試論機電一體化技術在建筑施工中的實際應用

黃文泉+黃永志

摘 要：隨著國家經濟的高速發展和城鎮化腳步的不斷推進，我國的建筑行業近些年來發展很快，各種建筑工程如雨后春筍一樣，遍地開花。目前有很多建筑企業還在大量使用人工勞力，工人的勞動強度普遍很高，且因工程環境復雜在施工過程中安全事故頻發，嚴重影響到了工程的施工效率。目前有很多的企業已經將機電一體化技術引入到施工過程中，極大提高了工程施工效率和降低了工程中的人身安全事故率。文章將對建筑施工過程中的機電一體化技術應用進行簡要介紹，希望對擴大機電一體化技術在建筑工程中的進一步應用有所幫助。

關鍵詞：機電一體化技術；建筑工程；應用

中圖分類號：TH-39 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）02-0149-02

Abstract： With the rapid development of national economy and the development of urbanization， the construction industry of our country has developed rapidly in recent years. At present， there are many construction enterprises are still using a large number of manual labor， workers' labor intensity is generally high， and because of the complex engineering environment in the construction process of frequent accidents， seriously affected the construction efficiency. At present， many enterprises have introduced the mechatronic technology into the construction process， which has greatly improved the construction efficiency and reduced the personal safety accident rate. This paper briefly introduces the application of mechatronic technology in the process of building construction， hoping that it will be helpful to expand the further application of mechatronic technology in construction engineering.

Keywords： mechatronic technology； architectural engineering； application

引言

建筑行業在支撐中國經濟的高速發展中發揮著重要的作用。我國目前建筑行業發展很快，每天都有新工程在全國各地陸續上馬，目前施工效率低下、安全事故率高、工程進度慢等是建筑行業面臨的普遍問題，這主要是由于建筑企業大量使用人工勞動力、整體機械自動化程度低造成的。在建筑工程中引入機電一體化技術可以大大增加工程施工效率、提高施工質量、降低安全事故率，大大縮短工程施工周期，給企業帶來更多的效益。因此加強研究機電一體化技術在建筑工程中的實際應用，具有非常高的實際價值。

1 建筑施工中機電一體化技術應用的發展

機電一體化技術是從上世紀70年代正式走入我國，且發展速度非常迅猛，在我國各行各業中都發揮著力量，尤其是在引入建筑行業后，給建筑業帶來了突飛猛進的進步。機電一體化技術在建筑工程中的應用是從半自動化開始的，它誕生了一大批的半自動化設備，能夠實現工程機械裝備的局部自動化，大大提高了工程施工效率，降低了工人的勞動強度，它主要是一些施工作業半制動化設備。機電一化技術的進步給建筑工程施工帶來了監控技術，它可以對工程設備運行的環境進行監控，并對設備運行的自身設備進行監控，并可以根據監控結果，自動對自身運行狀態進行調整，使工程裝備具備了一定的智能性，大大提高了設備的自適應性，進一步降低對人的需求。

機電一體化技術發展到后來出現了全自動化技術，全自動化工程設備可以根據技術人員輸入的命令來自動完成施工操作，目前該領域還在探索階段，其中發展比較快的技術有3d打印建筑技術，它可以實現建筑過程的無人化操作，不僅可以增加工程施工效率，更因為強大的造型功能會給建筑業帶來革命性的變化。

建筑施工現場的環境一般都非常復雜，時刻威脅著建筑工人的生命安全，且建筑施工現場往往存在一些重度危險現場，每年都會帶走很多工人的生命。機電一體化技術的發展給建筑行業施工帶來了遙控技術，操作工人可以在距離危險中心比較遠的地帶，用手中的遙控器操作設備進行施工，大大降低了建筑施工過程中的安全事故率。

2 機電一體化技術在建筑工程中的一些具體應用

目前建筑工程中的一些攪拌站越來越多的利用上了機電一體化技術。它使原始的機械計量方式變為先進的電子計量方式，大大增加了計量工作的準確性，且對攪拌過程的監視由原來的儀表監視變為了計算機自動監視，大大增加了設備的反應速度，能及時發現攪拌過程中的問題。攪拌站還采用先進的計算機管理系統，能夠對各種攪拌任務進行統一管理，能夠實現混凝土配方的精準配比，只需操作人員輸入攪拌任務，攪拌器就可以完成整個攪拌過程的全自動化操作，大大提高了攪拌質量和攪拌效率。

起重機在建筑工程中發揮著重要的作用，機電一體化技術的引入使起重設備更具智能性。現代的工程起重機上裝有很多傳感器，通過對起重機上傳感器信號的收集，可以判斷起重機工作范圍內障礙物的情況，如果發現有發生碰撞的可能，起重機就會立即停止工作，防止安全事故的產生。有的起重機在吊臂上裝有力矩傳感器，一旦發現有過載的情況，就會向操作人員發出警告，使工作人員能夠及時進行處理。起重機因為工程需要往往架設的很高，這給操作人員帶來了很大的不方便，他們要在起重機上下過程中面臨這極大的安全挑戰，而且他們經常在高處操作位一呆就是幾個小時，這給他們從事正常生理活動帶來非常大的不便。這時我們可以應用機電一體化技術中的遙控技術對其進行改造，使操作人員只需手拿遙控器就可以在起重機下對起重機進行操作，避免了來回上下途中的安全隱患，又增加了他們的活動自由性。endprint

