地质工程施工的机械自动化应用分析

王凤超

（平顶山学院，河南 平顶山 467001）

在以往的地质程建设中，所采用的落后技术多数是人工作业，靠人力手提肩扛施工平极其低下。时代发展到了今天，大型自动化的施工机械越来越普遍的应用在地质工程施工建设中，大大解放了劳动力提高了施工效率减少了人工成本。而且以往人工所达不到的在非常恶劣的天气下，非常危险的环境中在这样的环境下施工，现在完全可以采用机械自动化来完成[1]。

1 地质工程自动化施工技术特点

1.1 机械自动化的意义

机械自动化的意义是在不需要人为干预的情况下，机械会按照预先植入的指令自动的进行各种机械操作，还可以对设备进行有效的管控。这种自动化的机械，可以大大的解放生产力，提高施工效率使人力所达不到的施工成为可能，降低施工难度提高施工质量，是现代化施工作业的发展方向[2]。

1.2 机械自动化管理

一个地质工程施工建设工程现场有众多的机械操作方法不尽相同，机械操作需要应对现场材料的摆放和设备的停放位置等问题，机械实现无人操作就要解决好这些问题。所以机械自动化系统要具有意识、报警、停止、安全距离这些功能[3]。

1.3 机械自动化技术的位置识别

可以自动寻找位置和人工智能选择执行命令就是我们所追求的工程自动化技术。当前的地质工程施工方面，自动识别系统应用在地质工程的机械设备上。外部位置识别方法也可以应用在一些设备上。设置几个指标是内部识别的条件，超声波技术可以实现内部识别；现场不用借助人力在外部识别的时候，测速传感器和其他一些传感设备可以帮助机械自动化系统实现外部识别具体位置的需要。

1.4 认识和评价施工对象

让自动化的机械设备识别不同的施工环境和命令，通常会用到超声波传感技术和图像处理技术。无人液压挖掘机通过一个超声波传感器来识别施工的准确位置。

1.5 机械自动化技术的机群控制

一项全面的管理功能是机械自动化技术的机群控制功能。几个工程一同进行的情况，在施工中经常出现，那么就要各种机械同时工作。机械设备的自动化联合行动，可以促使现场各种机械和谐的合作施工保障有秩序的施工现场。要保障所有机械都有秩序的工作，中央控制室需要向每个机械发出各种指令来控制机械自动化工作。

2 机械自动化在地质工程中的应用

2.1 地质工程智能化应用

在地质工程目前广泛的应用上了自动化控制技术。自动测量技术应用在地质工程的测量上大大提高了施工效率，利用GPS开展卫星定位测量技术。在自动控制器中输入指定的数据，测量工具自动执行操作，利用这种比较先进的卫星探测系统进行自动化的测量工作，比以前手提肩扛着设备方便了很多，由于地质工程都是野外作业，有了自动化的技术给技术人员减少了很多的劳动力。

2.2 挖掘机作业的智能化应用

机械自动化操作应用在挖掘机这样的大型机械设备上，可以大量减少人工成本，提高工程效率保证施工质量。对于自动化控制挖掘机铲斗的技术在对推土机的自动化控制的基础上得到了灵感。激光技术应用于对推土机铲刀的精准控制，对于反应速度的控制是难点，如何解决这一难题，机械自动化工程师经过反复研究试验终于化解了这个问题。

自动化挖掘机铲斗的控制，由激光传感测量器和自动化激光系统组成，可以自动测量挖掘深度，结合自动挖掘系数来实现操控结果。该系统还包含对挖掘机本身机械的控制系统，可以控制挖掘机在规定的范围内，无人驾驶自动作业。

3 机械自动化系统总体设计方案

伴随计算机运算速度的提高，和高科技的一日千里高速的运转，计算机的核心处理器越来越小，“中国芯”已经应用在我国的航天和手机等各种领域，这也使嵌入技术普遍应用在机械自动化和地质工程中。嵌入式的微处理器打造了机械自动化地质工程的健康诊断系统，网络监控系统作为应用在地质工程中的为实现机械自动化配套系统其作用也很大。

