物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機(jī)械及施工領(lǐng)域的應(yīng)用

李仕東

摘 要 隨著科技的進(jìn)步物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸走進(jìn)了人們的生活和工作當(dāng)中，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的智能化成為當(dāng)今社會(huì)進(jìn)步的主題。尤其是對(duì)于我國(guó)的工程建筑領(lǐng)域而言，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用有著十分重要的意義。文章對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)其在工程機(jī)械及施工領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了分析，通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)不僅是推進(jìn)我國(guó)工程建筑的長(zhǎng)期發(fā)展的重要保證，同時(shí)也是提高在我國(guó)工程建筑行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的必經(jīng)之路。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) 人工智能 工程機(jī)械

中圖分類(lèi)號(hào)：G250.73;K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）04-0030-02

早在1995年比爾·蓋茨在《未來(lái)之路》中首次提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念一經(jīng)提出就收到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更是被認(rèn)為是21世紀(jì)最具影響力的技術(shù)革命，世界范圍內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域都為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用投入了大量資金和研究。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)升級(jí)的重要?jiǎng)恿?，尤其是近年?lái)5G技術(shù)的快速發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中提供有力的支撐作用。我國(guó)作為工程建筑領(lǐng)域的強(qiáng)國(guó)，工程機(jī)械及施工在我國(guó)有著十分重要的地位，在社會(huì)和科技不斷進(jìn)步的新時(shí)期，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械及施工領(lǐng)域的智能發(fā)展成為當(dāng)前的主要問(wèn)題。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（TheInternetofThings，簡(jiǎn)稱(chēng)IOT）指的是以互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)，并將各類(lèi)傳感器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈接在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在人、機(jī)、物的互聯(lián)互通?；ヂ?lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了延伸和擴(kuò)展，使用戶(hù)端可以借助網(wǎng)絡(luò)延伸物品與物品之間、人與物品之間，實(shí)現(xiàn)信息的交換和通信。[1]

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括工程機(jī)械機(jī)群管理和工程機(jī)械輔助施工兩個(gè)方面。

2.1 工程機(jī)械機(jī)群管理

通過(guò)應(yīng)用GPS、手機(jī)蜂窩等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的定位、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、信息管理和實(shí)時(shí)通信等功能，還可以將收集的信息儲(chǔ)存并進(jìn)行分析，對(duì)工程機(jī)械設(shè)備機(jī)群進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理，這是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域比較成功的應(yīng)用案例之一。目前工程機(jī)械機(jī)群管理的主要有以下內(nèi)容。

2.1.1 工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)

工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)具有以下幾種功能：第一，通過(guò)GPS定位技術(shù)將機(jī)械設(shè)備的位置、行動(dòng)軌跡、設(shè)計(jì)行動(dòng)路線及活動(dòng)范圍進(jìn)行識(shí)別;第二，通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械設(shè)備的信息化管理，并將管理信息實(shí)時(shí)共享至服務(wù)器;第三，設(shè)備對(duì)故障代碼進(jìn)行分析，將故障信息進(jìn)行上傳，并對(duì)故障進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)程處理。[2]

2.1.2 融資租賃車(chē)輛智能終端

融資租賃車(chē)輛智能管理是我國(guó)最早應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的領(lǐng)域，其目的是對(duì)車(chē)輛智能管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)融租租賃用戶(hù)的限制，一旦融租租賃用戶(hù)不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)還款，就可以利用GPS技術(shù)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行定位，并遠(yuǎn)程控制設(shè)限制車(chē)輛的運(yùn)行能力（例如限制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、限制行走等），這樣可以在很大程度上保全租賃公司資產(chǎn)，促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。

2.1.3 基于大數(shù)據(jù)的決策支撐服務(wù)

