刍议自动化技术在建筑机械的应用及其发展

2015-11-04胡永红

建材与装饰 2015年30期

关键词：建筑机械挖掘机机械设备

胡永红

（广东省　河源市　517000）

刍议自动化技术在建筑机械的应用及其发展

胡永红

（广东省河源市517000）

结合具体实例，分析了自动化技术在建筑机械领域的应用情况和建筑机械自动化控制的技术概况以及关键技术，由此阐述了自动化技术在建筑机械领域的未来发展情况。

自动化技术；建筑机械；应用；发展

引言

随着社会的进步，建筑施工的发展方向是安全高效省力舒适的，传统的建筑机械虽然可以实现全面机械化施工，但还是需要手工操作，只能满足上述发展方向的部分需求。而且工人的劳动强度依然很大，舒适度依然较低，这必然导致生产效率低，工程质量差。除此之外，还有可能出现由于人工的不正确操作或疏忽等原因导致发生的安全事故。在这个情况下，自动化技术在建筑机械的应用显得越发重要。

1　建筑机械自动化的应用现状

20世纪中叶，自动化技术开始在建筑机械领域中出现，随着科学技术的加速发展，越来越多的国家科研团队和企业开始投入到建筑机械自动化的开发和应用中。目前自动化技术在建筑机械领域中的实际产品有混合料自动供料装置和自动调节系统以及电子检测系统等等，自动化技术在建筑机械领域的应用典范有很多，下文将会对此举出实例。

2　建筑机械自动化应用技术实例分析

一般情况下，建筑机械自动化设备可以分成两大类：①用于作业装置的建筑机械自动化设备，比如沥青混凝土摊铺机熨甲板的自动找平控制系统；②整机自动控制和机群施工系统控制，比如混凝土喷射机器人等等。对于前者，主要是单项自动化技术的应用，典型的有三类技术：①变频控制技术，变频器是通过改变电源的电压和频率从而改变点击转速的机器，变频器可以在提高机械自动化水平的基础上降低能耗，极大地满足了现代社会对生产效率和质量的要求；②移动机能——液压传动用的液压比例技术；③高速度、高精度操作技术。对于后者，主要有传感器技术、遥控技术和导向技术以及GPS等等。

2.1自动化压路机

压路机在现代施工中是一个常用的机械设备。目前，我国使用的自动化压路机机械设备中有很多的功能，如检测系统和中央控制系统以及数据处理系统等等功能。为了使得压路机可以大规模且精确地完成压实作业，在施工的过程中可以使用光波距离测算器和机载自动跟踪仪来对位置进行测定，这样做的目的是为了实现作业过程中可以按预设的道路进行作业。接下来把仪器测量的位置数据信息通过通讯模块传入到中央控制系统，这样做的目的是为了将设备的位置信号转化为指令信号。最后进行校准设备，这样就可以实现大规模且精确地完成压实作业目标。

2.2推土机、挖掘机作业的自动化

通过实现推土机和挖掘机等建筑施工机械的自动化可以在很大程度上满足现代社会对工程的质量和效率的要求。1976年成功研发了以开关系统为基础的反馈控制系统，体现在推土机的铲刀以及挖掘机的铲斗上。这个系统构成比较简单，主要有投光器和感光器以及控制系统。但是由于其速度响应慢，最终没有真正投入到使用中。幸运的是，不久，日本有学者实现了在推入机速度为5km/h的基础上，施工的平整度误差在3cm以下，这取得了非常好的反应以及在一定程度上的推动了自动化技术在建筑机械领域上的发展。除此以外，日本菊池雄一团队在上世纪90年代初成功研发了液压挖掘机的激光自动掘削系统，其控制系统图如图1所示。这个系统主要有两个部分：①自动直线加工系统；②可以检测出设备的车体高度的激光系统。激光系统测量的数据信息传入给自动掘削系统，自动掘削系统可以将信息综合整理分析形成控制指令，最终实现对油缸的控制。这也在很大的程度上提高了施工的准确性以及施工的能力。

图1　液压挖掘机激光自动掘削系统示意图

3　建筑机械自动化控制的关键技术分析

建筑机械的施工地形通常是比较复杂的，而且这些地方的气候条件也是比较恶劣的，所以基于此要保障建筑机械的自动化操作首先要对其的关键技术进行分析，旨在有所突破与进展。

3.1建筑机械的机身位置识别技术

通过机械的自身设备对自身所处的位置进行识别的技术就是建筑机械位置识别技术。想要实现这一技术就必须通过自身的内部位置识别以及外部位置识别来实现。前者需要通过使用速度传感器和回转式角传感器来实现，而后对机械所行驶的路线进行检测，将检测数据反馈到中心使得知道设备所处的位置。后者通过超声波或电磁波，对预先在施工现场设定的几个位置基准点的依赖来明确机械设备所处的位置。

3.2位置诱导机能

位置诱导机能依赖于自身位置识别技术，机械设备在施工作业过程中按照预先设定好的路线进行施工作业，适当的进行校准，减少与预先设定的路线的误差。一旦偏离了预先设定的路线，建筑机械设备会启动自动复位功能，这样就可以尽其所能地恢复到原来的路径，这样系统就可以保证在原有的基础上对速度和位置以及方向进行及时的校准和还原。

3.3作业对象识别与评价技术

实现自动化技术在建筑机械领域的应用最重要的是识别和评价作业的对象。举个例子来说，在液压挖掘机铲斗上安装超声传感器可以识别固体如岩块、土方等物体。这样一来就可以为后续的施工作业提供正确的数据信息，使施工有效有序进行。建筑施工通常会使用许多大型的施工设备和机械，施工现场还会堆放许多建筑材料和施工器具等物品，这些障碍物会为建筑施工带来极大的不便。所以为了使得多台施工设备可以高效率且同时作业，必须要有一整套诱导控制系统。

3.4机群协作控制技术

很多工程需要多种多样的机械设备进行联合作业，涉及的设备也有很多，所以要实现机械设备的自动化就必须将各个机械设备的运行轨迹和位置以及工作状态进行实时的监测，通过监测得到数据，将这数据传输到中央控制室内，在这里通过计算机的分析处理得到最优方案并形成作业指令，将这些指令传入到各个建筑机械设备中，建筑机械设备得到指令后就可以进行施工作业，从而保证整个施工现场处于有效有序地施工状态。

4　我国建筑机械自动化的未来发展分析

在施工规模之大的当今社会，自动化技术在建筑机械领域的应用的必然的。建筑物的超大、超高、超重使得建筑机械也越来越大、越来越复杂。比如超深地下工程和超长隧道等一系列高级工程。建筑工程的高级化主要体现在高级公路和高速列车以及高级精美的建筑物上等等，这些建筑物要求建筑机械必须与自动化相结合，才可以使得工程向高速化发展。为了提高机器的生产效率，必须要扩大和增加机器的规格和数量。随着规格的不断扩大，作业时间会大大缩短，生产效率也就大大提高。在国外，已经有微型挖掘机出现，它可以在普通挖掘机不能作业的地方进行高效率作业，如狭窄的地方。这是国外为了满足其客户需求进行研发设计的。由此可知，建筑机械的自动化必须以人为本，以客户的需求为本，研发的建筑机械设备才可以让各方满意。