Новейшие технологии в сфере строительной спецтехники облегчают множество видов строительных работ. Разработанные на сегодняшний день системы позволяют укладывать фундамент, выравнивать грунт на объекте с точностью до сантиметра, измерять каждый килограмм загружаемых материалов и выгружать их в нужной точке. И все это без особых усилий. Потому что мы полагаемся не на расчеты людей, а на вычислительную мощь бортовых компьютеров.
Они в свою очередь автоматизируют и контролируют многие стадии строительства. От людей требуется лишь грамотное управление всеми системами.
В стандартной комплектации в экскаваторы, бульдозеры, бетоносмесители и во многие виды спецтехники не всегда встроены бортовые компьютеры, которые бы автоматизировали и контролировали процесс их работы на объекте. Ведь, обычно, все управление и так максимально комфортно.
На приборных панелях присутствуют предупреждающие индикаторы для регулирования работы основных узлов и уровня рабочих жидкостей. Элементы управления гидравлическими агрегатами, например, ковшом, соединены с педалями или джойстиком. А поворотные оси – с рулевой колонкой.
Вся структура управления индивидуально распределена под каждый вид техники, но современное промышленное строительство требует наибольшей скорости выполнения работ и точности расчетов. И это выполнимо благодаря новейшим системам управления.
Но давайте разберемся: какие же все-таки системы ускоряют строительство при этом не теряя в качестве?
Системы 3D-нивелирования
Для промышленных строительных объектов, например, автодорожных и железнодорожных очень важны работы по устройству земляного полотна. При подготовке участка нужна высокая точность в выравнивании поверхности.
Система 3D-нивелирования полностью регулирует и автоматизирует этот процесс.
Для наглядности сначала поймем из чего состоит технология:
- система, позиционирующая положение рабочего органа машины(тахеометр LPS или приемник GPS, антенны LPS или GPS, акселерометр)
- бортовой компьютер в кабине спецтехники
- программное обеспечение для преобразования цифровых проектов в формат, необходимый для корректной работы системы
- электрогидроклапан
Такая система делится на:
- LPS – локальная система отслеживания. Используется тахеометр.
- GPS – глобальная система отслеживания спутником.
Изначально в бортовой компьютер загружается 3D-модель строительного проекта.
Система проецирует на реальное пространство с помощью GPS-сигналов передаваемых со спутника на антенну, а потом – в приемник. Или же с тахеометра в приемник, если используется LPS-система.
При эксплуатации система постоянно следит за перемещением спецтехники на объекте. В режиме реального времени отслеживает координаты и сравнивает их с 3D-моделью проекта.
Оператор техники видит на экране изображение цифрового проекта, положение машины на нем и высотное отклонение ковша от нулевой отметки.
С помощью электрогидроклапана бортовой компьютер автоматически устанавливает ковш в положение, которое предполагает цифровой проект на том или ином участке строительства. Таким образом, выравнивание поверхности полностью зависит от системы. А она, в свою очередь, полагается на загруженную в нее 3D-модель готового объекта. Что позволяет выполнять все работы с точностью до 1 сантиметра.
Грубо говоря, оператор в момент управления машины должен лишь передвигать спецтехнику по объекту, а система 3D-нивелирования сделает все остальное.
Автоматическая нивелировка пространства с помощью этой технологии упрощает работу в разы, так как снимает с оператора техники такую важную обязанность, как полный контроль за процессом.
Система 3D-нивелирования позволяет:
- снизить расход материалов
- увеличить производительность рабочей машины
- уменьшить сметную стоимость работ, сократить сроки строительства,
- допускает производство работ в темное время суток, так как зависит только от сигналов от приемника.
Подобная технология устанавливается практически на все виды строительной техники: дорожные фрезы, грейдеры, экскаваторы и бульдозеры, катки, асфальтоукладчики и так далее.
CONCRETE-MATE
Система разработана для спецтехники, которая производит бетонный раствор на самом объекте. Такие машины сами по себе уже модернизированный подход к промышленному строительству, потому что благодаря им можно замешивать высококачественный бетон и не переживать за строгое соответствие фактического класса бетона — проектному, за время доставки и срок жизни смеси.
Но для точности в изготовлении смеси требуется соблюдение рецептур. Под каждый вид фундамента и участка нужна индивидуальная марка бетона и различное соотношение материалов.
Concrete-mate – программно-аппаратный комплекс или просто бортовой компьютер для бетоносмесителей с самозагрузкой Carmix.
Он полностью следит за производством бетона от загрузки материалов в смеситель до выгрузки его на участок. Из-за чего процесс контроля автоматизируется полностью, поэтому оператору бетоносмесителя нужно только следовать сигналам компьютера.
