復(fù)位裝置，實(shí)現(xiàn)良好的位置、速度以及施工控制。但在該過(guò)程當(dāng)中要注意預(yù)設(shè)路線的確定，注意將施工誤差控制在合理的范圍之內(nèi)，在整個(gè)機(jī)械自動(dòng)化控制的過(guò)程當(dāng)中，需要不斷地對(duì)其進(jìn)行位置和路線進(jìn)行校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制[1]。

1.3 集群協(xié)作控制技術(shù)

集群協(xié)作控制技術(shù)是多種機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的聯(lián)合，其根本宗旨在于將各個(gè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行路線和運(yùn)行狀態(tài)、位置等基本信息進(jìn)行整合分析并得以反饋，在中央控制室的控制之下利用計(jì)算機(jī)綜合分析并完成作業(yè)方案的優(yōu)化從而實(shí)現(xiàn)合理施工分配。整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，不僅能夠控制施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)行軌跡，同時(shí)也能夠進(jìn)行運(yùn)輸車輛位置識(shí)別，并在完成識(shí)別處理之后將最有效的作業(yè)方式通過(guò)指令傳輸滲透于各個(gè)機(jī)械設(shè)備控制程序當(dāng)中，保證相關(guān)機(jī)械設(shè)備收到指令后能夠按照指令要求進(jìn)行全方位的施工作業(yè)。可以說(shuō)集群協(xié)作控制技術(shù)是保證合理施工進(jìn)度、提升工程質(zhì)量、發(fā)揮機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)的集成體現(xiàn)，也是整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)完成更高效、更安全、更可靠、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體系保障。

1.4 作業(yè)對(duì)象識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)

作業(yè)對(duì)象識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)以超聲波為技術(shù)核心，是建筑機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)功能也是根本標(biāo)志。該技術(shù)在超聲波信號(hào)感知器的使用之下能夠及時(shí)反饋施工當(dāng)中所涉及對(duì)象的位置、形狀以及姿態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和認(rèn)識(shí)。例如，當(dāng)前可以在挖掘機(jī)上進(jìn)行超聲傳感器的安裝，該項(xiàng)技術(shù)能夠精準(zhǔn)測(cè)出作業(yè)平面的位置，再結(jié)合設(shè)備本身的高度以及綜合信息進(jìn)行識(shí)別對(duì)比，同時(shí)識(shí)別所挖掘的土方、沙石以及巖塊粒徑、形狀等基本為后續(xù)作業(yè)提供有效參考。

1.5 安全保障技術(shù)

整個(gè)建筑施工過(guò)程當(dāng)中除了要保證施工質(zhì)量和施工工期，最重要的就是實(shí)現(xiàn)安全保障。對(duì)于建筑工程本身而言，涉及多種作業(yè)不僅施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜機(jī)械設(shè)備眾多，在材料的堆放上也會(huì)存在相應(yīng)的危險(xiǎn)系數(shù)。因此利用機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)將安全保障滲透其中，才能保證各個(gè)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)以合理合規(guī)的方式完善施工，即便有突發(fā)事件發(fā)生時(shí)也能夠通過(guò)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)識(shí)別啟動(dòng)預(yù)警和緊急制停措施，以保證施工過(guò)程當(dāng)中相關(guān)人員以及機(jī)械設(shè)備等安全，最大限度地減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

2.機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制發(fā)展的影響因素

2.1 人為因素

建筑機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是一門(mén)綜合學(xué)科，同時(shí)也具備較強(qiáng)的專業(yè)性。在其發(fā)展促進(jìn)的過(guò)程當(dāng)中不僅需要專業(yè)且豐富的理論知識(shí)為基礎(chǔ)，更應(yīng)該具備扎實(shí)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為進(jìn)階，結(jié)合實(shí)際工程需求對(duì)其進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)和完善。在影響電氣自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展的因素中，人為因素占比較大，這是因?yàn)楹芏嗉夹g(shù)人員在理論基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備上不夠扎實(shí)，相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有所缺乏，導(dǎo)致在自動(dòng)化控制過(guò)程當(dāng)中技能銜接不夠嫻熟，即便在機(jī)械設(shè)備制造中面臨各種技術(shù)性問(wèn)題也未能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分析并采取針對(duì)性措施優(yōu)化，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑機(jī)械設(shè)備作業(yè)生產(chǎn)率以及生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制，阻礙了機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制發(fā)展。

