工程施工機械的自動化與無人化技術探索構架

付繼強

摘 要：現代建設工程是帶動我國經濟發展的重要支柱型產業，其施工效率和質量也越來越受到人們的重視。由于施工本身具有一定復雜性，為了提升工程施工的效率和安全性，施工企業一定要重視施工機械的技術革新。本文結合自動化與無人化技術的概念，討論了工程施工中的具體應用實例。

關鍵詞：施工機械;自動化技術;無人化技術

當前社會背景下，伴隨科學技術的飛速發展，自動化與無人化技術在各行各業中較為普遍，技術的應用和影響力，已經在工程施工機械領域中逐漸深入人心。自動化與無人化技術的應用，將會令工程機械帶來巨大的變化。

一、工程施工機械的自動化與無人化技術概念淺談

施工技術本身具有較強的復雜性，而且容易受到各種因素影響，施工環境相對較差的是施工現場的土石方作業。為了保證操作的自動化，施工機械設備在現場，應當能夠確定自身位置，并且與其他車輛保持安全距離，這部分功能是靠安全管理實現的。實際施工操作中，應當通過誘導操作對象，使機械設備能夠按照提前規劃的路徑進行移動，并基于施工現場的環境復雜程度，準確判斷土質條件、砂石巖土等情況，從而選擇最合適的施工作業。除此之外，如果一項施工作業是靠車輛間相互配合完成的，實際工作時，應當由一輛車擔任計算機上CPU的職責，負責對施工機械的工作任務進行調配，加強機械設備之間的協作性，使施工作業能夠保質保量地完成，也就是集群控制的要求。最后，施工機械設備還應當基于人工智能技術的要求，具備一定自主判斷意識[1]。

首先是位置識別技術，該技術的實質是施工機械本身可以實現自動識別位置的功能，也就是在施工機械設備內部，安裝自動識別系統。當前社會背景下，施工機械的位置識別技術，通常會采用內外結合的方式，對車輛方位角和移動狀況進行確定。

其次是安全管理技術。施工現場開工大部分時間，都需要各種機械同時開工，這樣就為施工機械和材料的存放，帶來了巨大的挑戰，也無形中提升了施工車輛與施工機械的難度，對現場正常的施工作業也會帶來一定影響，因此，施工機械具備人工智能的警告功能，對周圍作業環境有感知功能，是十分必要的。這種障礙感應技術，主要有超聲波、電波光波感知技術等等[2]。

二、施工機械中自動化與無人化技術的實際應用

如今自動化無人化技術主要在救災搶險和大規模施工作業中應用較多，如果施工區域危險性較強，人工作業容易出現巨大的安全隱患，則應當利用自動化施工機械，完成施工任務，從而全面節省人工成本投入，減少工期，。體現到施工機械中，主要有以下幾點。

（一）控制技術的自動化

自動控制技術因其技術本身的優勢，逐漸受到各施工企業的重視，在施工中的應用程度日趨廣泛。舉例來說，攤鋪機對作業平整度要求較高，而自動調平裝置的安裝，能夠實現水平與垂直調平作業對象的操作。如果設備較為高級，則會安裝自動進料裝置相配合，實現攤鋪作業的全自動化，進而對攤鋪作業質量進行有效管理。另外，在推土機上安裝電子駕控系統和自動化PID系統，可以達到實時監控推土機作業情況的目的，進而實現自動控制施工機械設備的功能。現階段，很多具備先進功能的挖掘機，都在自動化技術方面加緊研究，令挖掘機具備電子控制、液壓控制和故障監控功能等等。隨著近年的發展，工程施工機械也逐漸實現了大面積的系統更新，可實現車輛監控系統、自動調平、自動清洗車輛功能等等，大大提升了施工現場的自動化水平[3]。

（二）壓路機的自動化

施工中對地面的平整，離不開壓路機的支持，因此應當重視壓路機的基礎性作用，利用數據處理系統、中央控制系統、遠程通信系統等，加強壓路機的自動化。具體施工時，可以在施工現場設置參考點，由中央控制系統接收參考點數據信息，再由控制系統實現位置信號與設備控制指令的轉換，之后進行校準工序，該工序利用的技術為無線通信技術，以此保證壓實作業的最終質量。

（三）推土機與挖掘機的自動化

施工中的土方作業，會較多用到推土機和挖掘機，傳統的作業方式會較多用到人力，無論是機械設備的操作還是對工程質量的校準，都需要大量人員在現場，為了節省成本投入，提高施工效率，實現推土機與挖掘機的自動化，就具備了現實意義。推土機的鏟刀和挖掘機的鏟斗，是自動化控制裝置最初的用武之地，主要包括發射器、感光器和其他控制系統等等，只是限于技術發展條件，設備的響應速度不能緊跟施工作業進程，因此未能大面積推廣[4]。

（四）壓實機械無人化

現階段，在水庫堤壩壓實水泥混凝土的工序中，已經推廣了振動壓路機的無人化操作，主要依靠各種裝置組成的控制系統，對振動壓路機的施工作業進行控制。振動壓路機操作區域內，可以依靠位置檢測系統，使機器能夠按照預定路徑行使，保證壓路的均勻程度，令控制系統的作用得到充分發揮。而位置檢測功能無論是功能設計還是參考點設置，都離不開車載自動跟蹤裝置的支持。振動壓路機想要確定自身工作位置，需要令中央控制裝置接收位置信息，然后由中央控制系統完成位置數據傳送任務，之后發出車輛位置校正命令信號，進而指導氣缸與電動機工作，使壓路機無人化作業[5]。

結束語

現代信息技術在不斷提升的同時，施工機械的自動化與無人化技術應用也逐漸廣泛。施工企業需要正確認識該技術的優勢，探索更大的應用空間，全面提升施工作業效率和質量。

參考文獻

[1]王慶豐，魏建華，吳根茂，張彥廷.工程機械液壓控制技術的研究進展與展望[J].機械工程學報，2003，39（12）：51-56.

[2]馮培恩，張琦.推土機工作裝置參數自尋優PID控制系統研究[J].建筑機械：上半月，1995（11）：35-38.

[3]陳扼西，馮培鋒，龔志堅，葉連福.一種裝載機工作裝置電比例操縱器的研制[J].華僑大學學報：自然科學版，2005，26（2）：176-179.

[4]陳扼西，馮培鋒，閆勇剛，龔志堅，貢凱軍，林學才，李俊寧 .裝載機工作裝置電液比例先導控制模塊設計[J].液壓與氣動，2005（7）：11-13.

[5]賈鋒平.工程施工機械的自動化與無人化技術探究[J].建材與裝飾：下旬，2012（11）：131-133.