工程機械的智能化發(fā)展趨勢探究

胡春毅　郭凱

【摘 要】工程機械的智能化是工程機械領域發(fā)展的重要趨勢，要廣泛采用新興網(wǎng)絡技術、計算機技術、地理地位系統(tǒng)技術等，結合我國工程機械發(fā)展的現(xiàn)狀，加大科研創(chuàng)新力度，加快技術應用速度，提升工程機械領域的核心競爭力。針對工程機械智能化的發(fā)展趨勢，提出相關的措施。

【關鍵詞】工程機械；智能化；發(fā)展趨勢；發(fā)展對策

1.工程機械智能化的現(xiàn)狀

當前社會，科學技術日新月異，獲得了飛速的發(fā)展，在當前現(xiàn)代化施工項目中對大型機械化提出了更高的要求，工程機械不僅要完成集成化作業(yè)，還應該具備智能化控制。所謂智能化控制，即是工程機械要以智能化的網(wǎng)絡機群為基礎，進行協(xié)同化的控制，最終實現(xiàn)項目的低耗、高效，并且在較短的時間內(nèi)完成施工項目。新時代工程機械發(fā)展的重要方向是工程智能化、自動化、集成化。

21世紀以來，網(wǎng)絡信息化、計算機智能化在工業(yè)技術領域得到了較大的發(fā)展。在現(xiàn)代化的機械工廠，無論從材料的運入，裝卡定位，機床啟停，參數(shù)調(diào)整，切削加工，工件拆卸，還是到運輸都可以實現(xiàn)全數(shù)字化、全自動化，無人值守；一輛普通轎車可以裝備數(shù)十個微計算機控制系統(tǒng)，如發(fā)動機 ECU、變速器 TCU、自動防抱死（ABS等）、制動力分配（EBD/CBC等）、剎車輔助（EBA/BAS/BA等）、牽引力控制（ASR/TCS/TRC等）、車身穩(wěn)定控制（ESP/DSC/VSC等）、定速巡航控制、自動空調(diào)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)總線通信控制、路徑導航、遠程定位通信服務系統(tǒng)以及車載影音系統(tǒng)等，這些部件的核心是計算機微控制器，其工作原理是計算機微控制器通過傳感器感知外界動態(tài)信息并接受駕駛員操作指令，通過內(nèi)部核心控制策略進行智能分析操作，輸出控制指令，準確、及時地控制執(zhí)行元件作出響應，從而達到理想的控制目的。

2.工程機械智能化與信息化的主要方向

工程機械信息化與智能化主要是指在工程機械中采用信息集成與智能控制技術，使工程機械具備一定的自我感知、自主決策和自動控制的功能，其從屬于工業(yè)智能機器人范疇。伴隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，適應現(xiàn)代施工項目大型化的需求，新一代工程機械在實現(xiàn)集成化操作和智能控制的基礎上要獲得項目施工的高效、低耗。

2.1發(fā)動機智能控制

柴油機是工程機械發(fā)動機通常采用的，它的智能電控系統(tǒng)主要由發(fā)動機微控制器、高速電磁閥和各種傳感器等組成。柴油機智能電控系統(tǒng)通過控制最佳的燃油噴射時間、噴油壓力和噴油量等，有效地調(diào)節(jié)發(fā)動機動力輸出與負載、環(huán)境因素匹配度，在滿足發(fā)動機動力要求的基礎上，提高燃料的利用率，確保發(fā)動機排出的廢氣符合環(huán)境控制法規(guī)要求。其基本工作原理是微控制器（ECU）根據(jù)發(fā)動機曲軸轉速和油門踏板信號，以及水溫、進氣溫度、進氣壓力和進氣量等輸入信號，按照預置的控制策略確定出最佳噴油量與噴油正時。系統(tǒng)一般還配置 CAN總線與整機控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)整機的智能化協(xié)調(diào)控制。

2.2 牽引/變速控制

行駛是工程機械的重要功能之一，然而不同的工程機械行駛系統(tǒng)動力傳動路線差異十分明顯，因為其內(nèi)部設置不同，比如將發(fā)動機與變速器相連，發(fā)動機與變矩器連接后再連接變速器的，還有發(fā)動機與液壓泵直接連接的。針對不同的機種，牽引/變速控制要根據(jù)駕駛操作意圖，控制機器行駛速度，使發(fā)動機運行與行駛系統(tǒng)狀況相匹配，達到行駛順暢與節(jié)約燃料的目的。

2.3 工程機械遠程監(jiān)控與服務系統(tǒng)

