德国智能化机群利用工程机械组成监控中心实现故障诊断

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 利用该功能可对重要车辆进行跟踪，完成施包括机载计算机、厘米微波定位和 工工地信息的地貌高精度测量、多目标采集数据的高速无线通信3项技术。在运行中，机载系统通过无事后回放、显示记录等功能。
 
线接收整个无线网络中的铲土运输数据、工程数据同时，卡特彼勒公司开发出非路面行驶车辆(工或现场规划数据。这些数据都显示在驾驶室内的一程机械、拖拉机等)定位系统和虚拟非路面行驶车辆个屏幕上，司机在驾驶室内能直观地了解机器的作(工程机械、拖拉机等)作业系统。这些成果都已应用业位置，并准确地判断需要挖掘、回填或装载的土方于其产品上。
 
量。第二部分为关键信息管理系统系 (2)欧盟支持的法国、统监测机器中极其关键的性能与作业参数，并且将兰、德国、英国、瑞典5个国家的7家单位合作，历数据从该机器通过无线通信传送到业主办公室。业 时两年实施的“计算机集成道路建设主可立即分析数据以便估量机器的当前状态，或加计划以收集和整理，以便显示机器的作业趋势。第三部分在为沥青路面施工提供全新的控制与为件。这种软件与来自装有监测工具。整个控制系统由地面子系统定位机器的数据相结合，产生一个集成的现时作业模型子系统和机载子系统组成。道路建设使业主能在接近实时条件下监控现场或远处的设软件等支持下实现路径的最优规划及施工调度。
 
及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆地面子系统和机载子系统的显示屏上，可以清楚地跟踪和交通管理等许多功能，包括：利用GPS和电到机群的施工情况。以优化资源配置、集中控制调度为目的的(1)美国卡特彼勒公司(CaterpillarLtd．)采矿铲工程机械施工机群信息化土运输技术系统所谓的机群就是将多台不同功能的工程机械利闭。该系统采用机载微电脑、和无线用网络通讯组成一个系统，通过多机协调、联合作通信技术，实现采矿工程的信息通讯、远程调度和工业，共同完成某一个工程任务程管理。分组成：第一部分为计算机辅作者简介：李学忠男，研究员级高工，研究方向：工程机械自动化与计算机应用项目及产品开发。助铲土运输系统 时跟踪。
 
子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意中国家项目——路面大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始施工机械机群智能化系统典型的路面施工保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同群智能化系统示意图路面施工机群智能化主要是针对高等级路面施工。施工过程的关键工程参数务。厂商须开展全方位“保姆式”的技术服务，以解如沥青混合料温度与配料比、路面压实度与平整度除用户使用高档产品的后顾之忧，这也有助于实现等可在监控中心进行分析和管理，并将有关调整信  固定的产品用户群体，有助于生产厂商长期可持续息传输给各单机，实时进行远程集中监控和调度；状  发展。因此，信息化工作一定要在售后服务方面发态监测与故障诊断分系统实现机械实时监测和智能挥效能，实施产品全生命周期跟踪管理。维修的高故障诊断，调用专家系统诊断出设备故障情况，并提                 效反应则要求具有可跟踪、可追溯性。从综合管理出预防性维修计划及其维修策略，提高设备利用率，                的角度看问题，可以将本企业卖出去的工程机械产降低设备的维护成本。                              品看成一个机群，采取机群智能化信息化的技术体该项目由徐工集团、三一重工、天津工程机械研                系，对它实施全生命周期的跟踪、管理和服务。如下究院3家单位各自独立完成。                           为一些成功事例。
 
徐工集团的路面施工机群在焦温高速公路第一                    (1)日本小松公司车辆健康标段上进行了徐工机群实际作业试验工程于               监控系统遥控管理系公路按双向四              利用全球定位系车道高速公路标准设计，设计行车车速路             统和线通讯网，可以时时刻刻地把设备的位基行车道宽双向沥青混凝土铺              置、状态等各种信息源源不断地传到小松公司专用面全参与施工试验的是由徐工生产的                服务器上。小松设在各地的代理店的工作人员和用型智能化沥青混凝土搅拌站型装
 
户可以通过互联网查看各设备的有关情况，不仅可载机振动压路机型轮胎压路机、以帮助用户了解设备的工作和健康状况，而且可以型沥青混凝土摊铺机等设备组成的机群。帮助用户事先预防重大事故的发生，判断和确定合三一重工的型沥青混合料转运车新机适的大修时间，进行更高效优质的设备维护，使小松于由三一摊铺的售后服务工作更加主动和贴近用户。
 
机、压路机和转运车等成套设备组成机群，月底在杭州完成了沥青面层的摊铺，           包括：单机监测、卫星通讯、的沥青路面摊锦斓。                 站系统等。可及时发送各单机的状态参天津工程机械研究院的路面施工机群由天津鼎                 数如转速、温度、压力和负荷等，判断异常情况，故障盛WT9000型智能化摊铺机2台、日本田中铁工株               诊断和排查，利用电子地图和电子锁防盗喁I。
 