3.1 嵌入式系统概述

目前嵌入式系统已经广泛应用在各种领域，包括地质工程和服务行业等等，因为它的不断发展现在很难为嵌入系统进行定义。随意究竟嵌入式系统的本质是什么？现在被业界普别接受的定义是：以计算机技术为载体，开发各种应用程序，这种计算机系统要满足对于功耗和性能的严格要求。

嵌入式计算机系统是可以依据不同的需求，在特定的任务中做出不同处理的一盒软件和硬件系统。嵌入式系统因为有预测功能，所以会在很多的时间里做出处理。用户不是直接控制这个系统，系统会通过指令为不同的用户实现很多特定的服务，所以运行过程是可靠的。

3.2 系统整体结构

3.2.1 整体结构设计

按功能可以将系统分成三部分：中心控制；现场控制端；自动通信网。以下分别介绍。

（1）监控中心。系统的核心部分是监控中心，由监控中心进行统一调度，数据的采集是由现场控制端自动采集的，通过现场数据来分析系统的运转情况，保证通信网正常运转。操作人员只需要登陆电脑终端监控中心就可以调度系统正常工作。

（2）通信网络。目前光纤通信取代了传统的通信网络，数据以光电形式高速传输，卸载的信息比以前大了很多倍，为了扩大网络节点控制终端系统只有一个地址。通信系统还有一个是GSM网络传输，各个用户都可以通过移动终端来接收和发放信息，来随时监控系统的安全状况。

（3）现场监控终端系统。系统的核心部分是监控终端系统，它可以保证系统的安全，收集准确的和模糊的数据，通过分析处理来保障网站的环境安全和整个系统的运营质量。对于系统的打造可以很多的功能和降低成本。镶入式系统的安装调试十分简单易于现场操作。

3.2 系统功能介绍

这是一套安全监控系统，它包括计算机网络、多媒体应用、分布式数据库、数字模型技术和人工智能技术。它的执行系统有综合分析系统、数据库、综合信息管理系统、输入和输出系统。

4 机械自动化的结构损伤诊断法

4.1 结构损伤的统计框架

结构损伤诊断受到各种数据误差和不确定因素的影响，误差可以造成缺陷增加正确的信息减少不确定性可以减少误差。健康的结构检测方法可以减少突变的产生，采集正确的信息可以减少失误的发生。

所以只有提供正确的数据才能进行有效的运算，损伤诊断的准则是置信区间，损伤识别的方法是统计测量。结构损伤诊断可以用单侧加设检测来进行。

4.2 整合统计信息的结构动力诊断

多位置损伤诊断法是基于模型更新多步混合，第一步清理损坏数据，保证识别损伤的方法是无小方差估计，第二公屏上查找损坏单位，对不确定数据的统计，和反演迭代误差也是一种方法，为了减少误判和损伤采用统计方法是合理的。

这里的第一个方法有两个步骤。

（1）采用常规的模式检验信息的损伤识别码，各阶段残余力的平衡考虑多模态效应。

（2）通过模拟数据的分析，来对统计信息进行结构动力诊断，有一定的随机性可以保证数据的准确，采用蒙特卡洛公式进行验算判断收敛均值和方差。选择和搜索损伤位置，对于在相应的模态残余力损伤和破坏的统计，为确保数据的准确设定前后相等的方差。第三部是反演过程损伤流程，在对数据精准定位和量化损伤之前，这里所采用的方法，可以有效降低运算量，只搜索可疑装置由于正确的使用了检测方法，大大的降低了噪声。定位算上不准确还制约着结构动力诊断，所以提高准确性是一个函待解决的大问题，还要准确的判断位置和损伤。

5 结语

在地质工程中广泛应用机械自动化控制技术，是大势所趋必将伴随着时代的发展将更加自动化、集约化、现代化，本文详细解析了机械自动化在地质工程中的应用过程，由于机械自动化和人工智能的应用，地质工程建设发生了翻天覆地的变化，机械自动化的普遍运用必将大大提高生产力，降低成本解放人工操作，使安全性、稳定性、大大提高，还可以保证施工质量是大势所趋。