建筑工程施工機(jī)械的自動化與無人化技術(shù)應(yīng)用研究

史振永

在社會不斷進(jìn)步的背景下，各種現(xiàn)代化技術(shù)的出現(xiàn)，使得工程施工的自動化、智能化水平大幅提升，尤其是建筑工程施工機(jī)械自動化與無人化技術(shù)的應(yīng)用，使得建筑工程的施工進(jìn)度得到了有效保障。為進(jìn)一步提升建筑工程項(xiàng)目的整體成效，本文主要圍繞施工機(jī)械設(shè)備的自動化與無人化技術(shù)進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)單位的工作提供一些參考。

一、建筑工程施工機(jī)械的自動化與無人化技術(shù)

由于建筑工程的施工環(huán)境比較復(fù)雜，施工機(jī)械的運(yùn)行效率會影響施工的整體進(jìn)度。為實(shí)現(xiàn)施工機(jī)械的自動化操作，要求其具有一定的位置識別能力，在實(shí)際運(yùn)行中不會與其它機(jī)械、車輛發(fā)生碰撞。自動化與無人化技術(shù)在施工機(jī)械中的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備可以按照提前劃分的路線進(jìn)行移動，自動對施工現(xiàn)場的砂石、土壤等位置進(jìn)行判斷，通過準(zhǔn)確識別的方式進(jìn)行自動化、無人化施工。在應(yīng)用施工機(jī)械自動化與無人化技術(shù)的過程中，通過與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接，工作人員能夠直接利用計(jì)算機(jī)終端對施工機(jī)械進(jìn)行操作和控制，使得各類施工機(jī)械更好地在施工現(xiàn)場工作，有助于提高施工的質(zhì)量與效率，降低施工現(xiàn)場存在的安全隱患。在人工智能技術(shù)的幫助下，使得施工機(jī)械還具有較強(qiáng)的自主識別與自主判斷能力，能夠有效對施工現(xiàn)場的機(jī)械設(shè)備、工程車輛進(jìn)行協(xié)調(diào)。

二、建筑工程中常見的施工機(jī)械自動化與無人化技術(shù)

1.位置識別技術(shù)

施工機(jī)械的位置識別技術(shù)，能夠自動識別和判斷施工現(xiàn)場的車輛以及其它機(jī)械設(shè)備的位置，施工機(jī)械自動搭載了自動化位置識別的程序和系統(tǒng)，主要由施工機(jī)械的外部位置識別技術(shù)和內(nèi)部位置識別技術(shù)組成，在自動化識別位置上有很好的效果。其中，外部位置識別主要是提前在施工現(xiàn)場設(shè)置絕對位置參考點(diǎn)，在實(shí)際對位置進(jìn)行識別的時候，主要是將這些絕對位置作為參考依據(jù)；內(nèi)部位置識別主要是應(yīng)用超聲波識別技術(shù)、電磁波識別技術(shù)等對具體位置進(jìn)行確定，在識別位置的過程中不需要提前設(shè)置參考點(diǎn)，通過在施工機(jī)械內(nèi)部設(shè)置傳感器，實(shí)現(xiàn)對其它施工機(jī)械以及工程車輛方位角度以及變化規(guī)律的測量。

2.安全管理技術(shù)

在應(yīng)用自動化與無人化技術(shù)后，可以提高施工機(jī)械的安全管理能力，在施工過程中施工機(jī)械往往會面臨安全隱患，建筑材料、機(jī)械設(shè)備之間可能發(fā)生碰撞、干擾等情況，這會加大建筑工程施工的安全風(fēng)險。應(yīng)用自動化與無人化技術(shù)，施工機(jī)械將具備自動感知、自動警報、自動啟停等功能，不僅可以在自動、無人的情況下降低施工難度，還可以降低施工現(xiàn)場發(fā)生安全事故的概率，其中電波感應(yīng)、圖像處理、超聲波感應(yīng)等技術(shù)在建筑工程中有著十分廣泛的應(yīng)用。

三、建筑工程中施工機(jī)械自動化與無人化技術(shù)的應(yīng)用

1.自動化控制技術(shù)

施工機(jī)械應(yīng)用自動化控制技術(shù)，可以滿足不同操作功能下對施工機(jī)械的控制。比如，攤鋪機(jī)在運(yùn)行的過程中，可以在機(jī)械內(nèi)部設(shè)置自動化調(diào)平裝置，以此實(shí)現(xiàn)攤鋪機(jī)的自動化調(diào)平和垂直攤鋪。還可以在攤鋪機(jī)上安裝自動化進(jìn)料裝置，根據(jù)施工的具體需求，讓相應(yīng)材料可以自動進(jìn)入攤鋪機(jī)。另外，自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，可以對攤鋪機(jī)攤鋪厚度進(jìn)行自動化調(diào)節(jié)，有助于提高攤鋪?zhàn)鳂I(yè)與施工方案的適應(yīng)性。還可以在推土機(jī)內(nèi)部設(shè)置電子監(jiān)控系統(tǒng)、自動化PID系統(tǒng)，不僅能夠?qū)ν仆翙C(jī)運(yùn)行進(jìn)行自動化監(jiān)測，還能夠?qū)崿F(xiàn)推土機(jī)的自動化處理。在推土機(jī)工作的時候倘若發(fā)生故障，就會觸發(fā)推土機(jī)內(nèi)部的自動化監(jiān)測系統(tǒng)，從而自動化處理機(jī)械故障。設(shè)置于施工機(jī)械內(nèi)部的系統(tǒng)、裝置需要與計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行連接，利用計(jì)算機(jī)終端對施工機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在挖掘機(jī)中也可以設(shè)置電子控制系統(tǒng)和故障監(jiān)測系統(tǒng)，這不僅可以降低挖掘機(jī)出現(xiàn)故障的概率，還能夠提高挖掘機(jī)的工作效率。當(dāng)前，在建筑工程施工機(jī)械中采用的自動化與無人化技術(shù)，還包括了車輛監(jiān)控系統(tǒng)、無線遙控挖掘機(jī)等。

