機(jī)械自動(dòng)化在土木工程施工中的應(yīng)用研究

黃汝凡 丁峰

【摘要】近年來(lái)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的背景下，我國(guó)土木工程事業(yè)發(fā)展迅速。而從土木工程施工效率及質(zhì)量提升角度考慮，合理科學(xué)地應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)備顯得尤為重要。比如將機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用到土木工程施工當(dāng)中，可發(fā)揮其位置識(shí)別功能、位置誘導(dǎo)功能以及安全管理功能等。本文在分析機(jī)械自動(dòng)化在土木工程施工中應(yīng)用的價(jià)值作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析機(jī)械自動(dòng)化在土木工程施工中的具體應(yīng)用要點(diǎn)，希望以此為土木工程施工提供充分有效的系統(tǒng)技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】土木工程；機(jī)械自動(dòng)化；價(jià)值作用；應(yīng)用要點(diǎn)

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

土木工程，指的是建造各類(lèi)土地工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。隨著土木工程施工規(guī)范要求越來(lái)越高，對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)及設(shè)施設(shè)備的依賴(lài)程度也越來(lái)越強(qiáng)[1]。而對(duì)于機(jī)械自動(dòng)化來(lái)說(shuō)，主要利用自動(dòng)控制系統(tǒng)起到自動(dòng)化控制的目標(biāo)，將機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用到土木工程施工過(guò)程當(dāng)中，可促進(jìn)施工效率及質(zhì)量的提升。由此可見(jiàn)，為了全面提高土木工程施工的效率及質(zhì)量，本文圍繞“機(jī)械自動(dòng)化在土木工程施工中的應(yīng)用”進(jìn)行分析研究?jī)r(jià)值意義顯著。

1、機(jī)械自動(dòng)化在土木工程施工中應(yīng)用的價(jià)值作用分析

機(jī)械自動(dòng)化主要應(yīng)用到機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域，在發(fā)揮自動(dòng)控制系統(tǒng)作用的基礎(chǔ)上，使機(jī)械生產(chǎn)的效率提高，同時(shí)減輕工作人員的工作強(qiáng)度，進(jìn)一步保證工作的質(zhì)量及安全性。而將機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用到土木工程施工當(dāng)中，則能夠發(fā)揮出以下價(jià)值作用：

1.1位置識(shí)別及誘導(dǎo)作用

在土木工程施工中，對(duì)相關(guān)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)的安裝，進(jìn)一步采取外部位置識(shí)別法，或者內(nèi)部位置識(shí)別法，對(duì)土木工程施工位置進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別。其中，外部位置識(shí)別法需在土木工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行若干處基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置，進(jìn)一步采取超聲波技術(shù)，或者電磁波技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備所處位置進(jìn)行識(shí)別；內(nèi)部位置識(shí)別法，則主要利用速度測(cè)定傳感器對(duì)設(shè)備的位置加以明確。

基于土木工程自動(dòng)化施工作業(yè)開(kāi)展期間，由機(jī)械設(shè)備以預(yù)先設(shè)定好的路線(xiàn)執(zhí)行相應(yīng)的操作，倘若位置識(shí)別機(jī)可以明確自身在施工過(guò)程中與既定路線(xiàn)偏離，進(jìn)一步便可以發(fā)揮機(jī)械自動(dòng)化的作用，由機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位。這個(gè)自動(dòng)復(fù)位的過(guò)程便充分發(fā)揮了機(jī)械自動(dòng)化的位置誘導(dǎo)作用。此外，在位置誘導(dǎo)作用發(fā)揮下，可以使機(jī)械設(shè)備的位置、方向以及速度，按照預(yù)先設(shè)定好的路線(xiàn)執(zhí)行，從而確保土木工程機(jī)械施工的規(guī)范性及安全性。

1.2施工對(duì)象識(shí)別及評(píng)價(jià)作用

在土木工程施工過(guò)程中，通過(guò)機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)κ┕?duì)象所處位置、工況等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控，能夠?qū)κ┕?duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，比如可以利用超聲波傳感技術(shù)、畫(huà)面處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工對(duì)象工況相關(guān)信息的精準(zhǔn)識(shí)別。而在無(wú)人液壓挖掘機(jī)上，還可以采取平面超聲波信號(hào)感知器；在液壓挖掘機(jī)鏟斗上，則可以通過(guò)超聲波傳感器的安裝，對(duì)施工對(duì)象的形狀及運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，排除故障，提高施工效率及安全性。

1.3在施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理及機(jī)群控制方面的作用

在土木工程施工作業(yè)開(kāi)展過(guò)程中，如果存在各機(jī)械設(shè)備、各作業(yè)項(xiàng)目協(xié)同進(jìn)行的情況，受到施工地點(diǎn)有限的影響，存放的施工材料及機(jī)械設(shè)備，會(huì)使施工機(jī)械運(yùn)行受到一定程度的影響。而在機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用下，能夠發(fā)揮“感知→警告→機(jī)械停止→安全域誘導(dǎo)”等功能，在超聲波感知、光電波感知、畫(huà)像處理方法的融合應(yīng)用下，使現(xiàn)場(chǎng)施工安全隱患問(wèn)題得到有效排查，進(jìn)而保證土木工程施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全性[2]。

