工程機(jī)械智能化與信息化發(fā)展概況的研究

李尚松

（天津新瑪特科技發(fā)展有限公司，天津 300350）

“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，國家軟實(shí)力的競爭已將成為的一個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)國家實(shí)現(xiàn)提升綜合國力的新夢(mèng)想。因此，為了使中國在國際社會(huì)上的綜合國力更加強(qiáng)大，我們必須盡最大努力來提高我國工程機(jī)械行業(yè)的軟實(shí)力。

1 工程機(jī)械技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 工程機(jī)械技術(shù)在國外的發(fā)展

（1）由于中國工業(yè)化進(jìn)程的后期啟動(dòng)，與此密切相關(guān)的是工程機(jī)械研究方面，中國與世界先進(jìn)水平有了很大差距。正如大家所知道的，自從二戰(zhàn)后，美國和俄羅斯一直大力推動(dòng)國家軟實(shí)力的發(fā)展，包括天文學(xué)、軍事、娛樂等，本文的內(nèi)容是具體的探究技術(shù)創(chuàng)新的工程機(jī)械方面，所以這兩個(gè)國家都是值得我們學(xué)習(xí)的國家，總是保持在世界的前沿，特別是美國，這是一個(gè)超級(jí)大國，這是一種技術(shù)上的優(yōu)勢。

（2）由手動(dòng)化向智能化、自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變。在大多數(shù)的工程機(jī)械設(shè)備中都配置有一些智能的自動(dòng)控制系統(tǒng)或是一些可以通過人為遠(yuǎn)程控制的設(shè)備儀器，這些大多都應(yīng)用在一些自然環(huán)境較為惡劣或是一些危急情況之下，且具有更好的精確性以及便捷性：許多設(shè)備或零部件都在外形上做了很大的改觀，這并不是為了使儀器的外形更加炫酷，而是要使這些儀器設(shè)備能夠很好地被操作人員所熟認(rèn)，避免在特殊情況下發(fā)生一些意想不到的事故。

1.2 工程機(jī)械智能化與信息化在國內(nèi)的發(fā)展

（1）要了解中國工業(yè)界在我國的發(fā)展進(jìn)程，這對(duì)我們?cè)谶@一領(lǐng)域的發(fā)展有重大影響。雖然我們國家在這個(gè)領(lǐng)域也投入了大量的人力、物力和財(cái)力，對(duì)于一些重要的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)來說也有著巨大的希望，但因?yàn)槲覀冊(cè)谶@方面沒有太多的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，只能依靠大量引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備、產(chǎn)品來進(jìn)行研究，以確保我們的發(fā)展取得突破。因此，在當(dāng)前形勢下，中國在這一領(lǐng)域的工作不理想，必須做得非常艱苦和努力。

（2）為了趕上世界先進(jìn)水平，中國必須在科學(xué)技術(shù)方面取得更大進(jìn)展。因此，國家制定了一系列相關(guān)政策，首先是鄧小平同志提出的“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的理論，2014年5月習(xí)近平總書記在河南考察時(shí)期指出，推動(dòng)“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變。

2 工程機(jī)械智能化與信息化的進(jìn)一步發(fā)展

重要的是要知道，在世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，為了趕上世界先進(jìn)水平，中國必須在這個(gè)領(lǐng)域加快發(fā)展。據(jù)悉，有許多技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械，包括數(shù)字技術(shù)的最新發(fā)展。因此，我國在目前的基本情況下，作為一個(gè)起點(diǎn)，利用多種新興技術(shù)促進(jìn)前沿學(xué)科的發(fā)展，加強(qiáng)了科研人員的培訓(xùn)，努力提高自己的潛力，適應(yīng)當(dāng)前越來越激烈的國際競爭，并在此介紹了中國在這方面的努力。第一步是努力開發(fā)整個(gè)機(jī)械的關(guān)鍵部分。毫無疑問，智能集成操作系統(tǒng)：因?yàn)檫@是整個(gè)設(shè)備的關(guān)鍵。目前，發(fā)展是工程設(shè)備故障預(yù)測技術(shù)的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，這一技術(shù)可以為企業(yè)的成本節(jié)約大量的資金，因此許多國家在這方面作出了巨大的努力。

