機械自動化在土木工程施工中的應用研究

黃汝凡 丁峰

【摘要】近年來，在社會經濟穩步發展的背景下，我國土木工程事業發展迅速。而從土木工程施工效率及質量提升角度考慮，合理科學地應用機械自動化技術及系統設備顯得尤為重要。比如將機械自動化應用到土木工程施工當中，可發揮其位置識別功能、位置誘導功能以及安全管理功能等。本文在分析機械自動化在土木工程施工中應用的價值作用的基礎上，進一步分析機械自動化在土木工程施工中的具體應用要點，希望以此為土木工程施工提供充分有效的系統技術支持。

【關鍵詞】土木工程；機械自動化；價值作用；應用要點

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

土木工程，指的是建造各類土地工程設施的科學技術的統稱。隨著土木工程施工規范要求越來越高，對現代化科學技術及設施設備的依賴程度也越來越強[1]。而對于機械自動化來說，主要利用自動控制系統起到自動化控制的目標，將機械自動化應用到土木工程施工過程當中，可促進施工效率及質量的提升。由此可見，為了全面提高土木工程施工的效率及質量，本文圍繞“機械自動化在土木工程施工中的應用”進行分析研究價值意義顯著。

1、機械自動化在土木工程施工中應用的價值作用分析

機械自動化主要應用到機械生產領域，在發揮自動控制系統作用的基礎上，使機械生產的效率提高，同時減輕工作人員的工作強度，進一步保證工作的質量及安全性。而將機械自動化應用到土木工程施工當中，則能夠發揮出以下價值作用：

1.1位置識別及誘導作用

在土木工程施工中，對相關自動化機械設備進行自動化識別系統的安裝，進一步采取外部位置識別法，或者內部位置識別法，對土木工程施工位置進行精準識別。其中，外部位置識別法需在土木工程施工現場進行若干處基準點的設置，進一步采取超聲波技術，或者電磁波技術，對機械設備所處位置進行識別；內部位置識別法，則主要利用速度測定傳感器對設備的位置加以明確。

基于土木工程自動化施工作業開展期間，由機械設備以預先設定好的路線執行相應的操作，倘若位置識別機可以明確自身在施工過程中與既定路線偏離，進一步便可以發揮機械自動化的作用，由機械設備進行自動復位。這個自動復位的過程便充分發揮了機械自動化的位置誘導作用。此外，在位置誘導作用發揮下，可以使機械設備的位置、方向以及速度，按照預先設定好的路線執行，從而確保土木工程機械施工的規范性及安全性。

1.2施工對象識別及評價作用

在土木工程施工過程中，通過機械自動化系統的應用，能夠對施工對象所處位置、工況等信息進行實時掌控，能夠對施工對象進行準確識別，比如可以利用超聲波傳感技術、畫面處理技術，實現對施工對象工況相關信息的精準識別。而在無人液壓挖掘機上，還可以采取平面超聲波信號感知器；在液壓挖掘機鏟斗上，則可以通過超聲波傳感器的安裝，對施工對象的形狀及運行情況進行評價，排除故障，提高施工效率及安全性。

1.3在施工現場安全管理及機群控制方面的作用

在土木工程施工作業開展過程中，如果存在各機械設備、各作業項目協同進行的情況，受到施工地點有限的影響，存放的施工材料及機械設備，會使施工機械運行受到一定程度的影響。而在機械自動化系統技術的應用下，能夠發揮“感知→警告→機械停止→安全域誘導”等功能，在超聲波感知、光電波感知、畫像處理方法的融合應用下，使現場施工安全隱患問題得到有效排查，進而保證土木工程施工現場作業的安全性[2]。

此外，基于土木工程施工作業開展過程中，考慮到各項機械設備進行配合使用，促進施工效率及安全性的提升，則需發揮機械自動化的機群控制功能。例如：在機械自動化技術的應用下，對土木工程施工作業中機械所處位置、工作工況及時傳輸至中央控制室，進一步由中央控制室對各機械設備發出指令，使各機械設備施工模式得到自動化控制，進而在機群得到有效控制的基礎上，使土木工程施工作業協同、高效、安全進行。

2、機械自動化在土木工程施工中的具體應用要點分析

如前所述，機械自動化在土木工程中的應用價值作用顯著，而從土木工程施工效率、質量及安全性全面提升角度考慮，還有必要掌握機械自動化在其中的具體應用要點。總結起來，具體應用要點如下：

2.1攤鋪機的智能化應用

基于土木工程施工機械設備當中，在攤鋪機中融合自動化技術，可促進施工效率及安全性的提高。例如：基于土木工程施工現場，利用自動化攤鋪機，在安裝自動調配裝置的基礎上，可實現橫向或縱向攤鋪施工作業，以此使施工的質量得到有效保證。與此同時，在攤鋪機上進行混合料自動供料裝置的安裝，可使材料供給實現自動化作業；并且，在攤鋪機自動化技術的支持下，可使施工期間攤鋪材料層的厚度達到有效控制，在提升攤鋪質量的基礎上，使施工的整體效益得到有效保障。

2.2推土機與挖掘機的自動化應用

在土木工程施工過程中，針對一些土方機械，比如推土機與挖掘機等，通過機械自動化技術的應用，可促進施工生產效率及質量的全面提升[3]。早期的推土機鏟刀及挖掘機鏟斗位置控制系統，隨之發展起來的推土機鏟刀激光控制裝置，均能夠起到一定的應用價值。而隨著現代化科學及時的發展，在土木工程推土機與挖掘機中，可實現自動控制系統的安裝設置，例如：由自動直線加工系統與激光系統構成的自動控制系統，應用到挖掘機當中，激光系統能夠對挖掘機車體的高度進行測量，激光感光器可以對加工面的激光位置進行測量，然后由整體系統結合相關測量信息，傳輸到系統處理中心，通過數據信息處理，使動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的自動控制得到有效實現。此外，在挖掘機當中，還可以進行遙控裝置及遙控系統的安裝，從而通過無線感控挖掘機的自動化作業，使土木工程施工的自動化水平及綜合生產效益得到協同提升。

2.3技術應用展望

從土木工程施工機械自動化系統及技術的應用前景角度考慮，有必要重視實用性自動化技術及低成本自動化技術系統裝備的研發及應用[4]。通過研發此類技術，保證自動化技術在土木工程機械施工的實用性提升，達到節能、降耗的目的，進一步滿足控制機械設備自動化施工成本投入的目標。此外，還有必要重視土木工程施工技術人員的專業培訓，組建懂機械自動化技術、熟悉機械自動化技術操作流程的專業技術人才隊伍，滿足土木工程機械自動化施工作業的需求。

結語：

綜上所述，機械自動化在土木工程施工中的價值作用顯著，合理使用機械自動化系統技術，可使攤鋪機實現智能化作業，可使推土機及挖掘機實現自動化作業。而從土木工程機械自動化施工未來發展層面考慮，還有必要重視實用性自動化技術及低成本自動化技術系統裝備的研發及應用，進一步為土木工程施工綜合效益的提升奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]陳莉霞.論機械自動化在土木工程施工中的應用[J].河北農機，2020（07）：53.

[2]吳晨.機械自動化在土木工程施工中應用[J].城市建設理論研究（電子版），2017（08）：152.

[3]李曉光.談土木施工工程機械自動化[J].河南科技，2015（22）：183.

[4]趙夏清.論機械自動化在土木工程施工中應用[J].自動化與儀器儀表，2015（08）：64-66.