工程機(jī)械智能化發(fā)展趨勢

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摘要：工程機(jī)械智能化發(fā)展趨勢不僅意味著工程機(jī)械需改變傳統(tǒng)的運(yùn)營模式，還需改變機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)操作流程，將其以集成化與智能化形式融入工程機(jī)械工作流程中，從而提高工程機(jī)械的工作效率，降低資源損耗，使工程機(jī)械能夠高效率完成施工項目要求。本文針對工程機(jī)械的智能化發(fā)展趨勢及發(fā)展展開探討。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；智能化；發(fā)展對策

現(xiàn)代工程技術(shù)不僅需要具備集成化條件，還需具備一定的智能條件。伴隨現(xiàn)代施工規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的工程機(jī)械技術(shù)已難以適應(yīng)施工項目的規(guī)模要求。為了使工程機(jī)械能夠適應(yīng)當(dāng)前施工項目的發(fā)展趨勢，工程機(jī)械需改變發(fā)展方向，融合目前的科學(xué)技術(shù)，納入智能化技術(shù)，使工程機(jī)械的監(jiān)控系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、預(yù)報系統(tǒng)、維護(hù)系統(tǒng)等能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理，從而為現(xiàn)代施工項目提供更加高效的施工技術(shù)。

1工程機(jī)械智能化發(fā)展趨勢現(xiàn)狀

（1）工程機(jī)械智能化控制技術(shù)與單機(jī)集成化的發(fā)展趨勢。工程機(jī)械智能化控制技術(shù)與單機(jī)集成化技術(shù)主要包括電液控制自動換擋變速器、編程控制、無人操作等技術(shù)。就我國目前的工程機(jī)械智能化發(fā)展趨勢來看，其自動換擋技術(shù)在當(dāng)前的應(yīng)用更為廣泛。該技術(shù)能夠有效提高質(zhì)量，為工程機(jī)械操作技術(shù)帶來更多效益，并在技術(shù)應(yīng)用上能夠有效提高技術(shù)性能，減少傳統(tǒng)工程機(jī)械的工作強(qiáng)度及工作量，對工作人員的工作負(fù)擔(dān)也有一定的減輕作用。其中，自動換擋設(shè)備主要包含了液壓式及電液式兩種。液壓式的應(yīng)用模式主要是在汽車行駛過程中，將車輛的行駛速度、油門啟動程度等參數(shù)轉(zhuǎn)換為油壓信號，從而利用油壓信號來控制汽車的換擋閥，使汽車的換擋閥能夠形成自動化換擋模式。電液式的應(yīng)用模式能夠把汽車行駛的速度、油門開度等車輛在行駛過程中產(chǎn)生的參數(shù)轉(zhuǎn)換為信號模式，再將信號輸入電子換擋控制器中，使電子換擋控制器來控制換擋閥，進(jìn)而形成自動換擋模式，從而保障車輛行駛的安全性。電液式自動換擋技術(shù)能夠與工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)相互兼容，是目前工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)電液一體化的重要趨勢，也是創(chuàng)新智能條件的重要渠道[1]。

（2）工程機(jī)械智能化監(jiān)控、維護(hù)、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢。工程機(jī)械的智能監(jiān)控基本上以電子智能化為核心。該技術(shù)的主要應(yīng)用是在線監(jiān)控現(xiàn)場施工遇到的復(fù)雜情況，對工程機(jī)械執(zhí)行一系列自動化監(jiān)控，并對工程機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中的故障現(xiàn)象執(zhí)行遠(yuǎn)程診斷及維修。該智能化工程技術(shù)的主要目的是為了針對機(jī)械故障現(xiàn)象及現(xiàn)場監(jiān)控工作進(jìn)行數(shù)字化、智能化和管理化維護(hù)。進(jìn)入20世紀(jì)后，微型計算機(jī)開始在全國普及應(yīng)用。許多國外工程機(jī)械企業(yè)開始嘗試應(yīng)用微型計算機(jī)，并在多個領(lǐng)域及設(shè)備中開啟實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。經(jīng)過多年實(shí)驗(yàn)取得一定成果后，工程機(jī)械智能化運(yùn)營模式開始受到工程機(jī)械行業(yè)的一致認(rèn)可，并逐步應(yīng)用于工程機(jī)械的各個領(lǐng)域，取得了十分可觀的效果。近幾年，許多國外廠家開始在故障數(shù)據(jù)源輸出部位及存儲部位上安裝電子監(jiān)控設(shè)備，以便維修人員能夠在查找故障因素時，利用故障代碼的輸出與輸入進(jìn)行故障分析，從而更準(zhǔn)確地找出故障因素及故障類型。與其他國家相比，我國當(dāng)前在工程機(jī)械領(lǐng)域中的智能化監(jiān)控應(yīng)用還比較薄弱，其故障診斷技術(shù)及監(jiān)控技術(shù)還處于初級發(fā)展階段，且其智能化監(jiān)控系統(tǒng)也未在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，一定程度上阻礙了我國工程機(jī)械設(shè)備的發(fā)展及完善[2]。

