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工程机械智能化发展现状及趋势研究

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：郑彦涛

[导读] 摘要：当今时代科技水平日益提高，社会呈现出了信息化与智能化的发展趋势。

        黑龙江龙建设备工程有限公司黑龙江哈尔滨 150000
        摘要：当今时代科技水平日益提高，社会呈现出了信息化与智能化的发展趋势。应用智能化设备可使劳动生产效率得到大幅提升，且可降低人力资源、资金与物力成本的投入，是推动行业发展的有效途径。对于建筑工程机械设备的发展而言，工程机械的智能化已势不可挡，既可推进建筑行业的智能化发展进程，也有利于提升整个行业的信息化水平。基于此，文章将从工程机械智能化发展现状的探析入手，对其未来的发展趋势进行分析。
        关键词：工程机械；智能化；发展现状；发展趋势
        信息时代背景下，依托于互联网而诞生的信息技术发展速度日益加快，并且在工程机械方面自动控制技术的应用率也逐步提升，实现了工程机械设备的高效应用，并对社会的发展与进步起到了有益的推动作用。以于国家建设与发展而言，工程机械的智能化发展十分重要，可实现国家竞争实力的全面提升，因此探究工程机械智能化发展的现状与趋势具有重要意义。
        1.工程机械智能化
        工程机械智能化即将智能化技术应用到工程机械中，从而使其能够实现集成化操作及智能控制的一种工程机械领域的主要发展趋势。传统工程机械领域未应用智能化技术，控制效率非常低下，能源消耗十分严重。工程机械智能化的实现使控制效率得到了极大程度的提高，同时也解放了人们的双手，且可降低能源消耗量。工程机械智能化与社会发展大趋势及可持续发展理念相符合，因此必须予以高度重视。
        2.工程机械智能化的发展现状分析
        在工程机械智能化发展方面，我国历经了完全引进、二次开发、模仿开发以及独立研发几个阶段的演变，可以看出我国工程机械智能化的发展历程。
        2.1引进阶段（2000年之前）
        这一阶段，我国主要是从国外购买所需的工程机械控制系统软件及硬件设备，国内主机生产厂家只可进行简单的设备生产，并未掌握工程机械控制系统的关键技术，因而工程机械产品不具备良好的市场竞争力。
        2.2学习阶段（2004-2007年）
        此阶段，国内工程技术人员针对工程机械控制系统的研究逐步深入，并二次开发采购自国外的控制器的主机控制策略，还可进行计算机编程，二次改造控制模型，可根据国内应用需求而进行控制器的改进与生产。但此阶段的二次修改并不大，仍需从国外进行关键核心技术的引进，但相较于第一阶段而言，工程机械智能化控制已取得了显著的发展与进步。
        2.3模仿开发阶段（2007-2010年）
        这一阶段，各大高校及企业机构不断加大资金成本及人力资源投入，更深层次地开展了针对控制器的研究，并加大了人机交互界面等智能化产品的研究力度，开发出了一系列相对简单的智能化产品，也可对国外智能化设备进行一定程度的模仿生产，可在工程机械智能化生产中应用相关技术，使国内的工程机械智能产品需求得到了基本满足，虽然产品精度有所提升，然而还有极大的可提升空间。
        2.4自主研发阶段（2010年至今）
        目前，国内的科研机构可在模型开发模式的基础上实现工程机械控制策略的自主设计与控制系统的自主研发，且可于国内进行生产，实现了工程机械设备智能化水平的有效提升。现阶段，工程机械智能化水平呈现出高速发展的趋势，但由于变速器以及高压液压件等关键性部件的生产技术不够先进，仍需从国外采购，因而对工程机械智能化的发展产生了一定程度的阻碍。

