国内建筑机械发展现状和关键技术研究

摘 要：随着经济社会的飞速发展，国家各项基础设施建设速度进一步加快，对建筑机械设备的功能要求也越来越多。本文从国内建筑机械行业出发，分析了建国以来，该行业的出现、形成和发展，同时之处了当前所存在的问题和行业发展瓶颈。研究了建筑机械自动化、智能化的发展方向，对未来建筑机械发展中运用到的关键进行了介绍。

关键词：建筑机械，自动化，智能化

1. 我国建筑机械发展概况

建筑机械是工程施工过程中最为重要的技术装备，对于保证工程建设质量，加快工程进度，提高工程实施效率，降低工人劳动强度和保证施工安全都有着十分重要的意义。随着建国六十多年以来的发展，我国建筑机械及其配套技术都获得了飞速的发展和进步，取得了丰硕的成果。从新中国成立以来，建筑机械行业从无到有、从弱到强，经历了行业初创、行业形成和高速发展三个时期。新中国成立之初，建设工地所用的建筑机械都是旧中国遗留下来的舶来品，我国还没有专门的制造厂。也正是在这一时期，为了适应大规模经济建设的需要，成立了建筑机械修理厂和专业的建筑机械制造厂。建筑机械行业形成于上世纪60至70年代，1961年，原来的第一机械工业部成立第五局，专门管理、规划我国的建筑机械工业的发展。在这一时期在原来的制造厂的基础上，成立了大量的建筑机械科研机构，如现在的长沙机械研究院，高校也设置了建筑机械方面的专业。在行业的形成期，建筑机械品种不断增加，研发速度加快，多种发明技术填补了国内空白。

在行业形成以后，便迎来了40多年来的高速发展时期。经过高速发展期以后，建筑机械行业在我国已经发展为一个拥有超过20类产品、1000多亿元年产值的行业，在世界建筑机械市场也具有一定影响，这些数据是可喜的，但是却无法掩盖当前行业发展所遇到的问题和瓶颈。我们知道，随着建筑机械品种和数量的不断增加，大量建筑机械所需要消耗的各种资源、所要排放的污染物以及施工过程中产生的噪声、粉尘对环境产生了难以估计的负荷，而企业却还没有彻底摆脱高能耗、低效益、重污染、粗放式的传统模式。自上个世纪90年代，发达国家建筑机械已经进入信息化发展时期，节能与环保、安全技术、自动化控制技术、可视化技术、人机工程、故障诊断与监控系统、机群作业信息和控制等方面被普遍重视，并出台了相应行业的技术标准。我国的环保和节能建筑机械起步较晚，尚缺乏相应的技术法规和标准，有关环境、安全、人机等方面指标过低，这些都严重阻碍了我国绿色建筑机械的发展。近几年的国际贸易争端由关税壁垒正逐步向环境壁垒转移，“环境”已成为制约和限定贸易自由化的新因素，建筑机械的产品设计与制造要考虑适应环境生态发展的要求，开发研制环保、节能型产品是今后建筑机械的发展趋势。

2. 建筑机械新技术研究

建筑机械自动化概念的提出是在上世纪五六十年代，并在八十年代后期其开发和应用步伐加快。随着本世纪电子信息时代的开启，建筑机械也开始从半自动话开始往全自动，智能化方向发展。建筑机械自动化控制也成为业界的研究热点。因为建筑施工过程中，建筑机械大多都是在复杂地形、恶劣环境中作业，要实现建筑机械的智能化，需要在以前技术上有所突破。

2.1 作业对象识别与评价技术

实现建筑机械自动化的一个重要基础就是对作业对象的识别和评价，如果没有这个功能，机械作业方式的判断和决策就无从谈起。实现这个功能的核心器件就是平面超声波信号传感器，可以使机械设备可以实时反馈作业对象的位置、行政、规格以及姿态等信息，和认识、评价施工对象的能力。例如安装于液压挖掘机铲头的超声波传感器就能够识别沙石、土方、岩块的形状，这才能为后续的作业方式的选择提供必需的信息。

2.2 机身位置识别技术

建筑机械设备能够在没有人工干预的情况下自动识别自身所处位置的能力就是机身位置识别技术，目前主要使用的方式包括外部位置识别和内部位置识别，外部位置识别需要预先在施工现场设定若干位置基准点，设备的位置依赖于这些设置好的位置点，通过电磁波或者超声波侦听的方式计算得到机械设备的位置；而内部位置识别是依靠速度传感器和回转式测量陀螺仪相互配合，而计算获得机械设备的形式轨迹数据，然后把获得的数据发送到计算机控制中心后，根据运动和方位的变化，获得设备的地理位置信息。

2.3 位置诱导机制

为机械设备安装位置诱导功能以后，在实施作业的过程中，设备便可以按照预先设定的作业路径进行作业，同时根据机器位置识别模块反馈的位置信息，实时地修正实际操作与预先设定作业路径误差的闭环控制技术，如果在作业的过程中，建筑机械设备偏离了既定的作业轨迹，设备可以开启自动复位功能，便可以最大限度地恢复到设定轨迹，这种系统可以保证设备在速度、位置、方向上都能够得到实时、全方位的校准和修复。

2.4 机群协作控制技术

在众多建筑机械协同作业的复杂作业现场，要实现智能化就必须一个“大脑”来管理所有设备，这个“大脑”就是中央控制系统。系统可以对各作业设备的位置、轨迹、运行状态等信息实时监控，并传输给具有超强计算能力的计算机，计算机通过计算制定出最优的分配形式，然后形成作业指令发送给各作业设备，所有设备收到分配指令以后，根据指令完成分配的作业任务。

2.5 安全保障机制

建筑工地上会使用大量各种类型，规模的施工装备，与此同时，施工现场又放有大量的作业器具和建筑材料等障碍物，这些都可能给阻碍建筑设备的正常施工，为了保障多台设备之间运行不会相互干涉，协调运行，就必须引入一套智能监控设备，该设备可以完成识别、告警、停止作业、安全区域诱导。

3.总结与展望

建筑机械设备的效率是影响建筑工程进度的重要原因，因此可以遇见，随着未来建筑机械的进一步发展，也会引领世界范围内建筑行业的发展。需要注意的是，近年来，全世界范围内都在建筑机械智能化方面开展了大量的研究工作，也取得了诸多成果，特别是计算机技术的飞速发展，进一步推动了建筑机械往高效、节能、便捷的方向发展。

参考文献：

[1]汪世益，方勇，满忠伟.工程机械液压节能技术的现状及发展趋势[J].工程机械，2010，（9）

[2]章崇任.浅议工程机械自动化[J].建筑机械化，2000（6）

[3]郭辉.建筑机械自动化的现状及关键技术[J].机电工程，2001，18（5）

[4]徐伟等.建筑工程施工的智能化方法[M]上海：同济大学出版社，1997

推荐访问： 建筑机械 技术研究 发展现状 关键 国内

---