智能化工程機械的關(guān)鍵技術(shù)的建設(shè)方法

1、智能化工程機械的關(guān)鍵技術(shù)的建設(shè)方法計算機信息技術(shù)的發(fā)展推動著各領(lǐng)域的進步，工業(yè)領(lǐng)域更是如此，工業(yè)自動化是時代發(fā)展的大勢，自動化工程機械包括可編程控制工程機械、遙操作工程機械和智能化工程機械三大部分，各部分存在著功能的差別，但同時也有一定的聯(lián)系，可編程控制工程機械通過編制程序完成各種任務(wù)，但是如果外部的環(huán)境和工藝改變，需要重新編程，耗時耗力;遙操作工程機械常用于人工無法完成的區(qū)域或高危區(qū)域，如核輻射環(huán)境、高溫、高壓、深水等區(qū)域;智能化工程機械無須人工參與，通過傳感器獲取各種信息，實現(xiàn)自我感知、決策、控制的功能，雖然目前還處于初期探索階段，但是由于此類技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)控制的自動化、智能化、人性化等特點

2、，功能強大，具有廣闊的前景。1智能化工程機械的發(fā)展現(xiàn)狀自動化工程機械的特點是高可靠性、安全性與精確性，自動化工程機械是重要的控制系統(tǒng)，但是這一市場幾乎被國外公司壟斷，如德國的西門子和力士樂，日本的三菱和Hitachi，芬蘭的EPEC等。自動化工程機械的發(fā)展逐漸面向人性化和網(wǎng)絡(luò)化，相較于以往的工作方式，自動化工程機械的控制要實現(xiàn)便捷、高效、人性等目標，不僅強調(diào)本地功能的控制，還要實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡(luò)通訊，方便進行交互和工作調(diào)度?；贑AN總線的工程機械網(wǎng)絡(luò)化控制如圖1所示，該系統(tǒng)由操作界面、電液控制系統(tǒng)、輔助控制器等組成，基于CAN的網(wǎng)絡(luò)化工程機械控制系統(tǒng)，分工明確但又相互協(xié)作，能實現(xiàn)自動控制、人機交互

3、和遠程通訊等功能。而隨著自動化工程機械發(fā)展的深入，智能化成為重要的發(fā)展方向，尤其是新的傳感器和控制器的出現(xiàn)，并在結(jié)合GPS等先進技術(shù)，引入了新的內(nèi)涵，如車輛定位、挖掘機鏟斗角度的定位等，為工程機械的施工提供了新義。我國在智能工程機械的研究和應(yīng)用都處于起步階段，如三一重工、徐州重工、天津工程機械研究院等取得了比較大的成績，以道路建設(shè)施工機械為例，實現(xiàn)了智能化的研究，如裝載機、攤鋪機等系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)化的作業(yè)施工，掌握了機群智能化設(shè)計和制造技術(shù)，但實際應(yīng)用還有待進一步論證。2智能化工程機械關(guān)鍵技術(shù)的研究2.1智能化機群技術(shù)的研究本文基于路面施工來進行拓展，施工以智能化機群為基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)施工的全過

4、程控制，是一種系統(tǒng)化的生產(chǎn)流水作業(yè)，工作的環(huán)境比較多變，要根據(jù)機群的配置和實際的施工環(huán)境進行規(guī)劃，取得最佳的工程質(zhì)量和最優(yōu)的工作效率。傳統(tǒng)的集中控制不能完全滿足施工的需要，尤其是面對長線路的施工時，要實時動態(tài)的反映施工信息，利用網(wǎng)絡(luò)化和分布式的智能化控制技術(shù)來掌握相關(guān)的信息，具有及時性好、控制精確的特點。分布式人工智能有多主體系統(tǒng)和分布式問題求解，多主體系統(tǒng)研究系統(tǒng)機械主體之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，如何實現(xiàn)各工程機械的融合銜接，減少不必要的沖突，經(jīng)過有效的綜合規(guī)劃之后，各工程機械主體可以發(fā)揮各自的優(yōu)點，在多個知識共享、合作的模塊上進行研究。分布式人工智能技術(shù)在許多行業(yè)已經(jīng)取得了積極的成果，如交通、建筑等

5、領(lǐng)域，正走向商業(yè)化的應(yīng)用，此類系統(tǒng)的應(yīng)用具有無人化、控制精確化等特點，已經(jīng)運用于制造、交通、建筑和商業(yè)等領(lǐng)域，如控制工程機械施工管理過程，提出了多智能體工程預(yù)算方法。分布式人工智能技術(shù)在工程機械領(lǐng)域的應(yīng)用取得了非常好的效果，其關(guān)鍵在于：每個主體的智能都比較簡單，當協(xié)調(diào)工作，各個工程主體雖然參加的工作不復(fù)雜，但是綜合起來可以完成十分復(fù)雜的任務(wù)，本文著重于研究智能化機群技術(shù)，以下進行闡述。2.1.1基于多智能體控制的施工體系研究傳統(tǒng)的施工大多是單項操作，各單位的銜接耗費的時間長，而生產(chǎn)的效率也不太高。多智能控制的施工體系可以將各單元進行融合，構(gòu)建內(nèi)部的求解模式，對信息進行綜合分析，然后分配，以整合

