工程機(jī)械智能化與電子液壓技術(shù)

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一、工程智能化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

工程機(jī)械智能化系統(tǒng)涉及到各項(xiàng)復(fù)雜的工藝技術(shù)，擁有著多種用途各異的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)高度的自動(dòng)化，這種智能自動(dòng)化結(jié)合了總線控制技術(shù)、無線傳感器技術(shù)、人工智能等多方面的技術(shù)。具體來說，工程智能化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包含以下部分：傳感發(fā)射器和接收?qǐng)?zhí)行器；信號(hào)采集執(zhí)行層；中央控制層；人機(jī)溝通界面層。

1）傳感發(fā)射器和接收?qǐng)?zhí)行器。傳感發(fā)射器和接收?qǐng)?zhí)行器有著一定的特殊性，它們需要根據(jù)不同的工程機(jī)械設(shè)備上的控制信號(hào)來滿足控制系統(tǒng)的要求。因此，工作人員需要在市場(chǎng)上挑選出匹配的傳感發(fā)射器和接收?qǐng)?zhí)行器，或者親自參照現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求開發(fā)制作新的傳感發(fā)射器和接收?qǐng)?zhí)行器來滿足系統(tǒng)信號(hào)采集的需求。

2）信號(hào)采集執(zhí)行層和中央控制層。信號(hào)采集執(zhí)行層充當(dāng)著智能自動(dòng)化系統(tǒng)和工程機(jī)械設(shè)備連接橋梁的角色，該接口層由專門的控制器組成，這些控制器彼此獨(dú)立，互不干涉，呈分散式狀態(tài)，并統(tǒng)一由通用中央控制器來完成信號(hào)的采集控制。中央控制層是一個(gè)集監(jiān)控、診斷、控制為一體的控制單元，它是整個(gè)信號(hào)采集執(zhí)行的總控制平臺(tái)。

3）人機(jī)溝通界面層。所謂人機(jī)溝通界面層就是把監(jiān)視器當(dāng)作是操作人員和應(yīng)用系統(tǒng)之間的人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械設(shè)備智能化控制系統(tǒng)和終端用戶操作員間的人機(jī)交互活動(dòng)。通過這樣一個(gè)由傳感發(fā)射器和接收?qǐng)?zhí)行器、信號(hào)采集執(zhí)行層、中央控制層、人機(jī)溝通界面層所共同組成的工程智能化控制系統(tǒng)，再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)、內(nèi)嵌控制策略以及相關(guān)的智能計(jì)算方法，就可以成功地做到對(duì)工程機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)控、指令以及故障診斷檢修。

二、工程機(jī)械智能化的關(guān)鍵技術(shù)

2.1單機(jī)一體化操作和智能控制技術(shù)

單機(jī)一體化操作和智能控制技術(shù)主要分為自動(dòng)換擋變速器技術(shù)和無人駕駛技術(shù)兩個(gè)方面：1）自動(dòng)換擋變速器技術(shù)在工程機(jī)械智能化中應(yīng)用范圍較為廣泛，它在提升工程機(jī)械的使用效率和工作質(zhì)量有著較為突出的天然優(yōu)勢(shì)，有助于減輕機(jī)械操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)換擋技術(shù)又分為液壓式和電液式：前者是將汽車的行駛狀態(tài)參數(shù)（如車輛的行駛速度、駕駛員踩油門的深度等）轉(zhuǎn)化為油壓信號(hào)，該信號(hào)自動(dòng)傳送給換擋閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋；后者則是將參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，由接受電子信號(hào)的電子換擋控制器裝置控制換擋閥實(shí)施自動(dòng)換擋。目前，電液式自動(dòng)換擋技術(shù)能夠很好地適應(yīng)工程機(jī)械控制智能化的需要，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化操作和智能控制技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。2）無人駕駛技術(shù)同樣是工程機(jī)械智能化一個(gè)非常重要的方面，它需要帶有自動(dòng)遙控裝置并采用高智能集成化的工程機(jī)械。目前這項(xiàng)技術(shù)還處于研究開發(fā)階段，隨著自動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)、人工智能的發(fā)展，無人駕駛正在嘗試著利用定向?qū)Ш胶臀恢靡龑?dǎo)等原理，基于通訊網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化機(jī)械操作以及監(jiān)控反饋處理系統(tǒng)為核心，自動(dòng)控制和計(jì)算出汽車的駕駛和行駛路線。

2.2智能監(jiān)控和故障診斷技術(shù)

顧名思義，智能監(jiān)控和故障診斷主要應(yīng)用于工程機(jī)械運(yùn)行過程中，對(duì)其進(jìn)行的智能遠(yuǎn)程監(jiān)控和檢測(cè)，及時(shí)察覺出工程機(jī)械存在的故障問題，最終實(shí)現(xiàn)故障診斷的自動(dòng)智能化。其中，傳感器是整個(gè)智能監(jiān)控和故障診斷技術(shù)的核心部件，傳感器制作科技的進(jìn)步也就意味著故障診斷智能化技術(shù)的進(jìn)步。在世界范圍內(nèi)，傳感器市場(chǎng)已經(jīng)日趨發(fā)展成熟，這為工程機(jī)械的智能化方向發(fā)展提供了有利的保障，其中以多傳感器技術(shù)最為先進(jìn)。多傳感器融合技術(shù)是把多個(gè)信息源數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集起來，獲得數(shù)量和質(zhì)量方面最多最優(yōu)的信息，它具體應(yīng)用到診斷系統(tǒng)當(dāng)中是用來探測(cè)出工程機(jī)械部件在自身振動(dòng)、外部環(huán)境溫度、外部施加外力作用等物理?xiàng)l件下所發(fā)生的磨損、斷裂、變形等缺陷。

三、結(jié)束語

總而言之，隨著未來工程機(jī)械的不斷發(fā)展，工程機(jī)械必將具備完整高度智能化的控制系統(tǒng)，電子液壓技術(shù)和電子信息計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合也是工程機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。作為工業(yè)發(fā)展的重要工具，工程機(jī)械的智能化離不開單機(jī)一體化操作和智能控制技術(shù)、智能監(jiān)控和故障診斷技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。目前，我國在這些技術(shù)的研究和開發(fā)上還稍遜于發(fā)達(dá)國家，大多數(shù)技術(shù)專利只能靠引進(jìn)，但是隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)一體化時(shí)代的到來，我國在今后的一段時(shí)期內(nèi)仍然能研制成具有本土自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工程機(jī)械智能化技術(shù)。

作者：曾富平 單位：重慶耐德新明和工業(yè)有限公司