物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機械及施工領(lǐng)域的應用

李仕東

摘 要 隨著科技的進步物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸走進了人們的生活和工作當中，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)制造業(yè)的智能化成為當今社會進步的主題。尤其是對于我國的工程建筑領(lǐng)域而言，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用有著十分重要的意義。文章對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行了簡要介紹，并對其在工程機械及施工領(lǐng)域的應用進行了分析，通過應用物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)不僅是推進我國工程建筑的長期發(fā)展的重要保證，同時也是提高在我國工程建筑行業(yè)市場競爭力的必經(jīng)之路。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) 人工智能 工程機械

中圖分類號：G250.73;K826.16 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）04-0030-02

早在1995年比爾·蓋茨在《未來之路》中首次提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念一經(jīng)提出就收到了社會各界的廣泛關(guān)注。進入新世紀以來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更是被認為是21世紀最具影響力的技術(shù)革命，世界范圍內(nèi)的各個領(lǐng)域都為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)和應用投入了大量資金和研究。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是推動傳統(tǒng)制造業(yè)升級的重要動力，尤其是近年來5G技術(shù)的快速發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應用中提供有力的支撐作用。我國作為工程建筑領(lǐng)域的強國，工程機械及施工在我國有著十分重要的地位，在社會和科技不斷進步的新時期，實現(xiàn)工程機械及施工領(lǐng)域的智能發(fā)展成為當前的主要問題。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（TheInternetofThings，簡稱IOT）指的是以互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)，并將各類傳感器通過網(wǎng)絡鏈接在一起，進而實現(xiàn)在人、機、物的互聯(lián)互通?；ヂ?lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對其進行了延伸和擴展，使用戶端可以借助網(wǎng)絡延伸物品與物品之間、人與物品之間，實現(xiàn)信息的交換和通信。[1]

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機械領(lǐng)域的應用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機械領(lǐng)域的應用主要包括工程機械機群管理和工程機械輔助施工兩個方面。

2.1 工程機械機群管理

通過應用GPS、手機蜂窩等技術(shù)，可以實現(xiàn)對工程機械的定位、狀態(tài)監(jiān)測、信息管理和實時通信等功能，還可以將收集的信息儲存并進行分析，對工程機械設(shè)備機群進行有效的監(jiān)控和管理，這是當前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機械領(lǐng)域比較成功的應用案例之一。目前工程機械機群管理的主要有以下內(nèi)容。

2.1.1 工程機械狀態(tài)監(jiān)測

工程機械狀態(tài)監(jiān)測具有以下幾種功能：第一，通過GPS定位技術(shù)將機械設(shè)備的位置、行動軌跡、設(shè)計行動路線及活動范圍進行識別;第二，通過射頻識別技術(shù)實現(xiàn)對工程機械設(shè)備的信息化管理，并將管理信息實時共享至服務器;第三，設(shè)備對故障代碼進行分析，將故障信息進行上傳，并對故障進行相應的遠程處理。[2]

2.1.2 融資租賃車輛智能終端

融資租賃車輛智能管理是我國最早應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的領(lǐng)域，其目的是對車輛智能管理，進而實現(xiàn)對融租租賃用戶的限制，一旦融租租賃用戶不能在規(guī)定時間內(nèi)還款，就可以利用GPS技術(shù)對車輛進行定位，并遠程控制設(shè)限制車輛的運行能力（例如限制發(fā)動機啟動、限制行走等），這樣可以在很大程度上保全租賃公司資產(chǎn)，促進行業(yè)的健康發(fā)展。

2.1.3 基于大數(shù)據(jù)的決策支撐服務

基于大數(shù)據(jù)的管理支撐服務不僅服務于企業(yè)，同時也服務于用戶。站在用戶的角度而言，通過使用工程機械物聯(lián)網(wǎng)的客戶端，用戶可以隨時隨地了解到設(shè)備的運行狀態(tài)，還可以上傳設(shè)備使用的日報、周報、月報等工作報表，這樣不僅提升了客戶的忠誠度，而且在一定程度上培養(yǎng)了客戶的管理能力和設(shè)備使用習慣。站在企業(yè)的角度而言，基于大數(shù)據(jù)的管理支撐服務的應用有以下幾個優(yōu)點：首先，輔助企業(yè)完成對設(shè)備操作、運行、故障等數(shù)據(jù)的手機，通過分析數(shù)據(jù)可以針對產(chǎn)品進行改進，保證產(chǎn)品的質(zhì)量;[3]其次，通過分析設(shè)備和市場的宏觀數(shù)據(jù)，可以輔助企業(yè)做出合理的營銷決策;最后，通過分析故障數(shù)據(jù)和設(shè)備區(qū)域性使用的情況數(shù)據(jù)，可以輔助企業(yè)做出相應的售后服務決策。

2.2 工程機械輔助施工

通過應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以起到輔助工程機械施工的作用，進而減少由于作業(yè)環(huán)境惡劣或人員操作水平不足而導致的施工質(zhì)量不達標的問題。例如，目前我國大部分的精挖工程、邊坡精修工程等多依靠操作人員的操作經(jīng)驗以及與測量人員默契程度，這樣就導致了施工質(zhì)量無法得到有效地保障。進而造成大部分的精確高程平整、高精度邊坡等工程需要大量人員協(xié)同作業(yè)才能完成，不僅施工效率低下，而且施工的質(zhì)量也參差不齊。通過應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以起到輔助施工的作用，降低了施工的難度，進而保證了施工的質(zhì)量。本文以Trimble的GCS900型智能引導系統(tǒng)為例對此進行展開說明，GCS900智能引導系統(tǒng)是一種坡度控制系統(tǒng)，在挖掘機、推土機、壓實機等設(shè)備施工領(lǐng)域有著成熟的應用。工作原理如下，首先在基站定位和目標設(shè)備上安裝GPS接收器，并在設(shè)備上設(shè)置與施工相關(guān)的傳感器，進而對設(shè)備的位置和姿態(tài)進行實時的檢查。然后將監(jiān)測到數(shù)據(jù)傳輸至駕駛室內(nèi)的控制單元上，控制單元對數(shù)據(jù)進行分析，并輸出設(shè)備運行的3D模型，駕駛操作人員可以通過3D模型實時了解到設(shè)備的工作姿態(tài)，輔助其進行高精度的作業(yè)。

