淺談工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘 要：工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是確保工程機(jī)械安全使用的重要系統(tǒng)。工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的能否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，將對(duì)工程機(jī)械操作性能、安全與可靠性產(chǎn)生重要的影響。工程機(jī)械的安裝與使用，由于由多個(gè)零件構(gòu)成，功能不一，結(jié)構(gòu)不同，建立統(tǒng)一優(yōu)化的檢測(cè)系統(tǒng)十分必要。文章在分析工程機(jī)械一體化基本內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，利用相關(guān)理論與技術(shù)對(duì)工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)開(kāi)展了一系列的討論。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；一體化；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）29-0078-02

加強(qiáng)工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)，對(duì)于提高工程機(jī)械的使用性能、操作效率，提高其自身運(yùn)行的安全性與可靠性具有十分重要的意義。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步及優(yōu)化提供了新的物質(zhì)基礎(chǔ)和理論能量。本文將在探討工程機(jī)械一體化的基礎(chǔ)上，對(duì)于如何認(rèn)識(shí)目前工程機(jī)械一體化存在的各種問(wèn)題，提高工程機(jī)械的使用效率和操作性能進(jìn)行深入的探討和分析。

1 工程機(jī)械一體化及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化

1.1 工程機(jī)械一體化的定義

工程機(jī)械一體化是為了確保工程機(jī)械操作的舒適性、安全性以及可靠性而進(jìn)行的一系列的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安排。工程機(jī)械一體化主要是為了工程機(jī)械自身每個(gè)設(shè)備和構(gòu)件的功能得到良好的發(fā)揮，在確保使用工程機(jī)械安全可靠的基礎(chǔ)上，通過(guò)一系列的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從整體上最大程度的激發(fā)工程機(jī)械可以發(fā)揮的潛力和能量，從而使工程機(jī)械的使用效率和操作質(zhì)量得到最大程度的提升。工程機(jī)械一體化需要強(qiáng)有力的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)作為保障，實(shí)施工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)是為了促進(jìn)工程機(jī)械一體化的有效展開(kāi)，確保工程機(jī)械一體化的進(jìn)度和質(zhì)量，有效控制工程機(jī)械一體化過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。

1.2 實(shí)施工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的意義

將工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)引入到工程機(jī)械當(dāng)中，可以極大的改善工程機(jī)械的性能和質(zhì)量，使工程機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及安全性，操作性大大提高。例如工程機(jī)械的液壓技術(shù)與電子控制技術(shù)相結(jié)合，就可以大大提高工程機(jī)械的操作效率和質(zhì)量。目前微機(jī)處理器在工程機(jī)械應(yīng)用到相當(dāng)普及，并且取得了不錯(cuò)的效果。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，工程機(jī)械與機(jī)電一體化技術(shù)的融合達(dá)到了前所未有的高度，電子監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)深入到工程機(jī)械的諸多領(lǐng)域，并且還有拓展和擴(kuò)大的趨勢(shì)。一體化監(jiān)測(cè)將確保工程機(jī)械使用的可靠性得到極大提升，同時(shí)也可以保證工程機(jī)械不出現(xiàn)安全事故，提高操作的效率和質(zhì)量。通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于工程機(jī)械的使用性能、操作效率、安全與可靠性、節(jié)能、自動(dòng)化等多個(gè)方面都產(chǎn)生重要影響。但是需要指出的是使用工程機(jī)械的畢竟是人，因此在將一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引入到工程機(jī)械當(dāng)中的時(shí)候，不能忽略人的主體作用。要充分重視人的主動(dòng)能量，只有這樣才能更好的發(fā)揮一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用，提高工程機(jī)械的使用效率，推動(dòng)一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步。

2 現(xiàn)有工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)常見(jiàn)的問(wèn)題

現(xiàn)有的工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和設(shè)備由于不具有通用性，因此經(jīng)常出現(xiàn)各種問(wèn)題，導(dǎo)致工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能得不到良好的發(fā)揮，效率得不到提升。因此有必要認(rèn)識(shí)到目前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的各種問(wèn)題，然后采取針對(duì)性的措施加以解決，目前工程機(jī)械監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及設(shè)備存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不夠齊全

