淺談工程機械一體化監測系統的優化設計

摘 要：工程機械一體化監測系統是確保工程機械安全使用的重要系統。工程監測系統的能否運轉正常，將對工程機械操作性能、安全與可靠性產生重要的影響。工程機械的安裝與使用，由于由多個零件構成，功能不一，結構不同，建立統一優化的檢測系統十分必要。文章在分析工程機械一體化基本內涵的基礎上，利用相關理論與技術對工程機械一體化監測系統的優化與設計開展了一系列的討論。

關鍵詞：工程機械；一體化；監測系統；優化

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0078-02

加強工程機械一體化監測系統的優化與設計，對于提高工程機械的使用性能、操作效率，提高其自身運行的安全性與可靠性具有十分重要的意義。隨著機電一體化技術的發展，對于工程機械一體化監測系統的技術進步及優化提供了新的物質基礎和理論能量。本文將在探討工程機械一體化的基礎上，對于如何認識目前工程機械一體化存在的各種問題，提高工程機械的使用效率和操作性能進行深入的探討和分析。

1 工程機械一體化及監測系統優化

1.1 工程機械一體化的定義

工程機械一體化是為了確保工程機械操作的舒適性、安全性以及可靠性而進行的一系列的系統設計和安排。工程機械一體化主要是為了工程機械自身每個設備和構件的功能得到良好的發揮，在確保使用工程機械安全可靠的基礎上，通過一系列的系統設計和優化，從整體上最大程度的激發工程機械可以發揮的潛力和能量，從而使工程機械的使用效率和操作質量得到最大程度的提升。工程機械一體化需要強有力的監測系統來作為保障，實施工程機械一體化監測是為了促進工程機械一體化的有效展開，確保工程機械一體化的進度和質量，有效控制工程機械一體化過程中出現的各種問題。

1.2 實施工程機械一體化監測系統的意義

將工程機械一體化監測系統技術引入到工程機械當中，可以極大的改善工程機械的性能和質量，使工程機械的經濟性、可靠性以及安全性，操作性大大提高。例如工程機械的液壓技術與電子控制技術相結合，就可以大大提高工程機械的操作效率和質量。目前微機處理器在工程機械應用到相當普及，并且取得了不錯的效果。隨著機電一體化技術的發展，工程機械與機電一體化技術的融合達到了前所未有的高度，電子監控系統技術已經深入到工程機械的諸多領域，并且還有拓展和擴大的趨勢。一體化監測將確保工程機械使用的可靠性得到極大提升，同時也可以保證工程機械不出現安全事故，提高操作的效率和質量。通過以上分析可以發現一體化監測系統對于工程機械的使用性能、操作效率、安全與可靠性、節能、自動化等多個方面都產生重要影響。但是需要指出的是使用工程機械的畢竟是人，因此在將一體化監測系統引入到工程機械當中的時候，不能忽略人的主體作用。要充分重視人的主動能量，只有這樣才能更好的發揮一體化監測系統的作用，提高工程機械的使用效率，推動一體化監測系統的發展和進步。

2 現有工程機械一體化監測系統常見的問題

現有的工程機械一體化監測系統和設備由于不具有通用性，因此經常出現各種問題，導致工程機械一體化監測系統的功能得不到良好的發揮，效率得不到提升。因此有必要認識到目前監測系統存在的各種問題，然后采取針對性的措施加以解決，目前工程機械監測系統及設備存在的問題主要表現在以下幾個方面。

2.1 系統監測項目不夠齊全

由于應用到工程機械一體化監測系統的各種配件不夠齊全，型號不一，類型不同，因此各種測量型的儀表組合并不能完全滿足工程機械的監測要求，從而造成對工程機械的一體化監測無法發揮擁有的功能，存在諸多問題，其中一個突出表現就是監測的項目不齊全。工程機械一體化監測項目涉及的范圍和領域非常豐富，常見的監測項目包含了電流、氣壓、電流、氣壓、油壓、油溫、水溫、轉速等，而對于這些項目僅僅依靠一個設備或者不同類型的設備組合是不行的，因此在系統監測項目不夠齊全，直接影響了工程機械一體化監測的效果和質量，例如關于電壓的監測設備就一般具有對油壓的監測功能，無法計算相應的流量和工作時間數等。

2.2 監測設備質量不過關，無法實現系統的正常化

多數用于工程機械一體化監測的設備在質量上由于無法匹配工程機械的性能和操作系統，因此其監測的儀表過多而且比較復雜，其面板的布置也相當不方便。現有的監測儀表大多是很多廠家外購的產品，其種類型號都是不同的，因此用于工程機械一體化監測的儀表種類繁多，質量上無法完全達到工程機械一體化工作的要求，而且由于大小，樣式存在差異，導致工程機械一體化的儀盤表看起來十分混亂，不容易觀察和監測到數據，直接影響到了工程機械系統運行的正常化，影響工程機械一體化的工作效率和質量。

2.3 工程機械一體化監測設備容易損壞而出現故障

在工程機械一體化監測設備運行過程中，由于種類、型號繁多，生產廠家不同導致其在工作中無法正常運行。再加上在運行中，如果工程機械的操作使用人員對于某個型號的設備的工作原理不能理解，或者理解不透，都會帶來種種問題。此外受到生產廠家技術水平的影響，監測設備由于工作環境不合理，不恰當，導致這些設備容易損壞和失效。