基于大數(shù)據(jù)的管理支撐服務(wù)不僅服務(wù)于企業(yè)，同時(shí)也服務(wù)于用戶(hù)。站在用戶(hù)的角度而言，通過(guò)使用工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)的客戶(hù)端，用戶(hù)可以隨時(shí)隨地了解到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，還可以上傳設(shè)備使用的日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)等工作報(bào)表，這樣不僅提升了客戶(hù)的忠誠(chéng)度，而且在一定程度上培養(yǎng)了客戶(hù)的管理能力和設(shè)備使用習(xí)慣。站在企業(yè)的角度而言，基于大數(shù)據(jù)的管理支撐服務(wù)的應(yīng)用有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，輔助企業(yè)完成對(duì)設(shè)備操作、運(yùn)行、故障等數(shù)據(jù)的手機(jī)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)可以針對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量;[3]其次，通過(guò)分析設(shè)備和市場(chǎng)的宏觀數(shù)據(jù)，可以輔助企業(yè)做出合理的營(yíng)銷(xiāo)決策;最后，通過(guò)分析故障數(shù)據(jù)和設(shè)備區(qū)域性使用的情況數(shù)據(jù)，可以輔助企業(yè)做出相應(yīng)的售后服務(wù)決策。

2.2 工程機(jī)械輔助施工

通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以起到輔助工程機(jī)械施工的作用，進(jìn)而減少由于作業(yè)環(huán)境惡劣或人員操作水平不足而導(dǎo)致的施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。例如，目前我國(guó)大部分的精挖工程、邊坡精修工程等多依靠操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)以及與測(cè)量人員默契程度，這樣就導(dǎo)致了施工質(zhì)量無(wú)法得到有效地保障。進(jìn)而造成大部分的精確高程平整、高精度邊坡等工程需要大量人員協(xié)同作業(yè)才能完成，不僅施工效率低下，而且施工的質(zhì)量也參差不齊。通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以起到輔助施工的作用，降低了施工的難度，進(jìn)而保證了施工的質(zhì)量。本文以Trimble的GCS900型智能引導(dǎo)系統(tǒng)為例對(duì)此進(jìn)行展開(kāi)說(shuō)明，GCS900智能引導(dǎo)系統(tǒng)是一種坡度控制系統(tǒng)，在挖掘機(jī)、推土機(jī)、壓實(shí)機(jī)等設(shè)備施工領(lǐng)域有著成熟的應(yīng)用。工作原理如下，首先在基站定位和目標(biāo)設(shè)備上安裝GPS接收器，并在設(shè)備上設(shè)置與施工相關(guān)的傳感器，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的位置和姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢查。然后將監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)傳輸至駕駛室內(nèi)的控制單元上，控制單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并輸出設(shè)備運(yùn)行的3D模型，駕駛操作人員可以通過(guò)3D模型實(shí)時(shí)了解到設(shè)備的工作姿態(tài)，輔助其進(jìn)行高精度的作業(yè)。

3 物聯(lián)網(wǎng)在施工領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 施工智能化

施工智能化在工程機(jī)械施工領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景，伴隨著企業(yè)人工成本的持續(xù)攀升，通過(guò)施工智能化降低施工成本有著十分重要的意義，加之科技進(jìn)步為大家?guī)?lái)了先進(jìn)的無(wú)線傳感器、邊緣計(jì)算等技術(shù)，智能施工在工程建設(shè)施工領(lǐng)域擁有了更大范圍的應(yīng)用，尤其是在礦山開(kāi)采領(lǐng)域的應(yīng)用也愈發(fā)普遍。例如，由小松推出的自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)（AHS）-FrontRunner，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展和推廣在世界范圍內(nèi)的多個(gè)大型礦山中有著成熟的應(yīng)用案例。[4]其在過(guò)程安全性、生產(chǎn)效率、環(huán)境耐受性以及靈活性等方面有著十分優(yōu)異的表現(xiàn)。其作為一種礦山車(chē)隊(duì)管理系統(tǒng)，通過(guò)在自卸車(chē)中安裝終端控制器、GPS定位器、障礙探測(cè)模塊和無(wú)線通信模塊。操作流程如下：管理中心為自卸車(chē)設(shè)計(jì)好運(yùn)輸?shù)哪康牡?，自卸?chē)在收到指令后，會(huì)采用設(shè)計(jì)的速度和路線進(jìn)行行駛。礦用自卸車(chē)通過(guò)GPS定位器、無(wú)線指令、引導(dǎo)裝置，來(lái)確定其在礦場(chǎng)中的位置和周?chē)O(shè)備與物料的情況，實(shí)現(xiàn)了自卸車(chē)在無(wú)人操作下實(shí)現(xiàn)裝載、運(yùn)輸和卸載等動(dòng)作。

