試論機(jī)電一體化技術(shù)在建筑施工中的實(shí)際應(yīng)用

黃文泉+黃永志

摘 要：隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化腳步的不斷推進(jìn)，我國的建筑行業(yè)近些年來發(fā)展很快，各種建筑工程如雨后春筍一樣，遍地開花。目前有很多建筑企業(yè)還在大量使用人工勞力，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度普遍很高，且因工程環(huán)境復(fù)雜在施工過程中安全事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響到了工程的施工效率。目前有很多的企業(yè)已經(jīng)將機(jī)電一體化技術(shù)引入到施工過程中，極大提高了工程施工效率和降低了工程中的人身安全事故率。文章將對(duì)建筑施工過程中的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行簡要介紹，希望對(duì)擴(kuò)大機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程中的進(jìn)一步應(yīng)用有所幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；建筑工程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）02-0149-02

Abstract： With the rapid development of national economy and the development of urbanization， the construction industry of our country has developed rapidly in recent years. At present， there are many construction enterprises are still using a large number of manual labor， workers' labor intensity is generally high， and because of the complex engineering environment in the construction process of frequent accidents， seriously affected the construction efficiency. At present， many enterprises have introduced the mechatronic technology into the construction process， which has greatly improved the construction efficiency and reduced the personal safety accident rate. This paper briefly introduces the application of mechatronic technology in the process of building construction， hoping that it will be helpful to expand the further application of mechatronic technology in construction engineering.

Keywords： mechatronic technology； architectural engineering； application

引言

建筑行業(yè)在支撐中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。我國目前建筑行業(yè)發(fā)展很快，每天都有新工程在全國各地陸續(xù)上馬，目前施工效率低下、安全事故率高、工程進(jìn)度慢等是建筑行業(yè)面臨的普遍問題，這主要是由于建筑企業(yè)大量使用人工勞動(dòng)力、整體機(jī)械自動(dòng)化程度低造成的。在建筑工程中引入機(jī)電一體化技術(shù)可以大大增加工程施工效率、提高施工質(zhì)量、降低安全事故率，大大縮短工程施工周期，給企業(yè)帶來更多的效益。因此加強(qiáng)研究機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程中的實(shí)際應(yīng)用，具有非常高的實(shí)際價(jià)值。

1 建筑施工中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展

機(jī)電一體化技術(shù)是從上世紀(jì)70年代正式走入我國，且發(fā)展速度非常迅猛，在我國各行各業(yè)中都發(fā)揮著力量，尤其是在引入建筑行業(yè)后，給建筑業(yè)帶來了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用是從半自動(dòng)化開始的，它誕生了一大批的半自動(dòng)化設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)工程機(jī)械裝備的局部自動(dòng)化，大大提高了工程施工效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，它主要是一些施工作業(yè)半制動(dòng)化設(shè)備。機(jī)電一化技術(shù)的進(jìn)步給建筑工程施工帶來了監(jiān)控技術(shù)，它可以對(duì)工程設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)設(shè)備運(yùn)行的自身設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并可以根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，自動(dòng)對(duì)自身運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使工程裝備具備了一定的智能性，大大提高了設(shè)備的自適應(yīng)性，進(jìn)一步降低對(duì)人的需求。

機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展到后來出現(xiàn)了全自動(dòng)化技術(shù)，全自動(dòng)化工程設(shè)備可以根據(jù)技術(shù)人員輸入的命令來自動(dòng)完成施工操作，目前該領(lǐng)域還在探索階段，其中發(fā)展比較快的技術(shù)有3d打印建筑技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)建筑過程的無人化操作，不僅可以增加工程施工效率，更因?yàn)閺?qiáng)大的造型功能會(huì)給建筑業(yè)帶來革命性的變化。

建筑施工現(xiàn)場的環(huán)境一般都非常復(fù)雜，時(shí)刻威脅著建筑工人的生命安全，且建筑施工現(xiàn)場往往存在一些重度危險(xiǎn)現(xiàn)場，每年都會(huì)帶走很多工人的生命。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展給建筑行業(yè)施工帶來了遙控技術(shù)，操作工人可以在距離危險(xiǎn)中心比較遠(yuǎn)的地帶，用手中的遙控器操作設(shè)備進(jìn)行施工，大大降低了建筑施工過程中的安全事故率。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程中的一些具體應(yīng)用

