智能化喷涂装备在建筑保温中的应用及技术创新

在绿色低碳发展理念全面推进的时代背景下，外墙保温施工是建筑围护结构热工性能提升的关键环节，其施工质量与效率直接影响建筑能耗指标与运行性能，然而，传统保温施工方式，普遍存在喷涂均匀性差与材料利用率偏低等问题，难以满足复杂建筑结构下智能化施工的技术要求。随着智能制造与建筑工业化深度融合，基于高精度喷涂路径规划与实时参数自适应调控等核心功能的智能化喷涂装备，逐步应用于建筑保温施工场景，并以其施工连续性强与响应速度快等特征，推动保温工程，从依赖人工经验，向基于数字化控制的智能喷涂转型。

1 智能化喷涂装备在建筑保温施工中的应用

在智能建造理念加速渗透建筑产业体系的背景下，智能化喷涂装备在建筑保温施工中的集成化应用正成为提升施工质量一致性、作业效率与环境适应性的关键路径，该类装备广泛嵌入图像识别、传感控制、自动导航、高精度喷涂与多源数据交互等核心子系统，构建起由感知层、决策层与执行层构成的多维联动作业体系，如下图1 所示：

图1 智能化喷涂装备系统架构图

图 1 系统架构中，视觉检测系统根据高速工业相机与图像识别算法对施工墙体表面，进行三维建模与缺陷识别，其输出的数据，经由高集成度控制系统，进行实时处理，生成用于驱动喷涂路径的指令集，传感器系统同步监测环境参数，材料状态与喷涂一致性指标，并将控制指令回传至执行机构，喷涂机器人依据指令控制喷枪，沿预设轨迹进行动态喷涂作业，液体输送系统则根据变频控制泵，比例阀组与智能稳压组件实现对保温浆料流速，压力与配比的精细调节，喷涂材料来源于多通道涂料储存罐，经由智能计量与自动切换机制适配聚氨酯与无机纤维等多类保温介质，在全过程中视觉识别，以及作业执行形成闭环控制链条，有效避免因人为操作误差或施工环境波动，所导致的喷涂厚度不均或保温层脱落等质量缺陷，显著增强保温施工的智能化水平，为构建高性能建筑围护结构体系提供技术支撑 。

2 关键技术创新

2.1 智能识别与路径优化算法

在智能化喷涂装备的结构识别与动态路径生成模块中，智能识别与路径优化算法，是实现对复杂建筑外立面精准感知的核心技术，其依托图像感知链条由图像信息获取、图像预处理、图像特征提取与图像识别四级结构构成，如下图2 所示：

图2 智能识别与路径优化流程图

其中图像信息获取，采用多通道工业视觉系统结合深度摄像模组，实现目标表面形态重建，图像预处理根据中值滤波与直方图均衡化提升边缘识别精度，特征提取，则引入改进型卷积神经网络（CNN）进行语义分割与特征编码，以形成可控结构点集，而路径优化过程中采用基于 A*启发式搜索算法的实时轨迹生成模型，结合目标函数：

f(n)=g(n)+h(n)

其中 f 表示从起点到目标点的路径总代价， g(n) 为当前节点实际代价， h(n) 为估算代价函数，在喷涂作业中表现为喷涂头从当前位置移动至未喷区域时的材料流损耗与时间代价加权评估，该函数在节点更新过程中不断调整为：

g(n)=g(npreν)+d(n_prev,n)

h(n)=α⋅D_Euclidean(n,n_target)+β⋅Δθ(n)

为当前喷涂点与上一区域之间的空间距离， 为喷涂角度偏移修正量， 、 为方向偏移与直线距离的联合加权系数，通过该启发函数动态规划路径节点排列优先级可实现对复杂曲面、异形立面与遮挡区域的精准轨迹绕行与冗余覆盖控制，进一步将喷涂路径序列 {P_i}_i=1^m 映射为执行机构的指令序列{ i}im1，以降低喷涂重叠率和空喷率，进而根据闭环控制系统与误差反馈机制调整轨迹响应精度与喷幅控制参数，实现对施工表面的连续扫描，动态决策与精准执行一体化作业过程[2]。