式会社TAP一3000LB型沥青拌和设备1台、德国                  于远程维护、信息管理的GPS技术。该类BOMAG公司BW202AHD一2型压路机2台、德国             技术的定位精度不高，一般为米级。主要利用GPS控BOMAG公司BWl64型压路机l台、XP-20型胶轮            制器采集远程维护所需的信号，将信号上传到服务压路机1台、徐工集团LW540F／LW520F型装载机2           器中，通过可以查看机器的状态(通过采集台、中国重汽集团斯达一斯太尔载重自卸车12台组                传感器信息)、历史工作记录等。
 
成。上述设备中均配备有自行研制的智能监控器和                     (4)工程车辆卫星定位及其运行数据无线传输GPS／GPRS网络通讯设备，并组建中央控制室(监控             智能管理系统和GPS强力锁车控制器lSl。前者由GPS中心)。于2004年8月完成唐山一级公路青林公路               车载终端、车载电脑、移动通讯平台机站、控制中心共7．9 km沥青摊铺任务，施工质量各项指标经检验              组成，内装GSM／GPRS／CDMA通讯协议、GIS地理信均满足要求，施工总体质量达到了高等级沥青路面                 息系统、数据处理软件，管理入网车辆，可实现远程标准。                                定位、作业工况监控、数据传输等功能；后者实际是由锁车控制器和GPS组成，控制器有CAN总线输2产品全生命周期管理、销售与售后服务、出、RS232／RS485通讯接口，对那些不按期支付购车维修的高效反应费用的用户，可实现数字化锁车，实现代理商、担保随着未来的产品技术含量的提升，用户对生产               公司按揭风险控制。                      ，厂商的依赖程度加大，与其说卖产品，不如说卖服体手段，及时向上级及媒体通报工程进展状况。
 
3减救灾工程机械应急系统的应用初探减救灾工程机械机群应急系统总体结构如图2当各种自然灾难来临时，减救灾工程机械应急               所示Il】。在抢险救灾工程的准备阶段，为便于快速组系统可以用来担负多种保障任务。为此，设备必须具                织指挥，根据任务要求，按设备资源优化配置原理对有快速现场组织指挥，不同部门协同配合，快速运                  设备资源进行优化配置，以灾区为中心，以周边地区输、施工作业，快速检测和排障抢修等功能，才能在                 企事业的设备为主，就近快速组成施工机群。根据具抢险救灾中有效地发挥作用。                          体灾情组成不同机群。比如，对堰塞湖疏通以挖掘在此，对减救灾工程机械应急系统做初步探讨。               机、推土机为主；对道路塌方则以挖掘机、推土机、铲系统方案可用于减救灾土石方工程，包括诸如地震                  运机、平地机和压路机为主。
 
排险、山体滑坡、泥石流、道路塌方、水灾、堰塞湖疏                   减救灾机群作业时，在一个时间周期内，对各单通等造成的大量土石方开挖、移运、平整、压实等。                 机参数在线检测，将状态参数、地理信息、随机事件、系统功能：1)设备资源优化配置，组成减救灾工               故障信息等送到监控中心。监控中心分别调用状态程机械机群应急系统。通过接受到的灾情初步调查                  监控、故障诊断、施工调度等程序，对输入的信息进结果，预算土石方工作量，提出初步优化的减救灾工                 行汇总、分析、优化计算、评价处理，得出对各单机的程施工装备机群配置，立即就近组成施工装备机群；                 调度指令。这些指令再通过无线通讯系统送到单机2)确定到达灾情现场的优化行程路线。保证施工人                 上，指挥各单机进行下一个时间周期的动作，如此循员和设备安全、及时到达指定灾区；3)灾情现场施工                环往复，完成机群过程控制协同作业，实现机械实时指挥调度系统。保证减救灾土石方工程多机种联合                  监测和故障诊断，专家系统给出设备完好率评价、维作业迅速、有序、安全地进行；4)到达现场后，对灾情              修、抢修计划。施工过程的关键参数可在监控中心进进行再评估，提出设备组成、施工方案的修正意见并                 行分析和管理，利用图像等多媒体手段，及时向上级立即付诸实施；5)救灾过程中，对灾情现场的突发事               及媒体通报工程进展状况。
 
