关键词：传感器技术；数据集成；人才培养
信息化、网络化技术的在各领域的深入发展应用，一方面提升了工程机械的智能化、信息化水平，为大型、复杂工程建设提供了硬件基础；另一方面，我国机械设备生产、操作的智能化水平与实践经验存在不足，需要相关技术、科研人员结合先进理论与市场需求进行深入研究。
一、在工程器械领域开展智能化、信息化研究的重要意义及应用表现
1、工程机械的智能化、信息化应用意义
工程机械的实际发展过程是一种生产效率由低到高的过程，人们对机械功能要求的不断提升，使得生产环节的技术应用水平与效率也在持续提升，逐步呈现由易至难的发展特点。从技术发展的信息化、智能化方面来看，机械行业主要是对信息进行多环节、全面性的采集，然后利用信息处理与传递技术进行精细化控制，这一过程中，为了节省人工成本，利用智能处理技术代替人力劳动，并通过智能化系统对生产程序进行整体控制。信息化、智能化的技术应用可以使工程机械深度开发自我感知以及控制能力。当前阶段，大型施工、建筑项目的数量逐步增加，施工环境与要求日益复杂，工程机械作为项目施工的重要基础，其实际的应用功能与操作技术在一定程度上决定了施工项目的整体质量。为此，加强工程机械智能化、集成化、信息化的技术研究，优化生产环节的控制系统，建立起整体性的协同网络管理系统，是提升项目器械的使用质量，实现工程资源合理配比的关键所在。
2、智能化、信息化在工程机械领域的主要表现
目前，智能化、信息化在工程机械领域的应用主要表现为两个方面：首先，是工程机械操作上的智能化控制系统，主要指的是当施工运行过程中，通过智能控制对系统的各项功能进行操作，利用集成信息控制程序以及计算机控制设备，对程序的运行进行操控以此达到预计的工程建设效果；其次，工程器械生产环节的智能控制。当前阶段，智能化控制体系不仅仅局限于简单的制造工艺，而是将生产环节串联起来，形成了综合性的制造体系。在实际的生产、制造环节中，要将工程机械市场对机械性能、材质、生产、效率等具体需求，作为生产设计的指向性标准，保证生产设备的实效性与市场竞争力。因此，这种综合性的工程设备生产系统注重对信息与技术的交互研究，将信息流与实际生产工艺进行有效结合，可以为后续工程机械进入市场提供便利。
二、国内外工程机械生产、操作的智能化、信息化发展现状
1、国外工程机械生产、操作的智能化、信息化发展现状
现阶段，国际上工程机械生产、操作技术发展进程较快的国家包括德国、日本、美国等，为了对先进工程器械的应用技术进行具体的分析，本文以美国生产的智能化水平较高的967H型装载机为例，对机械的先进性能进行研究，了解并分析国外工程机械的应用现状。967H型装载机的机械应用功能主要包括以下几方面：首先，能够实现自动怠速降档，装载设备如果在设定的时间内有接受到操作人员输入的命令，设备的发动机能够自动降低机械运行的速度，这种自动化系统可以在降低机械能耗的同时，提升设备运行的防护能力。如果操作人员调整档位或进行其他操作时，发动机会及时的恢复到程序设定的速率；第二，负载控制功能，负载控制系统作为辅助系统，可以帮助操作人员在车辆负载或运输过程中，对相关数据信息进行记录与管理。该种功能主要是为了适应在运输过程中的称重需求，具备较高的精准性，误差值一般控制在百分之一以内；第三，燃油控制系统，该种控制系统可以结合装载机的实际工作状态，对转速进行控制、调整，从而实现节约能耗的目的。967H装载设备相较于同种类型的装载机至少可以减少百分之十五以上的燃油能耗；第四，自动限位功能，控制系统可以帮助操作人员在驾驶室中对铲斗的卸载工作与角度进行控制；第五，怠速停机控制系统，如果装载设备停留在怠速状态的时间过长，发动机能够自动停止运行。
2、国内工程机械生产、操作的智能化、信息化发展现状
相较于国外的工程器械发展水平，我国的机械生产智能化、信息化进程相对落后，直至二十世纪八十年代，我国才在“863计划”项目中首次对工程机械智能化生产操作提出了具体要求。在项目开展后，陆续对智能挖掘机、AGV以及推土机等工程器械现代化发展进行深入研究。清华、吉林大学以及三一重工等高校、企业逐步将信息化、智能化技术应用于工程机械的生产、应用项目中。从整体上来讲，我国的工程机械在信息化、智能化技术领域的发展过程可以划分为四个阶段：第一阶段是两千年之前，主要的智能化系统、设备基本依赖于进口渠道，国内只能生产非核心技术的设备原件；第二阶段是零零年到零三年，我国逐步开始引进控制设备，并对设备进行研究，实现了二次开发，但就实际应用情况而言，智能控制程序与控制设备还是以进口为主；第三阶段是在零三年到零六年期间，我国通过关键技术的研究、借鉴国外控制系统技术等方式，自主研发出了具备智能性的工程机械设备，但在实践操作方面存在不稳定等方面的问题；第四阶段，是零六年至今，国内在工程机械研发、制造等方面取得了突破性的进展，具备了验证设备性能、制定控制技术策略等方面的能力，实践研发工作也取得了显著成果。
三、工程机械应用技术信息化、智能化发展模式的主要功能
1、发动机设备的智能化控制模式