3 工程機(jī)械智能化與信息化的主要方向

（1）工程機(jī)械和智能信息是指在工程機(jī)械中應(yīng)用信息集成和智能控制技術(shù)，工程機(jī)械具有一定的自我感知、獨(dú)立決策和自動(dòng)控制功能，可歸類為工業(yè)機(jī)器人。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代大型建筑工程的需求，新一代的工程機(jī)械不僅需要實(shí)現(xiàn)一體化操作和智能控制，還需要由基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成的智能車隊(duì)，使項(xiàng)目建設(shè)達(dá)到高效、低能耗，并在最短的時(shí)間內(nèi)完成工程施工任務(wù)。工程機(jī)械產(chǎn)品的信息化和智能化已經(jīng)成為世界工程機(jī)械的重要發(fā)展方向之一。

①智能建筑機(jī)械：工程機(jī)械通過工程機(jī)械整合信息、計(jì)算機(jī)微控制器的應(yīng)用，通過傳感器對(duì)外界的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控，接受駕駛員的操作指令，判斷，通過對(duì)智能輸出控制指令的內(nèi)部核心控制策略的分析，精確和及時(shí)的控制與實(shí)現(xiàn)理想的控制。與智能控制系統(tǒng)相關(guān)的是引擎、傳動(dòng)系統(tǒng)控制、智能控制系統(tǒng)控制、機(jī)器熱控制系統(tǒng)控制、測量系統(tǒng)控制、空調(diào)系統(tǒng)控制、車載音頻娛樂系統(tǒng)控制，以及各種工程機(jī)械專業(yè)的核心控制系統(tǒng)。②工程機(jī)械信息整合：工程機(jī)械信息包括售前、售后信息。售前信息是指所有相關(guān)信息產(chǎn)品銷售之前，這是一種先天性因素的產(chǎn)品質(zhì)量；售后信息是指各種外部條件下相關(guān)的信息(如使用、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、維護(hù)和保養(yǎng)等)后的銷售產(chǎn)品，這是一個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制。工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用柴油引擎，引擎的智能電氣控制系統(tǒng)由單片機(jī)、高速電磁閥和各種傳感器組成。電子控制的柴油引擎智能系統(tǒng)通過控制最好的燃油噴射時(shí)間和注射的壓力和注射量等，有效地調(diào)整引擎輸出和負(fù)載匹配。環(huán)境因素方面，根據(jù)引擎功率的要求，提高燃料的利用率并確保發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣程度符合環(huán)境控制條例。它的基本工作原理是微控制器(ECU)根據(jù)引擎的曲軸速度和油門踏板的信號(hào)，以及水溫、入口壓力與輸入信號(hào)的音量，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制策略來決定最佳的燃油噴射量和注射時(shí)間。系統(tǒng)還可以配置CAN總線和整個(gè)機(jī)器控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的智能協(xié)調(diào)和控制。

（3）牽引/變速控制。行駛是工程機(jī)械的主要功能之一，與動(dòng)力傳動(dòng)線路工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有很大的不同，有引擎和傳動(dòng)裝置的直接連接，也有引擎和扭矩轉(zhuǎn)換器連接，直接連接到傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵上。對(duì)于不同的型號(hào)，牽引/變速控制根據(jù)操作意圖，控制開關(guān)機(jī)的速度和范圍，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狀況相匹配，實(shí)現(xiàn)了舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。