件，提出专家系统的指导性意见；6)利用图像等多媒减救灾工程机械机群信息化系统结构机群监控中心                    机群信息通讯系统                   单机智能机通讯系统监控中心通讯系统         机群系统信息流及通讯协议                   单机控制系统数据双向传输的数据协议1．通讯网络与接口应能够满足工程机械恶劣环境的要求2．实现信息管理与故障诊断高速据传输3．实现智能控制点对多点、点对点问数据可靠的传输任务。值得注意的是，民用信息化管理的目标函数不4军用工程机械机群的信息化、智能化系统一定适用于军事，民用目标中除质量第一外，成本应应用初探当是第二的，而军用目标之快捷性、时间观念应当是战时工程装备信息化保障新走势、新需求包括                重于成本的。为此，应当以质量一快捷性为目标函5种功能、8项5种功能：工程兵在信息化战争中担负着多种保障任务，为此，很可能频繁转场于前线与后方基地                    按照经典控制理论，误差流=目标函数给定值之间。军用工程机械装备部队必须具有快速现场组                  向量一实测值向量。理想的施工过程中应当是“无差织指挥，不同部门协同配合，快速运输、施工作业，快                调节”，也就是说，人和物流在各处的参数向量(人员速检测、排障抢修，以及加强军用工程装备使用效                  配备、物料温度、容重、产量、混合料配比和停顿时间率、延长其服役周期等5种功能。只有这样，才能在                 等)应是一个稳定的“参数向量场”，各处的“场强”不现代信息化战争中有效地发挥作用。                        随时间而变化。但实际上参数向量是动态的，各处的8项技术：对现有工程兵部队和工程装备进行                 参数向量随时间的变化值就组成了误差流。很显然，现代化提升，需要一个庞大的技术群来支撑，有精                  智能化控制调度的目标是：误差流最小——行动最确保障、全程可视、远程监控、设备状态参数监测、                 迅速，停顿时间最短；施工最均衡，没有停工待料现故障诊断、预测维修、资源共享、指挥保障等8项技                 象；质量最稳定，无须返工重来㈣。
 
术。这些技术统一在一起，其核心内容就是智能化、                    在抢滩修路施工过程中信息交流有纵向、横向信息化技术。                                  和内部3种形式。纵向指由管理层、执行层和施工层利用机群信息化、智能化技术是能够大大增强                 间建立的关系，这种关系是上下级之间的关系；横向上述功能的。如：利用战备施工资源优化配置技术可                 指执行层间建立的关系，是同行间的信息交流；内部实现快速现场组织指挥功能；利用施工装备智能化                  指施工设备自身的数据信息116J。
 
控制调度技术可实现不同部门协同配合，快速运输、                    抢滩修路工程机械机群信息化采用分布一分层施工作业功能；利用战备状态监测与故障诊断技术                  式树状结构。在该结构中，不同层次的功能实体意义可实现快速检测、排障抢修功能。                         有所不同，中央智能控制是核心，有最大的权限，负本文以装载机、推土机、挖掘机、平地机和压路                责监督、协调工程现场，综合现场的各种信息，在满机等施工机械为例，组成抢滩修路施工机群，对军用                 足质量要求的前提下，以最快施工速度、最佳的施工工程机械的机群信息化、智能化系统应用做初步探                  效率和资源消耗为目标提供施工策略，负责对总项索。                                      目进行任务分解，并将任务分配给各智能单机。各智形象地讲，机群智能化系统就是一个大系统的                 能单机(推土机、平地机和压路机等)负责各自的专闭环控制。在此系统中，“给定值”即目标函数如质                 项工作。有相对的局部权限，以一定的协议相互协调量、施工速度、效率和施工均衡性等；“控制调节装                 访问，在各自专家智能系统的驱动下完成各自特定置”即智能化控制调度程序；“执行机构”即单机智能                的工作，同时通过智能控制主体间的协调与合作共系统和人(人是作为多智能体中的一种)；“受控对                 同完成整个施工任务，从而构成了基于多智能主体象”即机群中的各个单机如装载机、推土机、挖掘机、                的、以质量和施工速度控制为核心的抢滩修路机群平地机和压路机等；“闭环反馈环节”则是由单机智                 施工过程智能控制“2～31。
 
能仪表、网络无线通讯、GPS、状态监测和故障诊断共                  军用抢滩修路工程机械机群的信息化、智能化同组成；实测值则是由状态监测、故障诊断模块对反                 系统框图在结构上与图2所示减救灾系统图相同，馈值进行计算评价的结果。                            其工作过程也相同，只不过本系统所管理的是由装军用抢滩修路工程机械机群施工是一种机械                  载机、推土机、挖掘机、平地机和压路机等组成的机化、快捷化和多样化的生产和流水作业过程。通过机                 群而已，这里不再赘述。这正说明，机群信息化技术械化施工机群协调工作，完成抢滩修路等军事工程，                 是一个体系，有通用性。对于其他战备施工机群，诸要求施工机群保证在规定的施工质量下，迅速完成                  如，舟桥施工机群、水陆两栖登陆机群、山地丛林作业机群等，完全可用本文介绍的体系构架组成系统，                         开发忉．高技术通讯，实现智能化控制调度，所不同的仅仅是组成机群的                     黄宗益，杨陈锐．信息通讯技术在工程机械上的应用叨．机种、机型不同，具体状态监测参数与故障诊断内容针对国家重大工程和基础建设中工程机械装备高油耗和排放差的严峻现实，围绕工程机械动力系统的节能减排，应用信息技术，开展新型混合动力工程机械关键技术研究，以混合动力复合方式、动力参数匹配、能量管理系统、能量回收方法以及混合动力专用部件为突破口，研制新一代混合动力工程机械，可提高我国工程机械制造行业的整体水平以及竞争能力。
 
下期文章《混合动力技术在工程机械上的应用——信息技术在工程机械上的应用综述之三》，介绍混合动力技术在工程机械领域的应用：混合动力的关键技术、知识产权、典型产品和我国混合动力工程机械研发现状。