目前建筑工程中的一些攪拌站越來越多的利用上了機(jī)電一體化技術(shù)。它使原始的機(jī)械計(jì)量方式變?yōu)橄冗M(jìn)的電子計(jì)量方式，大大增加了計(jì)量工作的準(zhǔn)確性，且對(duì)攪拌過程的監(jiān)視由原來的儀表監(jiān)視變?yōu)榱擞?jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)視，大大增加了設(shè)備的反應(yīng)速度，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)攪拌過程中的問題。攪拌站還采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，能夠?qū)Ω鞣N攪拌任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土配方的精準(zhǔn)配比，只需操作人員輸入攪拌任務(wù)，攪拌器就可以完成整個(gè)攪拌過程的全自動(dòng)化操作，大大提高了攪拌質(zhì)量和攪拌效率。

起重機(jī)在建筑工程中發(fā)揮著重要的作用，機(jī)電一體化技術(shù)的引入使起重設(shè)備更具智能性?，F(xiàn)代的工程起重機(jī)上裝有很多傳感器，通過對(duì)起重機(jī)上傳感器信號(hào)的收集，可以判斷起重機(jī)工作范圍內(nèi)障礙物的情況，如果發(fā)現(xiàn)有發(fā)生碰撞的可能，起重機(jī)就會(huì)立即停止工作，防止安全事故的產(chǎn)生。有的起重機(jī)在吊臂上裝有力矩傳感器，一旦發(fā)現(xiàn)有過載的情況，就會(huì)向操作人員發(fā)出警告，使工作人員能夠及時(shí)進(jìn)行處理。起重機(jī)因?yàn)楣こ绦枰茉O(shè)的很高，這給操作人員帶來了很大的不方便，他們要在起重機(jī)上下過程中面臨這極大的安全挑戰(zhàn)，而且他們經(jīng)常在高處操作位一呆就是幾個(gè)小時(shí)，這給他們從事正常生理活動(dòng)帶來非常大的不便。這時(shí)我們可以應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)中的遙控技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，使操作人員只需手拿遙控器就可以在起重機(jī)下對(duì)起重機(jī)進(jìn)行操作，避免了來回上下途中的安全隱患，又增加了他們的活動(dòng)自由性。endprint

土方機(jī)械也是建筑工程中的重要設(shè)備，主要承擔(dān)施工現(xiàn)場的土方挖掘工作。土方機(jī)械由于工程需要經(jīng)常處于高負(fù)載工作狀態(tài)，挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)經(jīng)常處于滿負(fù)荷狀態(tài)，如果操作不當(dāng)非常容易引起設(shè)備的故障。我們可以把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在土方機(jī)械上，讓計(jì)算機(jī)通過對(duì)各種傳感器信號(hào)的采集分析，來判斷各子系統(tǒng)的工作情況，如果發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的過載情況是就會(huì)立即發(fā)出警告，以便操作人員及時(shí)進(jìn)行處理。另外一些先進(jìn)的土方機(jī)械上配有位姿檢測系統(tǒng)，它會(huì)對(duì)土方機(jī)械的姿態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)有傾倒、側(cè)滑的危險(xiǎn)，就會(huì)立即通知操作人員，以便操作人員對(duì)土方機(jī)械的姿態(tài)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

現(xiàn)在很多橋梁建筑等工程普遍要進(jìn)行頂推施工，傳統(tǒng)的施工方法是由工作人員手動(dòng)操作多個(gè)千斤頂進(jìn)行頂推作業(yè)，他們無法對(duì)整個(gè)操作過程進(jìn)行精準(zhǔn)控制，同時(shí)工作人員在工作中也難保證工作的同步性，很難保證頂推作業(yè)的質(zhì)量。當(dāng)引入機(jī)電一體化技術(shù)后，我們可以用電控液壓系統(tǒng)同時(shí)對(duì)頂推油缸進(jìn)行控制，非常容易對(duì)整個(gè)頂推過程的控制， 采用位移傳感器、壓力傳感器，激光測距儀等多種檢測儀器協(xié)調(diào)工作，保證頂推過程中的同步性，大大提高了頂推工作的質(zhì)量。

