工程機(jī)械智能化體系及技術(shù)
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(一)可編程類型
可編程類型指的是在不同工作環(huán)境下，操作控制能夠通過調(diào)整、使工程機(jī)械更適應(yīng)于當(dāng)下工作環(huán)境，對(duì)于存在不同任務(wù)種類情況較為適用。在控制程序被調(diào)整情況下，工程機(jī)械能夠?qū)Σ煌┕?duì)象或是不同工作環(huán)境達(dá)到適應(yīng)性，提高機(jī)械操作的使用效率。
(二)遠(yuǎn)程遙控操作類型
遠(yuǎn)程遙控操作工程機(jī)械的重點(diǎn)是在危險(xiǎn)性較高、不適應(yīng)于操作者現(xiàn)場(chǎng)操作情況。換言之，在工作環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)程度高的情況下需通過遠(yuǎn)程遙控操作實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的控制。因此對(duì)于安全性難以保障的工程而言，遠(yuǎn)程遙控操作可有效降低操作人員在工作中受到傷害的風(fēng)險(xiǎn)，提升整個(gè)工程安全性。
(三)智能化類型
智能化是一種技術(shù)含量相對(duì)較高的類型，在智能化操作下，工程機(jī)械無需人工現(xiàn)場(chǎng)操作即可實(shí)現(xiàn)工程的正常運(yùn)作。這種技術(shù)與遠(yuǎn)程遙控操作技術(shù)相似，施工現(xiàn)場(chǎng)都不需要人員直接參與，而是通過技術(shù)設(shè)備完成控制。但具體而言，智能化工程機(jī)械比遙操作多了一項(xiàng)獲取信息、制定策略的自動(dòng)化模式。在該模式下，微型處理器通過各種類型復(fù)雜的傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的獲取、分析，進(jìn)而在程序幫助下自主設(shè)定出施工策略?？傊?，智能化類型是一種可實(shí)現(xiàn)自我辨別、自我感知、自我控制與自我決策的智能化系統(tǒng)。
二、機(jī)群智能化關(guān)鍵技術(shù)研究
(一)單機(jī)共性關(guān)鍵技術(shù)
這種類型的關(guān)鍵技術(shù)主要包含以下幾點(diǎn)：故障智能判斷與解決技術(shù)、單機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)作實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)、衛(wèi)星GPS位置定位技術(shù)、機(jī)群網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù)、作業(yè)質(zhì)量判斷與監(jiān)控技術(shù)、工程機(jī)械設(shè)備監(jiān)管、控制技術(shù)等，所有技術(shù)共同運(yùn)作才能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)單機(jī)的共性提供基礎(chǔ)保障。單機(jī)共性要求是通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)故障存在位置，通過提出相應(yīng)解決方案的程序輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程狀態(tài)檢測(cè)以及實(shí)施故障分析系統(tǒng)的構(gòu)建，利用遠(yuǎn)程集中方式實(shí)現(xiàn)。在這一條件下，調(diào)度作業(yè)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，在施工效率以及現(xiàn)場(chǎng)操作安全性方面效果較好，最終達(dá)到集群聯(lián)合作業(yè)無人操作的自動(dòng)化運(yùn)行效果。工程機(jī)械作業(yè)質(zhì)量以及作業(yè)裝置的控制主要目的在于了解影響機(jī)群作業(yè)的各項(xiàng)因素，例如工作環(huán)境、不同工作項(xiàng)目間影響、作業(yè)對(duì)象等。同時(shí)還需研究施工機(jī)械適應(yīng)范圍、機(jī)群?jiǎn)螜C(jī)作業(yè)合格率、作業(yè)對(duì)象與裝置之間的運(yùn)作機(jī)理與相互間作用、檢測(cè)體系運(yùn)行效果以及作業(yè)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用等。
(二)調(diào)度技術(shù)
