智能工程

智能系統事例的重要特點之一，就是人機結合，以人為主的綜合集成體系。實踐證明，“綜合集成研討廳體系”是實現決策科學化與民主化的有效工具，既可以用於支持宏觀經濟決策，提供人口決策的信息與系統，也可以在軍事指揮、方針政策重大項目等的決策中發揮科學化作用，所以會逐步進入國家和社會以及大型企業的決策程序，成為信息社會重大需求的智能系統。

智能工程的技術關鍵及國內外相關研究現狀

隨著現代科技的進步與發展，工程機械的廣泛應用，工程機械的自動化、智能化水平提高。工程機械的操作與控制實現了自動化、集成化、智能化的結合。在智能化控制系統被引入工程機械控制領域后，給工程機械的發展帶來了劃時代的變化，工程機械的操作便利性、安全性、經濟性都得到了大幅提高。智能化已成為各種工程機械現代化最明顯的標誌。工程機械的智能化現階段主要體現在三個方面，智能控制技術、工程機械的智能監控、檢測、故障診斷與維護技術，網路機群集成控制。

1、智能控制技術智能控制技術包括，電液控制自動換檔變速器技術、無人操作技術、機電液一體化控制技術等等。電液控制自動換檔系統由液壓換擋控制系統和電子換擋控制系統兩部分組成。電液換檔控制系統結構緊湊、體積小、重量輕代替了較複雜的機械聯動裝置。改善了換檔反應的可靠性。自動換檔與機電一體化控制技術在工程機械巾的使用廣泛。無人操作技術是機械工程的一個突破性發展。無人操作技術在特定的領域中。如在軍事、勘測、高空攝影、易燃易爆地區、高空危險作業區、輻射高危區、衛星探測等領域。需要使用智能化的無人操作機械工程技術。自動化中心無人控制系統，機器人操作、GPS導航、無線、有線網路通訊。無人汽車駕駛等技術都是無人操作技術在機械工程中的應用。20世紀70年代開始，美國、英國、德國等發達國家開始進行無人駕駛汽車的研究。我國國防科技大學在1992成功研製了我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。2005年首輛城市無人駕駛汽車在上海交通大學研製成功。目前，無人駕駛技術在我聞無人操作技術中的研究和產品開發中取得一定的成果。但是，我國的無人操作技術發展水平較低，如需形成產業化生產還需要付出更多努力。

2、工程機械智能監控、檢測、故障診斷與維護技術。國外學者對工程機械故障診斷系統進行了大量的研究，已經取得了較為成熟和完善的技術成果，並廣泛應用於產品中。如德國OK公司開發的BORD電子監測系統，能監測與液壓挖掘機作業和維修有關的全部重要參數，利用微處理機檢查挖掘機作業數據、快速監測、評估和顯示所計算的數據。可識別發生故障和超出極限值的趨勢，在重大事故前顯示報警信息。日本日立公司在ZAXIS系列液壓挖掘機上安裝了電子監測與故障診斷系統。可對挖掘機40種以上的作業狀態進行實時檢測，包括發動機機油壓力、冷卻水溫度、燃油油位、液壓油油位、空濾器堵塞、發動機轉速、液壓流量和所有電氣系統參數。並具備報警功能，同時通過與該機相配的專用檢測儀，可自動診斷機器的故障。國內在工程機械的故障診斷方面的研究起步較晚。但發展較快。近年來，很多高校、科研單位在工程機械故障診斷理論與方法的研究方面取得了很大進展。如西安交通大學的學者首創的全息譜理論，全面集成機器振動的幅、頻、相信息。顯著提高了故障識別率。清華大學的學者針對滾動軸承故障振動信號的強雜訊背景以及現實中不易獲取大量典型故障樣本的特點。將柔性形態濾波技術用於滾動軸承的缺陷診萬方數據斷中，局部存在缺陷的軸承振動信號經過柔性形態濾波后，既可以有效地提取出信號的邊緣輪廓和信號的形狀特徵。同時，又具有穩健性。在實際應用方面。20世紀90年代以來，浙江大學和同濟大學等高校的學者開始從事工程機械故障診斷方面的研究。並與長江挖掘機廠、廣西玉林柴油機廠等企業合作開發完成了工況監測系統。實時監測液壓、發動機、電氣運行狀態參數。並在液晶顯示屏上顯示，當檢測到故障信息時，通過聲、光、圖像進行報警。