此外，基于土木工程施工作業(yè)開(kāi)展過(guò)程中，考慮到各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行配合使用，促進(jìn)施工效率及安全性的提升，則需發(fā)揮機(jī)械自動(dòng)化的機(jī)群控制功能。例如：在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用下，對(duì)土木工程施工作業(yè)中機(jī)械所處位置、工作工況及時(shí)傳輸至中央控制室，進(jìn)一步由中央控制室對(duì)各機(jī)械設(shè)備發(fā)出指令，使各機(jī)械設(shè)備施工模式得到自動(dòng)化控制，進(jìn)而在機(jī)群得到有效控制的基礎(chǔ)上，使土木工程施工作業(yè)協(xié)同、高效、安全進(jìn)行。

2、機(jī)械自動(dòng)化在土木工程施工中的具體應(yīng)用要點(diǎn)分析

如前所述，機(jī)械自動(dòng)化在土木工程中的應(yīng)用價(jià)值作用顯著，而從土木工程施工效率、質(zhì)量及安全性全面提升角度考慮，還有必要掌握機(jī)械自動(dòng)化在其中的具體應(yīng)用要點(diǎn)。總結(jié)起來(lái)，具體應(yīng)用要點(diǎn)如下：

2.1攤鋪機(jī)的智能化應(yīng)用

基于土木工程施工機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，在攤鋪機(jī)中融合自動(dòng)化技術(shù)，可促進(jìn)施工效率及安全性的提高。例如：基于土木工程施工現(xiàn)場(chǎng)，利用自動(dòng)化攤鋪機(jī)，在安裝自動(dòng)調(diào)配裝置的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)橫向或縱向攤鋪施工作業(yè)，以此使施工的質(zhì)量得到有效保證。與此同時(shí)，在攤鋪機(jī)上進(jìn)行混合料自動(dòng)供料裝置的安裝，可使材料供給實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)；并且，在攤鋪機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的支持下，可使施工期間攤鋪材料層的厚度達(dá)到有效控制，在提升攤鋪質(zhì)量的基礎(chǔ)上，使施工的整體效益得到有效保障。

2.2推土機(jī)與挖掘機(jī)的自動(dòng)化應(yīng)用

在土木工程施工過(guò)程中，針對(duì)一些土方機(jī)械，比如推土機(jī)與挖掘機(jī)等，通過(guò)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可促進(jìn)施工生產(chǎn)效率及質(zhì)量的全面提升[3]。早期的推土機(jī)鏟刀及挖掘機(jī)鏟斗位置控制系統(tǒng)，隨之發(fā)展起來(lái)的推土機(jī)鏟刀激光控制裝置，均能夠起到一定的應(yīng)用價(jià)值。而隨著現(xiàn)代化科學(xué)及時(shí)的發(fā)展，在土木工程推土機(jī)與挖掘機(jī)中，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝設(shè)置，例如：由自動(dòng)直線(xiàn)加工系統(tǒng)與激光系統(tǒng)構(gòu)成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，應(yīng)用到挖掘機(jī)當(dāng)中，激光系統(tǒng)能夠?qū)ν诰驒C(jī)車(chē)體的高度進(jìn)行測(cè)量，激光感光器可以對(duì)加工面的激光位置進(jìn)行測(cè)量，然后由整體系統(tǒng)結(jié)合相關(guān)測(cè)量信息，傳輸?shù)较到y(tǒng)處理中心，通過(guò)數(shù)據(jù)信息處理，使動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的自動(dòng)控制得到有效實(shí)現(xiàn)。此外，在挖掘機(jī)當(dāng)中，還可以進(jìn)行遙控裝置及遙控系統(tǒng)的安裝，從而通過(guò)無(wú)線(xiàn)感控挖掘機(jī)的自動(dòng)化作業(yè)，使土木工程施工的自動(dòng)化水平及綜合生產(chǎn)效益得到協(xié)同提升。

2.3技術(shù)應(yīng)用展望

從土木工程施工機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)及技術(shù)的應(yīng)用前景角度考慮，有必要重視實(shí)用性自動(dòng)化技術(shù)及低成本自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)裝備的研發(fā)及應(yīng)用[4]。通過(guò)研發(fā)此類(lèi)技術(shù)，保證自動(dòng)化技術(shù)在土木工程機(jī)械施工的實(shí)用性提升，達(dá)到節(jié)能、降耗的目的，進(jìn)一步滿(mǎn)足控制機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化施工成本投入的目標(biāo)。此外，還有必要重視土木工程施工技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，組建懂機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)、熟悉機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)操作流程的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍，滿(mǎn)足土木工程機(jī)械自動(dòng)化施工作業(yè)的需求。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，機(jī)械自動(dòng)化在土木工程施工中的價(jià)值作用顯著，合理使用機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)，可使攤鋪機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè)，可使推土機(jī)及挖掘機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。而從土木工程機(jī)械自動(dòng)化施工未來(lái)發(fā)展層面考慮，還有必要重視實(shí)用性自動(dòng)化技術(shù)及低成本自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)裝備的研發(fā)及應(yīng)用，進(jìn)一步為土木工程施工綜合效益的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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