（3）基于網(wǎng)絡(luò)機(jī)群的智能化管理。工程機(jī)械的應(yīng)用范圍十分廣泛，在當(dāng)前不同建設(shè)項目中都有著非常重要的應(yīng)用。以公路施工來說，級別較高的公路路面在施工時，往往需要借助不同類別的施工機(jī)械設(shè)備。同時，很多機(jī)械設(shè)備施工過程中具有隨機(jī)特征，使工程項目在實(shí)際施工過程中，無法針對施工項目形成專門的機(jī)械配置，致使施工單位在針對項目投入大量的設(shè)備資金時，該機(jī)械設(shè)備并未得到有效應(yīng)用，成為當(dāng)前我國工程機(jī)械應(yīng)用常常遇到的難題。在面對需要高性能、多類型的施工項目時，該項目在施工設(shè)備上往往需要投入更多的資金。同時，機(jī)群在施工協(xié)調(diào)上，其由于機(jī)械設(shè)備較多，協(xié)調(diào)能力十分有限，對施工項目的施工質(zhì)量、進(jìn)度都有著直接的影響。因此，在施工項目的工程機(jī)械機(jī)群配置及優(yōu)化上，需將機(jī)群的協(xié)同工作進(jìn)行效益發(fā)揮，以此降低施工成本。近幾年，在我國工程施工頻繁出現(xiàn)問題后，已有專門的研究人士開始進(jìn)行大量研究。雖然在工程機(jī)械上取得了許多理論成果，但至今還未有科學(xué)的完善手段。因此，在工程施工過程中，其理論成果還未得到有效應(yīng)用。當(dāng)前，以網(wǎng)絡(luò)機(jī)群作為工程智能管理及集成控制是當(dāng)前工程項目建設(shè)繼續(xù)完善的問題。這項設(shè)備部件能夠有效優(yōu)化機(jī)群的配置模式，還能對施工進(jìn)度進(jìn)行智能化管理，對施工項目的施工進(jìn)度及質(zhì)量都有保障作用[3]。

2工程機(jī)械智能化發(fā)展對策

（1）技術(shù)綜合利用。面對當(dāng)下施工項目多元化的發(fā)展趨勢，其單一的機(jī)械設(shè)備配置已無法滿足當(dāng)前項目的建設(shè)需要。為了使現(xiàn)代工程機(jī)械能夠滿足多元化的施工項目需求，我國工程機(jī)械需擴(kuò)大應(yīng)用范圍，并針對數(shù)字化技術(shù)、智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)置，將其進(jìn)行綜合利用，以此改變傳統(tǒng)工程機(jī)械的應(yīng)用模式及范圍，使工程機(jī)械向綜合方向發(fā)展。在工程機(jī)械智能化技術(shù)的綜合利用方面，工程機(jī)械需將控制系統(tǒng)與集成系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行雙向控制，以使該技術(shù)在智能化發(fā)展中形成核心技術(shù)及單元技術(shù)。綜合利用各項技術(shù)不僅能夠有效提高工程機(jī)械的性能系統(tǒng)，還能充分結(jié)合我國國情，將工程機(jī)械技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新應(yīng)用，促進(jìn)工程機(jī)械新型主導(dǎo)產(chǎn)品的開發(fā)，使我國工程機(jī)械產(chǎn)品在實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。同時，也有助于在短時間內(nèi)形成跨越式發(fā)展，提高我國工程機(jī)械的競爭力，從而形成產(chǎn)業(yè)化形式的運(yùn)營模式，為工程機(jī)械的未來發(fā)展市場打下良好的基礎(chǔ)。

（2）工程機(jī)械故障診斷技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。故障是工程機(jī)械在運(yùn)行過程中時常出現(xiàn)的技術(shù)問題。該問題不僅影響工程機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也給工程機(jī)械設(shè)備帶來較大損耗。為了提高工程機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性，我國在工程機(jī)械設(shè)備中的重點(diǎn)零件部位裝置相關(guān)的故障診斷傳感器系統(tǒng)，以利用傳感器對工程機(jī)械以往的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行收集。例如，檢測發(fā)動機(jī)設(shè)備的油溫、油壓等，并對發(fā)動機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)中的液壓系統(tǒng)、燃油量、制動系統(tǒng)等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測。同時，結(jié)合機(jī)械設(shè)備的不同故障類型，采用不同等級的報警裝置，使工程機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能夠得到有效監(jiān)視。一旦發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，立即發(fā)出警報提醒，促使工程機(jī)械故障能夠第一時間采取完善措施，并記錄該故障因素，做好預(yù)防措施，減少機(jī)械設(shè)備的故障機(jī)率。