2.2 機(jī)械作用力

建筑工程當(dāng)中所涉及的機(jī)械設(shè)備比較復(fù)雜，各個(gè)機(jī)械設(shè)備的作用力各不相同，在對(duì)其實(shí)施電氣自動(dòng)化控制時(shí)會(huì)受到眾多因素的影響，如型號(hào)、參數(shù)、性能等，若干機(jī)械部件會(huì)組成不同的工作模塊，這些模塊運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中原理不同基本操作不同，所以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制，且在對(duì)其進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化控制的過(guò)程當(dāng)中一旦受到震蕩、離心加速或者機(jī)械沖擊等外部作用力的影響時(shí)，會(huì)導(dǎo)致控制板塊內(nèi)的電子器件受到損壞，這樣一來(lái)，就導(dǎo)致了整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)難以發(fā)揮正常且穩(wěn)定的控制功能[2]。

2.3 元器件工藝水平差異

建筑機(jī)械設(shè)備構(gòu)成比較復(fù)雜使用頻率較高，因此需要進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)，但對(duì)其進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制的過(guò)程當(dāng)中，整個(gè)控制系統(tǒng)具備較為煩瑣的結(jié)構(gòu)，會(huì)涉及眾多的元器件。而就我國(guó)當(dāng)前機(jī)械制造水平而言，尚未達(dá)成一站式生產(chǎn)，所以不同的廠家會(huì)負(fù)責(zé)不同的元器件的生產(chǎn)任務(wù)，但在此過(guò)程當(dāng)中相應(yīng)的工藝水平差異也就顯現(xiàn)出來(lái)。一旦在使用過(guò)程當(dāng)中核心元器件發(fā)生老化或者損壞，會(huì)使整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)發(fā)生矛盾，而且安裝作業(yè)當(dāng)中出現(xiàn)不規(guī)范操作行為也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中的故障發(fā)生，這也嚴(yán)重阻礙了機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制發(fā)展。

3.機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制發(fā)展優(yōu)化策略

3.1 加強(qiáng)人員建設(shè)，實(shí)現(xiàn)輔助發(fā)展

在智能化、信息化、自動(dòng)化迅速發(fā)展到今天，技術(shù)人員的研發(fā)設(shè)計(jì)是促進(jìn)整個(gè)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的核心。因此相關(guān)技術(shù)人員要與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)適應(yīng)智能化發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合科學(xué)發(fā)展理念，在建筑機(jī)械自動(dòng)化控制領(lǐng)域開(kāi)拓思維潛心鉆研，將精準(zhǔn)化定位以及功能把控放在核心位置，最大程度地實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)資源優(yōu)化。同時(shí)能提升自身的文化素養(yǎng)，積極學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，在理論基礎(chǔ)之上積累經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合施工實(shí)際推進(jìn)建筑機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)[3]。

在整個(gè)機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的推動(dòng)過(guò)程重而道遠(yuǎn)，縱觀整個(gè)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展史研究和實(shí)現(xiàn)的過(guò)程當(dāng)中經(jīng)歷了重重困難，但我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、學(xué)習(xí)先進(jìn)國(guó)家制造經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)不斷的努力，取得了突破性的進(jìn)展。不僅是在建筑行業(yè)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及國(guó)防領(lǐng)域也得到了有效的延伸，推動(dòng)了社會(huì)建設(shè)的工業(yè)化進(jìn)程。當(dāng)前建筑工程當(dāng)中對(duì)設(shè)備領(lǐng)域采用的自動(dòng)化控制技術(shù)裝備在技術(shù)研發(fā)人員的努力之下更是實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。例如，自動(dòng)化推土機(jī)在工作過(guò)程中結(jié)合了先進(jìn)的ICT電子檢測(cè)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)推土機(jī)工作過(guò)程當(dāng)中的自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)載荷檢測(cè)同時(shí)也能夠進(jìn)行故障診斷以及自動(dòng)怠速等電控功能。而在自動(dòng)化壓路機(jī)的應(yīng)用層面，引用了相應(yīng)的檢測(cè)裝置以及數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)程通信裝置，在作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中以預(yù)設(shè)地面基準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)，利用測(cè)算儀和機(jī)載自動(dòng)跟蹤儀完成整個(gè)壓實(shí)工作面的確定，并通過(guò)中央控制系統(tǒng)發(fā)號(hào)精準(zhǔn)指令，有效完成大規(guī)模路面壓實(shí)作業(yè)。

