工程機(jī)械的智能化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

摘要：

智能化在工程機(jī)械中的發(fā)展指明了良好的發(fā)展方向，本文鑒于此研究了單機(jī)集成化操作與智能控制技術(shù)、智能監(jiān)控、檢測(cè)、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)和基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)群集成控制與智能化管理技術(shù)，并且對(duì)工程機(jī)械的發(fā)展提出了相關(guān)的對(duì)策。

研究背景

在當(dāng)今社會(huì)，工程機(jī)械的發(fā)展對(duì)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展與推進(jìn)有著巨大的作用，智能化作為如今社會(huì)的一大亮點(diǎn)，在工程機(jī)械中也得到了鮮明的體現(xiàn)。工程機(jī)械的智能化為我國(guó)機(jī)械的發(fā)展指明了良好的發(fā)展方向，沿著智能化這條道路發(fā)展，工程機(jī)械必將在以后的工業(yè)化進(jìn)程中發(fā)揮更加重要的作用。綜上所述，對(duì)工程機(jī)械智能化的研究具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義與歷史意義。

就當(dāng)今而言，工程機(jī)械的智能化主要表現(xiàn)為三個(gè)方面，分別為：工程機(jī)械的單機(jī)集成化操作與智能控制技術(shù)，工程機(jī)械的智能檢測(cè)、監(jiān)控、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)修理，基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)群集成控制和智能化管理技術(shù)等。下面分別對(duì)這三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1.單機(jī)集成化操作與智能控制技術(shù)

根據(jù)基礎(chǔ)理論知識(shí)可知，工程機(jī)械集成化操作與智能控制技術(shù)包括許多方面，主要有負(fù)荷傳感全功率控制技術(shù)、電液控制自動(dòng)換擋變速器技術(shù)、可編程控制與無(wú)人操作技術(shù)、機(jī)電一體化控制技術(shù)等。

1.1自動(dòng)換擋技術(shù)

自動(dòng)換擋技術(shù)在工程機(jī)械中的運(yùn)用十分普遍，它對(duì)于提高工程機(jī)械的效益與作業(yè)質(zhì)量、完善使用性能、降低人員的勞動(dòng)強(qiáng)度等具有十分明顯的作用。一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)換擋技術(shù)可以分為液壓式與電液式兩種形式，其中電液式的自動(dòng)換擋形式與相關(guān)的工程機(jī)械控制具有相當(dāng)?shù)募嫒菪?，是?dāng)今工程機(jī)械電液一體化的重要發(fā)展方向。

1.2負(fù)荷傳感系統(tǒng)

對(duì)于負(fù)荷傳感系統(tǒng)，它具有控制性能好、壽命長(zhǎng)、節(jié)能、動(dòng)靜特性好、元件規(guī)格精致等特點(diǎn)，同時(shí)負(fù)荷傳感系統(tǒng)依靠壓差反饋，根據(jù)泵的壓力和輸出流量的變化克服恒流量和恒壓系統(tǒng)中的能量損失，進(jìn)而提高本系統(tǒng)的效率。利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，還能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能。

1.3無(wú)人駕駛技術(shù)

無(wú)人駕駛技術(shù)如今在工程機(jī)械方面也得到了很好的發(fā)展，作為工程機(jī)械的一個(gè)發(fā)展方向，無(wú)人駕駛技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用，對(duì)于提高工作人員的人身安全以及整個(gè)工程的工作效率具有十分明顯的作用，尤其是在易塌方地區(qū)、輻射較強(qiáng)、易爆地區(qū)、危險(xiǎn)礦井區(qū)、深海作業(yè)區(qū)甚至太空探索區(qū)以及其它危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)具有十分廣泛的運(yùn)用。其中機(jī)械人的出現(xiàn)、通信技術(shù)的發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用，日本、美國(guó)、澳大利亞、中國(guó)、俄羅斯等過(guò)在這方面有著重大的成果。

2.智能監(jiān)控、檢測(cè)、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)

