浅述机电一体化在建筑工业化中的应用和发展趋势

李春莉

摘 要 随着现代信息技术普及以及其发展深度、广度的加深，机电一体化技术也实现了飞速发展，在多数行业中得到了应用。在建筑工业化的进程中，机电一体化充分发挥了其自动化、智能化的优点，为全面推进建筑工业化起到了重要的作用。本文简要阐述机电一体化在建筑工业化各个环节中的应用，并分析其发展趋势。

关键词 机电一体化 建筑工业化 应用 趋势

一、机电一体化概述

随着传统的机械和电子技术的交叉应用，机电一体化技术得以诞生。借助于计算机计算能力的提高，机电一体化技术进入高速发展通道，成为一门融机械、计算机、信息、传感检测、自动控制与伺服传动等多专业技术于一体的系统技术。

二、建筑工业化概述

建筑工业化，指运用先进的工业化生产技术与管理方式来改变传统建筑业的生产方式；它的主要标志是标准化建筑设计、工厂化构配件生产以及机械化施工和科学化管理。

三、机电一体化在建筑工业化中的应用

国内部分企业对机电一体化技术在建筑的全生命周期中的应用进行了探索。建筑工业化的整体发展方向包括设计标准化、构件部品化、施工机械化、管理信息化等。目前，机电一体化技术在这些发展内容中都可以找到相关的应用。

（一）在设计阶段的应用

在建筑设计中，机电一体化是一个单独的专业，有着十分重要的地位。随着标准化设计的推进，其要求相关人员在设计阶段就需要考虑相关设备的安装位置与安装方式；通过选用模块化设备提高整体设计的效率；通过选用先进的小型化设备提高空间利用率等。这些都要求相关人员能够系统地考虑各专业的需求，将整个建筑作为一个有机整体来对机电一体化做系统的设计。

（二）在生产阶段的应用

建筑工业化改变了传统的作业方式，其多数作业在构件厂内进行，实现了工厂化制造。由国家提出的“中国制造2025”规划，其实质是从“制造”到“智造”的转变，机电一体化技术在这个过程中起着举足轻重的作用。

目前，国内已经有部分厂家通过投入流水生产线、安装智能化设备（机器人）等措施实现整个生产过程的自动控制、自主决策；通过布置三维扫描等设备实现产品的自动检测。这种方式的主要构件产品包括PC墙板、隧道管片、预制桥梁、桥墩、盖梁等。此外，有的生产企业还布置了智能物流系统，生产出的构件由无人运输车自动送至堆场。

这些技术的应用大大地降低了劳动者的作业强度，提高了生产效率；同时也减少了因人为操作不当而带来的风险，保障了工程的质量。

（三）在施工阶段的应用

在建筑工业化形式下，现场施工的主要作业内容就是吊装。目前国内大多数城市通过采用盾构机普遍实现了隧道施工的自动化，在城市综合管廊的安装上也已有厂家着手研发成套设备来进行自动化施工。而在施工作业量较大的住宅施工（PC墙板安装）方面，因施工环境复杂、工艺繁琐，目前仍鲜见自动化、智能化设备的出现。在相关工程机械中对其主要系统和部件的运行状态进行监控，如果在施工中发现异常情况，就可以自动报警并提示异常部位；从而有利于进行程序化地维护、检查工作，减少维修投入，缩短维修时间，提高设备使用效率，从根本上确保施工安全。

（四）在运行和维护阶段的应用

随着建筑工业化的推进，结合机电一体化技术，运行和维护的方式将发生极大的改变。目前，绝大多数的建筑消防通过运用机电一体化技术，实现了自动报警、喷淋等；很多重要桥梁也都引入了自动监控系统，实现了对关键参数的实时监控与预警。此外，在城市综合管廊运维中已经开发出了智能巡线机器人，通过视频分析与传感器数据收集，其能对各种管线进行外观观测与发热监测，还可对管廊内气体成分进行监测与分析诊断；用先进技术手段辅助管廊监控，有利于提高管廊管理效率。并且，这些类似技术的应用必将进一步推动机电一体化运行和维护向信息化方向发展。

四、机电一体化在建筑工业化中的发展趋势

同主流机电一体化技术一样，其在建筑工业化过程中的发展趋势主要有：

（一）智能化

智能化是机电一体化相较于一般机械自动化的重要进步。智能传感器的出现为机电产品提供了更为智能的硬件基础。近年来，飞速升级的神经网络等人工智能技术为机电一体化向智能化的发展提供了软件基础。这些智能技术可以促使机电产品更智能，通过算法使它具备部分人的思考、判断等功能。

（二）微型化

通过与微电子技术的融合，可以缩小部件尺寸，向着纳米级的方向推进。这些产品性能高、重量轻，可运用于各个的行业，拥有广阔的前景。

（三）模块化

出于标准化设计的需要，各功能部件需达到较高的互换程度，这就要求各部件必须高度模块化。

（四）网络化

伴随着互联网与物联网技术的演进，网络技术被大面积地应用到各个领域，而其与机电一体化技术的交叉应用也将是科技发展的必然，会带来机电产品协同、自主作业的可能。

（五）系统化

在这方面主要是要求目前的机电产品采用更为开放的架构，通过组合各个功能模块，提高产品的拓展能力，使其可以与其他智能部件协同工作，发挥“1+1>2”的作用。

（六）环保化

人们的物质、生活水平在工业化进程中得到提高，但这也消耗了資源，极大地破坏了生态环境；在这种情况下，诞生了绿色产品这一概念。环保化是时代的趋势，其目的是将产品在其整个生命过程中对生态环境的影响控制到最小，提高资源的使用率。使用过程中对生态环境无污染，结束使用时可以回收并能重新利用就是机电产品环保化的主要发展方向。

五、结语

在建筑工业化的进程中，机电一体化起着举足轻重的作用。它改变了传统机械的形态，优化了设备功能，同时提高了设备的使用效率；它和工程设备的融合将成为未来的主要发展趋势，并将在智能监控、智能维护等方面有所运用；它改变了传统建筑施工的方式，是实现“中国制造2025”的强有力的技术支撑。为不断适应要求逐渐提高的建筑工业化，提升机电一体化水平十分必要；企业应积极探讨、大胆尝试，以推进机电一体化技术在建筑工业化进程中的深度应用。

（作者单位为中铁二十三局轨道交通工程有限公司）

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