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建筑工程機械自動(dòng)化運用論文
工程機械是裝備制造業(yè)的重要組成部分[1]，品類(lèi)眾多被廣泛用在建筑、水利、電力、道路等領(lǐng)域，為了使工程機械更好、更專(zhuān)業(yè)的服務(wù)于各行業(yè)，機械自動(dòng)化技術(shù)運用到工程機械中，以實(shí)現自動(dòng)化控制。伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機械自動(dòng)化技術(shù)在建筑領(lǐng)域某些方面取得很大的成就。
1機械自動(dòng)化在建筑機械上應用歷史與現狀
1.1機械自動(dòng)化應用歷史
機械自動(dòng)化技術(shù)應用與建筑機械研究始發(fā)于50年代，80年代后期，研究開(kāi)發(fā)的速度加快。目前，西方一些發(fā)達國家及我國哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所等在進(jìn)行建筑機械自動(dòng)化的研究方面取得一定的成績(jì)。機械自動(dòng)化應用在建筑領(lǐng)域方面，主要是建筑機械、測量?jì)x器等。機械自動(dòng)化應用與建筑機械裝備的主要有：推土機、平地機、挖掘機、裝載機、起重機、基礎工程機械、鑿巖機、路面鋪設機械、道路維護機械、檢測機械、PC橋架設機械等[2]。
1.2機械自動(dòng)化發(fā)展現狀
縱觀(guān)國內外，建筑機械實(shí)施機械自動(dòng)化是歷史發(fā)展的潮流趨勢。從施工作業(yè)情況分類(lèi)：可實(shí)施多種作業(yè)的通用性建筑機械；實(shí)施單一作業(yè)的專(zhuān)用型建筑機械。通用性建筑機械實(shí)現機械自動(dòng)化需要人工干預。因為，此類(lèi)建筑機械設備功能強大，通常需要執行復合型（多動(dòng)作合成），工況多變，不易分解成簡(jiǎn)單的單一動(dòng)作，完全實(shí)現全自動(dòng)化較為困難。當前，隨著(zhù)電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展，控制手段的不斷提高，產(chǎn)生了新型的電子挖掘機、電子推土機等。此類(lèi)自動(dòng)化程度高的機械設備可用于建筑施工中的專(zhuān)項作業(yè)。為了更好的發(fā)揮機械自動(dòng)化的優(yōu)勢，在進(jìn)行建筑施工設計時(shí)，可以將施工工藝進(jìn)行細化，對于適合建筑機械自動(dòng)化設備施工的，由建筑設備施工，可實(shí)現24小時(shí)作業(yè)，施工能力強，有利于提高工程進(jìn)度，優(yōu)化施工質(zhì)量。比如：日本研制的自動(dòng)化建筑機械—履帶式鏟車(chē)。該設備采用慣性導航法原理，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )系統，能夠自行操作、自行監控，依靠計算機控制與自行識別，能夠在無(wú)人駕駛的情況下單獨作業(yè)�？煽啃阅芰己�，可以適合無(wú)人區、海底、其他星球等危險性的區域進(jìn)行施工作業(yè)。此類(lèi)建筑機械設備必須具備能力：自身有控制、識別位置、姿勢的能力；能自動(dòng)設定操作、控制程序的能力；自動(dòng)識別周?chē)h(huán)境，依據判斷，及時(shí)作出控制程序調整變更的能力。
2建筑機械自動(dòng)化控制技術(shù)內容
建筑工程施工中，施工機械通常在地表平整度差、工況差、環(huán)境粉塵大等現場(chǎng)從事工作。比如：建筑施工進(jìn)行的地基開(kāi)挖、建筑拆除工程等。要求機械自動(dòng)化設備在工地具有確認自身方位的能力，即辨別位置能力；不得與工地其他設備、車(chē)輛等發(fā)生擦碰，即安全管理機能；施工過(guò)程中，能按照程序指定路線(xiàn)行進(jìn)，即誘導機能；施工對象（土、砂、巖石等）識別能力；另外，多臺機械、車(chē)輛共同進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，具備配合能力，即機群控制適應能力。