電子監(jiān)控與故障診斷指的是對(duì)工程機(jī)械進(jìn)行在線的監(jiān)控、檢測(cè)、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程故障診斷、維護(hù)等，具有數(shù)字化、智能化與自動(dòng)化等特性。從上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始，隨著微型計(jì)算的發(fā)展，國(guó)外的相關(guān)的機(jī)械廠家就逐漸的將微機(jī)應(yīng)用到工程機(jī)械上面，并且取得了相當(dāng)?shù)某煽?jī)。例如美國(guó)卡勒公司在裝載機(jī)上面安裝了電子監(jiān)控系統(tǒng)，可以檢測(cè)出主要構(gòu)件的故障和潛在問(wèn)題，并發(fā)出相關(guān)的警告與顯示。近年來(lái)，外國(guó)的廠商在電子系統(tǒng)里面加裝了數(shù)據(jù)的記錄儲(chǔ)存器和輸出接口，能夠供維修人員參考，與此相比，我國(guó)在相關(guān)方面的研究比較落后，電子監(jiān)控與故障診斷等相關(guān)技術(shù)仍處于試用階段。

在電子監(jiān)控與故障診斷技術(shù)中，傳感器是十分關(guān)鍵的部位，隨著世界傳感器的發(fā)展，多傳感融合技術(shù)涉及了工程機(jī)械構(gòu)件由于疲勞斷裂、磨損、彈性或者塑性變形在壓力、振動(dòng)、流量、溫度等方面的反映。電子監(jiān)控與診斷技術(shù)要求相關(guān)器材具有很強(qiáng)的工作能力與很低的故障率，必須實(shí)現(xiàn)定位準(zhǔn)確、跟蹤準(zhǔn)確、識(shí)別精準(zhǔn)。我國(guó)在傳感器相關(guān)技術(shù)方面比較落后，相關(guān)的比較先進(jìn)的器材都需要從國(guó)外進(jìn)口。

3.基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)群集成控制與智能化管理技術(shù)

當(dāng)前，基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)群集成控制與智能化管理技術(shù)在大型工程上面的運(yùn)用顯得十分普遍與迫切，它包括機(jī)群優(yōu)化配置、智能調(diào)度、協(xié)同控制及數(shù)據(jù)通信技術(shù)等。1）虛擬現(xiàn)實(shí)與機(jī)群控制技術(shù)。機(jī)群控制技術(shù)指的是機(jī)群的最優(yōu)配置或者最佳組合，以機(jī)械化作業(yè)機(jī)群系統(tǒng)作為研究對(duì)象，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、模擬仿真等方法，通過(guò)建立目標(biāo)函數(shù)來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)。2）智能管理系統(tǒng)。在工程的施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到許多不可預(yù)見(jiàn)的突發(fā)事件，直接影響工程的正常運(yùn)行，因此需要對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，對(duì)相關(guān)的車輛調(diào)度、資源進(jìn)行分配與組合，以低成本、高效率的完成項(xiàng)目工程，而所有的這些都需要建立一個(gè)智能的管理系統(tǒng)。3）全球定位系統(tǒng)。如今全球定位系統(tǒng)不只是運(yùn)用到偵查案件中，在機(jī)械工程中也有明顯的運(yùn)用，并且為工程機(jī)械的發(fā)展貢獻(xiàn)了巨大力量。

4.發(fā)展對(duì)策

機(jī)械工程的發(fā)展需要國(guó)家相關(guān)部門的足夠重視，才能在工程機(jī)械方面有所進(jìn)步，可以采用的對(duì)策有：1）綜合利用自動(dòng)控制和多傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)工程機(jī)械集成化操作與控制系統(tǒng)；2）通過(guò)分布在工程機(jī)械各個(gè)部件上面的傳感器接收的信息，研究開(kāi)發(fā)工程機(jī)械故障診斷技術(shù)；3）將人工智能、微電子、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)應(yīng)用到研究開(kāi)發(fā)工程機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能維護(hù)中；4）重視對(duì)工程機(jī)械機(jī)群控制及智能化管理系統(tǒng)；5）加強(qiáng)機(jī)群控制的新一代只能原型樣機(jī)研制。