工程機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用探究

尹幫軍

摘 要：機(jī)電一體化是一種機(jī)械電子工程，將其運用于工程機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，不僅能降低能源消耗，提高工程生產(chǎn)效率，還能優(yōu)化工程機(jī)械設(shè)備運轉(zhuǎn)流程，加強(qiáng)對工程機(jī)械設(shè)備運行流程的監(jiān)督，降低技術(shù)風(fēng)險發(fā)生率。本文闡述了機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用意義，分析了工程機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用新趨勢，探究了工程機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用實踐，以供參考。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械設(shè)備;機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用實踐

中圖分類號：TH-39;TU60文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）35-0062-03

Abstract： Mechatronics is a kind of mechanical and electronic engineering， its application in construction machinery and equipment can not only reduce energy consumption and improve engineering production efficiency， but also optimize the operation process of construction machinery and equipment， strengthen the supervision of the operation process of construction machinery and equipment， and reduce the probability of technical risks. This paper expounded the application significance of mechatronics technology in construction machinery and equipment， analyzed the new application trend of electromechanical integration technology in construction machinery and equipment， and explored the application practice of electromechanical integration technology in construction machinery and equipment for reference.

Keywords： construction machinery and equipment;electromechanical integration technology;application practice

當(dāng)前，社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，在推動科學(xué)技術(shù)發(fā)展的同時，也間接推進(jìn)各學(xué)科的深入融合和研究，對社會各行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。工程機(jī)械行業(yè)是社會經(jīng)濟(jì)必不可少的組成部分，在現(xiàn)代化信息技術(shù)發(fā)展與普及過程中，機(jī)械工程技術(shù)、產(chǎn)品功能、生產(chǎn)方式以及管理模式都有著較大程度的改變，機(jī)械工程已從傳統(tǒng)機(jī)械電氣化朝機(jī)電一體化方向發(fā)展[1]。機(jī)電一體化技術(shù)是將現(xiàn)代化信息技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等技術(shù)結(jié)合在一起，再綜合運用到工程機(jī)械當(dāng)中的新技術(shù)。加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械設(shè)備中的運用實踐，既順應(yīng)時代發(fā)展趨勢，又能滿足當(dāng)前機(jī)械工程對技術(shù)的特殊需求。然而，在各方因素影響下，社會對機(jī)電一體化技術(shù)提供了更高要求。為此，有必要研究機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械設(shè)備中的運用實踐，探究機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢。

1 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械設(shè)備中的作用

1.1 提高工程機(jī)械設(shè)備作業(yè)效率

基于機(jī)電一體化技術(shù)自動化作業(yè)這一特征，將其運用于污水處理工程機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，不僅能有效減少人力資源成本，還能提高污水處理工程作業(yè)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。在實際應(yīng)用中，機(jī)電自動化和傳統(tǒng)自控管理最大區(qū)別在于：傳統(tǒng)自控管理模式信息化建設(shè)落后，數(shù)據(jù)信息采集、信息檢測等系統(tǒng)功能建設(shè)不足，不能進(jìn)行實時監(jiān)測，技術(shù)管理存在較大漏洞，容易產(chǎn)生技術(shù)風(fēng)險。而機(jī)電自動化管理模式增加了數(shù)據(jù)信息自動采集功能、在線監(jiān)測水務(wù)系統(tǒng)、智能分析數(shù)據(jù)以及分級預(yù)警等功能，不但可以智能化采集和分析數(shù)據(jù)信息，擴(kuò)大數(shù)據(jù)信息收集和系統(tǒng)監(jiān)測范圍，而且能利用短信、光以及警報聲等方式及時通知管理人員，并給予相應(yīng)輔助決策建議，實現(xiàn)精細(xì)化管理[2]。

1.2 增強(qiáng)監(jiān)控效果

在污水處理工程項目中，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械當(dāng)中，可以實現(xiàn)自動化監(jiān)測，增強(qiáng)監(jiān)控效果。傳統(tǒng)污水處理機(jī)械設(shè)備涉及工藝流程較多，各系統(tǒng)結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，只有統(tǒng)一協(xié)調(diào)配合才能確保機(jī)械設(shè)備順利運轉(zhuǎn)。然而，由于該系統(tǒng)工程浩大，且工作人員精力有限，因此在發(fā)生技術(shù)故障時較難精準(zhǔn)判斷出故障部位和故障原因。而將機(jī)電一體化技術(shù)運用到機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，工程機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)能全面監(jiān)控機(jī)械設(shè)備運行情況，當(dāng)遇到突發(fā)故障時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警告，同時會自動監(jiān)測，分析查找故障部位和原因，并提出相應(yīng)輔助決策建議。工作人員能快速診斷故障原因，并及時解決故障，保證工程機(jī)械正常運行。