由于應(yīng)用到工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各種配件不夠齊全，型號(hào)不一，類型不同，因此各種測(cè)量型的儀表組合并不能完全滿足工程機(jī)械的監(jiān)測(cè)要求，從而造成對(duì)工程機(jī)械的一體化監(jiān)測(cè)無(wú)法發(fā)揮擁有的功能，存在諸多問(wèn)題，其中一個(gè)突出表現(xiàn)就是監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目不齊全。工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目涉及的范圍和領(lǐng)域非常豐富，常見(jiàn)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包含了電流、氣壓、電流、氣壓、油壓、油溫、水溫、轉(zhuǎn)速等，而對(duì)于這些項(xiàng)目?jī)H僅依靠一個(gè)設(shè)備或者不同類型的設(shè)備組合是不行的，因此在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不夠齊全，直接影響了工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)的效果和質(zhì)量，例如關(guān)于電壓的監(jiān)測(cè)設(shè)備就一般具有對(duì)油壓的監(jiān)測(cè)功能，無(wú)法計(jì)算相應(yīng)的流量和工作時(shí)間數(shù)等。

2.2 監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量不過(guò)關(guān)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正?；?/p>

多數(shù)用于工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)的設(shè)備在質(zhì)量上由于無(wú)法匹配工程機(jī)械的性能和操作系統(tǒng)，因此其監(jiān)測(cè)的儀表過(guò)多而且比較復(fù)雜，其面板的布置也相當(dāng)不方便?，F(xiàn)有的監(jiān)測(cè)儀表大多是很多廠家外購(gòu)的產(chǎn)品，其種類型號(hào)都是不同的，因此用于工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)的儀表種類繁多，質(zhì)量上無(wú)法完全達(dá)到工程機(jī)械一體化工作的要求，而且由于大小，樣式存在差異，導(dǎo)致工程機(jī)械一體化的儀盤表看起來(lái)十分混亂，不容易觀察和監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)，直接影響到了工程機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行的正?；?，影響工程機(jī)械一體化的工作效率和質(zhì)量。

2.3 工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)設(shè)備容易損壞而出現(xiàn)故障

在工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，由于種類、型號(hào)繁多，生產(chǎn)廠家不同導(dǎo)致其在工作中無(wú)法正常運(yùn)行。再加上在運(yùn)行中，如果工程機(jī)械的操作使用人員對(duì)于某個(gè)型號(hào)的設(shè)備的工作原理不能理解，或者理解不透，都會(huì)帶來(lái)種種問(wèn)題。此外受到生產(chǎn)廠家技術(shù)水平的影響，監(jiān)測(cè)設(shè)備由于工作環(huán)境不合理，不恰當(dāng)，導(dǎo)致這些設(shè)備容易損壞和失效。

如果工程機(jī)械在使用與操作過(guò)程中，一些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備不能經(jīng)常性的使用，就會(huì)導(dǎo)致這些設(shè)備在工程機(jī)械操作過(guò)程中失去作用，而操作人員只能在工程機(jī)械監(jiān)測(cè)設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，完全依靠自身的經(jīng)驗(yàn)去判斷和操作，直接影響了工程機(jī)械的使用效率和質(zhì)量。

2.4 工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)復(fù)雜不容易操作

對(duì)于工程機(jī)械一體化的監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，提高其系統(tǒng)的操作性將是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前很多機(jī)械上的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都是安裝比較復(fù)雜的設(shè)備，在信息的傳遞上效率不高，傳遞所使用的方式也比較落后。例如有些監(jiān)測(cè)設(shè)備的信息傳遞主要依靠管路傳遞，這些管路的使用不但增強(qiáng)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難度而且對(duì)于安全性以及信息傳遞的可靠性也造成影響。因此優(yōu)化工程機(jī)械一體化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是十分必要的。

