工程施工机械的自动化与无人化技术探索构架

付继强

摘 要：现代建设工程是带动我国经济发展的重要支柱型产业，其施工效率和质量也越来越受到人们的重视。由于施工本身具有一定复杂性，为了提升工程施工的效率和安全性，施工企业一定要重视施工机械的技术革新。本文结合自动化与无人化技术的概念，讨论了工程施工中的具体应用实例。

关键词：施工机械;自动化技术;无人化技术

当前社会背景下，伴随科学技术的飞速发展，自动化与无人化技术在各行各业中较为普遍，技术的应用和影响力，已经在工程施工机械领域中逐渐深入人心。自动化与无人化技术的应用，将会令工程机械带来巨大的变化。

一、工程施工机械的自动化与无人化技术概念浅谈

施工技术本身具有较强的复杂性，而且容易受到各种因素影响，施工环境相对较差的是施工现场的土石方作业。为了保证操作的自动化，施工机械设备在现场，应当能够确定自身位置，并且与其他车辆保持安全距离，这部分功能是靠安全管理实现的。实际施工操作中，应当通过诱导操作对象，使机械设备能够按照提前规划的路径进行移动，并基于施工现场的环境复杂程度，准确判断土质条件、砂石岩土等情况，从而选择最合适的施工作业。除此之外，如果一项施工作业是靠车辆间相互配合完成的，实际工作时，应当由一辆车担任计算机上CPU的职责，负责对施工机械的工作任务进行调配，加强机械设备之间的协作性，使施工作业能够保质保量地完成，也就是集群控制的要求。最后，施工機械设备还应当基于人工智能技术的要求，具备一定自主判断意识[1]。

首先是位置识别技术，该技术的实质是施工机械本身可以实现自动识别位置的功能，也就是在施工机械设备内部，安装自动识别系统。当前社会背景下，施工机械的位置识别技术，通常会采用内外结合的方式，对车辆方位角和移动状况进行确定。

其次是安全管理技术。施工现场开工大部分时间，都需要各种机械同时开工，这样就为施工机械和材料的存放，带来了巨大的挑战，也无形中提升了施工车辆与施工机械的难度，对现场正常的施工作业也会带来一定影响，因此，施工机械具备人工智能的警告功能，对周围作业环境有感知功能，是十分必要的。这种障碍感应技术，主要有超声波、电波光波感知技术等等[2]。

二、施工机械中自动化与无人化技术的实际应用

如今自动化无人化技术主要在救灾抢险和大规模施工作业中应用较多，如果施工区域危险性较强，人工作业容易出现巨大的安全隐患，则应当利用自动化施工机械，完成施工任务，从而全面节省人工成本投入，减少工期，。体现到施工机械中，主要有以下几点。

（一）控制技术的自动化

自动控制技术因其技术本身的优势，逐渐受到各施工企业的重视，在施工中的应用程度日趋广泛。举例来说，摊铺机对作业平整度要求较高，而自动调平装置的安装，能够实现水平与垂直调平作业对象的操作。如果设备较为高级，则会安装自动进料装置相配合，实现摊铺作业的全自动化，进而对摊铺作业质量进行有效管理。另外，在推土机上安装电子驾控系统和自动化PID系统，可以达到实时监控推土机作业情况的目的，进而实现自动控制施工机械设备的功能。现阶段，很多具备先进功能的挖掘机，都在自动化技术方面加紧研究，令挖掘机具备电子控制、液压控制和故障监控功能等等。随着近年的发展，工程施工机械也逐渐实现了大面积的系统更新，可实现车辆监控系统、自动调平、自动清洗车辆功能等等，大大提升了施工现场的自动化水平[3]。

（二）压路机的自动化

施工中对地面的平整，离不开压路机的支持，因此应当重视压路机的基础性作用，利用数据处理系统、中央控制系统、远程通信系统等，加强压路机的自动化。具体施工时，可以在施工现场设置参考点，由中央控制系统接收参考点数据信息，再由控制系统实现位置信号与设备控制指令的转换，之后进行校准工序，该工序利用的技术为无线通信技术，以此保证压实作业的最终质量。

（三）推土机与挖掘机的自动化

施工中的土方作业，会较多用到推土机和挖掘机，传统的作业方式会较多用到人力，无论是机械设备的操作还是对工程质量的校准，都需要大量人员在现场，为了节省成本投入，提高施工效率，实现推土机与挖掘机的自动化，就具备了现实意义。推土机的铲刀和挖掘机的铲斗，是自动化控制装置最初的用武之地，主要包括发射器、感光器和其他控制系统等等，只是限于技术发展条件，设备的响应速度不能紧跟施工作业进程，因此未能大面积推广[4]。

（四）压实机械无人化

现阶段，在水库堤坝压实水泥混凝土的工序中，已经推广了振动压路机的无人化操作，主要依靠各种装置组成的控制系统，对振动压路机的施工作业进行控制。振动压路机操作区域内，可以依靠位置检测系统，使机器能够按照预定路径行使，保证压路的均匀程度，令控制系统的作用得到充分发挥。而位置检测功能无论是功能设计还是参考点设置，都离不开车载自动跟踪装置的支持。振动压路机想要确定自身工作位置，需要令中央控制装置接收位置信息，然后由中央控制系统完成位置数据传送任务，之后发出车辆位置校正命令信号，进而指导气缸与电动机工作，使压路机无人化作业[5]。

结束语

现代信息技术在不断提升的同时，施工机械的自动化与无人化技术应用也逐渐广泛。施工企业需要正确认识该技术的优势，探索更大的应用空间，全面提升施工作业效率和质量。

参考文献

[1]王庆丰，魏建华，吴根茂，张彦廷.工程机械液压控制技术的研究进展与展望[J].机械工程学报，2003，39（12）：51-56.

[2]冯培恩，张琦.推土机工作装置参数自寻优PID控制系统研究[J].建筑机械：上半月，1995（11）：35-38.

[3]陈扼西，冯培锋，龚志坚，叶连福.一种装载机工作装置电比例操纵器的研制[J].华侨大学学报：自然科学版，2005，26（2）：176-179.

[4]陈扼西，冯培锋，闫勇刚，龚志坚，贡凯军，林学才，李俊宁 .装载机工作装置电液比例先导控制模块设计[J].液压与气动，2005（7）：11-13.

[5]贾锋平.工程施工机械的自动化与无人化技术探究[J].建材与装饰：下旬，2012（11）：131-133.