2.自動化壓路機(jī)

壓路機(jī)在建筑工程施工中具有十分重要的作用，為提升壓路機(jī)的工作效率和質(zhì)量，可以應(yīng)用自動化與無人化技術(shù)，搭建數(shù)據(jù)自動化處理、故障檢測、中央控制、遠(yuǎn)程通信等系統(tǒng)、裝置，實(shí)現(xiàn)對壓路機(jī)的自動化控制和操作。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要提前在施工現(xiàn)場設(shè)置絕對位置參考點(diǎn)，將參考點(diǎn)信息提前錄入中央控制系統(tǒng)，經(jīng)控制系統(tǒng)將參考點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為壓路機(jī)的控制指令，在無線通信技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)對壓路機(jī)的自動調(diào)節(jié)與校準(zhǔn)，以便在無人化和自動化的基礎(chǔ)上完成施工任務(wù)。

3.壓實(shí)機(jī)械的無人化操作

在建筑工程中壓實(shí)機(jī)械實(shí)現(xiàn)無人化操作，主要是讓施工機(jī)械沿著既定位置均勻進(jìn)行壓路，可以提高施工效率、減少施工誤差，有助于降低返工情況的出現(xiàn)，幫助施工單位節(jié)省大量施工成本。當(dāng)前，壓實(shí)機(jī)械的無人化操作在水泥混凝土工程中得到了廣泛應(yīng)用，主要是在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、無線通信技術(shù)、車輛控制系統(tǒng)等的支持下實(shí)現(xiàn)對壓實(shí)機(jī)械的高效控制。以振動壓路機(jī)為例，通過在機(jī)械內(nèi)部設(shè)置檢測系統(tǒng)，利用光波距離計(jì)和設(shè)置在絕對位置參考點(diǎn)的自動跟蹤裝置，將位置檢測裝置檢測出來的位置信息傳輸至中央控制系統(tǒng)，并由中央控制系統(tǒng)發(fā)出車輛調(diào)整和控制指令。在控制指令到達(dá)執(zhí)行部件以后，就可以對施工機(jī)械進(jìn)行自動控制，實(shí)現(xiàn)施工機(jī)械的無人化操作。

4.自動化推土機(jī)和挖掘機(jī)

為提高推土機(jī)和挖掘機(jī)的自動化工作水平，減少建筑工程的工作量，降低施工機(jī)械運(yùn)行中發(fā)生故障的概率，通過應(yīng)用施工機(jī)械自動化與無人化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標(biāo)。通過在挖掘機(jī)與推土機(jī)內(nèi)部設(shè)置自動化控制裝置，能夠提高施工機(jī)械的智能化水平，尤其是在現(xiàn)代電子技術(shù)快速發(fā)展的過程中，還能夠在施工機(jī)械內(nèi)部設(shè)置平整維持系統(tǒng)，在提高施工機(jī)械運(yùn)行效率的同時，最大限度降低施工機(jī)械在操作上存在的誤差，能夠極大提高施工機(jī)械工作的有效性。

5.實(shí)物仿真模擬

在建筑工程的施工階段，為提高施工機(jī)械運(yùn)行的自動化水平，實(shí)現(xiàn)無人化操作，可以利用實(shí)物仿真情況對自動化與無人化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行全面模擬，隨后利用記錄設(shè)備對電源開關(guān)、平原及等從事的半實(shí)物仿真平臺進(jìn)行控制，能夠快速對控制來源進(jìn)行監(jiān)控，使得仿真系統(tǒng)能夠采集被控對象的信息，并利用主控計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行軟件自主控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此全面優(yōu)化計(jì)算機(jī)終端的控制功能，隨后利用仿真計(jì)算機(jī)的輸出和輸入口，將控制系統(tǒng)與施工機(jī)械進(jìn)行連接。在對半實(shí)物進(jìn)行仿真模擬的過程中，主要是對施工機(jī)械的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行模擬，也可以稱為實(shí)時仿真，采用實(shí)物模擬仿真技術(shù)能夠最大限度提高施工機(jī)械的自動化水平，降低自動化與無人化施工機(jī)械的設(shè)計(jì)難度，縮短設(shè)計(jì)的整體周期，并且還能夠提高算法精度。

四、結(jié)語

綜上所述，本文通過分析，認(rèn)為將自動化與無人化技術(shù)應(yīng)用于建筑工程施工機(jī)械，可以有效提高建筑工程施工的質(zhì)量和效率，最大限度發(fā)揮現(xiàn)代化技術(shù)在建筑工程施工中的價值。在通信技術(shù)、信息技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，通過在施工機(jī)械內(nèi)外部設(shè)置系統(tǒng)和控制裝置，利用計(jì)算機(jī)終端設(shè)備能夠?qū)κ┕C(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)施工機(jī)械運(yùn)行自動化目標(biāo)，可以在無人操作的情況下快速完成施工任務(wù)。本文認(rèn)為，自動化與無人化技術(shù)支持下的施工機(jī)械，需要提前明確施工目標(biāo)，在做好前提調(diào)查的基礎(chǔ)上通過提前設(shè)置控制指令。在實(shí)際施工階段，主要利用計(jì)算機(jī)終端和通信技術(shù)向施工機(jī)械的中央控制系統(tǒng)發(fā)送指令，在控制系統(tǒng)接收控制指令后能夠做出自動化調(diào)整，在自動、無人的條件下完成任務(wù)。