3.2 合理采購(gòu)設(shè)備嚴(yán)格執(zhí)行操作

合理采購(gòu)設(shè)備嚴(yán)格執(zhí)行操作標(biāo)準(zhǔn)不僅能夠有效保證建筑機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量控制，同時(shí)對(duì)于提升其自動(dòng)化控制也有著積極的作用，因?yàn)樵诓少?gòu)的過(guò)程當(dāng)中，機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量和參數(shù)的統(tǒng)一性能夠促進(jìn)機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施。而通過(guò)及時(shí)的檢查和維護(hù)能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中存在的問(wèn)題，并根據(jù)應(yīng)用實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)在該過(guò)程當(dāng)中可以對(duì)機(jī)械設(shè)備形成整體的概念，清楚地了解每一臺(tái)機(jī)械設(shè)備的工作特點(diǎn)，并根據(jù)其自身的特點(diǎn)引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)完成協(xié)同合作，促使其向著智能化、自動(dòng)化的方向進(jìn)一步發(fā)展。另外，在此過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該注意機(jī)械元件的安裝和檢查防止因?yàn)椴僮魇д`而產(chǎn)生不良的影響。

任何機(jī)械產(chǎn)品的故障都是在所難免的，要保證其在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中自動(dòng)化控制的有效實(shí)施，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行加強(qiáng)，也要對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)估。評(píng)估的因素包含使用周期、管理風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)以及風(fēng)險(xiǎn)控制的可能性，評(píng)估的過(guò)程要考慮機(jī)械本身的性能，也要考慮自動(dòng)化的性能，評(píng)估之后以風(fēng)險(xiǎn)要素為切入點(diǎn)，對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)并制定相應(yīng)的預(yù)案，從而提升設(shè)備穩(wěn)定性，將故障問(wèn)題引發(fā)的損失降到最低[4]。

3.3 堅(jiān)持可靠性安全性的基本原則

在建筑工程當(dāng)中想要實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制，既要保證機(jī)械功能使用需求，也要保證實(shí)際生產(chǎn)需求，而當(dāng)前建筑工程施工的過(guò)程變得越發(fā)復(fù)雜，施工質(zhì)量的控制也有著更高的需求，所以對(duì)建筑機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)提出了更為強(qiáng)烈的需求。但無(wú)論何種需求，此過(guò)程中必須以安全性和可靠性為基本原則，所以在對(duì)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中綜合考慮生產(chǎn)制造以及基本操作需求，注重對(duì)安全控制系統(tǒng)的研究，在此基礎(chǔ)上，充分結(jié)合機(jī)械設(shè)備本身的特點(diǎn)，進(jìn)行信息處理的強(qiáng)化和基本能力的優(yōu)化，從而為建筑機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.4 結(jié)合科學(xué)發(fā)展促成更深層次發(fā)展

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，信息資源共享實(shí)現(xiàn)了廣闊的覆蓋，而對(duì)于機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制而言結(jié)合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展實(shí)現(xiàn)智能化控制是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)之一。在此過(guò)程當(dāng)中，為了推進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用同時(shí)方便施工過(guò)程當(dāng)中的維護(hù)和管理，整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)該以標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)同時(shí)融入傳感技術(shù)、超聲波技術(shù)以及位置識(shí)別遠(yuǎn)程通信等技術(shù)，在操作軟件的編寫(xiě)下，利用科學(xué)合理的手段融入建筑機(jī)械設(shè)備制造當(dāng)中，這樣一來(lái)在建筑施工工作的過(guò)程當(dāng)中即便不需要人為干預(yù)也能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)就能實(shí)現(xiàn)全方位的控制。

4.結(jié)語(yǔ)

機(jī)器自動(dòng)化控制技術(shù)是當(dāng)今機(jī)械設(shè)備行業(yè)較為重要的組成，在建筑領(lǐng)域電氣工程自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用可保障各項(xiàng)施工工序按照既有的操作步驟完成，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量的提升同時(shí)大大節(jié)省作業(yè)時(shí)間提高生產(chǎn)效率。而且建筑機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)具備相應(yīng)的穩(wěn)定性和重復(fù)性，能夠減少人為因素的干擾避免施工過(guò)程當(dāng)中危險(xiǎn)元素的發(fā)生。在未來(lái)，機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化控制還有很大的發(fā)展空間，只有積極掌握新技術(shù)、新理念、新動(dòng)向?qū)崿F(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新才能夠促使其發(fā)揮出更優(yōu)質(zhì)的效果，促進(jìn)整個(gè)建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。