1.3 節(jié)能減排

受多種因素影響，傳統(tǒng)工程機(jī)械設(shè)備在節(jié)能減排方面建設(shè)不足，長期下來，容易影響周圍自然環(huán)境和居民生活。而將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到工程機(jī)械當(dāng)中，能有效較少資源消耗，加快機(jī)械設(shè)備綠色建設(shè)，既符合當(dāng)前社會發(fā)展情況，又能推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程。

2 工程機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用實踐

2.1 監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用實踐

在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用過程中，監(jiān)控技術(shù)是保證工程機(jī)械設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的核心，也是機(jī)電一體化技術(shù)的主要組成部分。擁有監(jiān)控技術(shù)的工程機(jī)械設(shè)備可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程跟蹤、監(jiān)控，成功打破了傳統(tǒng)監(jiān)控方式人力資源消耗大、成本高等短板。在工程機(jī)械運作過程中，監(jiān)控系統(tǒng)通過利用計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)等，可以隨時監(jiān)測工程機(jī)械設(shè)備運行情況，如果出現(xiàn)突發(fā)故障，監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時發(fā)出警報，解決機(jī)械設(shè)備故障，確保工程機(jī)械設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。例如，在污水處理工程中，以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以隨時分析污水處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并對污水處理過程進(jìn)行及時跟蹤，如此以來，管理人員能夠隨時查看污水處理情況，有助于后續(xù)工作開展。

2.2 自動化生產(chǎn)線應(yīng)用實踐

自動化技術(shù)主要是指通過運用微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等，使工程機(jī)械設(shè)備自動化運轉(zhuǎn)的新技術(shù)。在自動化技術(shù)引導(dǎo)下，工程機(jī)械設(shè)備能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)和運行。工程機(jī)械設(shè)備可通過應(yīng)用電子技術(shù)宏觀控制整個運行過程，比如，運用光電控制系統(tǒng)可實現(xiàn)自動化控制。另外，在工程機(jī)械設(shè)備體系當(dāng)中，機(jī)電一體化技術(shù)不僅能實現(xiàn)自動化控制，還能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化管理和操作，減少人力成本。例如，在進(jìn)行污水處理時，通過應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)中的自動化控制系統(tǒng)，對整個污水處理系統(tǒng)運行進(jìn)行宏觀控制，既能實現(xiàn)機(jī)械化管理，又實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化操作。

2.3 數(shù)控管理系統(tǒng)應(yīng)用實踐

在機(jī)電一體化技術(shù)體系中，數(shù)控管理系統(tǒng)是指在現(xiàn)有技術(shù)條件和資源環(huán)境下，通過運用計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)建立的數(shù)字化控制管理系統(tǒng)。數(shù)控管理系統(tǒng)可以提升機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用價值，也是機(jī)電一體化技術(shù)的核心。在工程機(jī)械運行中，數(shù)控管理系統(tǒng)最明顯的應(yīng)用特征在于使工程機(jī)械設(shè)備管理運轉(zhuǎn)更加精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化，加強(qiáng)對工程機(jī)械設(shè)備每項運轉(zhuǎn)流程的精細(xì)化管理，規(guī)范機(jī)械運轉(zhuǎn)流程，避免出現(xiàn)操作失誤，提高工程機(jī)械設(shè)備運行效率。以污水處理工程為例，通過運用數(shù)控管理系統(tǒng)可以收集和分析污水處理過程中涉及的數(shù)據(jù)信息，如鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)量、水泵提升流量、壓力、溫度、振動與噪聲等，在分析過程中，可以清楚了解污水處理環(huán)節(jié)和具體情況，還能根據(jù)數(shù)據(jù)分析信息發(fā)現(xiàn)潛在隱患，規(guī)避風(fēng)險，提高工程作業(yè)質(zhì)量。

2.4 智能管理系統(tǒng)應(yīng)用實踐

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化已逐步成為機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢。就實踐來看，將智能化技術(shù)運用到工程機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，可以進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械設(shè)備運行和管理系統(tǒng)，實現(xiàn)人工智能化運轉(zhuǎn)管理。比如，污水處理工程涉及較多技術(shù)工藝及相關(guān)系統(tǒng)程序，對工作人員專業(yè)技能要求較高，而加強(qiáng)智能管理系統(tǒng)應(yīng)用，可以省略較多繁雜處理程序，化繁為簡，使工程機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)設(shè)施更加精細(xì)化，便于員工管理和操作，實現(xiàn)智能化運行。

3 工程機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用新趨勢

3.1 智能化

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，智能化建設(shè)已成為當(dāng)前工程機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的新方向。所謂智能化，便是將現(xiàn)代化信息技術(shù)充分運用到機(jī)電一體化技術(shù)當(dāng)中，再滲入人工智能、運籌學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)以及生理學(xué)等新思想和新方法，模擬人工智能，使機(jī)械電子工程實現(xiàn)智能化、自動化運轉(zhuǎn)。就當(dāng)前機(jī)電一體化在工程機(jī)械設(shè)備中的運用情況來看，設(shè)備雖然實現(xiàn)了自動化運轉(zhuǎn)，但是仍舊需要人工操作，如設(shè)置參數(shù)等，自動化建設(shè)并不完全。而在未來機(jī)電一體化技術(shù)創(chuàng)新過程中，人工設(shè)置參數(shù)等操作將完全由智能化技術(shù)取代，不僅如此，機(jī)電一體化還將運用AI技術(shù)全面模擬人工智能系統(tǒng)，實現(xiàn)“智能化+自動化”全自動運轉(zhuǎn)模式。

