基于建筑機械自動化的關鍵技術分析

張韓芳

摘要：隨著社會技術、經濟的快速發展，人類的生活水平不斷的提高，建筑施工不斷的向安全、高效、省力、優質、舒適方向發展，傳統的建筑機械雖然可以實現機械化施工，仍然是手工操縱，在一定程度上能夠滿足上述要求，但是工人的勞動強度較大、舒適性較差，導致勞動的生產效率低下，施工質量難以保證，施工的安全很大程度上取決于認為的因素，僅次于采掘業的苦、臟、險行業的建筑施工企業，因此，由于機械等事故情況導致的安全事故越來越多。建筑機械通過將機械、電氣、控制軟件等多種技術有機地結合為一體，不斷朝向自動化系統發展，在建筑企業中不斷應用，具有高效、快捷、安全和優質等優點，極大促進了建筑機械向自動化方向變革與發展的進程。

關鍵詞：建筑工程；機械自動化；關鍵技術

1建筑機械自動化的發展現狀

1.1壓路機自動化技術的應用

壓路機是混凝土澆灌施工的過程中重要的機器之一，壓路機自動化的實現主要是對依靠數據處理裝置、檢測裝置以及中央控制系統等模塊的合理利用，具有振動質量大、單頻雙振的特點，可以進行高效的鋪層。液壓振動系統確保了振動系數所要求的各種性能；機械傳動裝置確保了壓路機的高機動性和爬坡能力及制動性能，全液壓轉向器使轉向操縱輕便靈活；離合和腳制動采用氣助力操縱，極大的提高了操縱力及操縱的靈活性。壓路機的特點及其優勢保證其在公路建設中發揮著重要的作用。

1.2推土機、挖掘機作業的自動化

推土機、挖掘機等一些建筑土方施工機械的自動化改造在很大的程度上提升了施工質量和施工效率。1976年研制成功的以開關系統為基準的反饋控制系統，這是最早在挖掘機的鏟斗和推土機的鏟刀上使用的自動化控制裝置系統，投光器、感光器和控制系統構成該系統主要結構，但最終由于裝置本身存在的速度響應問題未能在施工中得到推廣和應用。但隨后的的KOMATSULaserlevelingsustem系統實現了在推入機作業施工平整度誤差保持在3cm以內的車速為5Km/h，這是由日本學者北郁夫研究開發的，并因此獲得了良好的效果和使用技術。自動技術在建筑機械領域應用的另一個典范是液壓挖掘機的激光自動掘削系統的應用和推廣。該系統結構上由自動直線加工系統和激光系統兩部分組成，激光系統可以檢測出設備的車體高度，激光感光器可以測出作業面的位置，然后將測得的綜合信息傳輸給自動掘削系統，通過綜合分析系統將該信息和各傳感器信號形成對各電磁比例閥的控制指令，最終實現對各油缸的控制和檢測。

2建筑機械自動化的關鍵技術

2.1機身位置識別技術

建筑機械位置識別技術是指機械設備具備自動辨識自身所處位置的能力，目前主要采用的方式有內部位置識別方式和外部位置識別方式，內部位置識別方式運用速度傳感器和回轉式角傳感器相互配合，來檢測機械行駛的路徑數據，然后將測得數據反饋到計算機中心后根據運動和方位的變化，獲得設備所處位置數據；而外部識別方式主要是采依賴于在施工現場預先設定的幾個位置基準點，通過超聲波或電磁波來確定機械設備所處位置的方法。

2.2位置誘導技術

機械設備具有的位置誘導功能能夠最大限度地幫助機械設備恢復既定路徑，使用這種技術的基礎是機械設備自身所具備的機身位置識別系統。這種技術以閉環控制系統作為載體，機械設備在應用這種技術時，按照事先設定好的路徑進行作業，并且能夠在作業過程中對照預先設定好的路徑對產生的誤差進行及時校準或消除。顯然，通過自身具備的位置誘導功能來最大限度地恢復路徑，得益于機械設備能夠在自身路徑發生偏離時進行自動復位。

2.3作業對象識別與評價技術

識別和評價作業對象是建筑機械實現自動化最重要的一個基礎功能，沒有這個系統的支持將無從談起機械的作業方式的判斷與決策，該技術一般以平面超聲波信號感知器為核心器件，可以使機械設備具備實時反饋施工對象的位置、形狀、大小及姿態等信息，認識和評價施工對象的能力。例如，安裝在液壓挖掘機鏟斗上超聲傳感器可以識別比如土方、沙石、巖塊的形狀，從而為后續的作業方式選擇提供前提和信息。

2.4機群協作控制技術

在眾多的機械設備中進行聯合作業的設備機械相當多，因此要實現機械設備的自動化就必須要有一整套的能將各個機械設備的位置和運行軌跡、工作狀態等情況進行實施檢測和控制，通過檢測控制得到的數據，及時反饋到中央控制室內，在中央控制室內通過計算機的綜合分析和處理設計出最優化的分派方式，然后形成有效的作業指令傳輸到各個機械設備中去，機械設備接收到作業指令之后進行全方位的安全的施工和作業，保證整個施工現場的施工作業系統正常有序進行。

2.5建筑機械自動診斷技術

在建筑機械維修管理方面，應用故障診斷專家系統是今后故障診斷的發展方向。故障診斷專家系統通過傳感器獲取機械的技術狀況信息，系統通過對信息的分析、處理，輸出有關機械技術狀態的結論。工程機械故障診斷專家系統一般由在線記錄的數據采集機、離線分析處理機和傳遞數據的中繼機三個部分組成。建筑機械工況參數監測系統由采集機、中繼機和分析處理機三部分組成，采集機安裝在建筑機械上，完成傳感器的智能識別，工程機械工況參數采集、數據臨時存儲和機械故障在線報警等各項功能，中繼機可以到現場依次與各個采集機完成數據交換，獲取采集機采集和存儲的數據必要時修改和校正采集機時鐘，并可帶入機房按采集機的相應序號將數據轉存到分析處理機中，整個系統構成一網絡結構，系統結構緊湊，功能強大。

3結語

隨著科學技術的進步和生產的發展，施工機械在工程施工中的地位和作用日益重要，尤其是現代智能建筑建設施工機械化程度愈來愈高，而機械則在自動控制系統的操縱下按既定的生產程序自動運轉，可以大大提高生產率。尤其是微電子、計算機和機電一體化等技術的快速發展及廣泛應用，建筑機械自動化也得了迅速發展，已逐步走向現代化、智能化和機器人化方向發展。

參考文獻：

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（作者單位：海鹽海濱建筑機械有限公司）