劉貴銀 康奪

摘 要：隨著科技的進(jìn)步和現(xiàn)代施工項(xiàng)目大型化的要求，工程機(jī)械產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化與集成化正在成為21世紀(jì)工程機(jī)械的重要發(fā)展方向之一。鑒于此，本文擬就工程機(jī)械的智能化應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；智能化；技術(shù)

目前，工程機(jī)械的智能化主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即工程機(jī)械單機(jī)集成化操作與智能控制技術(shù)，工程機(jī)械的智能監(jiān)控、檢測(cè)、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)技術(shù)，以及基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)群集成控制與智能化管理技術(shù)等。

一、單機(jī)集成化操作與智能控制技術(shù)

工程機(jī)械集成化操作與智能控制技術(shù)包括：電液控制自動(dòng)換擋變速器技術(shù)、機(jī)電液一體化控制技術(shù)、負(fù)荷傳感全功率控制技術(shù)和無人操作技術(shù)等。

自動(dòng)換擋系統(tǒng)在工程機(jī)械上的應(yīng)用越來越普遍。它在提高工程機(jī)械的使用效益及作業(yè)質(zhì)量，改善使用性能，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度等方面顯示出優(yōu)越性。它可分為液壓式和電式。液壓式是將車輛的行駛速度、油門開度等行駛狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成油壓信號(hào)，由油壓信號(hào)控制換擋閥完成自動(dòng)換擋。而電液式是將行駛速度、油門開度等行駛狀況參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸人電子換擋控制器，由電子換擋控制器控制換擋閥而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。電液式具有與工程機(jī)械的控制相兼容的優(yōu)點(diǎn)，是目前工程機(jī)械機(jī)電液一體化的一個(gè)發(fā)展方向。

負(fù)荷傳感全功率控制是一個(gè)具有壓差反饋的伺服系統(tǒng)，由于泵的輸出流量和壓力能根據(jù)負(fù)載的變化做出相應(yīng)的變化，克服了恒流量和恒壓系統(tǒng)中的能量損失，從而提高了系統(tǒng)的工作效率。負(fù)荷傳感系統(tǒng)具有節(jié)能、控制性能好、壽命長(zhǎng)和元件規(guī)格小等特點(diǎn)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，可以依次確定負(fù)荷傳感系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)與變量泵的匹配特性，并采用負(fù)荷傳感微機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全功率控制，達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)匹配。

無人駕駛技術(shù)也是工程機(jī)械的一個(gè)發(fā)展方向。在特定的施工作業(yè)，如危險(xiǎn)礦井區(qū)、易塌方區(qū)、易燃爆區(qū)、輻射或有害健康的作業(yè)區(qū)、深海作業(yè)甚至外界星球等地方作業(yè)，就需要帶有遙控裝置的，采用專用的、高智能的、無人駕駛的工程機(jī)械。隨著自動(dòng)控制、機(jī)器人以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對(duì)工程機(jī)械領(lǐng)域的不斷透，采用定向?qū)Ш胶臀恢谜T導(dǎo)原理，依靠無線/有線通信、自身機(jī)械操作和自身監(jiān)控信息反饋處理系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)控制和自行判斷，無人操縱的工程機(jī)械正在逐步的得到應(yīng)用。

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

電子監(jiān)控與故障診斷技術(shù)主要是指對(duì)工程機(jī)械進(jìn)行在線的智能監(jiān)控、檢測(cè)、預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的監(jiān)控與故障診斷數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化。國(guó)外有關(guān)研究?jī)?nèi)容及其今后的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在智能化的電子監(jiān)控系統(tǒng)、多傳感器融合技術(shù)和故障預(yù)測(cè)、診斷與維護(hù)技術(shù)等方面。