3.2 綠色化

新時代，機(jī)電一體化技術(shù)的綠色化已是未來主要發(fā)展趨勢。目前，工業(yè)化迅速發(fā)展，在改善人們生活質(zhì)量和生活水平的同時，也帶來一定負(fù)面影響，如自然資源減少、生態(tài)環(huán)境遭受污染等。在這種情況下，人們呼吁保護(hù)環(huán)境，重視綠色發(fā)展，加強(qiáng)綠色建設(shè)已是當(dāng)今時代的發(fā)展趨勢。在設(shè)計、制造、使用以及銷毀的全生命周期中，綠色產(chǎn)品符合環(huán)境保護(hù)和人體健康要求，對生態(tài)環(huán)境危害較小，資源利用率較高。而制造綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，可以強(qiáng)化工程機(jī)械設(shè)備的綠色化和環(huán)保化，提高機(jī)電一體化系統(tǒng)利用效率，減少對周圍自然環(huán)境的危害。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

當(dāng)前，信息技術(shù)迅速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，也是互聯(lián)網(wǎng)時代的重要發(fā)展成就。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事以及教育等不同領(lǐng)域帶來巨大變革，也間接推動了這些行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。機(jī)械電子工程作為新時代工程機(jī)械設(shè)備運行的基本技術(shù)保障，將新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)深入運用到機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)當(dāng)中，可以進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)運行流程，提升機(jī)電一體化系統(tǒng)監(jiān)控水平和監(jiān)控質(zhì)量，實現(xiàn)自動化技術(shù)監(jiān)控，保障工程機(jī)械設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)運行的標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性，減少技術(shù)事故的發(fā)生率，提高工程機(jī)械設(shè)備整體運行質(zhì)量和運行效率。在未來機(jī)電一體化技術(shù)改革中，智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)操控、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險預(yù)警機(jī)制等都將是機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)改進(jìn)的新內(nèi)容。

3.4 微型化

伴隨微電子技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，微型化已成為機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢。通常，微型化的機(jī)電一體化產(chǎn)品具有體積小、耗能少、運動靈活等基本特征。機(jī)電一體化技術(shù)通過將微米技術(shù)、納米技術(shù)等融合在一起，再綜合運用到機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)中，能減少產(chǎn)品體積，便于工作人員操作，提高工作效率，降低人力成本。同時，這樣還能降低產(chǎn)品能源消耗，提高能源利用率，減少工程機(jī)械整體運行成本。未來，微米、納米等微型技術(shù)將會是機(jī)電一體化產(chǎn)品的核心技術(shù)保障，不僅對工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有積極推動作用，而且在軍事、通信等方面具有重要價值。

3.5 系統(tǒng)化

機(jī)電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)化是指系統(tǒng)可以自由組合形態(tài)，從而組合成新的系統(tǒng)功能，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間相互依存、相互影響，形成一個系統(tǒng)性的機(jī)械電子工程。從特征角度來看，機(jī)電一體化系統(tǒng)化最主要的表現(xiàn)有二。其一，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)之間可以靈活組合，同時也尋求子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制和綜合管理。簡而言之，子系統(tǒng)可以相互組合，形成新的系統(tǒng)功能，也可相互協(xié)調(diào)，達(dá)成綜合管理目標(biāo)，進(jìn)而提高總系統(tǒng)運轉(zhuǎn)效率。其二，機(jī)電一體化產(chǎn)品通信功能增強(qiáng)，智能化、人性化等性能增強(qiáng)，即更加注重產(chǎn)品和工作人員之間的關(guān)系，如模擬人工智能，實現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品自動化、智能化運轉(zhuǎn)，既能降低作業(yè)成本，還能提高作業(yè)質(zhì)量，減少誤差。

4 結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)是將電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等結(jié)合在一起，再綜合應(yīng)用到工程機(jī)械設(shè)備中的新技術(shù)。在機(jī)電一體化技術(shù)運用過程中，工程機(jī)械設(shè)備不僅實現(xiàn)了自動化運行、智能化管理和操作，還能自動監(jiān)測機(jī)械設(shè)備運行過程，提高風(fēng)險防范能力和作業(yè)效率。新時代，要想進(jìn)一步推動機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展，就必須著眼當(dāng)下，放眼未來，結(jié)合人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，制造綠色化、系統(tǒng)化、模塊化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品，推動工程機(jī)械領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

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