導(dǎo)語：工程機(jī)械領(lǐng)域GPS系統(tǒng)運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1前言

gps自投入運行以來逐步向民用開放，為各行各業(yè)服務(wù)。因此美、日各大汽車公司相繼在自己的產(chǎn)品上配裝新一代的信息系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)。徠卡公司推出了世界上首臺通用型機(jī)械控制系統(tǒng)MC1200，可以應(yīng)用于各類推土機(jī)、平地機(jī)、攤鋪機(jī)及銑刨機(jī)等的自動控制，也可以在不同種類的設(shè)備上使用，使客戶的投資最大限度地得到充分回報。

23DGPS控制系統(tǒng)

使用3D控制系統(tǒng)，可以把工程設(shè)計數(shù)據(jù)直接輸入機(jī)載計算機(jī)，自動生成三維數(shù)字模型(DTM，DitalTerrainMode1)，機(jī)載計算機(jī)實時比較工程機(jī)械上鏟刀的當(dāng)前位置(由定位設(shè)備測量)和設(shè)計數(shù)據(jù)，并輸出校正控制信號至控制設(shè)備，對機(jī)械的鏟刀進(jìn)行控制。這樣施工機(jī)械只需要1或2次往返施工，即可達(dá)到最終的設(shè)計位置。這種以絕對坐標(biāo)x、Y、Z為基準(zhǔn)的全新控制方式，摒棄了測量、打樁、放樣等傳統(tǒng)工序，一次性解決了高程控制、平整度控制、坡度控制的問題。3D控制系統(tǒng)由定位設(shè)備、通訊設(shè)備、機(jī)載計算機(jī)、控制設(shè)備4部分組成

(1)定位設(shè)備

定位設(shè)備由GPS或TPs(自動全站儀)組成，根據(jù)定位設(shè)備的不同，3D控制系統(tǒng)可以分為3DGPS控制系統(tǒng)和3DTPS控制系統(tǒng)，分別適用于不同精確度要求的工程。3DGPS控制系統(tǒng)主要用于土方工程，如推土機(jī)、平地機(jī)、挖掘機(jī)等；3DTPS控制系統(tǒng)主要用于精度要求較高的公路面層或機(jī)場工程，如平地機(jī)、瀝青攤鋪機(jī)、穩(wěn)定土攤鋪機(jī)、水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)、銑刨機(jī)等。3DGPS控制系統(tǒng)中的定位設(shè)備由GPS基站和安裝在機(jī)械上的GPS接收器組成，GPS基站通常安裝在一個固定的、半永久性的位置上，能夠覆蓋10kin的范圍，同時控制在區(qū)域內(nèi)工作的所有安裝了GPS接收器的施工機(jī)械。

(2)通訊設(shè)備

由無線電發(fā)射裝置和調(diào)制解調(diào)器組成，實現(xiàn)定位設(shè)備和機(jī)載計算機(jī)問的數(shù)據(jù)傳輸。

(3)機(jī)載計算機(jī)

機(jī)載計算機(jī)可以把輸入的工程設(shè)計數(shù)據(jù)生成三維數(shù)字地形模型，根據(jù)收到的測量數(shù)據(jù)計算出工程機(jī)械的實際位置和方向，與設(shè)計值進(jìn)行比較，并把校正信息輸出到控制設(shè)備，對機(jī)械進(jìn)行調(diào)整。徠卡3DGPS控制系統(tǒng)中的機(jī)載計算機(jī)為適應(yīng)施工現(xiàn)場的要求，采用堅固耐用的觸摸屏設(shè)計，能夠防震、防塵、防水。

(4)控制設(shè)備

由一系列控制器和傳感器組成，根據(jù)安裝部位的不同，測量控制機(jī)械自身和鏟刀的橫坡、縱坡、傾斜度等，并根據(jù)機(jī)載計算機(jī)傳來的校正信息對機(jī)械的鏟刀進(jìn)行控制，最終達(dá)到施工的設(shè)計位置。

33DGPS控制系統(tǒng)的優(yōu)越性

徠卡3DGPS控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于平地機(jī)、推土機(jī)等從事±石方施工的機(jī)械上，尤其適合大型土木工程、道路、機(jī)場，露天采礦等項目。其先進(jìn)的三維控制方法更是對傳統(tǒng)施工工藝進(jìn)行了革命性的改進(jìn)。

