智能工程概述

班级：09级机械3班 学号：0901500317姓名：侯阳琨 关键词：智能化、机械工程、发展现状、发展趋势。 中文摘要:

智能化工程机械的发展及关键技术包括：智能控制技术；智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术；网络机群集成控制。总结我国在智能化的发展中存在的问题。指出了智能科学技术在21世纪后半叶将会发展成为中心科学技术。

英文摘要:

Intelligent engineering’s key technologies include:intelligent control technology; intelligent monitoring, detection, prediction, remote fault diagnosis and maintenance technology; network cluster integrated control;Summary problems on intelligent engineering. It is described that in the later halfof the 21\" century the intelligent science and technologywill become the central scienceand technology.

1.引言：

智能工程是一门新兴的计算机应用学科。它是由于知识密集型工业决策自动化的需要而产生并迅速发展的。智能工程主要研究如何对各种形式的知识（数学模型和符号模型描述的知识）进行自动化处理（获取、表达、集成、协调、管理）和使用，并研究实现这种知识处理技术的集成化智能软件系统的结构和设计方法，以解决复杂的工程实际问题。

2. 智能工程的技术关键及国内外相关研究现状：

随着现代科技的进步与发展，工程机械的广泛应用，工程机械的自动化、智能化水平提高。工程机械的操作与控制实现了自动化、集成化、智能化的结合。在智能化控制系统被引入工程机械控制领域后，给工程机械的发展带来了划时代的变化．工程机械的操作便利性、安全性、经济性都得到了大幅提高。智能化已成为各种工程机械现代化最明显的标志。

工程机械的智能化现阶段主要体现在三个方面：智能控制技术；工程机械的智能监控、检测、故障诊断与维护技术；网络机群集成控制。 （1）智能控制技术：

智能控制技术包括：电液控制自动换档变速器技术、无人操作技术、机电液一体化控制技术等等。

电液控制自动换档系统由液压换挡控制系统和电子换挡控制系统两部分组成，电液换档控制系统结构紧凑、体积小、重量轻，代替了较复杂的机械联动装置，改善了，换档反应的可靠性。自动换档与机电一体化控制技术在工程机械巾的使用广泛。

无人操作技术是机械工程的一个突破性发展。无人操作技术在特定的领域中，如在军事、勘测、高空摄影，易燃易爆地区，高空危险作业区，辐射高危区，卫星探测等领域，需要使用智能化的无人操作机械工程技术。自动化中心无人控制

系统，机器人操作，GPS导航，无线、有线网络通讯，无人汽车驾驶等技术都是无人操作技术在机械工程中的应用。

20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究。我国国防科技大学在1992成功研制了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2005年首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功。目前，无人驾驶技术在我闻无人操作技术中的研究和产品开发中取得一定的成果。但是，我国的无人操作技术发展水平较低，如需形成产业化生产还需要付出更多努力。

（2）工程机械智能监控、检测、故障诊断与维护技术：

国外学者对工程机械故障诊断系统进行了大量的研究，已经取得了较为成熟和完善的技术成果，并广泛应用于产品中。如德国OK公司开发的BORD电子监测系统，能监测与液压挖掘机作业和维修有关的全部重要参数，利用微处理机检查挖掘机作业数据、快速监测、评估和显示所计算的数据，可识别发生故障和超出极限值的趋势，在重大事故前显示报警信息。日本日立公司在ZAXIS系列液压挖掘机上安装了电子监测与故障诊断系统，可对挖掘机40种以上的作业状态进行实时检测，包括发动机机油压力、冷却水温度、燃油油位、液压油油位、空滤器堵塞、发动机转速、液压流量和所有电气系统参数，并具备报警功能；同时通过与该机相配的专用检测仪，可自动诊断机器的故障。

国内在工程机械的故障诊断方面的研究起步较晚，但发展较快。近年来，很多高校、科研单位在工程机械故障诊断理论与方法的研究方面取得了很大进展。如西安交通大学的学者首创的全息谱理论，全面集成机器振动的幅、频、相信息，显著提高了故障识别率。清华大学的学者针对滚动轴承故障振动信号的强噪声背景以及现实中不易获取大量典型故障样本的特点，将柔性形态滤波技术用于滚动轴承的缺陷诊万方数据断中，局部存在缺陷的轴承振动信号经过柔性形态滤波后，既可以有效地提取出信号的边缘轮廓和信号的形状特征，同时又具有稳健性。在实际应用方面，20世纪90年代以来，浙江大学和同济大学等高校的学者开始从事工程机械故障诊断方面的研究，并与长江挖掘机厂、广西玉林柴油机厂等企业合作开发完成了工况监测系统，实时监测液压、发动机、电气运行状态参数，并在液晶显示屏上显示，当检测到故障信息时，通过声、光、图像进行报警。

