工程机械的智能化发展趋势

工程机械的智能化发展趋势

[摘要] 结合我国工程机械的发展现状与趋势，论述了工程机械的操作与控制实现了自动化、集成化、智能化的结合。智能化工程机械成为未来的发展方向。智能化工程机械的发展及关键技术包括：单机集成化操作与智能控制技术；智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术；网络机群集成控制与智能化管理技术。智能化工程机械带动我国传统工程机械实现跨越式发展，促进其产业化的形成。

[关键词] 工程机械智能化趋势

随着现代科技的进步与发展，工程机械的广泛应用，工程机械的自动化、智能化水平提高。工程机械的操作与控制实现了自动化、集成化、智能化的结合。在智能化控制系统被引入工程机械控制领域后，给工程机械的发展带来了划时代的变化，工程机械的操作便利性、安全性、燃油经济性都得到了大幅提高。智能化已成为各种工程机械现代化最明显的标志。工程机械的自动化、集成化与智能化是发展的必然趋势。

工程机械的智能化发展现状与趋势主要体现在三个方面：工程机械单机集成化操作与智能控制技术；工程机械的智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术；网络机群集成控制与智能化管理技术。

一、单机集成化操作与智能控制技术

单机集成化操作与智能控制技术包括：电液控制自动换挡变速器技术、机电液一体化控制技术、负荷传感全功率控制技术以及可编程控制与无人操作技术等。

电液控制自动换挡系统由液压换挡控制系统和电子换挡控制系统两部分组成。电液换挡控制系统结构紧凑、体积小、重量轻，代替了较复杂的机械联动装置，改善了换挡反应的可靠性。自动换挡与机电一体化控制技术在工程机械中的使用广泛。

负荷传感全功率控制是一个具有压差的反馈伺服控制系统，这种控制系统克服了恒流量和恒压系统中能量的损失。具有节能，可控性好，动静特性好，使用寿命长等特点。如Danfoss公司的PVG120负荷传感型比例控制阀应用于推土机的设计，提高了控制精度，可控性好，实现了机电一体化。

可编程控制可通过编程或软件配置改变控制对策。具有可靠性高，抗干扰能力强，易学易用，易改造，体积小，重量轻，能耗低的特点。可编程控制的发展迅速，产品更新换代开发各种智能化模块，不断增强过程功能和容错功能。

无人操作技术是机械工程的一个突破性发展。无人操作技术在特定的领域

中，如在军事、勘测、高空摄影，易燃易爆地区，高空危险作业区，辐射高危区，卫星探测等领域，需要使用智能化的无人操作机械工程技术。自动化中心无人控制系统，机器人操作，GPS导航，无线、有线网络通讯，无人汽车驾驶等技术都是无人操作技术在机械工程中的应用。

20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究。我国国防科技大学在1992成功研制了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2005年首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功。目前，无人驾驶技术在我国无人操作技术中的研究和产品开发中取得一定的成果，但是，我国的无人操作技术发展水平较低，如需形成产业化生产还需要付出更多努力。

二、智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术

电子监控与故障分析诊断技术主要是指对工程机械智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护，实现工程机械的监控与故障诊断数字化、自动化和智能化。主要体现在智能化的电子监控系统，多传感器融合技术和故障检测、诊断与维护等。

工程机械作业中，国内外正广泛采用一种电子监控系统(Eeectronic Monitoring system简称EMS)为各种工程机械提供连续可靠的监视和故障诊断。根据故障情况可向操作者提供不同级别的报警信号,并能指出故障发生的部位。电子监控系统配置逐渐完善，功能齐全，确保系统运转的可靠性、稳定性，并为管理和使用人员提供简单、方便、友好的操作界面。

传感器信息融合技术，是对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化的技术。传感器信息融合技术从多信息的视角进行处理及综合，得到各种信息的内在联系和规律，从而剔除无用的和错误的信息，保留正确的和有用的成分，最终实现信息的优化。它也为工程机械智能信息处理技术的研究提供了新的观念。应用于工业过程监视及工业机器人，探测工程机械部件的磨损断裂、弹性或塑性变形过程中的振动、温度、压力、流量等现象。

三、基于网络的机群集成控制与智能化管理技术

机群是将多台不同功能的工程机械利用网络通讯组成一个系统，通过多机协调、联合作业共同完成某一个工程任务。

工程机械施工机群体系由三部分组成：机群监控中心、机群信息通讯系统、单机智能控制系统。基于网络的机群集成控制与智能化管理技术包括：机群优化配置、智能调度、协同控制及数据通信技术等。

机群控制技术是机群的最优配置或最佳组合，即以机械化作业机群系统为对象，运用统计学、运筹学、模拟仿真等方法，经分析判断建立系统坐标函数，进而采用优化的方法求得系统的最佳结果，使系统中各种机械设备之间在作业相互协调，从而获得技术先进、经济合理、运行可靠、工作效率高的机群控制系统。

主要包括：初步选择机群优化配置方案；机群优化配置分析；确定机群优化配置方法；根据优化配置的算法，用编程语言以程序的形式实现机群控制

2003年江苏徐工集团承担完成“机群智能化工程机械”项目。包括智能化摊铺机、拌和站、压路机、装载机、铰接式自卸车和全路面汽车起重机等5种产品。将施工综合效益提高25%以上，施工设备维护成本下降20%。

中科院合肥智能所和合肥叉车厂研制的WD－10型自动多项无轨堆垛机，是我国第一台基于网络控制的高架堆垛叉车。该项技术就融合了机群优化配置、智能调度、协同控制及数据通信技术等。

智能化管理系统中的GPS(Global Positioning System) 即全球定位系统，在工程机械上的应用越来越广泛。工程机械GPS智能管理系统是集GPS、GMS、GPRS、移动通讯技术、GIS地理信息技术和计算机网络通信与数据处理技术于一体的专业针对工程机械的智能管理系统。通过该系统可以远程定位、监控、传输运行数据等GPS智能管理系统将成为工程机械销售、管理及风险控制的有力工具。

智能化管理技术在工程机械中获取工作环境的信息，具有自我感知、自主决策、自动控制的功能。智能化工程机械是智能机器人的一类。我国机械工业各企业在产品机构中选择产品时，首先选择带有智能信息技术的机电一体化产品。

因此，我国的工程机械将面临前所未有的发展契机，智能化工程机械，将成为我们先进的产品发展需要。工程机械的智能化发展趋势，有行业带动性，在国家经济建设中具有广阔前景和必要性。

参考文献：

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