2.1辨別位置能力
辨別位置能力指的是機械設備擁有自動(dòng)識別位置方位的能力。也就是機械設備配備自動(dòng)識別系統。通常機械設備采用外部位置識別法、內部位置識別法。外部位置識別法一般在工地設立幾處基準點(diǎn)，借助超聲波或電磁波測定其位置的方法；內部位置識別法是利用速度測定傳感器及回轉式角度傳感器等測定設備行走參數，從而確立運動(dòng)及方位變化的能力。
2.2位置誘導機能
指在機械自動(dòng)化施工中，機械設備需要安全指定線(xiàn)路施工作業(yè)，若位置辨別機能確定施工作業(yè)偏離指定線(xiàn)路，此時(shí)設備必須具備自動(dòng)修正的控制能力，即位置誘導機能。
2.3施工對象識別能力
機械自動(dòng)化施工作業(yè)中，機械設備要及時(shí)掌控施工對象的位置、大小等參數，即施工對象識別能力。通常采用超聲波傳感技術(shù)或畫(huà)像處理技術(shù)實(shí)現[3]。
2.4安全管理機能
機械自動(dòng)化施工中，通常需要多設備、多車(chē)輛配合施工。建筑材料堆放、其他施工設備運行都會(huì )給施工機械自動(dòng)化設備帶來(lái)障礙。因此，機械設備要有感應—警告—機械設備停止—安全誘導等能力。
2.5機群控制能力
在多種機械設備共同配合施工時(shí)，如要實(shí)現自動(dòng)化，需要有一個(gè)能把個(gè)作業(yè)機械設備或車(chē)輛方位、工況傳送到中央集控室，再把中央集控室的指令傳送到個(gè)機械設備的控制系統。
3機械自動(dòng)化在建筑工程機械中的應用
3.1自動(dòng)化壓路機
壓路機是常見(jiàn)的施工機械之一，目前自動(dòng)化壓路機已經(jīng)配備檢測裝置、數據處理裝置、中央控制系統、遠程通訊等功能。通過(guò)施工現場(chǎng)預設基準點(diǎn)，將基準點(diǎn)數據傳遞到中央控制系統，控制系統將將位置信號轉化成設備控制指令，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)進(jìn)行調整和校準設備[4]，以此實(shí)現壓實(shí)作業(yè)。
3.2推土機、挖掘機
推土機、挖掘機等土方建筑施工機械，實(shí)現自動(dòng)化有利于提高施工效率、提升工程質(zhì)量。上世紀70年代最早在挖掘機的鏟斗和推土機的鏟刀上運用自動(dòng)化控制裝置，其主要元件為投光器、感光器、控制系統等組成。但該裝置存在速度響應問(wèn)題，沒(méi)能得到推廣使用。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，90年代，日本學(xué)者北郁夫研究的KOMATSULaserlevelingsustem系統實(shí)現推土機行進(jìn)速度5km/h時(shí)，平整度誤差控制在3cm范圍內。此系統也應用與液壓挖掘機。
4未來(lái)發(fā)展方向
發(fā)展高精度、高性能，有感知能力的系統；開(kāi)發(fā)擁有行走操縱的控制系統；開(kāi)發(fā)深海、高空、地下施工機械；多臺施工機械實(shí)現無(wú)人化作業(yè)；研究新工藝、新技術(shù)以適應機械自動(dòng)化、無(wú)人化施工。
5小結
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)水平的提高，機械自動(dòng)化將會(huì )在建筑工程中發(fā)揮更大作用。機械自動(dòng)化必將給人類(lèi)帶來(lái)更加廣闊的施工空間。機械自動(dòng)化技術(shù)必將為人類(lèi)發(fā)掘更多的奧秘。
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