胡春毅　郭凱

【摘 要】工程機(jī)械的智能化是工程機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展的重要趨勢(shì)，要廣泛采用新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理地位系統(tǒng)技術(shù)等，結(jié)合我國(guó)工程機(jī)械發(fā)展的現(xiàn)狀，加大科研創(chuàng)新力度，加快技術(shù)應(yīng)用速度，提升工程機(jī)械領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力。針對(duì)工程機(jī)械智能化的發(fā)展趨勢(shì)，提出相關(guān)的措施。

【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械；智能化；發(fā)展趨勢(shì)；發(fā)展對(duì)策

1.工程機(jī)械智能化的現(xiàn)狀

當(dāng)前社會(huì)，科學(xué)技術(shù)日新月異，獲得了飛速的發(fā)展，在當(dāng)前現(xiàn)代化施工項(xiàng)目中對(duì)大型機(jī)械化提出了更高的要求，工程機(jī)械不僅要完成集成化作業(yè)，還應(yīng)該具備智能化控制。所謂智能化控制，即是工程機(jī)械要以智能化的網(wǎng)絡(luò)機(jī)群為基礎(chǔ)，進(jìn)行協(xié)同化的控制，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的低耗、高效，并且在較短的時(shí)間內(nèi)完成施工項(xiàng)目。新時(shí)代工程機(jī)械發(fā)展的重要方向是工程智能化、自動(dòng)化、集成化。

21世紀(jì)以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)信息化、計(jì)算機(jī)智能化在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域得到了較大的發(fā)展。在現(xiàn)代化的機(jī)械工廠(chǎng)，無(wú)論從材料的運(yùn)入，裝卡定位，機(jī)床啟停，參數(shù)調(diào)整，切削加工，工件拆卸，還是到運(yùn)輸都可以實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、全自動(dòng)化，無(wú)人值守；一輛普通轎車(chē)可以裝備數(shù)十個(gè)微計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，如發(fā)動(dòng)機(jī) ECU、變速器 TCU、自動(dòng)防抱死（ABS等）、制動(dòng)力分配（EBD/CBC等）、剎車(chē)輔助（EBA/BAS/BA等）、牽引力控制（ASR/TCS/TRC等）、車(chē)身穩(wěn)定控制（ESP/DSC/VSC等）、定速巡航控制、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)通信控制、路徑導(dǎo)航、遠(yuǎn)程定位通信服務(wù)系統(tǒng)以及車(chē)載影音系統(tǒng)等，這些部件的核心是計(jì)算機(jī)微控制器，其工作原理是計(jì)算機(jī)微控制器通過(guò)傳感器感知外界動(dòng)態(tài)信息并接受駕駛員操作指令，通過(guò)內(nèi)部核心控制策略進(jìn)行智能分析操作，輸出控制指令，準(zhǔn)確、及時(shí)地控制執(zhí)行元件作出響應(yīng)，從而達(dá)到理想的控制目的。

2.工程機(jī)械智能化與信息化的主要方向

工程機(jī)械信息化與智能化主要是指在工程機(jī)械中采用信息集成與智能控制技術(shù)，使工程機(jī)械具備一定的自我感知、自主決策和自動(dòng)控制的功能，其從屬于工業(yè)智能機(jī)器人范疇。伴隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，適應(yīng)現(xiàn)代施工項(xiàng)目大型化的需求，新一代工程機(jī)械在實(shí)現(xiàn)集成化操作和智能控制的基礎(chǔ)上要獲得項(xiàng)目施工的高效、低耗。

2.1發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制

柴油機(jī)是工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用的，它的智能電控系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)微控制器、高速電磁閥和各種傳感器等組成。柴油機(jī)智能電控系統(tǒng)通過(guò)控制最佳的燃油噴射時(shí)間、噴油壓力和噴油量等，有效地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出與負(fù)載、環(huán)境因素匹配度，在滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力要求的基礎(chǔ)上，提高燃料的利用率，確保發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣符合環(huán)境控制法規(guī)要求。其基本工作原理是微控制器（ECU）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速和油門(mén)踏板信號(hào)，以及水溫、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量等輸入信號(hào)，按照預(yù)置的控制策略確定出最佳噴油量與噴油正時(shí)。系統(tǒng)一般還配置 CAN總線(xiàn)與整機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的智能化協(xié)調(diào)控制。

2.2 牽引/變速控制

行駛是工程機(jī)械的重要功能之一，然而不同的工程機(jī)械行駛系統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)路線(xiàn)差異十分明顯，因?yàn)槠鋬?nèi)部設(shè)置不同，比如將發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器相連，發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器連接后再連接變速器的，還有發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓泵直接連接的。針對(duì)不同的機(jī)種，牽引/變速控制要根據(jù)駕駛操作意圖，控制機(jī)器行駛速度，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行與行駛系統(tǒng)狀況相匹配，達(dá)到行駛順暢與節(jié)約燃料的目的。