現(xiàn)代計算機技術、網(wǎng)絡技術和GPS/GIS地理信息技術的快速發(fā)展，使得遠程監(jiān)控與服務技術發(fā)展日益完善，也被廣泛應用于許多行業(yè)，如公交、出租車、物流、農(nóng)業(yè)機械以及軍事領域等。在工程機械行業(yè)， GPS/GIS、GSM/GPRS、Internet和數(shù)據(jù)庫等技術也得到了廣泛的應用，遠程監(jiān)控服務系統(tǒng)實時監(jiān)測工程機械所在位置，監(jiān)測產(chǎn)品實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品可能的極限工作狀態(tài)，準確地對各種參數(shù)做出不同等級的報警，防止危險發(fā)生。監(jiān)控服務平臺作用重大，提供大量產(chǎn)品相關服務，如定位/歷史軌跡、作業(yè)歷史記錄、故障診斷、呼叫/信息查詢服務、服務人員調(diào)度、按揭銷售管理、車輛殘值評估和銷售趨勢評估等。這些都為工程機械生產(chǎn)廠商、經(jīng)銷/租賃商以及最終用戶，提供不同的個性化服務，進而增強生產(chǎn)企業(yè)的競爭能力，提高用戶的企業(yè)管理水平與生產(chǎn)效率，實現(xiàn)工程機械相關方合作多贏的關系。

3.工程機械智能化的發(fā)展對策

工程機械化在新興科技的發(fā)展背景下得到了長遠的發(fā)展，其對數(shù)字化技術、機器人技術、智能技術、網(wǎng)絡技術、高性能技術進行的綜合利用，對我國現(xiàn)有的工程機械加以系統(tǒng)化的性能提升和技術改造，也取得了一定的進步。但是還要充分結合我國國情，不斷加大自主創(chuàng)新力度，對工程機械的新型主導產(chǎn)品進行研制，使我國在工程機械方面不斷提高國際競爭力，形成產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)模式。

第一，要對微電子、計算機、多傳感器、自動控制等技術進行綜合利用。因為這些技術是核心技術，更是關鍵性的單元技術。其主要功能是對工程機械中的職能控制系統(tǒng)和集成操作技術進行控制，角色重要，地位關鍵，自然成為首要解決的技術問題。

第二，對工程機械中的故障診斷系統(tǒng)和技術進行研究開發(fā)。故障診斷技術的先進直接影響安全建設，有必要投入相應的人力、物力進行研究創(chuàng)新?？梢酝ㄟ^對工程機械中的關鍵零部件進行傳感器的安裝，對工程機械的工作狀況進行收集，比如發(fā)動機的油壓、水溫、變速器油壓、在液壓系統(tǒng)中的油溫、在液壓系統(tǒng)中的回油背壓和燃油油量的運行參數(shù)等，同時結合故障的不同類型，進行不同等級的光、聲報警，來對工程機械的實際工作情況進行監(jiān)視，如遇緊急情況，控制系統(tǒng)會在司機沒有警覺的情況下自動停機，最終達到保障安全建設的目的。

第三，研究開發(fā)工程機械的智能維護和遠程監(jiān)控技術。廣泛使用人工智能、微電子、計算機的網(wǎng)絡通信等先進科學技術，收集工程機械中出現(xiàn)的各種故障，并對產(chǎn)品的故障原因、模式、預防措施、機理進行綜合分析，對各種容易出現(xiàn)故障的典型機械零部件進行故障診斷方法和機理的研究，如液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、軸承架、電器元件、氣制動閥、散熱器、制動加力器等方面。在對典型零部件中的故障模式庫進行建立和數(shù)據(jù)庫的構建基礎上，使得工程機械能夠建立起完備的診斷故障數(shù)據(jù)庫，達到對機械進行遠程的維護和操作的目的。

【參考文獻】

[1]孫正興，周良，丁秋林，余晶，洪濤.集成化工程機械CAD/CAM系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].計算機輔助設計與制造，1996（06）.

[2]賀尚紅，顏榮慶，李自光.工程機械產(chǎn)品圖庫管理信息系統(tǒng)的研究[J].工程機械，1998（05）.

[3]臧琳娜.淺談會計電算化風險與對策[J].中國新技術新產(chǎn)品，2008（12）.

[4]宋占偉，聞邦椿.工程機械組群動態(tài)組織與集成管理系統(tǒng)研究[J].筑路機械與施工機械化，2001（03）.

[5]劉納新.企業(yè)信息化建設中的問題及其對策分析[J].山西建筑，2004（05）.