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摘要：随着我国社会发展与科学技术进步，机电一体化技术出现并不断扩大应用范围，为各行业发展带来新的活力。机电一体化技术应用在建筑工程施工中，极大提升了建筑工程的质量和施工效率。本文分析机电一体化核心技术、主要应用领域、建筑施工中常使用到的机电一体化技术类型、在建筑工程中的实际应用以及未来发展前景，以供参考。
关键词：建筑工程；机电一体化；运用；发展
引言：现如今我国建筑业发展迅速，不过依旧存在施工速度和施工水平不高的现象，其主要因素就是由于许多建筑项目依旧使用以往的手工作业，仅仅只是把机械当做是辅助工具，施工机械化程度不高。另外，施工现场的环境相对复杂，也存在很多干扰施工安全的因素。将机电一体化应用于建筑作业中，有助于提高施工作业效率，减少不利环境对施工的干扰，有利于解决工程质量低的问题，对于建筑行业发展有重要意义。
1机电一体化的核心技术
1.1机械本体技术
机械本体从提高性能、精度，减轻重量等方面考虑。现代机械产品通常以钢铁为主要材料，为减轻重量，可以在结构上进行改进，还可以考虑应用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
1.2传感技术
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
1.3信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及与广泛应用联系紧密。为进一步推进机电一体化进程，需要进一步提高设备信息处理能力，并保证设备可靠性，包括模/数转换设备和分时处理可靠性，提高处理速度，还要考虑解决抗干扰、标准化相关问题。
1.4驱动技术
电机是最广泛应用的驱动构造，但快速响应能力与处理效率还存在不足。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
1.5接口技术
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器大容量、小型、标准化问题。
2机电一体化技术主要应用方向
2.1数控机床
数控机床及相关数控技术在几十年的发展后，结构、功能、操作和精度都有很大提高：
（1）总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。
（2）开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。
（3）WOP技术和智能化。系统能提供面向车间作业的相关编程技术，可以实现展现加工过程的动态仿真二、三维模拟，可以实现在线诊断与模糊控制。
（4）随着存储器容量不断扩展与模块化软件设计应用，在丰富数控功能的同时强化了CNC系统控制功能。
2.2计算机集成制造系统
实现CIMS不是各分散系统进行简单组合，而是基于全局考虑的动态最优化综合。通过打破原有部门间界线，通过制造这一“基干”实现对物流与信息流的有效控制，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。
2.3柔性制造系统
FMS是计算机化的制造系统平台，由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组合而成。可以实现随机、实时、按量按照装配部门要求生产符合其能力的任何工件，特别适用于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件批量生产作业。
3建筑施工中常使用到的机电一体化技术类型
3.1半自动化技术
半自动化技术作为机械工程施工中的重要技术组成部分，它的使用范围、划分标准是不同的。通常情况下，施工的机械可以分为作业装置、行走机构以及设备运行速度这几个方面的自动化，为了更好地掌握机械自动化的操作要领，通常都是以最高标准来要求实现自动化的。
3.2监控技术