3、網路機群集成控制，機群是將多台不同功能的工程機械利用網路通訊組成—個系統。通過多機協調、聯合作業共同完成某一個工程任務。機群控制技術是機群的最優配置或最佳組合。即以機械化作業機群系統為對象，運用統計學、運籌學、模擬模擬等方法。經分析判斷建立系統坐標函數，進而採用優化的方法求得系統的最佳結果。使系統中各種機械設備之間在作業相互協調嗎，從而獲得技術先進、經濟合理、運行可靠、工作效率高的機群控制系統。2003年江蘇徐工集團承擔完成“機群智能化工程機械”項目。包括智能化攤鋪機、拌和站、壓路機、裝載機、鉸接式自卸車和全路面汽車起重機等5種產品。將施工綜合效益提高25以上，施工設備維護成本下降20。中科院合肥智能所和合肥叉車廠研製的wD—10型自動多項無軌堆垛機，是我困第一台基於網路控制的高架堆垛叉車。該項技術就融合了機群優化配置、智能調度、協同控制及數據通信技術等。

我國現階段存在的問題

目前國內的智能監控系統存在以下問題

(1)關鍵元件問題。目前各大主機廠商設計的智能監控系統中使用的核心處理與顯示單元都是依賴於進口的設備。這些進口設備不僅價格昂貴而且其功能上並不是專門為工程機械所設計的。其越來越不能滿足工程機械智能監控系統的要求？具體表現在？工程機械對大量數據存儲、視頻監控、多匯流排介面、多種類輸入輸出埠及其遠程服務等需求。

(2)系統硬體結構問題。目前設計的系統中，為了實現特定的監控功能。多採用各種獨立的專用檢測裝置，當整個智能監控系統需要實現較為複雜的功能時。整個系統的硬體結構將會非常複雜，這樣將會影響系統的穩定與可靠性。

(3)軟體開發期問題。包括兩個方面系統的編程軟體，不是為工程機械所定製。因此，不能很好解決工程機械特有功能或者圖形的編程。工程機械智能監控系統還沒有確定一個系統體系結構，以至於編寫的智能監控軟體可讀性、開放性、可靠性都比較差。

（4)系統功能擴展問題。由於目前設計的監控系統中。為實現各自功能的硬體裝置都是對立的，各種資源基本使用完。因此，如果當監控系統功能提升時。將會面臨整個系統由於資源不足，需要重新設計整個主機的智能監控系統。

未來的發展趨勢

1、智能化是信息科學技術的發展方向。實現信息化、網路化的工具其實就是智能化。在現代信息科學技術中？愈來愈多地使用了自然語言識別與理解、圖像識別與處理、計算機視覺、機器人規劃、多信息感測與控制、知識的表示、獲取與處理、推理與求解、專家系統、智能控制等人工智慧技術。儘管近年來人工智慧的研究還沒有產生重大的突破。但是隨著認知科學與智能技術的發展。人工智慧技術將會愈來愈多地應用於信息科學技術。

2、智能化是生命科學技術的發展方向。人腦是人體智能系統的“司令部”腦科學是生命科學的核心。智能化也是生命科學技術的發展方向。人腦的研究將形成智能科學技術，它是帶動21世紀基礎科學研究的科學。

3、智能化是自動化工程的發展方向。自動化是現代工業發展的重要手段和條件，可以毫不誇張地說現代工業發展的過程就是不斷應用、改進和提升自動化生產技術的過程。當前在各種自動化工程中，愈來愈多地使用了各種各樣的智能化系統和技術。自動化工程中應用智能化技術的水平和程度決定了該工程自動化的水平和程度。智能化已經成為各種工程現代化最明顯的標誌。