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        3.工程机械智能化的发展趋势展望
        3.1可实现单机一体化操作与智能化管理
        3.1.1优化智能换挡技术
        智能换挡技术是工程机械智能化领域当中十分关键的技术之一，不仅可使工程机械设备得到更为高效的利用，其作业质量也可显著提升。根据工作方式的不同可将智能换挡技术分成两个类别，一是电液式，可在智能化技术支持下实现汽车行驶参数向油压信息的转化，可将该信息向换挡阀输送，从而得到挡位的智能转换效果；二是液压式，此技术可直接将汽车行驶参数转换为电信号，在电子信号接收装置支持下将这一信号传送给换挡阀，便可完成智能换挡过程。
        3.1.2应用无人驾驶技术
        此技术也是工程机械智能发展的主流趋势之一，该技术需要使用遥控装备及高智能且集成化的工程机械装备，目前该技术还处于刚刚起步的研发阶段。伴随着自动化控制、网络技术、人工智能集成的发展，该技术与卫星导航技术相结合，以互联网大数据、智能机械操作和智能监控识别方法为中心，实现对工程机械智能控制。
        3.2开发智能故障诊断技术
        机械在运行过程中很可能会发生故障，而一旦故障产生，机械的与运行以及整体性能甚至使用寿命都会受到影响，同时，对故障的维修也会造成人力、物力以及财力方面的浪费，为了解决这一方面的困难，基于工程机械智能化下的故障诊断技术应运而生，并被逐渐应用到了具体的机械运行过程中。就目前的情况看，电子监控技术已经作为一项故障诊断的辅助设备而产生，并被应用到了故障诊断过程中，具体需要将电子监控设备安装在记录故障数据的输出以及存储的接口上。
        3.3机群控制管理更为智能化
        机群智能化高度控制管理是一种可实现机群组合配置的现代化方法，其处理对象为工程机械化的工作机群，该技术融合了统计学、运筹学等多项学科理论，同时还运用了模拟仿真技术，可基于整合分析而构建一个相对系统且足够智能化的机群控制管理结果函数，并利用最优化数学法而计算出最优结果数据，从而实现机械部件与机体之间的协调配合，实现更为灵活的施工协作，并可使机群控制系统更具科学性与经济性。机群智能化高度控制管理技术可实现两方面的优化，一是资源配置的优化，可对人工操作状况进行改善，消除人工误差，从而获取到最佳的机械设备操控结果。二是物料使用的优化，可利用计算机对物料及设备的使用期限进行精准计算，从而利于智能化控制体系更加合理的进行物料及设备的使用。
        3.4牵引与调平控制系统将呈现智能化发展
        工程机械的牵引行驶是最基础的工作，不同的机械系统其动力传动路线差异较大。通过智能化控制机械的挡位切换与行驶速度，使发动机运行与行驶系统工况相匹配，能达到顺利行驶与节约燃料的目的。调平是多种工程机械共同的功能需求，而不同的工程机械对调平的要求又不相同。调平系统通常由角位移传感器，高程传感器、控制器和执行元件等组成。调平系统信号传递智能化可以使操作人员无需进行过多的操作，就可精准控制工程机械工作的方向及精度，精准控制工程机械施工的位置，显著提高工程机械的施工效率。智能化的牵引和调平系统是工程机械智能化发展过程中必不可少的一个方面。
        结语：智能化已经成为了当前工程机械领域发展的一个主要趋势。当前，我国在这一方面的研究已经取得了一定的效果，其中智能控制技术、故障诊断技术以及智能管理技术均属于其主要体现，但从长远发展的角度看，必须要针对上述技术进行进一步的研究，要使其能够得到完善，这样才能为社会以及有关领域提供更大的价值。工程机械领域必须要认识到这一点，同时也必须要将其作为发展过程中的重点。
        参考文献：
        [1]张勇.工程机械的智能化趋势与发展对策[J].区域治理，2019（11）：141.
        [2]张发垒.智能化制造在工程机械行业的应用现状，发展趋势及影响[J].中国设备工程，2018（5）：211-212.