基于數(shù)控技術(shù)的寒冷地區(qū)建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)研究

文／敬守攻 新疆亨通建設(shè)工程有限責(zé)任公司 新疆昌吉 831100

引言：

自動(dòng)化建筑施工系統(tǒng)是當(dāng)前建筑行業(yè)的重要工具，它能夠提高效率、提升質(zhì)量，并降低成本。在寒冷的地區(qū)，建筑施工的挑戰(zhàn)和不利影響更為顯著，因此，如何有效地實(shí)現(xiàn)建筑施工的自動(dòng)化，已經(jīng)成為當(dāng)前建筑行業(yè)必須解決的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。本研究旨在探討基于數(shù)控技術(shù)的寒冷地區(qū)建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)研究數(shù)控技術(shù)在不同建筑施工階段的應(yīng)用，提高建筑施工自動(dòng)化水平和效率，為推動(dòng)建筑工業(yè)化進(jìn)程提供指導(dǎo)和幫助。

1.數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

1.1 數(shù)控技術(shù)的定義和分類

本文將結(jié)合寒冷地區(qū)建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)的研究，探討數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用。在介紹數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用前，需要先明確數(shù)控技術(shù)的定義和分類。

數(shù)控技術(shù)是一種將數(shù)字信息作為控制指令，通過(guò)程序控制機(jī)床或其他加工設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)加工的技術(shù)。根據(jù)加工設(shè)備和控制系統(tǒng)的不同，數(shù)控技術(shù)可以分為機(jī)床數(shù)控技術(shù)、工藝數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人數(shù)控技術(shù)等多種類型[1]。機(jī)床數(shù)控技術(shù)是將數(shù)字信息作為控制指令，使工業(yè)機(jī)床實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、高自動(dòng)化程度的加工生產(chǎn)。常見的機(jī)床數(shù)控技術(shù)包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心等。工藝數(shù)控技術(shù)是將數(shù)字信息作為控制指令，使加工設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的工藝加工，如雕刻、打孔、切割等。常采用的工藝數(shù)控技術(shù)有激光加工、電火花加工、水刀加工等。

1.2 數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

隨著時(shí)代的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)已成為建筑工程中不可或缺的一部分。在建筑施工中，數(shù)控技術(shù)可以用于各個(gè)環(huán)節(jié)的加工操作。例如，在模板制作方面，數(shù)控技術(shù)可用于模板設(shè)計(jì)、制造、拼接等方面；在砌塊加工方面，數(shù)控技術(shù)可用于磚塊尺寸測(cè)量、切割、堆放等方面；在鋼筋加工方面，數(shù)控技術(shù)可用于鋼筋截割、鉆孔、拉伸等。

1.3 數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著數(shù)字化和智能化的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于建筑行業(yè)。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以提高建筑施工的質(zhì)量和效率，降低成本并減少人力資源的需求。下面將介紹數(shù)控技術(shù)在建筑施工中所具有的優(yōu)勢(shì)[2]。首先，數(shù)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)精確度高、精度穩(wěn)定的控制。相比傳統(tǒng)的手工操作方式，數(shù)控技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制，從而保證了建筑結(jié)構(gòu)的高度準(zhǔn)確性。其次，數(shù)控技術(shù)還可以大幅縮短建設(shè)周期。由于數(shù)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高效的生產(chǎn)過(guò)程，因此可以在短時(shí)間內(nèi)完成大量的工作量，從而加快整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度。此外，數(shù)控技術(shù)還能夠有效地管理工人的工作時(shí)間和任務(wù)分配。最后，數(shù)控技術(shù)還具備較高的安全性能。通過(guò)對(duì)機(jī)器設(shè)備的監(jiān)控和維護(hù)，可以避免機(jī)械故障和人員受傷事故的發(fā)生[3]。