除了在自卸車(chē)上有成熟的應(yīng)用以外，在物料運(yùn)輸中其他工程機(jī)械和輔助車(chē)輛也可以被該系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。在執(zhí)行物料裝載作業(yè)的過(guò)程中，挖掘機(jī)、裝載機(jī)上安裝的GPS定位器會(huì)實(shí)時(shí)上傳自身位置和狀態(tài)，然后控制中心會(huì)引導(dǎo)自卸車(chē)行駛至指定位置。裝載完成后，礦用自卸車(chē)將按照指定路線行駛到卸載位置，保證準(zhǔn)確卸載。在安全性能方面，通過(guò)應(yīng)用該系統(tǒng)可以避免工程機(jī)械之間發(fā)生碰撞。并且，當(dāng)機(jī)械的障礙探測(cè)模塊在行進(jìn)路線上發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)未規(guī)劃的行人或車(chē)輛時(shí)，會(huì)立即執(zhí)行減速指令進(jìn)而確保行駛的安全性。智能化施工的優(yōu)點(diǎn)十分明顯：第一，減少了施工人員，降低了施工管理中的人工成本;第二，提升施工作業(yè)的工作效率，無(wú)人操作的機(jī)械可以深入一些危險(xiǎn)的區(qū)域執(zhí)行施工作業(yè);第三，能夠有效地保障施工場(chǎng)地的安全性;第四，合理操作設(shè)備能夠延長(zhǎng)工程機(jī)械使用壽命，進(jìn)而降低設(shè)備的運(yùn)行成本;第五，合理的作業(yè)規(guī)劃可以節(jié)省燃油和減少排放，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。此外隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，為智能化施工的推廣起到了推動(dòng)作業(yè)，使其在控制成本和效率優(yōu)化等方面的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

3.2 工程主體監(jiān)測(cè)

基礎(chǔ)工程建設(shè)水平可以體現(xiàn)國(guó)家的整體經(jīng)濟(jì)潛力、人民生活質(zhì)量以及國(guó)家發(fā)展愿景。尤其是重大基礎(chǔ)工程設(shè)施更是被譽(yù)為國(guó)家的“百年大計(jì)”，有著不可取代的重要作用，同時(shí)其“天價(jià)”的建設(shè)投資也引起各界的廣泛關(guān)注。[5]比如大壩、橋梁等關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重大民生基礎(chǔ)設(shè)施，必須確保其能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和作用。工程所屬機(jī)構(gòu)需要投入大量的資金和人力對(duì)大型工程主體進(jìn)行必要的維護(hù)和保養(yǎng)，通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助和支持，在保證大型基礎(chǔ)工程設(shè)施安全性的前提下，也在很大程度上降低了設(shè)施的維護(hù)成本。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)已經(jīng)取得了一定的成績(jī)和進(jìn)步，但是在社會(huì)和科技不斷進(jìn)步的今天，工程機(jī)械和施工行業(yè)需要不斷應(yīng)用新技術(shù)、新方法，持續(xù)創(chuàng)新自身產(chǎn)品和工藝，物聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)制造業(yè)走向智能化的必經(jīng)之路，在工程機(jī)械行業(yè)有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張憲.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程成本控制中的應(yīng)用研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2021，42（05）：106-108.

[2] 魏亭，楊盛泉，劉萍萍.探究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（06）：229-230.

[3] 崔志誠(chéng)，馬勝.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧工地[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47（02）：33-35，40.

[4] 李寧，馬妍妍，高婷婷.淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程施工安全管理中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2021 （02）：175-176.

[5] 汪楓銘.礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在智慧礦山建設(shè)中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2020（19）：17-18.