建筑施工现场的环境比较复杂，不可预知的突发情况比较多，施工人员人身安全得到不保证。为此，建筑领域引入监控技术来完成某种高危险的施工。监控技术作为一种利用微电子技术而实现得对机械本身展开的外部控制。在机械运行的过程中，其液晶屏幕上会出现施工状态，根据施工的具体需求发出声音或者遇到一些问题紧急停止。这种监控装置一般会安放在推土机、挖掘机以及装载机械上面。例如起重机上面所安装的限制监测器就是为了对起重机的状态进行实时监控。随着现代科学技术水平的不断提高智能起重机，推动了起重机械的操作系统向智能化方向转变。当前，智能起重机配备有红外线、微电脑及超声波传感器。可快速地探测到施工现场是否存在有影响施工的障碍物。更先进的监控技术，例如安装在盾构掘进机上面的检测工具可以测量机械的作业对象，在确定好具体的目标后，将有关的图像传送到机械控制的系统当中，利用控制操作来完成相应的施工任务。
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3.3全自动技术
在施工的过程中，机电一体化实现全自动会涉及到部件化的技术领域的相关操作。针对建筑施工的全自动化，并不是指对整个施工工程进行全盘的施工操作自动化，而是要依靠一些技术人员通过相关的自动化编程最终完成自动化操作，让机械人按照相关的编程去完成相应的施工任务，这就是在建筑施工中的自动化体现。
4机电一体化在建筑工程机械中的应用举例
4.1在土方机械中的应用
土方机械是施工过程中时常应用的机械设备，现阶段经济发达国家的液压挖掘机已经把负荷传感体系运用到挖掘机设备上，落实了对挖掘机发动机设备、润滑体系与油泵体系的电子控制工作。除此之外，在推土机上也设置了履带板滑动控制体系，该体系可以实时检测发动机的输出功率计滑动率等参数，对其牵引特征进行不断优化，使得推土机一直处于优良运作情况，不只是可以减少能源消耗，并且还提升了生产效率。
4.2监控、报警、故障自诊
工程机械难免会发生故障，假如不能很好地判定故障发生的具体位置，不仅降低施工速度，而且也需投入大量的人力、物力来进行查找及维修。在工作器件里用机电一体化使它的电子监测、报警和诊断障碍的功能得到实现。在工程机械设备的某些位置移动不灵活或产生问题时，电子控制体系不但可以自动报警，而且还可以非常精确的显示出产生问题的部位。机电一体化为整体工程机械所提供的这项功能，还可以减小驾驶员的压力，进而增强工程机械实际工作效率。
4.3遥控技术
施工现场的条件繁杂，事故多发，施工人员自身的安全难以保障。所以，建筑行业引进遥控技术手段来落实施工工作。例如，在高温条件和地下施工，能够运用遥控技术手段来对于机械设备进行操作，如此，这些施工技术工作者能够在安全地区进行实际操作，能够高效减少施工工作者出现安全事故的可能性。
4.4机电一体化用于柴油机的自动控制
工程机械由于对机械功率要求较高，因而普遍采用柴油机作为工程机械的动力核心。电机形成一个个体可以利用在控制柴油机方面，使柴油机的动力得到大幅度的提高，又可以降低成本，并且可以减少机器废气体的排除。之前经典的柴油机改善，把主要目标瞄准在提升柴油机的柴油消耗率及减少柴油机污染物的产生的方面。通过借助机电一体化来掌控柴油机，并且它能够按照机械的操作状态可以调节自己的状态，从而可以确保调速器及油门的掌控，并且完成了柴油机自主开启和停止、自主控制升温等，机械电子学可以提升柴油机自主控制系统在工作状况中的经济指标，在 保证工程对工程机械功率需求的条件下达到减少排放量的目标。
5发展前景
5.1机电一体化技术发展前景
（1）智能化
这一点是机电一体化和传统自动化的主要区别之一，也是机电一体化发展方向。随着处理器速度提高和系统高性能化、传感器集成化与智能化给智能控制算法嵌入创造了有利条件，推动机电一体化向智能化发展。机电一体化设备具有判断推理、逻辑和决策能力，可以取代工程中的部分脑力劳动。
（2）系统化
系统化表现特征之就是系统结构采用开放式、模式化作为总线结构。系统具备了灵活组态能力，实现任意剪裁、组合，可以实现多个子系统协调共同实现控制与综合管理。二是通信功能加强，一般除RS232等通信方式外，远程及多系统局部网络逐渐采用。未来机电一体化会更加注重与人的互动关系，机电一体化产品服务将更人性化。还可根据生物体构造研究新型机体，使其向着生物系统化方向发展。