2.3 工程機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控與服務(wù)系統(tǒng)

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPS/GIS地理信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控與服務(wù)技術(shù)發(fā)展日益完善，也被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，如公交、出租車(chē)、物流、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及軍事領(lǐng)域等。在工程機(jī)械行業(yè)， GPS/GIS、GSM/GPRS、Internet和數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工程機(jī)械所在位置，監(jiān)測(cè)產(chǎn)品實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品可能的極限工作狀態(tài)，準(zhǔn)確地對(duì)各種參數(shù)做出不同等級(jí)的報(bào)警，防止危險(xiǎn)發(fā)生。監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)作用重大，提供大量產(chǎn)品相關(guān)服務(wù)，如定位/歷史軌跡、作業(yè)歷史記錄、故障診斷、呼叫/信息查詢(xún)服務(wù)、服務(wù)人員調(diào)度、按揭銷(xiāo)售管理、車(chē)輛殘值評(píng)估和銷(xiāo)售趨勢(shì)評(píng)估等。這些都為工程機(jī)械生產(chǎn)廠(chǎng)商、經(jīng)銷(xiāo)/租賃商以及最終用戶(hù)，提供不同的個(gè)性化服務(wù)，進(jìn)而增強(qiáng)生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，提高用戶(hù)的企業(yè)管理水平與生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械相關(guān)方合作多贏的關(guān)系。

3.工程機(jī)械智能化的發(fā)展對(duì)策

工程機(jī)械化在新興科技的發(fā)展背景下得到了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，其對(duì)數(shù)字化技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高性能技術(shù)進(jìn)行的綜合利用，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的工程機(jī)械加以系統(tǒng)化的性能提升和技術(shù)改造，也取得了一定的進(jìn)步。但是還要充分結(jié)合我國(guó)國(guó)情，不斷加大自主創(chuàng)新力度，對(duì)工程機(jī)械的新型主導(dǎo)產(chǎn)品進(jìn)行研制，使我國(guó)在工程機(jī)械方面不斷提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，形成產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)模式。

第一，要對(duì)微電子、計(jì)算機(jī)、多傳感器、自動(dòng)控制等技術(shù)進(jìn)行綜合利用。因?yàn)檫@些技術(shù)是核心技術(shù)，更是關(guān)鍵性的單元技術(shù)。其主要功能是對(duì)工程機(jī)械中的職能控制系統(tǒng)和集成操作技術(shù)進(jìn)行控制，角色重要，地位關(guān)鍵，自然成為首要解決的技術(shù)問(wèn)題。

第二，對(duì)工程機(jī)械中的故障診斷系統(tǒng)和技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。故障診斷技術(shù)的先進(jìn)直接影響安全建設(shè)，有必要投入相應(yīng)的人力、物力進(jìn)行研究創(chuàng)新?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)工程機(jī)械中的關(guān)鍵零部件進(jìn)行傳感器的安裝，對(duì)工程機(jī)械的工作狀況進(jìn)行收集，比如發(fā)動(dòng)機(jī)的油壓、水溫、變速器油壓、在液壓系統(tǒng)中的油溫、在液壓系統(tǒng)中的回油背壓和燃油油量的運(yùn)行參數(shù)等，同時(shí)結(jié)合故障的不同類(lèi)型，進(jìn)行不同等級(jí)的光、聲報(bào)警，來(lái)對(duì)工程機(jī)械的實(shí)際工作情況進(jìn)行監(jiān)視，如遇緊急情況，控制系統(tǒng)會(huì)在司機(jī)沒(méi)有警覺(jué)的情況下自動(dòng)停機(jī)，最終達(dá)到保障安全建設(shè)的目的。

第三，研究開(kāi)發(fā)工程機(jī)械的智能維護(hù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)。廣泛使用人工智能、微電子、計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，收集工程機(jī)械中出現(xiàn)的各種故障，并對(duì)產(chǎn)品的故障原因、模式、預(yù)防措施、機(jī)理進(jìn)行綜合分析，對(duì)各種容易出現(xiàn)故障的典型機(jī)械零部件進(jìn)行故障診斷方法和機(jī)理的研究，如液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、軸承架、電器元件、氣制動(dòng)閥、散熱器、制動(dòng)加力器等方面。在對(duì)典型零部件中的故障模式庫(kù)進(jìn)行建立和數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建基礎(chǔ)上，使得工程機(jī)械能夠建立起完備的診斷故障數(shù)據(jù)庫(kù)，達(dá)到對(duì)機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程的維護(hù)和操作的目的。

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