我國河道和海上架橋就大規(guī)模用到了應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)頂推頂升設(shè)備。鋼桁梁的吊裝和調(diào)整一直是河道架橋工作中的難點(diǎn)，我們可以借助大型水面起吊機(jī)械的幫助，將鋼桁梁放置在橋墩上，但是對(duì)鋼桁梁位置的調(diào)整還要借助于各種頂推、頂升設(shè)備的幫助，在傳統(tǒng)施工中，我們往往要借助大型液壓手工千斤頂?shù)膸椭⒃谥笓]人員的指揮下由工作人員手動(dòng)操作千斤頂，完成對(duì)鋼桁的頂推、頂升工作，整個(gè)過程耗時(shí)費(fèi)力，且因手動(dòng)千斤頂難以操作，因此很難達(dá)到良好的施工效果，往往造成比較大的偏差。在使用機(jī)電一體化頂推、頂升設(shè)備進(jìn)行位置調(diào)整時(shí)，我們使用了全液壓控制的千斤頂，并由液壓站統(tǒng)一進(jìn)行供壓，在每一個(gè)千斤頂上都配備有壓力傳感器，可以將其工作中的壓力實(shí)時(shí)傳入到上位機(jī)系統(tǒng)。該設(shè)備的液壓站采用專用的液壓泵進(jìn)行供油，可以實(shí)時(shí)對(duì)供油壓力和流量進(jìn)行調(diào)整，并在每一個(gè)千斤頂?shù)墓┯突芈飞涎b壓力閥，以便對(duì)每個(gè)千斤頂?shù)膲毫M(jìn)行更精密的調(diào)整。該設(shè)備使用上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)頂推、頂升過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，在上位機(jī)上屏幕上可以實(shí)時(shí)顯示每一臺(tái)千斤頂頂推壓力和頂推位移。在對(duì)鋼桁的頂推、頂升起始階段可以慢慢對(duì)千斤頂進(jìn)行調(diào)壓，讓鋼桁緩慢開始移動(dòng)，避免鋼桁的突然躥動(dòng)。它還能對(duì)鋼桁頂推、頂升過程進(jìn)行精細(xì)自動(dòng)控制，自動(dòng)平衡每一臺(tái)千斤頂?shù)膲毫?，保證各個(gè)千斤頂同步、協(xié)調(diào)地工作，使對(duì)鋼桁的頂推、頂升工作達(dá)到良好的質(zhì)量，保證其達(dá)到理想的設(shè)計(jì)位置，保證整個(gè)過程平穩(wěn)、可靠。

隨著我國各種大型水利工程的開工，對(duì)各種古代建筑的保護(hù)成為了難點(diǎn)，現(xiàn)在普遍使用了建筑物整體移動(dòng)施工法，首先對(duì)建筑物整體抬升，將其放置到移動(dòng)平臺(tái)后，整體移動(dòng)到安全地方。對(duì)建筑物的整體抬升，以往主要是利用人工操作電動(dòng)千斤頂，對(duì)建筑物進(jìn)行抬升的。建筑物抬升的平穩(wěn)性、一致抬升非常重要。如果無法保證抬升的一致性，會(huì)造成建筑物的傾斜，非常容易對(duì)建筑物造成損傷，這給電千斤頂操作人員操作帶來非常大的困難。機(jī)電一體化技術(shù)的引述，有效的解決了這個(gè)問題。它使用微處理控制系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)建筑抬升過程進(jìn)行控制，并通過測距傳感器得知每個(gè)抬升點(diǎn)的準(zhǔn)確抬升高度，當(dāng)發(fā)生抬升不一致時(shí)，可以有效進(jìn)行微調(diào)，使各抬升點(diǎn)的抬升不一致性降到最低，有效保證建筑物整體抬升的安全。

3 結(jié)束語

隨著我國建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展，研究機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用具有非常大的意義，它不僅極大提高了工程施工效率、縮短了施工周期、為企業(yè)贏得了更多的利益，更保住了成千上萬工程施工人員的生命。目前機(jī)電一體化技術(shù)還處在飛速發(fā)展階段，因此我們有必要對(duì)其最新發(fā)展成果進(jìn)行跟蹤，并加強(qiáng)其在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究，使其為我國的建筑事業(yè)發(fā)揮出更大的貢獻(xiàn)。

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