3 物聯(lián)網(wǎng)在施工領(lǐng)域的應用

3.1 施工智能化

施工智能化在工程機械施工領(lǐng)域有著十分廣泛的應用前景，伴隨著企業(yè)人工成本的持續(xù)攀升，通過施工智能化降低施工成本有著十分重要的意義，加之科技進步為大家?guī)砹讼冗M的無線傳感器、邊緣計算等技術(shù)，智能施工在工程建設(shè)施工領(lǐng)域擁有了更大范圍的應用，尤其是在礦山開采領(lǐng)域的應用也愈發(fā)普遍。例如，由小松推出的自動運輸系統(tǒng)（AHS）-FrontRunner，經(jīng)過多年發(fā)展和推廣在世界范圍內(nèi)的多個大型礦山中有著成熟的應用案例。[4]其在過程安全性、生產(chǎn)效率、環(huán)境耐受性以及靈活性等方面有著十分優(yōu)異的表現(xiàn)。其作為一種礦山車隊管理系統(tǒng)，通過在自卸車中安裝終端控制器、GPS定位器、障礙探測模塊和無線通信模塊。操作流程如下：管理中心為自卸車設(shè)計好運輸?shù)哪康牡?，自卸車在收到指令后，會采用設(shè)計的速度和路線進行行駛。礦用自卸車通過GPS定位器、無線指令、引導裝置，來確定其在礦場中的位置和周圍設(shè)備與物料的情況，實現(xiàn)了自卸車在無人操作下實現(xiàn)裝載、運輸和卸載等動作。

除了在自卸車上有成熟的應用以外，在物料運輸中其他工程機械和輔助車輛也可以被該系統(tǒng)進行統(tǒng)一的管理。在執(zhí)行物料裝載作業(yè)的過程中，挖掘機、裝載機上安裝的GPS定位器會實時上傳自身位置和狀態(tài)，然后控制中心會引導自卸車行駛至指定位置。裝載完成后，礦用自卸車將按照指定路線行駛到卸載位置，保證準確卸載。在安全性能方面，通過應用該系統(tǒng)可以避免工程機械之間發(fā)生碰撞。并且，當機械的障礙探測模塊在行進路線上發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)未規(guī)劃的行人或車輛時，會立即執(zhí)行減速指令進而確保行駛的安全性。智能化施工的優(yōu)點十分明顯：第一，減少了施工人員，降低了施工管理中的人工成本;第二，提升施工作業(yè)的工作效率，無人操作的機械可以深入一些危險的區(qū)域執(zhí)行施工作業(yè);第三，能夠有效地保障施工場地的安全性;第四，合理操作設(shè)備能夠延長工程機械使用壽命，進而降低設(shè)備的運行成本;第五，合理的作業(yè)規(guī)劃可以節(jié)省燃油和減少排放，達到了節(jié)能減排的目的。此外隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，為智能化施工的推廣起到了推動作業(yè)，使其在控制成本和效率優(yōu)化等方面的優(yōu)勢更加明顯。

3.2 工程主體監(jiān)測

基礎(chǔ)工程建設(shè)水平可以體現(xiàn)國家的整體經(jīng)濟潛力、人民生活質(zhì)量以及國家發(fā)展愿景。尤其是重大基礎(chǔ)工程設(shè)施更是被譽為國家的“百年大計”，有著不可取代的重要作用，同時其“天價”的建設(shè)投資也引起各界的廣泛關(guān)注。[5]比如大壩、橋梁等關(guān)系到人民生命財產(chǎn)安全的重大民生基礎(chǔ)設(shè)施，必須確保其能夠達到設(shè)計的強度和作用。工程所屬機構(gòu)需要投入大量的資金和人力對大型工程主體進行必要的維護和保養(yǎng)，通過應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助和支持，在保證大型基礎(chǔ)工程設(shè)施安全性的前提下，也在很大程度上降低了設(shè)施的維護成本。

4 結(jié)語

我國工程機械行業(yè)已經(jīng)取得了一定的成績和進步，但是在社會和科技不斷進步的今天，工程機械和施工行業(yè)需要不斷應用新技術(shù)、新方法，持續(xù)創(chuàng)新自身產(chǎn)品和工藝，物聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)制造業(yè)走向智能化的必經(jīng)之路，在工程機械行業(yè)有著十分廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] 張憲.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程成本控制中的應用研究[J].建筑經(jīng)濟，2021，42（05）：106-108.

[2] 魏亭，楊盛泉，劉萍萍.探究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機械故障診斷中的應用[J].內(nèi)燃機與配件，2021（06）：229-230.

[3] 崔志誠，馬勝.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧工地[J].電子技術(shù)應用，2021，47（02）：33-35，40.

[4] 李寧，馬妍妍，高婷婷.淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程施工安全管理中的應用[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2021 （02）：175-176.

[5] 汪楓銘.礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在智慧礦山建設(shè)中的應用[J].世界有色金屬，2020（19）：17-18.