（3）應(yīng)用人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等科技技術(shù)。工程機(jī)械智能化發(fā)展與科技技術(shù)的支持及創(chuàng)新有關(guān)。工程機(jī)械的智能維護(hù)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)必然需要得到科技技術(shù)的融入及支持，從而促使工程機(jī)械智能技術(shù)得到有效開發(fā)。在工程機(jī)械故障因素上，利用遠(yuǎn)程監(jiān)視技術(shù)及傳感器，能夠有效發(fā)覺機(jī)械設(shè)備的故障因素。對此，工程機(jī)械設(shè)備科將收集設(shè)備故障因素，針對機(jī)械的故障因素、預(yù)防方式進(jìn)行整體分析，對機(jī)械設(shè)備最常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及故障部位進(jìn)行故障診斷。同時，根據(jù)故障機(jī)理進(jìn)行研究，主要包括液壓系統(tǒng)、設(shè)備零件、散熱器、制動器等多個系統(tǒng)部位。再針對典型部件的故障現(xiàn)象建立完善的故障模式系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為機(jī)械設(shè)備的故障因素建立完善的故障數(shù)據(jù)系統(tǒng)，促使機(jī)械設(shè)備在今后遭遇該故障現(xiàn)象時，能夠有效利用智能化技術(shù)進(jìn)行維護(hù)，有效避免盲目的維護(hù)方式。

（4）開發(fā)工程機(jī)械智能管理系統(tǒng)——機(jī)群控制系統(tǒng)。項目正式施工前，調(diào)度員需對該機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)了解，詳細(xì)掌握其中施工車輛的車載控制系統(tǒng)。結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際狀況優(yōu)化機(jī)群配置，合理規(guī)劃機(jī)械設(shè)備及車輛配置，并定期進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，科學(xué)安排施工車輛及機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行軌道、操作方式。同時，要對現(xiàn)場施工項目所應(yīng)用的工程機(jī)械設(shè)備開展定期維護(hù)及保養(yǎng)工作，加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)備的管理工作，精準(zhǔn)了解每臺機(jī)械設(shè)備的故障因素，以提高工程機(jī)械的維修能力。此外，工程機(jī)械設(shè)備的智能管理系統(tǒng)，還可以在一定程度上對施工現(xiàn)場的施工數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集，對其中的工作機(jī)群進(jìn)行合理配置及調(diào)度，以做好協(xié)同控制，使機(jī)群之間形成良好的網(wǎng)絡(luò)通信，從而形成智能化控制與操作。

（5）開發(fā)機(jī)群控制智能機(jī)系統(tǒng)。對于當(dāng)前的智能化施工機(jī)群系統(tǒng)來說，機(jī)群控制智能系統(tǒng)除了需涵蓋基本的工程機(jī)械工程外，還需要具備一定的智能機(jī)配置，如機(jī)群遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)、機(jī)群遠(yuǎn)程故障維護(hù)系統(tǒng)、機(jī)載智能化系統(tǒng)等裝置。這些智能化裝置能夠使施工機(jī)群實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，并同時實(shí)現(xiàn)智能化控制，增強(qiáng)各個機(jī)群信號的接受強(qiáng)度及效率，也使機(jī)群在面對遠(yuǎn)距離控制時能夠自動做好系統(tǒng)工作，自動執(zhí)行維護(hù)保養(yǎng)工作，有效提升機(jī)群的工作效率。

3結(jié)束語

綜上所述，與西方國家相比，我國工程機(jī)械智能化的發(fā)展起點(diǎn)較晚，且應(yīng)用范圍上還十分狹隘，在多個領(lǐng)域中都還尚未得到有效應(yīng)用。面對當(dāng)前我國建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工程機(jī)械走向智能化方向發(fā)展已成為必然的發(fā)展之路。這不僅是施工建設(shè)所需，也是社會進(jìn)步所需。從我國當(dāng)前工程機(jī)械智能化的應(yīng)用趨勢來看，我國當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的為單機(jī)集成化、網(wǎng)絡(luò)機(jī)群的智能化管理、工程機(jī)械智能化監(jiān)控、維護(hù)、檢測等技術(shù)，極大提高了施工項目的施工效率及質(zhì)量。發(fā)展對策上，我國需實(shí)現(xiàn)綜合技術(shù)的應(yīng)用，開發(fā)工程機(jī)械故障診斷技術(shù)，將智能化工程機(jī)械應(yīng)用人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等，加大智能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及范圍，加快工程機(jī)械的發(fā)展速度。

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作者：董富強(qiáng) 單位：安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院