2.數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的具體運(yùn)用

2.1 數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

隨著數(shù)字化時(shí)代的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是在建筑領(lǐng)域，它的應(yīng)用更加多元化、深度更加強(qiáng)大。本文將重點(diǎn)介紹數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的設(shè)計(jì)應(yīng)用。首先，數(shù)控技術(shù)可以幫助建筑設(shè)計(jì)師進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)工作。通過(guò)對(duì)建筑物尺寸、結(jié)構(gòu)等因素的測(cè)量，以及對(duì)材料特性的研究分析，數(shù)控技術(shù)能夠?yàn)榻ㄖ熖峁?zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，從而實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案。其次，數(shù)控技術(shù)還可以用于制造過(guò)程中的控制與管理。在建筑工程中，由于各種因素的影響，如天氣條件、人員素質(zhì)等方面的因素，往往會(huì)出現(xiàn)一些難以預(yù)料的問(wèn)題。而數(shù)控技術(shù)可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞?，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施解決，從而保證了生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升。此外，數(shù)控技術(shù)還能夠提高工人的工作效率和安全性[4]。

2.2 數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的制造應(yīng)用

隨著數(shù)字化和智能化的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的重要組成部分。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用也變得越來(lái)越多樣化，它能夠大幅提升生產(chǎn)效率，降低成本，同時(shí)還能保證產(chǎn)品質(zhì)量。因此，本文將對(duì)數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的制造應(yīng)用進(jìn)行深入探究。首先，數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的制造應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面：一是機(jī)械加工方面的應(yīng)用；二是在材料輸送方面的應(yīng)用。在機(jī)械加工方面，數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)高效率的切割、鉆孔、銑削等操作，從而縮短工序時(shí)間和減少人工誤差。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)還可以通過(guò)編程設(shè)計(jì)出復(fù)雜的零件形狀和尺寸，以滿足不同需求的產(chǎn)品。在材料輸送方面，數(shù)控技術(shù)可以通過(guò)控制器調(diào)節(jié)輸送速度和位置，確保材料的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。此外，數(shù)控技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)裝配線的工作，大大提高了生產(chǎn)效率[5]。

2.3 數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的安裝應(yīng)用

隨著科技的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已成為當(dāng)今社會(huì)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在建筑行業(yè)中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越多樣化和深入。其中，數(shù)控技術(shù)在建筑施工中的安裝應(yīng)用是一項(xiàng)重要的工作。在實(shí)際工程實(shí)踐中，數(shù)控技術(shù)可以為建筑工人提供更加精確的測(cè)量數(shù)據(jù)和定位信息。通過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行三維建模和模擬計(jì)算，數(shù)控技術(shù)能夠準(zhǔn)確地確定建筑物的位置、尺寸以及結(jié)構(gòu)參數(shù)等信息。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)，從而提高建筑施工的質(zhì)量和效率。在具體的應(yīng)用方面，數(shù)控技術(shù)可以用于建筑材料的加工與裝配。例如，在鋼筋混凝土構(gòu)件的制作過(guò)程中，數(shù)控技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（CAD)生成3D 模型并進(jìn)行仿真分析；然后將這些模型轉(zhuǎn)化為數(shù)控程序以實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的自動(dòng)化控制。此外，數(shù)控技術(shù)也可以用于建筑設(shè)備的安裝和調(diào)試。在安裝過(guò)程中，數(shù)控技術(shù)可以幫助工人精準(zhǔn)定位設(shè)備位置和角度，確保設(shè)備安裝精度高且安全可靠。

3.數(shù)控技術(shù)在不同建筑施工階段的應(yīng)用

3.1 數(shù)控技術(shù)在基礎(chǔ)階段的應(yīng)用

隨著科技的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)滲透到了各行各業(yè)，為人類社會(huì)帶來(lái)了巨大的變革。在建筑行業(yè)中，數(shù)控技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)階段的設(shè)計(jì)與制作。在本文的研究中，我們將重點(diǎn)介紹數(shù)控技術(shù)在基礎(chǔ)階段的應(yīng)用情況以及其對(duì)冷區(qū)建設(shè)的影響[6]。首先，數(shù)控技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)師更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。通過(guò)使用CAD 軟件和其他相關(guān)工具，設(shè)計(jì)師可以在計(jì)算機(jī)上繪制出建筑物的三維模型并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。這種方法不僅提高了設(shè)計(jì)的效率，而且也減少了錯(cuò)誤率，從而保證了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。其次，數(shù)控技術(shù)還可以用于制造材料。例如，在混凝土澆筑過(guò)程中，數(shù)控設(shè)備可以通過(guò)精確控制攪拌機(jī)的速度和時(shí)間來(lái)確?；炷恋馁|(zhì)量和均勻性。此外，數(shù)控技術(shù)也可以用于機(jī)械加工。在冷區(qū)的建造過(guò)程中，需要大量的鋼筋焊接和模板搭建等機(jī)械操作。這些操作都需要高度精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性才能完成，而數(shù)控設(shè)備在這方面具有很高的優(yōu)勢(shì)。最后，數(shù)控技術(shù)還可以用于監(jiān)測(cè)和管理工程進(jìn)度。利用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，管理人員可以快速發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題，并迅速采取行動(dòng)解決這些問(wèn)題。