土方機械也是建筑工程中的重要設備，主要承擔施工現場的土方挖掘工作。土方機械由于工程需要經常處于高負載工作狀態，挖掘機的發動機、潤滑系統、液壓系統經常處于滿負荷狀態，如果操作不當非常容易引起設備的故障。我們可以把機電一體化技術應用在土方機械上，讓計算機通過對各種傳感器信號的采集分析，來判斷各子系統的工作情況，如果發現有嚴重的過載情況是就會立即發出警告，以便操作人員及時進行處理。另外一些先進的土方機械上配有位姿檢測系統，它會對土方機械的姿態實時進行監測，如果發現有傾倒、側滑的危險，就會立即通知操作人員，以便操作人員對土方機械的姿態及時進行調整。

現在很多橋梁建筑等工程普遍要進行頂推施工，傳統的施工方法是由工作人員手動操作多個千斤頂進行頂推作業，他們無法對整個操作過程進行精準控制，同時工作人員在工作中也難保證工作的同步性，很難保證頂推作業的質量。當引入機電一體化技術后，我們可以用電控液壓系統同時對頂推油缸進行控制，非常容易對整個頂推過程的控制， 采用位移傳感器、壓力傳感器，激光測距儀等多種檢測儀器協調工作，保證頂推過程中的同步性，大大提高了頂推工作的質量。

我國河道和海上架橋就大規模用到了應用機電一體化技術頂推頂升設備。鋼桁梁的吊裝和調整一直是河道架橋工作中的難點，我們可以借助大型水面起吊機械的幫助，將鋼桁梁放置在橋墩上，但是對鋼桁梁位置的調整還要借助于各種頂推、頂升設備的幫助，在傳統施工中，我們往往要借助大型液壓手工千斤頂的幫助，并在指揮人員的指揮下由工作人員手動操作千斤頂，完成對鋼桁的頂推、頂升工作，整個過程耗時費力，且因手動千斤頂難以操作，因此很難達到良好的施工效果，往往造成比較大的偏差。在使用機電一體化頂推、頂升設備進行位置調整時，我們使用了全液壓控制的千斤頂，并由液壓站統一進行供壓，在每一個千斤頂上都配備有壓力傳感器，可以將其工作中的壓力實時傳入到上位機系統。該設備的液壓站采用專用的液壓泵進行供油，可以實時對供油壓力和流量進行調整，并在每一個千斤頂的供油回路上裝壓力閥，以便對每個千斤頂的壓力進行更精密的調整。該設備使用上位計算機系統，對整個頂推、頂升過程進行監視和控制，在上位機上屏幕上可以實時顯示每一臺千斤頂頂推壓力和頂推位移。在對鋼桁的頂推、頂升起始階段可以慢慢對千斤頂進行調壓，讓鋼桁緩慢開始移動，避免鋼桁的突然躥動。它還能對鋼桁頂推、頂升過程進行精細自動控制，自動平衡每一臺千斤頂的壓力，保證各個千斤頂同步、協調地工作，使對鋼桁的頂推、頂升工作達到良好的質量，保證其達到理想的設計位置，保證整個過程平穩、可靠。

隨著我國各種大型水利工程的開工，對各種古代建筑的保護成為了難點，現在普遍使用了建筑物整體移動施工法，首先對建筑物整體抬升，將其放置到移動平臺后，整體移動到安全地方。對建筑物的整體抬升，以往主要是利用人工操作電動千斤頂，對建筑物進行抬升的。建筑物抬升的平穩性、一致抬升非常重要。如果無法保證抬升的一致性，會造成建筑物的傾斜，非常容易對建筑物造成損傷，這給電千斤頂操作人員操作帶來非常大的困難。機電一體化技術的引述，有效的解決了這個問題。它使用微處理控制系統，對整個建筑抬升過程進行控制，并通過測距傳感器得知每個抬升點的準確抬升高度，當發生抬升不一致時，可以有效進行微調，使各抬升點的抬升不一致性降到最低，有效保證建筑物整體抬升的安全。

3 結束語

隨著我國建筑事業的蓬勃發展，研究機電一體化技術在建筑工程中的應用具有非常大的意義，它不僅極大提高了工程施工效率、縮短了施工周期、為企業贏得了更多的利益，更保住了成千上萬工程施工人員的生命。目前機電一體化技術還處在飛速發展階段，因此我們有必要對其最新發展成果進行跟蹤，并加強其在建筑工程領域的應用研究，使其為我國的建筑事業發揮出更大的貢獻。

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