導(dǎo)語：淺析施工機(jī)械的自動(dòng)化和無人化技術(shù)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著各種施工工程大力發(fā)展，在施工過程中進(jìn)行自動(dòng)化以及無人化操作得到了廣泛的應(yīng)用，具有極大的發(fā)展空間，本文論述了在工程施工機(jī)械中的自動(dòng)化技術(shù)以及具體施工作業(yè)中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：工程施工；自動(dòng)化技術(shù)；無人化；感知系統(tǒng)

1在現(xiàn)代工程施工機(jī)械中的自動(dòng)化與無人化技術(shù)概述

大多數(shù)工程機(jī)械的工作對象比較復(fù)雜，施工環(huán)境比較差的施工現(xiàn)場從事的是土石方作業(yè)。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，施工現(xiàn)場的施工機(jī)械應(yīng)具備確認(rèn)自身位置即位置識別能力，并能夠做到不與現(xiàn)場其他的設(shè)備例如車輛發(fā)生碰觸即安全管理能力；在操作中，應(yīng)該嚴(yán)格地根據(jù)所建立路線進(jìn)行移動(dòng)的即對操作對象的誘導(dǎo)功能，并且對土壤、砂子和巖石等的位置、形狀、尺寸和特性進(jìn)行有效地評估確定最佳的作業(yè)方式。同時(shí)，當(dāng)多個(gè)機(jī)器和車輛進(jìn)行組合操作時(shí)，中央控制室向每個(gè)機(jī)器和車輛進(jìn)行工作安排，平衡不同機(jī)器和車輛之間的彼此協(xié)作，促進(jìn)各個(gè)作業(yè)的完成，即集群控制。同時(shí)，個(gè)體工作機(jī)器和車輛還應(yīng)具有自主的判斷意識即人工智能。充分利用現(xiàn)代化先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)以上施工工程機(jī)械的自動(dòng)化與無人化。

1.1施工機(jī)械中的位置識別技術(shù)

位置識別技術(shù)是指機(jī)械或車輛本身具有自動(dòng)識別位置的能力，即機(jī)器本身配備有自動(dòng)體的識別系統(tǒng)?，F(xiàn)在，在施工工程中，更多地采用外部位置識別和內(nèi)部位置識別進(jìn)行有效結(jié)合的方法。外部位置識別方法是將絕對位置參考點(diǎn)設(shè)置在施工現(xiàn)場的幾處位置，并通過超聲波或電磁波確定機(jī)器或者車輛的絕對位置的一種方法。而內(nèi)部位置識別方法在確定位置的時(shí)候不依賴于在現(xiàn)場設(shè)置的參考點(diǎn)，而是通過測量傳感器和旋轉(zhuǎn)角度傳感器來確定車輛的移動(dòng)和方位角度的變化。

1.2施工機(jī)械中的安全管理技術(shù)

在工程施工的現(xiàn)場，很多時(shí)候各種機(jī)械和各種作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，不可避免地產(chǎn)生很多施工材料以及施工設(shè)備的存放問題，增加了施工機(jī)械以及施工車輛的作業(yè)難度，成為了施工機(jī)械以及施工車輛無人操作的重要障礙。所以，這就要求施工機(jī)械自身具有警告感知、機(jī)械暫停、安全域感應(yīng)等不同的功能。在這方面的障礙感應(yīng)技術(shù)包括超聲波感知，對電波光波的感知以及相關(guān)的圖像處理辦法。

