淺談無線電液控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景

夏珺璋

引言：文章詳細(xì)闡述了無線電液控制技術(shù)的工作原理，國內(nèi)外研究發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢，并結(jié)合盾構(gòu)管片拼裝機(jī)探討了其在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用。

無線電液控制技術(shù)，結(jié)合了電液控制技術(shù)和無線通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它可以廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械等領(lǐng)域。無線電液控制技術(shù)的應(yīng)用不但提高了工程機(jī)械的自動化程度和可操作性，還大大改善了操作人員的工作環(huán)境，降低了由于視覺受限制所帶來的誤操作事故。在工程機(jī)械如建筑業(yè)、采礦業(yè)等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，加快了國家工業(yè)化的進(jìn)程。

一、無線電液控制技術(shù)基本原理

無線電液控制技術(shù)的基本工作原理：首先，無線電液控制系統(tǒng)將操作者或機(jī)器的控制指令進(jìn)行數(shù)字化處理（包括對信號的濾波，A/D轉(zhuǎn)化等處理），變?yōu)橐子谔幚淼臄?shù)字信號；其次，對數(shù)字指令信號進(jìn)行編碼處理；再次，指令信號在經(jīng)發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后，通過發(fā)射天線以無線電波的方式傳遞給遠(yuǎn)處的接收系統(tǒng)。最后，接收系統(tǒng)通過接收天線把帶控制指令的無線電波接收下來，經(jīng)過解調(diào)和解碼，轉(zhuǎn)換為控制指令，實(shí)現(xiàn)對各種類型閥的進(jìn)行控制。

由于無線電液控制技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域占有重要地位，它也越來越受到各國的重視，許多國家都投入了很多的技術(shù)力量和資金進(jìn)行研究開發(fā)。雖然紅外遙控也可以實(shí)現(xiàn)電液控制技術(shù)的遠(yuǎn)程遙控，但是由于紅外遙控存在對工作背景要求高、能耗高、傳輸距離短（一般不會超過10米），且必需在同一直線上，中間不能有任何障礙物以及易受工業(yè)熱輻射影響等缺點(diǎn)，使得無線電液控制技術(shù)成為當(dāng)前研究的主要方向。

二、無線電液控制技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及趨勢

（一）無線電液控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

最初，遙控電液控制系統(tǒng)都是采用有線遙控方式進(jìn)行的。早在60年代初期，人們就能利用拖纜遙控裝置來控制液壓機(jī)械上的手動、電液多路閥，操作時(shí)通過拖纜遙控裝置上的雙向單軸搖桿輸出線性比例信號來控制電液比例多路閥，線控盒搖桿的信號完全能模擬液壓多路閥上手動拉桿的動作。雖然這種方式也可以使操作人員在作業(yè)區(qū)外對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操作控制，但是由于控制信號在電纜線中的衰減，使得遙控的距離有限，同時(shí)由于電纜線的存在，影響了操作的靈活性，而且數(shù)米長的電纜經(jīng)常是生產(chǎn)事故中的主要根源。

隨著無線電技術(shù)的成熟，把無線電技術(shù)引入電液控制系統(tǒng)成為了可能。由于無線電液控制技術(shù)是通過無線電波來傳遞控制指令，完全消除了拖纜式遙控裝置所帶來的故障隱患。但是一開始的無線電液控制系統(tǒng)都只能發(fā)射簡單的指令，如：打開/關(guān)閉等指令。進(jìn)入70年代后，隨著大規(guī)模集成電路及專用微處理器的出現(xiàn)，開發(fā)出了可靠性更高的手持式無線遙控系統(tǒng)。后來，隨著數(shù)字處理技術(shù)的快速發(fā)展，無線數(shù)字通信技術(shù)的日趨成熟，利用數(shù)字通信技術(shù)的抗干擾能力強(qiáng)、易于對數(shù)字信號進(jìn)行各種處理等等的優(yōu)點(diǎn)，使得遙控系統(tǒng)的抗干擾性能逐步提高，安全性能大大改善；與此同時(shí)，模擬集成電路設(shè)計(jì)的迅速發(fā)展，各種高精度的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D）和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（D/A）的研制成功，并把他們應(yīng)用到無線電液控制系統(tǒng)中，使得無線電液控制系統(tǒng)不但能夠傳輸開關(guān)信號，也能夠傳輸模擬控制量并且對控制指令有較高分辨能力，也就是說，無線電液控制系統(tǒng)不但能夠控制普通的電磁開關(guān)閥，而且能夠控制比例閥。