（3）网络机群集成控制：

机群是将多台不同功能的工程机械利用网络通讯组成—个系统，通过多机协调、联合作业共同完成某一个工程任务。机群控制技术是机群的最优配置或最佳组合，即以机械化作业机群系统为对象，运用统计学、运筹学、模拟仿真等方法，经分析判断建立系统坐标函数，进而采用优化的方法求得系统的最佳结果，使系统中各种机械设备之间在作业相互协调，从而获得技术先进、经济合理、运行可靠、工作效率高的机群控制系统。

2003年江苏徐工集团承担完成“机群智能化工程机械”项目。包括智能化摊铺机、拌和站、压路机、装载机、铰接式自卸车和全路面汽车起重机等5种产品。将施工综合效益提高25％以上，施工设备维护成本下降20％。中科院合肥智能所和合肥叉车厂研制的wD—10型自动多项无轨堆垛机，是我困第一台基于网络控制的高架堆垛叉车。该项技术就融合了机群优化配置、智能调度、协同控制及数据通信技术等。

3.我国现阶段存在的问题：

目前国内的智能监控系统存在以下问题：(1)关键元件问题。目前各大主机厂商设计的智能监控系统中使用的核心处理与显示单元都是依赖于进口的设备。这些进口设备不仅价格昂贵而且其功能上并不是专门为工程机械所设计的。其越来越不能满足工程机械智能监控系统的要求，具体表现在：工程机械对大量数据存储、视频监控、多总线接口、多种类输入输出端口，及其远程服务等需求。(2)系统硬件结构问题。目前设计的系统中，为了实现特定的监控功能，多采用各种独立的专用检测装置，当整个智能监控系统需要实现较为复杂的功能时，整个系统的硬件结构将会非常复杂，这样将会影响系统的稳定与可靠性。(3)软件开发期问题。包括两个方面：a．系统的编程软件不是为工程机械所定制，因此不能很好解决工程机械特有功能或者图形的编程。b．工程机械智能监控系统还没有确定一个系统体系结构，以至于编写的智能监控软件可读性、开放性、可靠性都比较差。4)系统功能扩展问题。由于目前设计的监控系统中，为实现各自功能的硬件装置都是对立的，各种资源基本使用完，因此如果当监控系统功能提升时，将会面临整个系统由于资源不足，需要重新设计整个主机的智能监控系统。

4. 未来的发展趋势

（1）智能化是信息科学技术的发展方向：

实现信息化、网络化的工具其实就是智能化。在现代信息科学技术中，愈来愈多地使用了自然语言识别与理解、图像识别与处理、计算机视觉、机器人规划、多信息传感与控制、知识的表示、获取与处理、推理与求解、专家系统、智能控制等人工智能技术。尽管近年来人工智能的研究还没有产生重大的突破，但是随着认知科学与智能技术的发展，人工智能技术将会愈来愈多地应用于信息科学技术。 （2）智能化是生命科学技术的发展方向：

人脑是人体智能系统的“司令部”，脑科学是生命科学的核心，智能化也是生命科学技术的发展方向。人脑的研究将形成智能科学技术，它是带动21世纪基础科学研究的科学。

（3）智能化是自动化工程的发展方向：

自动化是现代工业发展的重要手段和条件，可以毫不夸张地说，现代工业发展的过程就是不断应用、改进和提升自动化生产技术的过程。当前在各种自动化工程中，愈来愈多地使用了各种各样的智能化系统和技术。自动化工程中应用智能化技术的水平和程度决定了该工程自动化的水平和程度。智能化已经成为各种工程现代化最明显的标志。

附：参考文献：

[1] 查建中，《智能工程》[M]，机械工业出版社，1992

[2]杨敏，工程机械的智能化发展趋势[J]，四川省绵阳水利电力学校，2011

[3] 姜佑明，浅谈工程机械智能化系统中的关键技术和问题[J]，中铁二十五局，2011 [4] 龚雪，工程机械智能故障诊断技术的研究现状及发展趋势[J]，安徽建筑工业学院，2011 [5]胡氢、司纪凯，智能控制技术现状分析及发展[J]，河南理工大学，2006 [6] 朱剑英、机械工程智能化的发展趋势[J]，南京航空航天大学，2003 [7] 易继楷、侯媛杉，《智能控制技术》[M],北京工业大学，2007

[8] 郑建国、何永，《现代设计方法》[M]，南京理工大学，2005