3 工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

3.1 工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件準(zhǔn)備

本系統(tǒng)主要由傳感器、中央處理器、顯示裝置、控制裝置四大部分組成。由于工程機(jī)械監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所要測(cè)量的參數(shù)較多，且類型不同，所以要采用的傳感器也就依具體情況來(lái)選用，但總體的原則是均采用現(xiàn)代電子式傳感器，即可提高測(cè)量精度，也有利于對(duì)信息的傳遞與處理。如電磁式速度傳感器、熱電偶溫度傳感器、半導(dǎo)體壓力傳感器、渦流流量傳感器、熱線流量傳感器等。中央處理器可采用目前比較成熟的單片機(jī)處理種功能的軟、硬件技術(shù)。以日本東芝公司生產(chǎn)的單片機(jī)TMP87CH46N/47U為例，其ROM為16 kB，RAM為512 kB，有8個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器，2個(gè)8位計(jì)時(shí)器和2個(gè)16位計(jì)時(shí)器等，且具有功能強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，其RAM可實(shí)時(shí)采集并存貯機(jī)械在一定時(shí)間內(nèi)的測(cè)量參數(shù)，需要時(shí)可通過(guò)處理器的輸出接口輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。顯示裝置可采用目前較為流行的彩色圖文液晶顯示屏，由于采用全固體器件，工作可靠，便于適應(yīng)工程機(jī)械的使用要求。目前常見(jiàn)的此種顯示屏可具有內(nèi)置國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)、串行通訊速率20k/s、指令代碼編程、16種顏色、單一電源供電等功能，而且可以以模擬與數(shù)字共同顯示方式顯示所測(cè)數(shù)據(jù)，即直觀，又準(zhǔn)確，完全可以適應(yīng)工程機(jī)械監(jiān)測(cè)的顯示之用。控制裝置可隨時(shí)控制顯示模式，選定顯示參數(shù)，各測(cè)量參數(shù)即可固定顯示，也可按控制裝置的設(shè)定自動(dòng)輪流顯示。

系統(tǒng)開(kāi)始工作后，各個(gè)傳感器直接將收集的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換然后發(fā)送至處理器，處理器通過(guò)專家系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行判斷，如果經(jīng)過(guò)分析判斷系統(tǒng)為正常狀態(tài)，那么則繼續(xù)監(jiān)測(cè)工作，如果判斷系統(tǒng)為異常，則開(kāi)始報(bào)警。然后系統(tǒng)會(huì)自行開(kāi)始對(duì)出現(xiàn)的故障和問(wèn)題進(jìn)行診斷，以發(fā)現(xiàn)其故障原因，并提示出可以采取的維修方式和方法。如果通過(guò)診斷發(fā)現(xiàn)不了原因，則需要將發(fā)生故障時(shí)的各種技術(shù)參數(shù)記錄下來(lái)，然后借助專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)將這些故障記錄下來(lái)，從而形成知識(shí)庫(kù)。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件利用中央處理器自身的控制指令，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，通過(guò)編程器輸入CPU，機(jī)械啟動(dòng)后，該系統(tǒng)自動(dòng)加電啟動(dòng)，經(jīng)對(duì)各端口及寄存器進(jìn)行初始化后，開(kāi)始接收各傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)端口檢驗(yàn)，將接收到的數(shù)據(jù)與該端口測(cè)量參數(shù)的故障極限數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若超出正常數(shù)據(jù)值，則經(jīng)聲光方式給予報(bào)警，若所測(cè)數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，則不予報(bào)警，并將數(shù)據(jù)存入RAM，然后將數(shù)據(jù)送入顯示模塊進(jìn)行顯示。為有效利用該系統(tǒng)的功能，各測(cè)量數(shù)據(jù)由軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)存入其RAM內(nèi)，需要時(shí)可通過(guò)系統(tǒng)的輸出接口輸入到外部計(jì)算機(jī)內(nèi)，在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，以進(jìn)一步了解其工作狀況及故障發(fā)生時(shí)的情況。從以上分析來(lái)看，關(guān)于工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)工程機(jī)械自身的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)基本目標(biāo)是要注重監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性有穩(wěn)定性，要在注重經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，采取一些相對(duì)簡(jiǎn)單而又能應(yīng)付惡劣工作環(huán)境的設(shè)備，從而提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體性能。

4 結(jié) 語(yǔ)

加強(qiáng)工程機(jī)械一體化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為改善工程機(jī)械一體化作業(yè)精確度和效率的重要途徑。針對(duì)目前監(jiān)測(cè)設(shè)備容易出現(xiàn)各種問(wèn)題的實(shí)際情況，本文對(duì)于工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，可以在某種程度上解決當(dāng)前工程機(jī)械一體化操作帶來(lái)的問(wèn)題，從而提高工程機(jī)械一體化運(yùn)行的效率和質(zhì)量?？傊?，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將微電子控制技術(shù)作為核心的機(jī)電一體化監(jiān)測(cè)技術(shù)必將在工程機(jī)械使用以及操作、改造中發(fā)揮重要的作用，極大推動(dòng)工程機(jī)械自身性能的改進(jìn)和技術(shù)的創(chuàng)新，這對(duì)于推動(dòng)工程機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，提高工程機(jī)械的使用效率，將產(chǎn)生重要的影響和價(jià)值。相信未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍將會(huì)更加的廣泛和深入，因此工程機(jī)械一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計(jì)作為一個(gè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究課題具有深遠(yuǎn)的意義。

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