工程机械的智能化现状与发展趋势

摘要：

智能化在工程机械中的发展指明了良好的发展方向，本文鉴于此研究了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和基于网络的机群集成控制与智能化管理技术，并且对工程机械的发展提出了相关的对策。

研究背景

在当今社会，工程机械的发展对我国工业的发展与推进有着巨大的作用，智能化作为如今社会的一大亮点，在工程机械中也得到了鲜明的体现。工程机械的智能化为我国机械的发展指明了良好的发展方向，沿着智能化这条道路发展，工程机械必将在以后的工业化进程中发挥更加重要的作用。综上所述，对工程机械智能化的研究具有深刻的现实意义与历史意义。

就当今而言，工程机械的智能化主要表现为三个方面，分别为：工程机械的单机集成化操作与智能控制技术，工程机械的智能检测、监控、预报、远程诊断和维护修理，基于网络的机群集成控制和智能化管理技术等。下面分别对这三个方面进行详细的介绍。

1.单机集成化操作与智能控制技术

根据基础理论知识可知，工程机械集成化操作与智能控制技术包括许多方面，主要有负荷传感全功率控制技术、电液控制自动换挡变速器技术、可编程控制与无人操作技术、机电一体化控制技术等。

1.1自动换挡技术

自动换挡技术在工程机械中的运用十分普遍，它对于提高工程机械的效益与作业质量、完善使用性能、降低人员的劳动强度等具有十分明显的作用。一般来说，自动换挡技术可以分为液压式与电液式两种形式，其中电液式的自动换挡形式与相关的工程机械控制具有相当的兼容性，是当今工程机械电液一体化的重要发展方向。

1.2负荷传感系统

对于负荷传感系统，它具有控制性能好、寿命长、节能、动静特性好、元件规格精致等特点，同时负荷传感系统依靠压差反馈，根据泵的压力和输出流量的变化克服恒流量和恒压系统中的能量损失，进而提高本系统的效率。利用相关的计算机技术，还能进一步实现系统的经济性能。

1.3无人驾驶技术

无人驾驶技术如今在工程机械方面也得到了很好的发展，作为工程机械的一个发展方向，无人驾驶技术得到了广泛的运用，对于提高工作人员的人身安全以及整个工程的工作效率具有十分明显的作用，尤其是在易塌方地区、辐射较强、易爆地区、危险矿井区、深海作业区甚至太空探索区以及其它危险作业区具有十分广泛的运用。其中机械人的出现、通信技术的发展起到了很大的促进作用，日本、美国、澳大利亚、中国、俄罗斯等过在这方面有着重大的成果。

2.智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护

电子监控与故障诊断指的是对工程机械进行在线的监控、检测、预报、远程故障诊断、维护等，具有数字化、智能化与自动化等特性。从上个世纪80年代开始，随着微型计算的发展，国外的相关的机械厂家就逐渐的将微机应用到工程机械上面，并且取得了相当的成绩。例如美国卡勒公司在装载机上面安装了电子监控系统，可以检测出主要构件的故障和潜在问题，并发出相关的警告与显示。近年来，外国的厂商在电子系统里面加装了数据的记录储存器和输出接口，能够供维修人员参考，与此相比，我国在相关方面的研究比较落后，电子监控与故障诊断等相关技术仍处于试用阶段。

在电子监控与故障诊断技术中，传感器是十分关键的部位，随着世界传感器的发展，多传感融合技术涉及了工程机械构件由于疲劳断裂、磨损、弹性或者塑性变形在压力、振动、流量、温度等方面的反映。电子监控与诊断技术要求相关器材具有很强的工作能力与很低的故障率，必须实现定位准确、跟踪准确、识别精准。我国在传感器相关技术方面比较落后，相关的比较先进的器材都需要从国外进口。

3.基于网络的机群集成控制与智能化管理技术

当前，基于网络的机群集成控制与智能化管理技术在大型工程上面的运用显得十分普遍与迫切，它包括机群优化配置、智能调度、协同控制及数据通信技术等。1）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者最佳组合，以机械化作业机群系统作为研究对象，采用统计学、运筹学、模拟仿真等方法，通过建立目标函数来优化系统。2）智能管理系统。在工程的施工过程中，经常会遇到许多不可预见的突发事件，直接影响工程的正常运行，因此需要对工程项目实施动态管理，对相关的车辆调度、资源进行分配与组合，以低成本、高效率的完成项目工程，而所有的这些都需要建立一个智能的管理系统。3）全球定位系统。如今全球定位系统不只是运用到侦查案件中，在机械工程中也有明显的运用，并且为工程机械的发展贡献了巨大力量。

4.发展对策

机械工程的发展需要国家相关部门的足够重视，才能在工程机械方面有所进步，可以采用的对策有：1）综合利用自动控制和多传感器技术、微电子技术、计算机技术，研究开发工程机械集成化操作与控制系统；2）通过分布在工程机械各个部件上面的传感器接收的信息，研究开发工程机械故障诊断技术；3）将人工智能、微电子、计算机网络通信等技术应用到研究开发工程机械远程监控与智能维护中；4）重视对工程机械机群控制及智能化管理系统；5）加强机群控制的新一代只能原型样机研制。