由于無線電液控制技術(shù)既有電液控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又有無線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因此它有著很廣泛的應(yīng)用，特別是在工程機(jī)械領(lǐng)域中。無線電液控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用場合如工業(yè)行車、汽車吊、隨車吊、混凝土泵（臂架）車、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的管片拼裝機(jī)等。

80年代初，美國Kraft TeleRobtics和約翰·迪爾等公司，相繼開發(fā)出無線遙控系統(tǒng)，并應(yīng)用于挖掘機(jī)中，成功推出遙控挖掘機(jī)。其中，比較典型的是約翰·迪爾公司的690CR型遙控挖掘機(jī)。

1983年，日本小松制作所研究開發(fā)了各種工作裝置的微動控制和復(fù)合動作的無線電操縱，并成功改裝PC200-2型液壓挖掘機(jī)。

1987年，德國HBC公司研制成功應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域的工業(yè)無線電遙控裝置。這種遙控裝置采用了先進(jìn)的數(shù)字化通信技術(shù)，傳輸?shù)谋壤刂菩盘柊踩⒖煽亢蛯?shí)用，并對發(fā)射的指令有很高的分辨率；在接收端使用模擬技術(shù)可以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加速、減速動作與無線電遙控裝置發(fā)射器上的動作完全成比例，從而實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的無級控制。利用它，結(jié)合電液比例伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)、液壓比例多路閥和電液比例減壓閥及普通電磁控制開關(guān)閥，就可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的無線遙控。德國HBC無線電遙控系統(tǒng)采用的比例輸出信號（0-5V/10V、4-20mA、PWM0-2A）可與多個(gè)廠家電液多路閥信號匹配，可模擬手動操作方式達(dá)到與液壓控制系統(tǒng)互相間的協(xié)調(diào)。

與國外對無線電液控制技術(shù)的研究應(yīng)用相比較，國內(nèi)則相對比較晚，技術(shù)相對也落后一些。上海寶山鋼鐵公司于1997年引入HBC無線遙控系統(tǒng)、意大利FABERCOM的比例液壓伺服模塊，對黃河工程機(jī)械廠生產(chǎn)的ZY65型履帶式裝載機(jī)進(jìn)行了遙控改造，使其成為一臺遙控裝載機(jī)。

（二）無線電液控制技術(shù)研究未來發(fā)展趨勢

隨著數(shù)字通信技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展，把數(shù)字通信技術(shù)和高性能、高集成度的集成電路應(yīng)用到無線電液控制技術(shù)中，使得無線電液控制器的性能更加完善，可靠性更加高。它們都推動著無線電液控制技術(shù)的發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展使無線電液控制器硬件電路的可靠性提高，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能提供了可能性；（2）數(shù)字通信技術(shù)提高了無線電液控制器的性能；（3）編碼技術(shù)提高了無線電液控制器的抗干擾能力。

三、無線電液控制技術(shù)在盾構(gòu)管片拼裝機(jī)中的應(yīng)用

盾構(gòu)管片拼裝機(jī)，由電液比例多路閥控制各個(gè)方向執(zhí)行器動作，實(shí)現(xiàn)管片的拼裝。利用無線遙控系統(tǒng)控制電液比例多路閥的先導(dǎo)級就可以控制進(jìn)入多路閥的流量。采用電液比例技術(shù)能提高管片機(jī)的拼裝速度，有效地降低工程造價(jià)。

四、結(jié)語

總而言之，無線電液比例技術(shù)具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，在工程機(jī)械領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。將無線遙控技術(shù)應(yīng)用于盾構(gòu)管片拼裝機(jī)系統(tǒng)，將具有重要的工程應(yīng)用意義。不僅是大幅度提高了管片機(jī)的拼裝速度，也能有效的降低工程造價(jià)，節(jié)約成本，加快建筑業(yè)、采礦業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：鹽城市亭湖區(qū)城鄉(xiāng)住房和建設(shè)局）