论机械设计制造及自动化在地质工程中的应用

宋伟龙，师 磊

（江西省地质局261大队，江西 鹰潭 335000）

现代技术的不断发展带动了不同行业的优化速度，其中机械制造也就是受其影响最为明显的行业之一。在传统的地质工程中，由于地质条件的差异化以及施工环境的限制，工程进度的可控性较低，受施工技术的限制，部分施工的进展相对缓慢，其施工质量较低，这就对整个项目工程的质量产生极大的影响。而现代化技术的发展使得机械具有了更高的施工效果，对于部分施工难度较大的工段，使用机械代替人工的方式可以有效解决其面临的问题。在不断发展的机械设计制造及自动化技术下，其在地质工程中的应用范围也越来越重要。为此，全面研究其应用方式及价值是十分必要的。

基于此，本文提出论机械设计制造及自动化在地质工程中的应用研究。首先研究了近些年来其发展趋势，以此为基础，研究其在地质工程中的应用价值，最后分析了其应用优势。通过本文的分析，以期为促进地质施工中机械设计制造及自动化技术的应用提供有价值的参考。

1 机械设计制造及自动化技术发展分析

1.1 应用多元化

随着计算机技术在械设计制造行业的渗透逐渐增强，机械设计制造及自动化技术呈现出明显的多元化方向趋势，机械设计制造及自动化的应用在智能化和可编程控制化方向的演变越发明显。其中最为明显的就是工业机器人的出现，其不仅在操作精度上远高于人工施工，在施工效率上也具有明显的优势。依托计算机技术、传感技术等多元信息技术，机械设计制造及自动化的各环节都更加个性化，可以通过系统控制适应不同施工环境和施工要求，这样为其在更多领域的应用提供了良好基础[1]。除此之外，不仅在技术方面实现了高速发展，与之配套的，机械设计制造及自动化的管理模式也不断优化升级，在科学技术与管理模式的协同配合下，机械设计制造及自动化领域实现了多元化的应用。

1.2 经济价值持续增长

经济价值是推动机械设计制造及自动化技术不断发展的核心动力，只有在创造价值的前提下，研发才有价值，应用才有空间。近些年，在机械制造行业不断创新与改革的背景下，其实现了在不同行业间的渗透，并取得了良好的经济效益。其中，表1为近5年来机械设计制造与自动化行业的产值变化情况。

表1 机械设计制造与自动化行业的产值变化统计表

从表1中可以看出，近些年来机械设计制造及自动行业的产值呈现出逐年递增的趋势，2019年和2020年的产值增幅出现了小幅下降，这是因为近两年的技术发进行入高峰期，投入的成本和行业竞争都明显提高，对技术的研究深度与理论基础的分析精度都达到了更高水平，挖掘了其在不同领域的更多可能。因此，之后的行业产值也将具有更大的应用空间。

2 机械设计制造及自动化在地质工程中的应用

2.1 自动测量

机械设计制造及自动化在地质工程中最重要的作用就是对地质环境的测量。应用最为广泛的就是遥感技术结合GPS定位技术，实现对施工环境及周围相关地质数据的采集，与传统方法相比，其具有更高的精度和效率。通过计算机控制遥感技术的数据采集范围，并将采集到的信息对应到三维地图的目标位置中，遥感技术高密度的信息采集点决定了最后输出的测量结果具有更高的精度[2]。图1为采用遥感技术采集施工环境地质信息的方法。

图1 为基于遥感技术的施工环境地质信息采集方法

同时这种测量方式仅需远程对采集设备进行控制即可实现，不仅大大节省了人工成本，也可以有效避免地面不同因素干扰对数据采集造成的影响，减少了测量过程中的人力、物力消耗。以此为基础，在施工阶段可以通过GPS技术对目标施工位置的地质数据进行高速提取，全面地信息也为后续的施工方式选择提供了重要的决策支撑。

2.2 自动挖掘

地质施工中最主要的环节之一就是挖掘作业，由于施工条件的限制，不仅在人力资源上的消耗较大，而且对施工人员的要求也相对较高，一般情况下，需要在挖掘过程中定期停工，对地质环境的安全性作出进一步分析，这就直接导致施工进度的推进较为缓慢，而机械设计制造及自动化技术可以省去人工在挖掘施工地内驻留时间，大大提高施工的安全性[3]。图2为自动挖掘设备的施工方法。

图2 基于自动控制的挖掘作业方法

同时结合上文得到的地质信息，可以实时对施工环境的安全状况作出评价，减少了停工的时间，对于施工进程的顺利推进具有积极作用，其次，机械代替人工的施工方式也减少了对相关挖掘技术人员的需求量，间接降低了施工的资金成本。

3 机械设计制造及自动化的技术优势分析

3.1 减少人力资源需求量

在地质施工中应用机械设计制造及自动化技术最明显的优势就是减少了对人力资源的需求量，除此之外，对于一些危险系数较高或施工难度较大的项目，其可以在最大限度上确保人员安全。通过编程方式，对机械自动化技术的运作方式进行控制，这不仅使其具有更高的施工精度，同时操作人员也得到一定解放。而这种不以人为主要施工对象的施工方式也在不影响施工进度的前提下，极大地降低了对人力资源的需求。

3.2 提高施工位置定位精度

机械设计制造及自动化技术通过现代技术实现了高精度的施工位置定位，避免了传统人力定位过程中由于种种因素带来的误差。将机械自动化技术得到的位置定位结果结合工程施工的整体布局输入到计算机编程中，其就可以根据施工不同阶段对信息的需求反馈出个性化的地质信息。其次超声波技术在机械设备中的应用也使得定位的精度更加准确，在实现高效性的同时，仅通过简单的传感设备就可以完成对目标位置的信息采集[4,5]。

3.3 优化施工管理效率

机械设计制造及自动化技术将地质施工环境由人为主导逐渐转向为机械为主导，随着施工现场人员数量的减少，对应的管理工作也更加简单，对于施工效率的控制也更加轻松，只需要对设备的数量、运转速度、时间进行相应的调整即可。除此之外，与人员管理工作相比，机械设备更加便于统一管理，这样就减少了在机械管理过程中的问题，通过计算机网络就可以实现对所有设备的统一化管理，对于提高施工现场秩序性具有明显的提升作用，而这也是确保施工顺利完成，施工质量符合标准的重要基础。

4 结语

地质工程的施工环境越来越广泛，因此施工条件也呈现出多样化的趋势，在此背景下，对于施工进展产生的影响是极为明显的。为了适应这种变化，将现代技术应用于地质工程中已经成为了一种主流发展方向。本文提出了机械设计制造及自动化在地质工程中应用研究，以期为地质工程中机械设计制造及自动化技术的应用提供有价值的参考，为推进相关研究在项目施工中的深化提供新的思路。