浅谈工程机械的智能化应用

孙健

摘要：随着科技的进步和现代施工项目大型化的要求，工程机械产品的自动化、智能化与集成化正在成为21世纪工程机械的重要发展方向之一。鉴于此，本文拟就工程机械的智能化应用进行探讨。

关键词：工程机械；智能化；技术

中图分类号： F407 文献标识码： A 文章编号：

目前，工程机械的智能化主要体现在三个方面，即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，以及基于网络的机群集成控制与智能化管理技术等。

单机集成化操作与智能控制技术

工程机械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和无人操作技术等。

自动换挡系统在工程机械上的应用越来越普遍。它在提高工程机械的使用效益及作业质量，改善使用性能，减轻操作人员的劳动强度等方面显示出优越性。它可分为液压式和电式。液压式是将车辆的行驶速度、油门开度等行驶状态参数转换成油压信号，由油压信号控制换挡阀完成自动换挡。而电液式是将行驶速度、油门开度等行驶状况参数转换成电信号后输人电子换挡控制器，由电子换挡控制器控制换挡阀而实现自动换挡。电液式具有与工程机械的控制相兼容的优点，是目前工程机械机电液一体化的一个发展方向。

负荷传感全功率控制是一个具有压差反馈的伺服系统，由于泵的输出流量和压力能根据负载的变化做出相应的变化，克服了恒流量和恒压系统中的能量损失，从而提高了系统的工作效率。负荷传感系统具有节能、控制性能好、寿命长和元件规格小等特点。应用计算机控制技术，可以依次确定负荷传感系统中发动机与变量泵的匹配特性，并采用负荷传感微机节能控制系统实现全功率控制，达到最佳的经济匹配。

无人驾驶技术也是工程机械的一个发展方向。在特定的施工作业，如危险矿井区、易塌方区、易燃爆区、辐射或有害健康的作业区、深海作业甚至外界星球等地方作业，就需要带有遥控装置的，采用专用的、高智能的、无人驾驶的工程机械。随着自动控制、机器人以及网络通信技术对工程机械领域的不断透，采用定向导航和位置诱导原理，依靠无线/有线通信、自身机械操作和自身监控信息反馈处理系统，通过计算机控制和自行判断，无人操纵的工程机械正在逐步的得到应用。

智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术

电子监控与故障诊断技术主要是指对工程机械进行在线的智能监控、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。国外有关研究内容及其今后的发展方向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预测、诊断与维护技术等方面。

传感器是电子监控与故障诊断技术应用的关键部件。随着世界传感器市场渐趋成熟，给工程机械的发展提供了有力支持。多传感器融合技术是在诊断系统中设置多种类型的传感器，用来探测工程机械部件由于磨损、疲劳断裂、弹性或塑性变形而在振动、温度、压力、流量等物理现象上的不同反映。对参加施工作业的工程机械，一般都要求具有很强的工作能力和较低的故障率，因此在作业中要求对多目标进行准确的定位、跟踪和分类识别。多传感器融合技术包括数据融合、信息融合以及数据与信息的融合，它是把从多个信息源得到的数据结合起来，以获得数量更多、质量更高的信息。

虚拟现实与机群控制技术

机群控制技术指的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，建立系统目标函数，进而采用最优化的方法求得系统的最佳结果，使系统中各种机械与设备之间在作业施工中相互协调，在施工方法上相互配合，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。

虚拟现实与机群控制技术是对工程施工进行分析与控制的两种手段。虚拟现实技术是对实际施工过程的动态仿真，为机群的多种组合寻找最佳配置；机群控制技术是对多种施工机械所组成的施工群体进行优化调度和实时监控，确保施工安全、高效的完成。计算机仿真技术是虚拟现实的重要手段之一。随着全球定位系统和地理信息系统的发展，对地理位置、工程施工的虚拟现实技术显得越来越重要。

智能管理系统

大型工程项目具有投资大、工程复杂、作业点多、涉及面广和建设周期长等特点，在项目开工前必须做施工组织设计，将工、料、机等多种资源以及整个工程的施工进度计划安排好。在工程的实施过程中，经常会遇到一些不可预见的突发事件，直接影响工程的正常进行，因此需要对工程建设项目实施动态管理，对施工机械（车辆）进行调度，重新配置各种资源，实现工、料、机的优化组合和最佳协同工作方式，以达到灵活运用施工资源、提高施工效率、降低施工成本的目的。这就需要建立一个与之相适应并且具有扩展功能的施工机械（车辆）智能化管理系统。

全球定位系统

GPS在工程施工中的主要作用是用于显示各工程机械的工作位置，向中央控制系统发送各车辆的位置信息、地理信息，以便于中央控制系统对工程进行智能管理，它是机群控制体系得以实现的技术支持之一。具体来说，它主要完成以下工作：

施工工地地况信息的高精度测量；

施工工地多台工程机械的位置、作业速度和时间等信息的采集；

根据需要，在屏幕上实时地显示所需测量数据；

记录目标的原始测量信息，经事后处理得到精确的目标数据；

对多目标采集的信息和数据具有事后回放、显示记录的功能。通过GPS可以实时地对施工机群实行定位和地貌测量。

总之，工程机械的智能化将会为我国工程建设带来许多的便利，我们应了解其基本知识，并对其加以科学、合理的应用。

参考文献：

[1] 王伟，工程机械的智能趋势和发展对策，现代高速[J]，2007，（05）