圖2 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用流程

3.2 數(shù)控技術(shù)在框架階段的應(yīng)用

本文將對(duì)數(shù)控技術(shù)在框架階段的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。首先，在模板制作方面，數(shù)控技術(shù)可以幫助工人更加準(zhǔn)確地制作模板。通過(guò)使用數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件和3D 打印技術(shù)，工人可以在計(jì)算機(jī)上精確繪制出模板的設(shè)計(jì)圖紙，并利用數(shù)控設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)其制造。這樣一來(lái)，模板的質(zhì)量得到了極大地提高，同時(shí)減少了人工誤差的可能性。其次，在鋼筋焊接方面，數(shù)控技術(shù)也可以發(fā)揮重要的作用。通過(guò)采用數(shù)控機(jī)器人，工人們能夠更精準(zhǔn)地控制焊接過(guò)程的速度和力度，從而保證了鋼筋的牢固性和穩(wěn)定性。此外，數(shù)控技術(shù)還可以用于鋼筋的檢測(cè)和定位工作。通過(guò)激光雷達(dá)等傳感器，工人們可以通過(guò)數(shù)控設(shè)備獲取鋼筋的位置信息和質(zhì)量數(shù)據(jù)，以便于后續(xù)的工作。最后，在裝配過(guò)程中，數(shù)控技術(shù)也能夠起到一定的作用[7]。

3.3 數(shù)控技術(shù)在裝飾階段的應(yīng)用

裝飾工作需要考慮的因素很多，如溫度、濕度、風(fēng)速等因素都會(huì)對(duì)裝飾材料的選擇和使用產(chǎn)生影響。因此，對(duì)于裝飾工作的實(shí)現(xiàn)，采用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)顯得尤為重要。在裝飾階段，數(shù)控技術(shù)可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。首先，通過(guò)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行精確控制，能夠保證裝飾材料的質(zhì)量和精度。其次，數(shù)控技術(shù)還可以提高工人的生產(chǎn)效率，減少人工誤差，從而降低成本并縮短工期。此外，數(shù)控技術(shù)還能夠提供實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取措施解決問(wèn)題。綜上所述，數(shù)控技術(shù)在裝飾階段的應(yīng)用具有重要的意義。

4.寒冷地區(qū)的建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)

受到全球極端天氣影響，全球多地，包括北美等高緯度地區(qū)寒冷天氣時(shí)長(zhǎng)增加，2023 年3 月，根據(jù)美國(guó)國(guó)家氣象局的數(shù)據(jù)，美國(guó)一些地區(qū)的氣溫已經(jīng)從23 日的最低點(diǎn)跌落到了48℃，而賓夕法尼亞州的費(fèi)城則迎來(lái)了20 多年來(lái)最嚴(yán)寒的圣誕節(jié)。此外，得克薩斯州的埃爾帕索，氣溫甚至降到了零下10℃。費(fèi)爾波特港位于俄亥俄州，其周圍的風(fēng)力可以達(dá)到驚人的120 公里每小時(shí)。嚴(yán)峻環(huán)境為建筑工地上的工人施工安全帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)低溫環(huán)境帶來(lái)的困難，全球建筑工人均需要借助各種高科技手段來(lái)保障自己的生命安全和工作效率。在此背景下，本文將結(jié)合當(dāng)前的寒冷地區(qū)建設(shè)現(xiàn)狀，提出一種基于數(shù)控技術(shù)的建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)的方案[8]。

