建筑土木工程施工下的机械自动化运用浅析论文_马义强

前言

随着建筑工程技术的不断发展，工程机械也将不断的跟进，逐步向功能多样化、智能化、电子化、系列化、通用化等方向发展，未来的工程机械将更为人性化、环保绿色化。很多发达国家的工程机械已经步入了现代化的建设，有的现代化机械已经应用与工程建设中了，有些已经在开始研发了。虽然近年来我国的工程机械领域的发展也比较迅速，距离现代化的程度还是存在不小的差距。因此，必须加强科学研究，或者技术引进，提高工程机械的现代化程度，以适应现代建筑工程技术发展的需要。

一、机械自动化技术概述

1、机械自动化的涵义

以往，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。

2、我国机械制造的现状

当前，我国机械制造企业中自动化装备少、水平低、技术落后，不仅在数量上同先进发达国家有很大的差距，而且在种类上、质量上以及使用效率多种方面，都差距显著。因此，实现我国机械自动化技术任重而道远，需要长期的、循序渐进的过程，我们要不断努力，突破技术瓶颈，迈向更高的台阶。

二、施工机械自动化技术所包含的内容

土木工程施工中，由于工程施工规模较大，施工条件相对恶劣，所以多采用机械施工，以此来降低施工难度，节省施工时间和保证施工质量。分析土木工程的施工环境，发现大多数工程施工所应用到的施工机械都是地形复杂、作业环境恶劣的现场进行土石方施工的，如果要达到施工自动化，就必须引进机械自动化控制技术。

在土木工程施工实际中，施工机械按照规划、制定好的施工路线进行移动，称作机械诱导功能；能对现场材料，如砂、水泥、土等施工材料的大小、形状进行识别，是施工机械的作业评价功能；当施工现场机械设备数量过多时，能够同时指导多台机械进行作业，并保证各个机械作业不产生交叉影响，这属于机械的机群控制功能。下面对土木工程机械自动化技术的各部分功能作具体分析。

1、位置识别功能

施工机械自动化技术下的位置识别功能指，利用自动化技术或自动化识别系统来自动辨认机械所在位置的一种能力。就国内当前的土木施工而言，大部分应用于土木施工现场的机械设备都有安装自动化识别系统，只是有的设备会选择外部位置识别法，而有的设备则会采用内部位置识别法来进行施工位置识别。外部位置识别与内部位置识别的根本区别是：前者需要在工程施工现场设置几处基准点，然后利用超声波或电磁波技术来识别机械设备所在的位置；而后者则无需借助现场，只需利用速度测定传感器或其他相关传感器就可对设备的位置进行识别。

2、位置诱导能力

位置诱导能力是在自动化施工作业中，机械设备必须按照设定路线作业，假如位置识别机能确认它在施工中已偏离了既定路线，机械设备要具有自动复位的控制机能，即称位置诱导控制机能，该机能使机械设备的位置、速度、方向始终按设定路线行走。

3、认识和评价施工对象的能力

机械设备在施工中，要随时了解、掌握施工对象的位置、形状、大小等信息，既具有对施工对象的认识机能。一般大多采用超声波传感技术或画像处理技术来识别施工对象。应用平面超声波信号感知器在无人液压挖掘机上，通过安装在液压挖掘机铲斗上的超声波传感器来识别施工对象的形状。

4、安全管理机能

在施工现场，多种机械和多种作业同时进行，建筑材料及其它施工设备的存放等将会给施工机械运行带来困难，成为施工机械无人化作业的障碍物。所以，机械本身要有感知一警告一机械停止一安全域诱导等机能。障碍物感知机能有超声波感知，光、电波感知以及画像处理方法等。

5、机群控制机能

机群控制功能是机械自动化控制技术所具备的一项综合管理能力。在土木工程现场施工中，难免会遇到多个工种同时施工的情形，这个时候就需要多种机械设备同时进行作业。为了保证现场多种机械设备同时施工的有序性，实现各个工种、各类机械之间的配合施工，就必须引入自动化技术，实现机械设备的自动化。

三、自动化控制技术在施工机械中的应用

具有不同机能的自动化控制技术在工程施工机械中得到了广泛的应用。如摊铺机上安装的自动调平装置可实现摊铺作业的纵向、横向自动找平; 有一些摊铺机还安装有混合料自动供料装置，对铺层厚度进行自动控制与管理; 有的还实现了摊铺机转压挖掘机的电子载荷传感系统、故障监控系统、自动怠速装置和工作模式电控系统等，实现了挖掘机局部功能自动化控制。

1、推土机、挖掘机作业的自动化

推土机、挖掘机等土方机械作业的自动化，将会大大提高作业质量和作业生产率。最早实现推土机铲刀和挖掘机铲斗位置控制的是一种以开关系统为基础的反馈控制系统。利用激光实现推土自动化系统的研究是从70 年代中期开始的。1976 年开发研制了推土机铲刀的激光控制装置一激光测平装置，它由投光器、感光器、控制装置等组成，由于控制系统存在着速度响应问题，当时并未用于实际施工作业。随后，由于电子技术的发展促进了自动控制系统的开发研究。1993 年，日本学者使推土机车速在5 km/ h 作业时，平整精度达到了±3 cm。

激光自动掘削系统也已用于液压挖掘机的作业中。1992 年，日本开发研制的激光自动掘削系统该系统由自动直线加工系统和激光系统组成。激光感光器测出加工面的激光位置，激光系统测得挖掘机车体高度，将信号传送到自动掘削系统，系统根据这些情报及各传感元件的信息，将处理后的信号传给控制控掘轨迹的各电磁比例控制阀，实现动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸的自动控制。这种控制比一般的施工作业提高加工精度3 倍，提高施工能力1.6 倍。

结束语

随着现代建筑行业的飞速发展，我国的工程机械设备的发展速度也有明显的提高，但是距离发达国家的水平还是有一定的差距，因此，必须要认清发展趋势，采取自行研发或者技术引进等措施，加快我国工程机械现代化的进程，以适应现代建筑工程技术的发展。另外，为了适应现代节能减排的要求，现代工程机械也应该注重节能减排，发展为绿色环保型机械。

参考文献

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作者简介：马义强(1996.04-)，男，安徽芜湖人，学生，本科，单位:河海大学文天学院，研究方向:土木工程。

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论文作者:马义强

论文发表刊物:《信息技术时代》2018年11期

论文发表时间:2019/8/15

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