6、整個施工的流程，不但減少了銜接的時間沖突，而且能實時的調(diào)節(jié)，具有高效的特點，還能節(jié)約資源。2.1.2信息流集成模型的研究機群施工過程控制中智能控制單元可以相互協(xié)調(diào)，將物料流和信息流聯(lián)系起來，每一智能控制單元施工的目的不同，其信息流有很大的區(qū)別，建立完善的信息流能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的控制。2.1.3人機共棲的智能主體研究機群施工作業(yè)過程中人的參與十分重要，要充分發(fā)揮智能工程機械解決問題與人指揮的能力，實現(xiàn)人機之間的交互，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，取得最佳的協(xié)同作業(yè)效果。2.1.4多智能主體鐵桶決策系統(tǒng)的研究協(xié)同決策是考慮多個主體參與的決策過程，由于智能控制體的對象、方案和功能存在一定的矛盾，因而沖突的識別和消解

7、是協(xié)同設(shè)計可以解決關(guān)鍵的問題。2.2單機集成化操作與智能控制技術(shù)單機集成化的操作融合之后就形成了智能化的機群，其包含的內(nèi)容也十分的廣泛，主要有機電一體化、液壓控制、無人操作、可編程等技術(shù)，這些技術(shù)經(jīng)過融合之后形成一個整體的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)機群化的作業(yè)。智能技術(shù)改善了機械的性能，提升其工作的穩(wěn)定性和可靠性，不但極大地減少了人工的參與，同時還提升了安全性。工程機械控制與電液式的自動換擋技術(shù)具有兼容的優(yōu)點，是目前工程機械電液一體化的重要發(fā)展方向。無人駕駛技術(shù)也是工程機械的一個發(fā)展方向，就需要帶有遙控裝置和特定的施工作業(yè)環(huán)境中，采用位置誘導(dǎo)原理和定向?qū)Ш郊夹g(shù)，依托自身機械操作、監(jiān)控反饋系統(tǒng)、無線/有線通

8、信，通過計算機控制和自行判斷技術(shù)，無人操作的工程技術(shù)正逐步得到應(yīng)用。2.3智能監(jiān)控、檢測、預(yù)報、遠程故障診斷和維護技術(shù)智能化的工程機械可以實現(xiàn)動態(tài)的監(jiān)控、檢測、預(yù)報等功能，在作業(yè)的過程中，克服各種施工因素的影響，實現(xiàn)無人化的精確控制，這對于某些工期比較緊張的施工十分有效，可以提高精度，并減少勞動力的使用，更加精確合理，但是此類工程機械對傳感器的依賴非常明顯。各類傳感器的功能實現(xiàn)融合，可以進行信息的集中處理，包括信息融合、數(shù)據(jù)融合以及二者的結(jié)合，從多個信息源得到數(shù)據(jù)，獲得質(zhì)量更高的信息。相較于西方發(fā)達國家，我國的智能化工程技術(shù)的發(fā)展比較落后，尤其是在傳感器技術(shù)方面，大大落后于世界領(lǐng)先水平，高可靠

9、性的壓力、溫度、速度、加速度等傳感器只能依靠引進，制約了我們研制完全自主知識產(chǎn)權(quán)智能化工程機械的發(fā)展。2.4智能化工程機械發(fā)展中存在的問題雖然先進的技術(shù)一直被應(yīng)用到智能化工程機械中，但是在發(fā)展中的融合問題比較突出，應(yīng)用的實際經(jīng)濟效益也有待考察。智能化工程機械走向人性化、智能化的方向是大勢所趨，但在這個大方向的前提下，也需要解決一些棘手的問題，主要存在幾個方面的問題：關(guān)鍵元件的問題，目前各大廠商的關(guān)鍵元件都以來進口，如智能監(jiān)控系統(tǒng)中的顯示單元與核心處理單元。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)問題，智能化工程機械的硬件結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，影響系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。軟件開發(fā)期問題，許多智能化工程機械的軟件并不是定制的，在使用的過程中存在一定的沖突，并且難以根據(jù)實際的使用需要進行調(diào)整。系統(tǒng)功能的擴展問題，智能化工程機械的功能一直在擴展，但是要擴展系統(tǒng)的功能需要進行論證和試驗，減少各功能之間的影響，當整個系統(tǒng)的資源有限時，要進行重新設(shè)計。工程機械維修存在的問題，智能化工程機械缺乏專業(yè)的維修企業(yè)，并且沒有形成法律法規(guī)，無據(jù)可依，具有很大的局限性。3結(jié)語智能化工程機械是自動化工程機械的重要組成部分，也是未來的發(fā)展方向，因而研究智能化工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)，并對發(fā)展中存在的問題進行研究分析，有利于消解當前的局限，論文結(jié)合筆者的研究經(jīng)驗作簡要的論述，以期為相關(guān)的研究提供參考。參考文獻：【1】 史忠植.智能主體及