2.2 多材料切换与参数调控技术

智能化喷涂装备在多材料切换与参数调控技 响应速率的供料切换系统与材料物性自识别单元与喷涂参数闭环控制集 管路与电子比例阀阵列组成智能供料控制平台，其关键在于实现 压力等核心指标的实时监测与动态调整，在实际工程中常用的保 料等，不同材料在物性差异显著的背景下，对喷涂系统的控制参数提出精细化响 类典型保温材料在智能喷涂系统中对应的关键参数调控数据集：

表1 五类典型保温材料在智能喷涂系统中对应的关键参数调控数据

2.3 人机协同与远程控制系统创新

在人机协同与远程控制系统创新方面，智能化喷涂装备融合嵌入式控制架构、5G 通信模块、云端任务调度平台与边缘计算单元，构建具备双向数据联动与智能容错调节能力的协同控制体系，根据多模态人机交互接口，嵌入语音指 trianglelefteq 识别与图形界面控制模块，形成集任务参数配置，工况反馈与施工策略预设于一体的作业前端控制链路，作业过程中远程监测系统，基于设备状态量采集与作业行为图谱实时构建，实现喷涂轨迹与耗材曲线的动态可视化呈现，远程操作端，可调用云端知识库，并结合本体作业模型执行智能干预与自动调度，实现人机双向协同调度与跨系统数据融合，系统异常自诊断模块，基于模糊决策与状态推理算法，对运行偏差进行多源识别，并执行故障等级分级判定与应急操作逻辑生成，全面提升建筑保温喷涂装备，在多任务环境下的作业适应[4]。

3 案例分析

3.1 优化案例分析

在某老旧住宅小区保温系统节能改造工程中，项目建筑群体结构复杂，墙面老化程度不一，传统人工喷涂施工方式存在喷涂厚度偏差大与施工 重制约保温改造目标的达成。为此，项目团队引入集成图像识别与路径优化算法、多材料切 技术以及人机协同与远程控制系统的智能化喷涂装备，对项目外墙保温系统实施高密度聚氨酯发泡与石墨聚苯涂料复合喷涂作业[5]。

3.2 优化成效分析

采用三维视觉识别模块对非规则立面实施高精度建模，结合 A*路径优化算法实时生成分区喷涂轨迹，根据喷涂机器人与控制平台间的远程双向交互 实现复杂区域的高一致性连续喷涂作业，同时，多通道供料与自适应参数调控系统依据材料特性切换喷压参数，远程运维端可在云平台动态监测各节点设备运行状态与作业质量，形成全过程的数字化施工闭环，技术应用前后施工成效对比如下表 2 所示：

表2 技术应用前后施工成效对比

从上面表格可以看出，智能化喷涂装备的集成应用在建筑保温改造项目中显著提升施工效率与安全性，降低材料浪费，人工负担与工程周期风险，具备极强的工程推广价值与应用复制潜力，尤其在人机协同远控机制支撑下，实现对多维场景的快速响应。

结语

综上所述，在“双碳”目标与建筑节能标准不断升级的时代背景下，推动建筑保温施工向智能化转型已成为行业发展的必然趋势，根据构建视觉感知驱动的路径规划模型，部署多参数协同控制的喷涂单元，并引入人机协同远控平台，实现复杂结构面的一致性喷涂。实践案例表明，该系统在节约人力成本与缩短工期等方面成效显著，展现出广阔的工程应用前景。

[1] 刘亮. 寒冷地区建筑外墙高阻燃喷涂硬泡聚氨酯保温施工检测技术研究[J]. 中国高新科技,2025,(08):122-123+126.

[2]行九晖,张蔷,王珂,等.智能维修装备自动喷涂性能研究[J].现代涂料与涂装,2024,27(08):40-42+53.[3] 胡淑 芬, 肖 能齐 . 建 筑 用 铝合 金 型材 表 面喷 涂 膜的 性 能研 究 [J]. 兵 器 材料 科 学与 工程,2024,47(06):80-84.

[4]方勇,史彩凤,董庆,等.室内建筑喷涂机器人设计关键技术研究[J].中国建设信息化,2025,(02):53-57.

[5]闵亮,邵宁,赵森,等.特大桥钢梁智能热喷涂装备的研发及应用[J].模具制造,2024,24(09):192-194.