（3）微型化
微型机电一体化系统融合微机械、电子技术与软件技术，是机电一体化新的发展方向。国外微电子机械系统几何尺寸不超过1cm3，向纳米级发展。因为微机系统体积小、低能耗、灵活行高等特点，可完成一般机械难以进入位置精细操作，对于精细化施工有很大帮助。
（4）模块化
机电一体化产品生产厂家众多，推广标准接口产品单元是复杂而必要的工作，要制订一系列标准，从而使各厂家产品、部件可以相互匹配、交互。使产品开发更快，功能性更强，也方便替换。
（5）网络化
机电一体化产品由于种类众多，所以网络化方式也不尽不同。因网络普及，基于网络环境的各种远程控制技术与监视技术正在发展中，远程控制终端设备就是代表性的机电一体化产品。
（6）绿色化
现代化建设使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代发展趋势，从机电行业角度来看，要求机械、电子类产品研发、生产、运输、应用到报废的整个周期中，对环境危害始终保持在低水平，而资源利用率则处于高水平。绿色机电是现代制造业可持续发展的必然选择。
5.2在建筑施工中应用的发展前景
（1）实现与网络技术的融合
机电一体化的相关产品与技术，需要有可靠的质量与完善的功能来进行保证，这样才能够在市场竞争中屹立不倒并且得到迅速的普及。随着网络信息技术在我们生活中的作用越来越明显，我们处于网络环境下，就需要与这个领域相融合。网络技术被广泛地运用在各个领域当中，而机电一体化在未来的发展趋势，必然也是与之相关。利用网络技术，实现机电一体化远程监控技术的进一步发展。
（2）实现与微电子融合
机电一体化在未来要与微电子融合，这一趋势是结合当下的“微时代”特点，走向这一领域会大大减小产品的尺寸，让产品向更优化、更精简甚至到纳米级的方向去发展。这种产品有着高质量、轻重量，它可以被运用到诸多领域当中，并且有着不容忽视的优点。微机机械技术就是实现这一工程的基础，只有通过不断完善微机技术，以此作为机电一体化走向纳米级的前提，才有可能真正地实现机电一体化技术的高质量、轻重量的发展。到目前为止，可以被运用的只有光刻、蚀刻这两种技术，在未来的发展中，还会有更多新型技术出现。
（3）实现与传感器融合
当下，传感器被广泛地应用于机械工程当中，例如发电机中装置的机油压力传感装置，这项装置可以调节其工作状态，并对其工作状态进行实时监控。在沥青摊铺机中装置传感器，不仅可以让其自动找平，还可以让其达到自动前进，从而进一步调整平度标准。当下的传感器技术得到飞速的发展，有着多元化和集约化的特点，由此我们可以想象，在未来，传感器会被更加广泛地应用于建筑施工当中。传感器将走向高品质、多元化和复合型、综合性、微小型的方向，研究新型的材料，探索新颖的方法，将传感器逐步发展到智能感知的领域当中，这是未来我们需要发展研究的方向。寻找新的敏感材料，研究新的感知方法，这将意味着我们的感知范围在不断扩大，可选择性也在不断增强。
结束语
现代建筑施工建设中，由于人工效率普遍不高，且现场环境复杂，整体施工质量与人员安全或多或少受到影响，对于整个建筑工程行业的发展有所阻碍，而而机电一体化技术的引入，则可以很好的控制、提升施工质量以及效率，恰当的应用机电一体化有助于帮助现代建筑工程走脱困境，意义重大。
参考文献
[1] 王德福. 浅谈机电一体化技术的应用领域及发展方向[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2015(3).
[2] 管青青. 建筑工程中机电一体化的运用与发展探讨[J]. 工程技术:全文版, 2016(8):00013-00013.
论文作者:刘鹏
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/29
标签：机电一体化论文; 技术论文; 机械论文; 柴油机论文; 传感器论文; 系统论文; 作业论文; 《防护工程》2017年第17期论文;