Сама система состоит из панели с экраном и пультом управления. В него вбивается изначально известный рецепт бетонной смеси. В компьютере есть память на 99 различных рецептур, которые можно составить из 15 видов различных материалов. Также в него можно заносить собственные рецепты. На экране же отображаются те самые показатели и необходимый к загрузке вес.
При этому рецептуру можно редактировать прямо на ходу в зависимости от обстоятельств. Например, прошел дождь на объекте, а инертные материалы не были накрыты. Песок промок, его влажность увеличилась. Или привезли другой вид или фракцию щебня. Уже внесенный в систему рецепт можно будет изменить.
В дальнейшем там выводится:
- последовательность каждого этапа
- вес загружаемых компонентов
- время их смешивания
Вторая часть системы – оборудование для печати чека.
После каждого цикла замешивания Concrete-mate выдает чек с данными по замешиванию:
- дате и времени производства
- весу материалов
объему самой смеси
погрешности при загрузки материалов
Вычислительная техника самостоятельно рассчитывает не только все этапы, но и погрешность в каждом замесе.
Данная система управления обеспечивает прозрачность всего процесса. Обмануть систему невозможно: чеки прикладываются к документам и по ним легко сверить объемы затраченных материалов. Та погрешность, которая может присутствовать, незначительна ( около 0.3% ), поэтому не влияет на расчеты.
Concrete-mate работает на программном обеспечении по стандарту “RMC Plant standard level”. И использует данные от сенсоров, установленных под смесительным барабаном, в опорных роликах. Но за них отвечает другая часть – система Load Cells.
LOAD CELLS
Сразу перейдем к неотъемлемой части в процессе точных вычислительных расчетов по бетону. Сама система взвешивания.
Благодаря Load Cells соблюдается рецепт смеси с минимальной погрешностью: около 0,3%.
В сущности он состоит из 4 тензодатчиков. Они находятся под смесительным барабаном, чтобы взвешивать все поступающие в него материалы.
Этот тип датчиков в отличие от других преобразует механическое давление массы в электрический импульс и передает сигнал бортовому компьютеру, встроенному в бетоносмеситель Carmix. Из-за того, что сигнал электрический, на точность передаваемых данных не влияет изменения в погоде и атмосферном давлении.
Например, у гидравлических датчиков при работе в минусовые температуры погрешность будет в разы увеличиваться. Так как температура гидравлического масла будет меняется и влиять на конечные данные о весе в смесителе.
Когда достигается нужный вес того или иного материала, то система подает сигнал о том, что следует загружать следующий.
Load Cells обеспечивает прямой контроль объема загружаемых материалов и точность в соблюдении рецептур.
Системы используются на оборудовании для производства бетона. Например, бетоносмесители с самозагрузкой Carmix, Fiori и другие.
Система взвешивания Payload
Универсальная измерительная технология подходит не одному виду спецтехники, а сразу нескольким:
- погрузчики
- экскаваторы
- дорожные грузовики
- внедорожные самосвалы
На рабочий орган(кузов, ковш), в который непосредственно загружаются материалы, устанавливаются датчики. Они будут посылать электрические сигналы на бортовой компьютер. Он располагается в кабине водителя, чтобы тот мог контролировать вес компонентов.
Для того, чтобы узнать массу материалов на объекте не надо будет иметь специального оборудования. Оператор может не отвлекаться от управления техникой, так как взвешивание происходит непосредственно во время эксплуатации, а данные в режиме реального времени выводятся на экране.
Бортовой компьютер имеет ряд полезных функций. Например, вы можете внести определенное ограничение по массе груза за один цикл, и каждый раз сигнал будет оповещать вас, когда вы дойдете до заданного ограничения.
Система предупреждает о перегрузках и блокирует действия оператора, которые могли бы навредить агрегатам спецтехники. Следовательно снижает потенциальный преждевременный износ узлов машины. А также – о недогрузках на ковш/кузов, что позволяет перевозить большее количество материала за меньшее количество циклов. Это будет экономить время и горючее.
В базе данных компьютера хранится не только объем материала за цикл. При выгрузке система рассчитывает общую массу за отгруженный день и ведет статистику. Она позволит вам отслеживать реальную производительность одной единицы техники и регулировать работу водителей.
Также система выводит на дисплей такие ключевые показатели, кроме веса, как: ежедневный производственный объем, объем в час, количество израсходованного топлива.
Все данные могут просматриваться не только с экрана компьютера, но и скачиваться на другие носители информации или же онлайн просматриваться с помощью специальной программы. То есть производственные результаты будут доступны вам в любое время.
ProMix
Еще одна полезная система управления множеством физических параметров готовой бетонной смеси. Данная система разработана компанией Metalgalante S.p.A для бетоносмесителей с самозагрузкой, которые производят раствор прямо на строительном объекте.