通常情况下，工程机械的动力系统为柴油机，而在发动机中安装智能系统，需要在设备中安装微控制器、传感器以及电磁阀等部件，对发动机的压力、总量、转速、燃油喷射等环节进行精确控制。与此同时，智能系统还可以结合动力输出需求以及工作状态进行动态的调整，在提升动力系统运转效率的基础上，降低能源消耗，保证发动机排出的废气不超过环保标准。
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2、数据集成处理平台
工程机械的实际运转环境由于项目类型、规模、技术等方面的影响，有所不同。一旦处于条件较为复杂的环境下，设备的损耗率与耗能性可能有所提升。这时，机械的常规养护与故障排查、维修工作显得尤为重要。在此基础之上，通过数据集成处理平台对工程机械的操作数据、环境条件、控制系统等相关信息进行集成管理与检测，可以通过纵向性能评价指数与横向工作效率的对比分析，及时发现系统运行异常的部分，为日常养护、维修工作提供数据方面的支持。
3、机械牵引、变速的智能控制
工程机械的设备在操作运行的过程中，需要具备一定的行驶功能，然而设备的使用需求、性能设定、操作模式、规模尺寸等方面的不同，使得实际的动力运转体系也存在较大的差异。一些工程设备的动力系统与变速器直接进行连接；部分设备的动力系统则利用变矩器与变速器进行联接。牵引、变速的控制主要是根据操作人员的操作来实现对驾驶速度的调节与档位切换的。应用智能型控制模式的机械设备，当设备处于怠速运转状态时，可以自动减速或停机，降低了能源的不必要损耗率。
四、当前阶段工程机械制造、操作领域应用的主要信息技术类型
1、信息检测（传感器）技术
工程机械检测的信息数据包括能够对系统工作状态进行反馈的物理量，如位移、转角、速度及加速度、转速和角加速度、重量与力矩、压力和流量、油温等。这些物理量的测定与传送主要通过传感器进行，因此，传感器技术属于信息监测中的重要技术应用，对工程器械智能化、信息化控制水平有着重要影响。
2、信号数据转换、传递技术
在工程器械设备上应用的微型计算机、微电子设备都只能对弱电信号进行处理与反馈，因此，从不同传感器以及检测设备传输到处理系统中的液压、声、机械、光等强信号必须转化成弱信号，才能被处理设备识别。经由控制系统处理完成后的弱点信号还需要通过转换设备放大，成为强信号驱动器械。而这种型号的转换需要信息化接口方面的技术，当前阶段信号的转换、传递等技术研发领域，相继开发出了数据采集硬件以及软件程序，提升了设备运行数据收集的效率与质量，为工程机械的智能化发展夯实了技术基础。
3、不同工作部件与整机之间的智能控制
现在几乎所有的工程机械都涉及到电子控制技术，而且从单个的零部件控制到整机综合控制。并应用模块化技术对其进行拼装，用不同模块的有机组合来实现各种工程机械的控制功能，也有应用CAN总线技术实现多控制器通信联网控制。微机硬件的发展带动了软件的开发工作，控制软件在工程机械控制中起着至关重要的作用，控制策略和控制方式主要体现在软件上。
五、工程机械在未来阶段的信息化、智能化发展趋势
1、信息化
信息技术在工程机械中占据重要位置，是与多种电子产品相结合的先进技术。首先，研究开发工程机械集成化操作与网络智能控制系统。这种系统主要是利用电子控制机械内部器件的润滑度、利用声音和灯光来报警，通过网络来管理工程机械技术。其次，研发出工程机械的远程操作系统和采用电子维护技术系统。这种系统主要对容易出现问题故障的机械零件进行研究诊断，实现远程操作与诊断机械故障的应用目的。
2、智能化
目前计算机技术已经成为工业发展中不可或缺的部分，智能化带动工业生产的进步，提高工业生产水平。智能化产品的生产系统相比一般产品更具判断力和自适应能力，智能化发展推动现代生产技术产业不断生产出智能化产品、自动化产品和集成化产品。就目前生产系统来讲大多是人机一体化系统，在生产中可以利用计算机来将人类头脑中的想法模拟出来，用计算机代替人脑对产品进行分析、判断和检修。
3、样机的功能开发
面向依靠计算机技术来完成一系列程序的智能化原型样机，此样机具备多种普通工程机械没有的功能，例如：机械内安装智能电子监控设备、远程对机械故障维护和处理的装置、移动接收发射装置，这些装置可以实现操控人员对机械进行远程操作和机械自动维护检修功能。
4、人才培养的专业化
人才建设是先进机械制造技术发展的基础，尤其要加强研究型人才与技术操作人才的培养，根据实际情况建设一个具有先进水平的机械制造技术实验基地及人才培养基地，加大人才培养的投入。定期组织培训活动，扩宽他们的专业面，注重通识教育，结合实践进行能力培养，帮助他们形成T型的知识能力体系，不断提高工程制造技术队伍的水平。
结语：结合国内外工程机械在智能化、信息化领域的发展现状，对我国工程机械应用技术发展趋势进行合理的分析，不仅可以为工程器械的生产、操作等技术研发指明方向，还能通过工程实践的反馈，为机械智能化、信息化应用进程提供真实、可靠的参考。
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论文作者:丁正林
论文发表刊物:《科技新时代》2018年4期
论文发表时间:2018/7/2
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