(1)同傳統(tǒng)施工方法的比較

傳統(tǒng)的施工方法要求先對項目現(xiàn)場進(jìn)行初測，然后開始項目設(shè)計，在根據(jù)項目設(shè)計結(jié)果進(jìn)行實地打樁放樣，工程機(jī)械施工，測量打樁放樣，工程機(jī)械再施工，再次測量打樁放樣……如此反復(fù)直至施工至設(shè)計位置。這種方法需要測量人員的大量工作，并且在反復(fù)的測量打樁放樣過程中造成了工程機(jī)械的閑置，機(jī)械駕駛員也要在駕駛機(jī)械的同時，以打好的樁為參照物，反復(fù)操作調(diào)整機(jī)械鏟刀一求施工接近設(shè)計位置，對駕駛員的技術(shù)水平和經(jīng)驗提出了很高的要求，也對施工現(xiàn)場的安全產(chǎn)生了隱患。使用徠卡3DGPS控制系統(tǒng)，由于能夠直接把設(shè)計資料輸入機(jī)載計算機(jī)，控制機(jī)械進(jìn)行施工，直至達(dá)到設(shè)計位置，真正實現(xiàn)了無樁施工，省去了測量人員的現(xiàn)場打樁放樣工作，減少機(jī)械閑置時間，駕駛員也可以專注于機(jī)械駕駛，由3D控制系統(tǒng)來實現(xiàn)鏟刀的控制工作，并能夠在很短時間內(nèi)精確達(dá)到最終的設(shè)計位置，對駕駛員的工作強度和技能要求大大降低。同時，任何設(shè)計上的更改都可以由駕駛艙中的機(jī)載計算機(jī)實現(xiàn)，施工后的結(jié)構(gòu)也可以輸出到項目辦公室，實現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)的實時無縫鏈結(jié)。使用徠卡3D控制系統(tǒng)，能夠徹底改變傳統(tǒng)的施工程序。經(jīng)過實際工程項目的檢驗，使用3D控制系統(tǒng)，至少提高了30％的施工效率。

(2)GPS解決方案的優(yōu)越性

使用徠卡3DGPS控制系統(tǒng)，直接把工程設(shè)計數(shù)據(jù)用于施工，減少了不必要的誤差；GPS基站和施工機(jī)械之間不需要保持通視，特別適合大型土木工程項目；系統(tǒng)一次設(shè)置就可以保證連續(xù)施工。利用一個基站，能夠同時控制多臺設(shè)備，控制范圍達(dá)到10kin，還可以根據(jù)需要擴(kuò)大控制范圍；3DGPS控制系統(tǒng)能夠全天候施工，不受天氣和光線的影口隨著施工效率的提高，顯著縮短工期；系統(tǒng)精確度達(dá)到30ram，能夠節(jié)約大量施工材料，提高施工質(zhì)量。徠卡3DGPS控制系統(tǒng)真正實現(xiàn)了無樁施工，大大減少了工作量，同時GPS接收器還可以單獨用于前后的現(xiàn)場測量工作，是全站儀之外的一個高端測量儀器。

4GPS控制系統(tǒng)的發(fā)展情景

國外目前非常廣泛的使用裝備GPS控制系統(tǒng)的工程機(jī)械，使工程機(jī)械實現(xiàn)了真正的三維定位，工作效率大大提高，減少了重復(fù)工作及機(jī)械操作成本。主要特點如下：

(1)實現(xiàn)室內(nèi)完全控制在控制室內(nèi)真正的3D顯示及控制機(jī)械，非常顯著的減少測量和土地平整檢查工作，大大提高機(jī)械的利用率。在控制室內(nèi)，操作手可以看到整個工地的土方乎整度。沒有達(dá)到設(shè)計要求的地方用不同顏色表示出來，使操作手無須測量人員的幫助，自己就清楚如何進(jìn)行下一步的工作。操作手通過3D顯示，導(dǎo)航機(jī)械，在無樁的情況下，準(zhǔn)確知道機(jī)械是否在設(shè)計及施工范圍內(nèi)工作。

(2)加快工作循環(huán)。在最少的監(jiān)測下，操作手自己知道下一步如何施工，減少很多不必要的工作環(huán)節(jié)，加快工作循環(huán)，節(jié)約時間，加快工期。

(3)減少重復(fù)工作?？稍诳刂剖覂?nèi)第一時間直接得到設(shè)計信息，并可據(jù)此直接更改設(shè)計不合理之處，減少重復(fù)工作，降低工作成本。

(4)改善材料利用率精確的土方平整度，確保不浪費基層材料，大大提高收益。材料的節(jié)省直接反饋到經(jīng)濟(jì)效益。

(5)實時數(shù)據(jù)交換功能。使用裝有GPS的工程機(jī)械。在控制室內(nèi)裝有專用的控制箱和顯示器，使用數(shù)據(jù)卡可以實時進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，接受任何軟件設(shè)計的圖紙到系統(tǒng)中。