（4）調(diào)平控制系統(tǒng)。①平衡是各種工程機(jī)器的通用功能需求，但不同的工程機(jī)器在水平系統(tǒng)的功能上有不同的特性。②對(duì)道路設(shè)計(jì)的高度和要求與道路設(shè)計(jì)的海拔高度一致，使路面平整，因此需要調(diào)整浮起的牽引力鉸鏈的平衡系統(tǒng)，高度波動(dòng)導(dǎo)致機(jī)器的高低起伏，保持鐵板在鋪設(shè)的過程中維系在理想的高度附近。③水準(zhǔn)的平地機(jī)和推土機(jī)是自動(dòng)控制液壓缸的葉片在操作期間保持一定的高度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。還需要不同的調(diào)平系統(tǒng)，用于道路銑削刨床、道路反應(yīng)和橋式轉(zhuǎn)運(yùn)裝置。④調(diào)平系統(tǒng)通常由傳感器(高程、角位移傳感器)、控制器、人機(jī)界面和制動(dòng)器（開關(guān)電磁閥）等組成。調(diào)平系統(tǒng)可以獨(dú)立地由系統(tǒng)組成，可以與整機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。

（5）挖掘機(jī)智能控制系統(tǒng)。機(jī)電一體化是液壓挖掘機(jī)的主要發(fā)展方向之一，最終目的是人性化并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。近幾十年來，作為工程機(jī)械的主要產(chǎn)品之一，液壓挖掘機(jī)已逐漸改進(jìn)，其工作裝置、主要結(jié)構(gòu)部件和液壓系統(tǒng)已基本完成。目前，挖掘機(jī)的機(jī)械和電氣一體化研究主要集中在水力挖土機(jī)的控制系統(tǒng)上。

4 信息化與智能化的發(fā)展趨勢

為了促進(jìn)我國智能建筑機(jī)械設(shè)備的發(fā)展，早在幾年前，國家財(cái)政、國家發(fā)改委的有關(guān)規(guī)定共同發(fā)布，為了便于大規(guī)模采礦機(jī)械和裝備，研究和開發(fā)制造相關(guān)的企業(yè)引進(jìn)外國設(shè)備部件，為國家投資主體繳納稅款，為相應(yīng)的企業(yè)研究開發(fā)新產(chǎn)品與原材料上進(jìn)行了研究和開發(fā)。在智能工程機(jī)械和信息化的發(fā)展中，節(jié)能與環(huán)境保護(hù)的優(yōu)勢將為未來的能源建設(shè)作出巨大貢獻(xiàn)。

4.1 多種技術(shù)的應(yīng)用

我國目前的階段有多種機(jī)械設(shè)備采用單一技術(shù)，不僅不能有效解決設(shè)備的質(zhì)量問題，而且還會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)人力、物力和財(cái)力。如果能將多種技術(shù)融合在一起，或?qū)⒏鞣N高科技產(chǎn)品放在一起，就可以迅速解決問題，并拓展企業(yè)新利潤的增長點(diǎn)。

4.2 設(shè)備故障預(yù)測技術(shù)

由于該技術(shù)在我國起步較晚，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)也較低，市場上仍有很多修理工。一旦技術(shù)得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用，就能促進(jìn)新一輪的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，確保設(shè)備的質(zhì)量和安全。

4.3 信息技術(shù)的管理工作

項(xiàng)目工程的信息化和自動(dòng)化將成為未來發(fā)展的趨勢。然而，中國在這個(gè)領(lǐng)域的工作不夠成熟，仍處于初步的研究、試驗(yàn)階段。只有通過這樣做管理工作，我們才能更好的保證工程項(xiàng)目的質(zhì)量和安全水平，從而真正提高工作的效率，確保項(xiàng)目的順利進(jìn)展。

5 結(jié)語

智能信息技術(shù)的進(jìn)步，包括工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)智能控制，信息集成為行業(yè)提供了許多改進(jìn)方向和模式，促進(jìn)了整體技術(shù)的進(jìn)步。為了創(chuàng)新工程機(jī)械的發(fā)展模式，許多方面都與智能相關(guān)，信息技術(shù)直接或間接地與現(xiàn)代智能信息技術(shù)、工程機(jī)械的發(fā)展相聯(lián)系，并將更持續(xù)、更有效、更節(jié)能、更環(huán)保、更人性化地改進(jìn)技術(shù)。工程機(jī)械研究院還將跟蹤最新的情報(bào)和信息化技術(shù)的行業(yè)，與相關(guān)科研院所和企業(yè)一道，努力為行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步作出新貢獻(xiàn)。

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