機(jī)群系統(tǒng)的組成主要在于控制中心與監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。在控制中心中包含了眾多模塊，不同模塊的組合運(yùn)用組成了不同操作指令，主要模塊如下：資源配置模塊、數(shù)據(jù)庫模塊(包含各種工作參數(shù)、機(jī)群資源等)、動(dòng)態(tài)調(diào)度模塊、機(jī)群工作環(huán)境信息收集模塊、故障排查與診斷模塊、管理模塊以及網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等，這些模塊均為人機(jī)交互，為智能化的實(shí)現(xiàn)提供保障。這項(xiàng)技術(shù)能夠針對(duì)工程工序以及工藝上的差異性制定具有針對(duì)性的集群組成，確保機(jī)群工作工序處于連續(xù)狀態(tài)，并促使各項(xiàng)功能的完整發(fā)揮。同時(shí)，機(jī)群中單機(jī)的配置方案、性能指標(biāo)等均處于受控制狀態(tài)，能夠確保路面施工效率長(zhǎng)期保持最高狀態(tài)(在綜合各項(xiàng)影響因素情況下，如能耗、摩擦損耗、故障可能性綜合分析等，并非一味考慮速度)，讓不同機(jī)種的匹配趨于合理化?？傊瑱C(jī)群調(diào)度目的在于優(yōu)化機(jī)群工作模式，讓施工在成本、效率等方面的統(tǒng)籌考慮下實(shí)現(xiàn)質(zhì)量最優(yōu)，提升工程機(jī)械體系綜合經(jīng)濟(jì)效益。
(三)施工中關(guān)鍵技術(shù)
工程機(jī)械體系中包含了眾多機(jī)械設(shè)備，例如裝載機(jī)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)、混凝土瀝青攤鋪機(jī)以及混凝土攪拌設(shè)備等，要想實(shí)現(xiàn)機(jī)群智能化，上述機(jī)械設(shè)備同樣應(yīng)該具備更高智能化層次。除了之前提到的共同智能化技術(shù)之外，不同機(jī)械設(shè)備還應(yīng)按照自身工作、操作要點(diǎn)完善自身性能，確保在機(jī)群工作中能夠與其它機(jī)械設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)作并增強(qiáng)操作穩(wěn)定性。例如對(duì)于攤鋪機(jī)而言，要想實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)功能：首先應(yīng)能夠自動(dòng)行駛，自動(dòng)行駛并非指自行隨意行使或是單純的具備行駛功能，而是指在智能系統(tǒng)發(fā)出指令后能夠有效接受并按指令發(fā)出行駛信號(hào)；其次為轉(zhuǎn)向，攤鋪機(jī)的轉(zhuǎn)向應(yīng)建立在信息收集系統(tǒng)運(yùn)作之上，當(dāng)檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)自動(dòng)發(fā)出解決指令并尋找有效行路線，達(dá)到轉(zhuǎn)向效果。再如壓路機(jī)機(jī)械，需實(shí)現(xiàn)振動(dòng)幅度的控制以及振動(dòng)頻率的調(diào)整，并在線檢測(cè)地面壓實(shí)程度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓實(shí)未達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)再次壓實(shí)。對(duì)于功能較簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備，如起重機(jī)、自卸車以及裝載機(jī)等，智能化系統(tǒng)要求其可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，幫助作業(yè)集成的有效控制。
三、結(jié)束語
機(jī)群技術(shù)屬于一種較新型管理技術(shù)，運(yùn)用于工程機(jī)械中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備操作時(shí)間、性能等方面的優(yōu)化，將作業(yè)成本降至最低。因此機(jī)群技術(shù)是現(xiàn)代化施工以及今后機(jī)械制造的必然要求與趨勢(shì)。本文以工程機(jī)械中的機(jī)群智能化實(shí)現(xiàn)為主線，分析了智能化類型與關(guān)鍵技術(shù)，相關(guān)研究者在今后還需不斷加大投入力度，通過對(duì)更多機(jī)械設(shè)備的深入研究達(dá)到完全機(jī)群智能化控制程度，提升施工效率。
作者：葉兵 安陽 單位：貴陽永青儀電科技有限公司
