机械自动化在土木工程施工中的应用研究

黄汝凡 丁峰

【摘要】近年来，在社会经济稳步发展的背景下，我国土木工程事业发展迅速。而从土木工程施工效率及质量提升角度考虑，合理科学地应用机械自动化技术及系统设备显得尤为重要。比如将机械自动化应用到土木工程施工当中，可发挥其位置识别功能、位置诱导功能以及安全管理功能等。本文在分析机械自动化在土木工程施工中应用的价值作用的基礎上，进一步分析机械自动化在土木工程施工中的具体应用要点，希望以此为土木工程施工提供充分有效的系统技术支持。

【关键词】土木工程；机械自动化；价值作用；应用要点

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 11.232

土木工程，指的是建造各类土地工程设施的科学技术的统称。随着土木工程施工规范要求越来越高，对现代化科学技术及设施设备的依赖程度也越来越强[1]。而对于机械自动化来说，主要利用自动控制系统起到自动化控制的目标，将机械自动化应用到土木工程施工过程当中，可促进施工效率及质量的提升。由此可见，为了全面提高土木工程施工的效率及质量，本文围绕“机械自动化在土木工程施工中的应用”进行分析研究价值意义显著。

1、机械自动化在土木工程施工中应用的价值作用分析

机械自动化主要应用到机械生产领域，在发挥自动控制系统作用的基础上，使机械生产的效率提高，同时减轻工作人员的工作强度，进一步保证工作的质量及安全性。而将机械自动化应用到土木工程施工当中，则能够发挥出以下价值作用：

1.1位置识别及诱导作用

在土木工程施工中，对相关自动化机械设备进行自动化识别系统的安装，进一步采取外部位置识别法，或者内部位置识别法，对土木工程施工位置进行精准识别。其中，外部位置识别法需在土木工程施工现场进行若干处基准点的设置，进一步采取超声波技术，或者电磁波技术，对机械设备所处位置进行识别；内部位置识别法，则主要利用速度测定传感器对设备的位置加以明确。

基于土木工程自动化施工作业开展期间，由机械设备以预先设定好的路线执行相应的操作，倘若位置识别机可以明确自身在施工过程中与既定路线偏离，进一步便可以发挥机械自动化的作用，由机械设备进行自动复位。这个自动复位的过程便充分发挥了机械自动化的位置诱导作用。此外，在位置诱导作用发挥下，可以使机械设备的位置、方向以及速度，按照预先设定好的路线执行，从而确保土木工程机械施工的规范性及安全性。

1.2施工对象识别及评价作用

在土木工程施工过程中，通过机械自动化系统的应用，能够对施工对象所处位置、工况等信息进行实时掌控，能够对施工对象进行准确识别，比如可以利用超声波传感技术、画面处理技术，实现对施工对象工况相关信息的精准识别。而在无人液压挖掘机上，还可以采取平面超声波信号感知器；在液压挖掘机铲斗上，则可以通过超声波传感器的安装，对施工对象的形状及运行情况进行评价，排除故障，提高施工效率及安全性。

1.3在施工现场安全管理及机群控制方面的作用

在土木工程施工作业开展过程中，如果存在各机械设备、各作业项目协同进行的情况，受到施工地点有限的影响，存放的施工材料及机械设备，会使施工机械运行受到一定程度的影响。而在机械自动化系统技术的应用下，能够发挥“感知→警告→机械停止→安全域诱导”等功能，在超声波感知、光电波感知、画像处理方法的融合应用下，使现场施工安全隐患问题得到有效排查，进而保证土木工程施工现场作业的安全性[2]。

此外，基于土木工程施工作业开展过程中，考虑到各项机械设备进行配合使用，促进施工效率及安全性的提升，则需发挥机械自动化的机群控制功能。例如：在机械自动化技术的应用下，对土木工程施工作业中机械所处位置、工作工况及时传输至中央控制室，进一步由中央控制室对各机械设备发出指令，使各机械设备施工模式得到自动化控制，进而在机群得到有效控制的基础上，使土木工程施工作业协同、高效、安全进行。

2、机械自动化在土木工程施工中的具体应用要点分析

如前所述，机械自动化在土木工程中的应用价值作用显著，而从土木工程施工效率、质量及安全性全面提升角度考虑，还有必要掌握机械自动化在其中的具体应用要点。总结起来，具体应用要点如下：

2.1摊铺机的智能化应用

基于土木工程施工机械设备当中，在摊铺机中融合自动化技术，可促进施工效率及安全性的提高。例如：基于土木工程施工现场，利用自动化摊铺机，在安装自动调配装置的基础上，可实现横向或纵向摊铺施工作业，以此使施工的质量得到有效保证。与此同时，在摊铺机上进行混合料自动供料装置的安装，可使材料供给实现自动化作业；并且，在摊铺机自动化技术的支持下，可使施工期间摊铺材料层的厚度达到有效控制，在提升摊铺质量的基础上，使施工的整体效益得到有效保障。

2.2推土机与挖掘机的自动化应用

在土木工程施工过程中，针对一些土方机械，比如推土机与挖掘机等，通过机械自动化技术的应用，可促进施工生产效率及质量的全面提升[3]。早期的推土机铲刀及挖掘机铲斗位置控制系统，随之发展起来的推土机铲刀激光控制装置，均能够起到一定的应用价值。而随着现代化科学及时的发展，在土木工程推土机与挖掘机中，可实现自动控制系统的安装设置，例如：由自动直线加工系统与激光系统构成的自动控制系统，应用到挖掘机当中，激光系统能够对挖掘机车体的高度进行测量，激光感光器可以对加工面的激光位置进行测量，然后由整体系统结合相关测量信息，传输到系统处理中心，通过数据信息处理，使动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸的自动控制得到有效实现。此外，在挖掘机当中，还可以进行遥控装置及遥控系统的安装，从而通过无线感控挖掘机的自动化作业，使土木工程施工的自动化水平及综合生产效益得到协同提升。

2.3技术应用展望

从土木工程施工机械自动化系统及技术的应用前景角度考虑，有必要重视实用性自动化技术及低成本自动化技术系统装备的研发及应用[4]。通过研发此类技术，保证自动化技术在土木工程机械施工的实用性提升，达到节能、降耗的目的，进一步满足控制机械设备自动化施工成本投入的目标。此外，还有必要重视土木工程施工技术人员的专业培训，组建懂机械自动化技术、熟悉机械自动化技术操作流程的专业技术人才队伍，满足土木工程机械自动化施工作业的需求。

结语：

综上所述，机械自动化在土木工程施工中的价值作用显著，合理使用机械自动化系统技术，可使摊铺机实现智能化作业，可使推土机及挖掘机实现自动化作业。而从土木工程机械自动化施工未来发展层面考虑，还有必要重视实用性自动化技术及低成本自动化技术系统装备的研发及应用，进一步为土木工程施工综合效益的提升奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]陈莉霞.论机械自动化在土木工程施工中的应用[J].河北农机，2020（07）：53.

[2]吴晨.机械自动化在土木工程施工中应用[J].城市建设理论研究（电子版），2017（08）：152.

[3]李晓光.谈土木施工工程机械自动化[J].河南科技，2015（22）：183.

[4]赵夏清.论机械自动化在土木工程施工中应用[J].自动化与仪器仪表，2015（08）：64-66.