浅析建筑施工与机电一体化

刘新华

【摘要】现代建筑施工设备都是由一类机械产品发展到机电一体化的集成产品，机电一体化技术的发展对建筑施工机械产品发生深刻的影响，建筑施工机电一体化技术对我国建筑施工工程机械的创新起到了重要作用，机电一体化将推动建筑施工机械发展达到更高阶段。

【关键词】建筑机电；一体化技术；发展趋势

建筑施工机电一体化技术就是由机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合利用各种技术的产品，也是高科技中微电子技术向传统建筑施工机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。建筑机电一体化技术顺应了高科技发展的规律，显示了高科技领域在建筑施工机电一体化中强大的生命力。由于建筑施工生产需要将数以百万吨的建筑材料在平地上建筑高楼大厦。通过建筑动力机械将建筑材料运送到指定位置上，需要利用大量的建筑施工机电设备联合工作才能完成这一目的，而建筑施工机电一体化的建筑施工机电产品则是实现高产量、高效率的最佳选择。建筑施工机电一体化是将传统的机械设备与高科技的电子技术融为一体，使建筑施工機电在物流、能流、信息流融为一体，成为适应建筑生产的最佳工具。

一、机电一体化是施工机械的主要发展方向

施工机械主要有以下几种发展趋势：

1、微电子技术进一步推广应用，实行机电一体化

微电子技术是在传统的电子技术基础上发展起来的渗透性最强、影响面最广的高技术。微电子技术，词一算机技术与施工机械相结合促进了施工机械自动化、机器人化的发展。

2、施工机械的自动化趋势日益增强，建筑机器人开始进入实用阶段

目前已出现采用程序控制起重臂运动的液压挖掘机；系统控制混凝土布料杆的自动化混凝上输送泵；用于喷涂各种涂料的移动式多关节机械手；在施工现场进行混凝上地面磨光、建筑物立面检修，以及钢结构防火涂料喷涂等作业的建筑机器人等。

3、节约能源和环境保护，实现人类与自然的和谐

从高技术在建筑施工领域的应用和发展的角度来看，施工机械的机电一体化是一个核心问题。虽然自80年代以来国内相继研制开发出多种机电一体化的建筑机械产品，但从整体看，建筑施工机械的技术进步仍然表现在从手工操作到采用机械，经半机械化到机械化的发展演变过程；而从世界范围看则表现为建筑机械向机电一体化、自动化发展并以此为基础，进一步向施工自动化方向发展的趋势。这样做可以节约资源，保护环境，实现人类与自然的和谐。

二、建筑施工与机电一体化的应用

建筑业在我国四化建设中有举足轻重的地位，目前从业人员以干万计，但绝大多数的施工作业仍以手工为主，至多不过是再配上一些原始的机械设备，因此，效率低下，施工危险，环境恶劣，质量难以提高等问题，长期困扰和制约着建筑业的发展。本文作者在参与主持"高技术在建筑施工领域中的应用与发展"的软课题调研中，占有国内外大量的资料和信息，在此基础上，从我国国情出发，探讨了我国建筑业高技术发展的方向，可供有关方面参考。关于机电一体化，在"高技术在建筑施工领域的应用与发展"课题调研中曾提出过，它与电r讨一算机在施工管理中的应用、建筑机器人、自动测量和检测技术以及施工自动化等均应视为建筑施工领域的高技术。但在这当中，机电一体化是核心，它代表了施工机械的主要发展方向，而施工机械的机电一体化、机器人化同其他高技术的综合应用又开辟了建筑施工高度机械化、自动化的发展前景。

三、建筑机械机电一体化的发展情况

（一） 机电一体化的土方机械

目前国外液压挖掘机已基本实现自控，应用了电子控制的负荷传感系统。它不仅能够对发动机和油泵进行电子控制，而且整个机械的动力系统也全部由电子控制。推土机装有"作业方式自动选择系统"，如履带板滑动控制系统，能不断检测滑动率、发动机输出功率和牵引力，当滑动率超过一定值时.可自动改变推上机牵引特性，保持最佳牵引力。翻斗车继应用电子控制传动机构，微电子监视系统之后，于80年代中期又出现了机电一体化的发动机系统和悬架系统（根据感觉行走状态改变缓冲系统，提高操纵的舒适性）。目前国外已出现无人驾驶翻斗汽车。