如果工程機械在使用與操作過程中，一些監測系統的設備不能經常性的使用，就會導致這些設備在工程機械操作過程中失去作用，而操作人員只能在工程機械監測設備出現故障的情況下，完全依靠自身的經驗去判斷和操作，直接影響了工程機械的使用效率和質量。

2.4 工程機械一體化監測系統復雜不容易操作

對于工程機械一體化的監測來說，提高其系統的操作性將是一個關鍵環節。目前很多機械上的監測系統都是安裝比較復雜的設備，在信息的傳遞上效率不高，傳遞所使用的方式也比較落后。例如有些監測設備的信息傳遞主要依靠管路傳遞，這些管路的使用不但增強了監測系統難度而且對于安全性以及信息傳遞的可靠性也造成影響。因此優化工程機械一體化的監測系統是十分必要的。

3 工程機械一體化監測系統的優化設計的內容

3.1 工程機械一體化監測系統的硬件準備

本系統主要由傳感器、中央處理器、顯示裝置、控制裝置四大部分組成。由于工程機械監測系統所要測量的參數較多，且類型不同，所以要采用的傳感器也就依具體情況來選用，但總體的原則是均采用現代電子式傳感器，即可提高測量精度，也有利于對信息的傳遞與處理。如電磁式速度傳感器、熱電偶溫度傳感器、半導體壓力傳感器、渦流流量傳感器、熱線流量傳感器等。中央處理器可采用目前比較成熟的單片機處理種功能的軟、硬件技術。以日本東芝公司生產的單片機TMP87CH46N/47U為例，其ROM為16 kB，RAM為512 kB，有8個8位A/D轉換器，2個8位計時器和2個16位計時器等，且具有功能強大的指令系統，其RAM可實時采集并存貯機械在一定時間內的測量參數，需要時可通過處理器的輸出接口輸入到計算機內進行處理。顯示裝置可采用目前較為流行的彩色圖文液晶顯示屏，由于采用全固體器件，工作可靠，便于適應工程機械的使用要求。目前常見的此種顯示屏可具有內置國標漢字庫、串行通訊速率20k/s、指令代碼編程、16種顏色、單一電源供電等功能，而且可以以模擬與數字共同顯示方式顯示所測數據，即直觀，又準確，完全可以適應工程機械監測的顯示之用。控制裝置可隨時控制顯示模式，選定顯示參數，各測量參數即可固定顯示，也可按控制裝置的設定自動輪流顯示。

系統開始工作后，各個傳感器直接將收集的信號進行轉換然后發送至處理器，處理器通過專家系統來進行數據分析并進行判斷，如果經過分析判斷系統為正常狀態，那么則繼續監測工作，如果判斷系統為異常，則開始報警。然后系統會自行開始對出現的故障和問題進行診斷，以發現其故障原因，并提示出可以采取的維修方式和方法。如果通過診斷發現不了原因，則需要將發生故障時的各種技術參數記錄下來，然后借助專家系統數據庫將這些故障記錄下來，從而形成知識庫。

3.2 系統軟件設計

系統軟件利用中央處理器自身的控制指令，用匯編語言編寫，通過編程器輸入CPU，機械啟動后，該系統自動加電啟動，經對各端口及寄存器進行初始化后，開始接收各傳感器傳來的數據，并對各數據進行處理，經端口檢驗，將接收到的數據與該端口測量參數的故障極限數據進行比較，若超出正常數據值，則經聲光方式給予報警，若所測數據在正常范圍內，則不予報警，并將數據存入RAM，然后將數據送入顯示模塊進行顯示。為有效利用該系統的功能，各測量數據由軟件設計自動存入其RAM內，需要時可通過系統的輸出接口輸入到外部計算機內，在計算機上對數據進行詳細分析，以進一步了解其工作狀況及故障發生時的情況。從以上分析來看，關于工程機械一體化監測系統的優化與設計應該根據工程機械自身的特點來進行，系統的優化設計的一個基本目標是要注重監測系統的可靠性有穩定性，要在注重經濟性的同時，采取一些相對簡單而又能應付惡劣工作環境的設備，從而提高監測系統的整體性能。

4 結 語

加強工程機械一體化的監測系統的優化設計，已經成為改善工程機械一體化作業精確度和效率的重要途徑。針對目前監測設備容易出現各種問題的實際情況，本文對于工程機械一體化監測系統的設計與優化，可以在某種程度上解決當前工程機械一體化操作帶來的問題，從而提高工程機械一體化運行的效率和質量。總之，隨著現代信息技術的發展，尤其是計算機技術的發展，將微電子控制技術作為核心的機電一體化監測技術必將在工程機械使用以及操作、改造中發揮重要的作用，極大推動工程機械自身性能的改進和技術的創新，這對于推動工程機械技術的發展，提高工程機械的使用效率，將產生重要的影響和價值。相信未來機電一體化技術在工程機械應用的領域和范圍將會更加的廣泛和深入，因此工程機械一體化監測系統的優化與設計作為一個理論與實踐相結合的研究課題具有深遠的意義。

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