Она состоит из:
- щуп-датчика, который устанавливается внутри барабана
- дисплея в кабине
- солнечной батареи, которая дает заряд для системы на 3 дня
Данная технология предполагает под собой полный контроль над производством бетона точно по заданной рецептуре. Все это происходит в режиме реального времени.
Информация от датчика передается на экран в кабине и обновляется каждые 10 секунд. Что позволяет получать параметры о замешиваемой смеси на каждом этапе цикла.
Датчик может считывать такие параметры, как:
- количество готовой смеси
- усадка
- подвижность
- давление
- температура
- объем
- скорость вращения барабана
- влажность
- плотность
Благодаря Promix можно лишний раз не изготавливать образцы для лаборатории из каждого замеса, чтобы определить консистенцию и пластичность смеси. Можно производить бетон согласно государственным стандартам (ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия»).
Допустимые отклонения заданных значений показателей качества бетонной смеси по ГОСТу:
| Наименование показателя качества бетонной смеси | Диапазон, в который попадает заданное значение показателя | Допустимое отклонение заданного значения показателя |
| Средняя плотность, кг/м³ | Все значения | ±20 |
| Расслаиваемость | ||
| — по водоотделению, % | Менее 0,4 | +0,1 |
| 0,4 и более | +0,2 | |
| — по раствороотделению, % | Менее 4 | +0,5 |
| 4 и более | +1,0 | |
| Пористость, % абс. | Все значения | ±1 |
| Температура, °С | Все значения | ±3 |
| Сохраняемость свойств во времени | Не менее 1 ч 30 мин | -10 мин |
| От 1 ч 30 мин до 3 ч 00 мин | -20 мин | |
| Более 3 ч 00 мин | -30 мин |
Система способствует эффективному использованию материалов и рабочего времени сотрудников, а следовательно – оптимизирует ваши расходы.
Технология позволяет производить не стандартные марки бетона для фундаментов, а изготавливать тяжелый бетон, бордюрный камень. Также – работать и отслеживать параметры особых свойств смеси, а также соотношение различных специальных добавок в него. Например, тех же морозостойких.
Существуют проблемы труднодоступных объектов, которым нужна особая рецептура бетона. Его невозможно доставить с бетонного завода из-за большого расстояния и короткого “срока жизни” бетона. Также в высокогорье невозможно разместить стационарный завод из-за особенностей рельефа.
Поэтому для них идеально подходит мобильный бетоносмеситель с установленной на в нем системой Promix.
На примере кармикса в ролике показана совместная работа трех систем управления для бетоносмесителей: Load Cells, Concrete-mate и Promix
Беспилотное управление
Пандемия заставила понять всех, что пора стремительно развиваться!
Поэтому многие компании по производству спецтехники начали разрабатывать собственные беспилотные бульдозеры, погрузчики и экскаваторы.
Международные производители строительной техники представили свои собственные разработки беспилотных машин. Принцип работы подобных технологий, которая абсолютно лишена непосредственного человеческого управления, практически одинаковая.
Технику оснащают GPS-системой или датчиками для ориентирования в пространстве. Компьютер моделирует стройплощадку. А дальше спецтехнике задаются параметры и алгоритм ее работы.
Конечно, “начинка” управления уже не механизированная. Она полностью переработана в электронную систему, которая работает от сигналов компьютера.
В пример, можно привести робот-экскаватор от японской компании. С помощью сенсоров его бортовой компьютер собирает данные об окружающей среде и разрабатывает трехмерную карту объекта, а дальше настраивается последовательность действий на ней.
При испытании экскаватор смог самостоятельно вырыть траншею на участке с теми параметрами, которые были заданы ранее.
Built Robotics из США также создали в 2020 году экскаватор-беспилотник. Они взяли за основу погрузчик, автоматизировали его управление, также оснастили датчиками и компьютером.
Особенностью техники стала усиленная конструкция лазерного датчика, специально рассчитанного для работы в экстремальных условиях. Он выдерживает серьезные удары и физические нагрузки, которые могут произойти на объекте (тем более, когда за рулем нет оператора).
Прототип этой компании умеет больше, чем предыдущий пример беспилотника. И уже больше приближает нас к будущему техники не управляемой людьми (и это не про Восстание машин).
Экскаватор хорошо ориентируется в пространстве и определяет свое местоположение в точности до сантиметра. Самостоятельно следит за объемом загружаемых в ковш материалов. И даже объезжает препятствия и людей на участке.
Может, настанет тот момент, когда на строительной площадке мы не увидим ни одного человека, а спецтехника будет активно застраивать мегаполисы, сооружать заводы самостоятельно.
Но пока без человеческого труда обойтись невозможно. Ведь даже беспилотникам нужны люди для замены рабочих жидкостей, чистки камер и узлов, контроля за работой техники на самом объекте.