（二） 机电一体化的起重机械

经济发达国家正致力于智能型起重机的研究开发。智能型起重机装有微电脑，红外线和超声波传感器，能探测施工现场是否有人及其他障碍物。移动式起重机，采用电子控制式全自动传动装置，变速操作自动化，自动检测外伸液压支腿的伸出宽度，防止倾倒。现代的各类起重机均装有电子力矩限制器，当吊重与.吊臂的合成力矩达到额定值的90%时，会及时发出警报；达到100%时，发出强警报，同时自动停止工作。在大型工地上同时使用多台塔吊施工时，为防止吊臂相互碰撞，每台塔吊均装有防碰装置，操作者通过电视监视器可看到与相邻塔吊的三维图像，遇有碰撞危险时能立即发出警报井自动减速和停止。

四、建筑机器人是机电一体化的最高体现

机器人的应用领域将由汽车工业向电子及其他工业部门扩展，现在除工业机器人外，已研制出应用于各种特殊作业的机器人，如水下机器人、核工业机器人、空间机器人、军用机器人、建筑机器人、服务机器人以及微型机器人等。

建筑业由于自身的特点、开发应用建筑机器人要比一般工业机器入困难得多。建筑业与一般制造业比较，具有以几个特点：

1、建筑业是按定货进行单件生产的，每个建筑的设计和施工方法都不一样，不能进行大批量生产。

2、倒建筑施工是露天作业，工作条件艰苦、危险且环境多变，因此很难保证机器人电子部件的可靠性和耐久性。

3、在制造业中，作业对象是移动到机器人附近的，机器人不需要行走机构，而建筑机器人则需要行走机构。要移动到作业对象附近，尤其是建筑工地凹凸不平，到处堆满材料，还有高坡、台阶及障碍物，所以开发适合于建筑机器人的行走机构难度很大。

五、机电一体化为建筑施工自动化开辟了光辉前景

施工自动化是综合应用自动化技术、机器人技术、部件化技术并利用电子计算机进行计划和管理的综合性机械化施工方法。施工现场的自动化并非简单地由单功能机器人去代替技术工人的部分作业，这样做的效果并不显著，而是要重新建立一个建筑生产体系，使之能充分考虑到机电一体化的施工机械特性，就像制造业的工厂心动化生产一样，把现场施工作为一个完整的体系，实现施工现场的工厂自动化。

国际上对施工自动化持两种意见：一种意见认为施工白动化只能应用于特殊环境下和特殊工程的施工；另一种意见则认为未来的建筑工地可以实现全面的自动化施工，并描绘了一幅美妙的图景，其实前一种意见比较实际，既需要也可能，而且在实际工程中已得到应用。而后一种意见比较浪漫，近似梦景。但是，随着时间的推移，往往一种科学幻想到科学技术飞跃发展的未来，会成为现实，当然，这需要几代人的不懈努力。

六、 结束语

改革开放以来，随着高科技的发展，微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展，信息流成为机电一体化的主要特色。建筑机械机电一体化的产品实现了自动化、数字化、智能化，在性能和功能方面均实现了质的飞跃。因此，建筑机械机电一体化技术是建筑业信息化的重要高新技术，是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在建筑采、掘、运装备的应用和推广方面极大地提升了我国建筑生产的综合实力，为实现高效、安全、洁净、结构优化的建筑工业生产打下了扎实的基础。

参考文献：

[1]李鸿艳，机电一体化技术在建筑机械中的应用研究[J]. 河南科技.2011-09

[2]项光耀，浅谈机电一体化在建筑机械中的应用[J].科技与企业. 2012-01