2自動(dòng)化與無人化在工程機(jī)械施工中的具體應(yīng)用

2.1自動(dòng)化控制技術(shù)在施工機(jī)械中的運(yùn)用

能夠?qū)崿F(xiàn)不同操作功能的自動(dòng)控制技術(shù)在工程機(jī)械中發(fā)揮了巨大的作用，逐漸推廣開來。例如在攤鋪機(jī)上安裝的自動(dòng)調(diào)平裝置能夠做到對作業(yè)對象的垂直攤鋪和水平自動(dòng)調(diào)平；部分比較高級的攤鋪機(jī)上配備了自動(dòng)進(jìn)料裝置，同時(shí)還能夠?qū)︿亴拥暮穸雀鶕?jù)作業(yè)的實(shí)際需要進(jìn)行自動(dòng)控制與有效調(diào)節(jié)管理；能夠做到攤鋪機(jī)的自動(dòng)化運(yùn)作。除此之外，在推土機(jī)上進(jìn)行電子監(jiān)控系統(tǒng)（PIC）以及工作裝置的自優(yōu)化PID系統(tǒng)的安裝，能夠做到推土機(jī)等設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測以及對儀器設(shè)備的微電腦自動(dòng)控制。來自德國A.F.Pasau的EST17微處理器控制單元使裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。在挖掘機(jī)局部功能的自動(dòng)化控制方面，電子控制系統(tǒng)、故障監(jiān)控系統(tǒng)、液壓挖掘機(jī)電子負(fù)載傳感系統(tǒng)以及自動(dòng)怠速裝置的工作模式等發(fā)揮了重要的作用。近年來，在工程施工機(jī)械上應(yīng)用了新的技術(shù)包括壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)控制系統(tǒng)（BTM）、車輛監(jiān)控系統(tǒng)、無線遙控挖掘機(jī)和自動(dòng)液壓挖掘機(jī)、平地機(jī)的自動(dòng)調(diào)平控制，清洗車輛上使用可編程控制器以促進(jìn)其智能化運(yùn)作等。

2.2自動(dòng)化壓路機(jī)在施工機(jī)械中的運(yùn)用

壓路機(jī)在施工工程中發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)性的作用，遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化壓路機(jī)的自動(dòng)化運(yùn)作。在具體的實(shí)施過程中，在施工場地提前設(shè)置參考點(diǎn)，將參考點(diǎn)數(shù)據(jù)信息傳送到中央控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將位置信號轉(zhuǎn)化為設(shè)備控制指令，再利用無線通信技術(shù)對施工設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和校準(zhǔn)，最終達(dá)到壓實(shí)作業(yè)的完成。

2.3推土機(jī)、挖掘機(jī)在施工機(jī)械中的運(yùn)用

推土機(jī)與挖掘機(jī)在工程施工機(jī)械中具有重要的地位，兩者的自動(dòng)化運(yùn)作能夠大大地提高工作效率，促進(jìn)工程質(zhì)量的提升。在挖掘機(jī)鏟斗和推土機(jī)鏟刀上最早實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制裝置的運(yùn)用，當(dāng)時(shí)的主要部件有控制系統(tǒng)、發(fā)射器與感光器等。在具體的運(yùn)用過程中，該設(shè)備的速度響應(yīng)不能跟上作業(yè)的進(jìn)行，所以沒有得到廣泛推廣。由于現(xiàn)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展，在20世紀(jì)末，由日本學(xué)者北郁夫創(chuàng)建的KOMATSULaserlevelingsustem平整維持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了當(dāng)推土機(jī)的行駛速度為每小時(shí)五千米時(shí)平面度在三厘米之內(nèi)的誤差。該系統(tǒng)的有效性使其在液壓挖掘機(jī)中也得到了有效的使用。

2.4壓實(shí)機(jī)械的無人化在施工機(jī)械中的運(yùn)用

振動(dòng)壓路機(jī)的無人操作已經(jīng)應(yīng)用于水庫大壩的水泥混凝土滾動(dòng)中，用于建立由中央控制裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、車輛控制裝置、通信裝置和檢測裝置等組成的有效控制系統(tǒng)。在振動(dòng)壓路機(jī)操作區(qū)域中，位置檢測功能可以確保機(jī)器沿著確定的位置進(jìn)行均勻壓路，充分發(fā)揮控制系統(tǒng)的重要作用。位置檢測由光波距離計(jì)和設(shè)置在參考點(diǎn)處的車載自動(dòng)跟蹤裝置完成的。振動(dòng)壓路機(jī)的工作位置是從位置檢測裝置檢測出來的之后送達(dá)到中央控制裝置。中央控制系統(tǒng)把接收到的位置參數(shù)傳送到無線電裝置進(jìn)而發(fā)送出車輛位置校正命令的車輛控制信號，該指令被發(fā)送到執(zhí)行部件如氣缸和電動(dòng)機(jī)等以進(jìn)行壓路機(jī)的工作。在具體的作業(yè)中根據(jù)不同的現(xiàn)實(shí)情況采用不同的操作形式，主要有手動(dòng)、自動(dòng)以及無線電操作等三種操作控制方式。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)以及通訊技術(shù)的提高，施工工程的自動(dòng)化與無人化操作逐漸有了更多的技術(shù)支持，有著更大的發(fā)展空間。未來有望開發(fā)出更加精準(zhǔn)感知操作能力更強(qiáng)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多臺機(jī)械設(shè)備的無人化作業(yè)，極大地促進(jìn)施工工程的發(fā)展。

作者:胡忠波 侯 爵 單位:盤錦市高新技術(shù)發(fā)展促進(jìn)中心

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