傳感器是電子監(jiān)控與故障診斷技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵部件。隨著世界傳感器市場(chǎng)漸趨成熟，給工程機(jī)械的發(fā)展提供了有力支持。多傳感器融合技術(shù)是在診斷系統(tǒng)中設(shè)置多種類型的傳感器，用來探測(cè)工程機(jī)械部件由于磨損、疲勞斷裂、彈性或塑性變形而在振動(dòng)、溫度、壓力、流量等物理現(xiàn)象上的不同反映。對(duì)參加施工作業(yè)的工程機(jī)械，一般都要求具有很強(qiáng)的工作能力和較低的故障率，因此在作業(yè)中要求對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位、跟蹤和分類識(shí)別。多傳感器融合技術(shù)包括數(shù)據(jù)融合、信息融合以及數(shù)據(jù)與信息的融合，它是把從多個(gè)信息源得到的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，以獲得數(shù)量更多、質(zhì)量更高的信息。

三、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)配置或最佳組合，即以機(jī)械化作業(yè)機(jī)群系統(tǒng)為對(duì)象，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、模擬仿真等方法，經(jīng)分析、判斷，建立系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)而采用最優(yōu)化的方法求得系統(tǒng)的最佳結(jié)果，使系統(tǒng)中各種機(jī)械與設(shè)備之間在作業(yè)施工中相互協(xié)調(diào)，在施工方法上相互配合，從而獲得技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、工作效率高的機(jī)群控制系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)與機(jī)群控制技術(shù)是對(duì)工程施工進(jìn)行分析與控制的兩種手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是對(duì)實(shí)際施工過程的動(dòng)態(tài)仿真，為機(jī)群的多種組合尋找最佳配置；機(jī)群控制技術(shù)是對(duì)多種施工機(jī)械所組成的施工群體進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保施工安全、高效的完成。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要手段之一。隨著全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)地理位置、工程施工的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯得越來越重要。

四、智能管理系統(tǒng)

大型工程項(xiàng)目具有投資大、工程復(fù)雜、作業(yè)點(diǎn)多、涉及面廣和建設(shè)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，在項(xiàng)目開工前必須做施工組織設(shè)計(jì)，將工、料、機(jī)等多種資源以及整個(gè)工程的施工進(jìn)度計(jì)劃安排好。在工程的實(shí)施過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些不可預(yù)見的突發(fā)事件，直接影響工程的正常進(jìn)行，因此需要對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，對(duì)施工機(jī)械（車輛）進(jìn)行調(diào)度，重新配置各種資源，實(shí)現(xiàn)工、料、機(jī)的優(yōu)化組合和最佳協(xié)同工作方式，以達(dá)到靈活運(yùn)用施工資源、提高施工效率、降低施工成本的目的。這就需要建立一個(gè)與之相適應(yīng)并且具有擴(kuò)展功能的施工機(jī)械（車輛）智能化管理系統(tǒng)。

五、全球定位系統(tǒng)

GPS在工程施工中的主要作用是用于顯示各工程機(jī)械的工作位置，向中央控制系統(tǒng)發(fā)送各車輛的位置信息、地理信息，以便于中央控制系統(tǒng)對(duì)工程進(jìn)行智能管理，它是機(jī)群控制體系得以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)支持之一。具體來說，它主要完成以下工作：

1.施工工地地況信息的高精度測(cè)量；

2.施工工地多臺(tái)工程機(jī)械的位置、作業(yè)速度和時(shí)間等信息的采集；

3.根據(jù)需要，在屏幕上實(shí)時(shí)地顯示所需測(cè)量數(shù)據(jù)；

4.記錄目標(biāo)的原始測(cè)量信息，經(jīng)事后處理得到精確的目標(biāo)數(shù)據(jù)；

5.對(duì)多目標(biāo)采集的信息和數(shù)據(jù)具有事后回放、顯示記錄的功能。通過GPS可以實(shí)時(shí)地對(duì)施工機(jī)群實(shí)行定位和地貌測(cè)量。

總之，工程機(jī)械的智能化將會(huì)為我國(guó)工程建設(shè)帶來許多的便利，我們應(yīng)了解其基本知識(shí)，并對(duì)其加以科學(xué)、合理的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王偉，工程機(jī)械的智能趨勢(shì)和發(fā)展對(duì)策，現(xiàn)代高速[J]，2017，（05）.