4.1 寒冷地區(qū)建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值

在極端寒冷的環(huán)境下，由于極端的天氣狀況以及其他各種不利的因素，使得傳統(tǒng)的人力勞動(dòng)技術(shù)很難有效地完成建筑施工任務(wù)。因此，冷區(qū)建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)成為一種重要的解決方案。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全程監(jiān)控和控制，從而提高施工效率和質(zhì)量，降低成本并減少人力資源浪費(fèi)。寒地建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景，不僅能夠解決現(xiàn)有問(wèn)題，還能夠?yàn)槲磥?lái)建設(shè)提供更好的方案。例如，對(duì)于大型公共設(shè)施或工業(yè)園區(qū)的建造而言，采用冷區(qū)建筑施工自動(dòng)化系統(tǒng)可以大幅縮短項(xiàng)目周期，同時(shí)保證了高質(zhì)量的成果。此外，該系統(tǒng)還可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)模型來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和生產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)一步提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿9]。

4.2 數(shù)控技術(shù)在提高建筑施工自動(dòng)化水平方面的優(yōu)勢(shì)

隨著科技的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段之一。在建筑領(lǐng)域中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用也逐漸得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。本文將重點(diǎn)介紹數(shù)控技術(shù)在提高建筑施工自動(dòng)化水平方面的優(yōu)勢(shì)。首先，數(shù)控技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精確控制和管理。通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)和仿真計(jì)算，可以提前預(yù)估并優(yōu)化整個(gè)工程過(guò)程，從而減少人為因素的影響。其次，數(shù)控技術(shù)還可以提高工作效率和精度，降低人工成本。例如，在砌塊拼裝過(guò)程中，數(shù)控機(jī)器人能夠快速準(zhǔn)確地完成任務(wù)，大大提高了勞動(dòng)強(qiáng)度和效率。此外，數(shù)控技術(shù)還能夠保證建筑質(zhì)量和安全。由于其高度精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，數(shù)控設(shè)備可以在一定程度上避免工人操作失誤帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 建筑施工中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)

5.對(duì)提高寒冷地區(qū)建筑施工自動(dòng)化水平和推動(dòng)建筑工業(yè)化進(jìn)程的意義

隨著科技的發(fā)展，冷區(qū)地區(qū)的建設(shè)也越來(lái)越多樣化。然而，由于氣候條件惡劣，使得傳統(tǒng)的手工操作難以滿足需求，因此需要尋找一種更加高效的方法進(jìn)行施工。在當(dāng)前環(huán)境下，采用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵所在。采用數(shù)控技術(shù)可以顯著提高建筑施工的效率，同時(shí)降低成本，確保質(zhì)量。同時(shí)，這也為建筑工業(yè)化的發(fā)展提供了有力的支持。首先，數(shù)控技術(shù)能夠有效減少人工誤差率。傳統(tǒng)手工操作往往存在人為因素的影響，如工人疲勞、疏忽等因素都會(huì)導(dǎo)致工作失誤。而數(shù)控技術(shù)則可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，避免這些錯(cuò)誤發(fā)生。其次，數(shù)控技術(shù)還可以大幅縮短工期[10]。相比于手動(dòng)操作，數(shù)控技術(shù)具有更高的生產(chǎn)速度和精度，從而縮短了整個(gè)工程周期。此外，數(shù)控技術(shù)還能夠更好地保護(hù)工人的生命安全。因?yàn)閿?shù)控設(shè)備通常會(huì)自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)，減少了工人的工作量和危險(xiǎn)性。最后，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用也能夠促進(jìn)建筑工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展。通過(guò)數(shù)字化手段將建筑設(shè)計(jì)與施工過(guò)程緊密結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了建筑工業(yè)化的全面推進(jìn)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，數(shù)控技術(shù)是一種有效的方法，可以在嚴(yán)寒環(huán)境中提高建筑施工的效率和質(zhì)量。它不僅能有效地減少人工誤差率和縮短工期，而且能夠更好地保護(hù)工人的生命安全。此外，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用也可以促進(jìn)建筑工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展。因此，我們應(yīng)該積極推廣并應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，以達(dá)到更好的效果。