工程机械运行状态自动化监测研究

工程机械运行状态自动化监测研究

石长飞

身份证号： 230208197505291***

摘要：随着现代科学技术的发展，大量的工程机械设备应用于现代化生产和工业领域，工程机械运行状态监测与故障诊断越来越重要。工程机械运行状态监测可以及时了解和掌握车辆在走行和施工作业过程中的工况状态信息，确定车辆是否工作正常，并能够及时发现故障和定位故障原因，同时实现对车辆性能状态和故障发展趋势的分析预测，保障机械设备的安全，防止突发事故。若设备突然发生故障维修人员，则可以及时明确设备故障位置及状况并进行维修，使机械设备可以及时重新投入使用，避免重大事故的发生，保证工作效率，延长工程机械的使用寿命。

关键词：工程机械；运行状态；自动化监测

引言

工程机械设备作为工程建设所必需的施工工具，安全、可靠的运行能有效保证工程的进度和质量。然而，工程机械设备处于恶劣的工作环境易导致故障发生，较强的流动性、较广的分布使管理人员难对其管理。因此，这需要引入监控工程机械设备工作状况的系统，可实时掌握设备运行参数，对设备引起的安全生产事故原因追查提供数据支持，保证工程机械设备安全可靠的运行。工程机械的远程监控系统成为制造、租赁、使用单位必不可少的东西。

1　工程机械运行状态监测的发展现状

工程机械设备运行状态监测技术利用传感器监测工程机械在工作状态或者相对静止状态下的信号，分析和处理传感器获得的信号，最后与监测对象的历史状态相结合，按照一定顺序获取工程机械设备及其零部件的实时运行状态，从而预测工程机械设备故障的变化趋势，及时准确地确定故障发生位置的一种技术。我国早期的工程机械运行状态监测的方法大多分为工程机械振动监测方法、采集油样分析方法、测量温度监测方法以及超声波法等。在众多的工程机械设备的监测方法中，以振动为主要指标的监测方法应用最广泛。

我国的工程机械设备监测方法大体分为两个阶段。第一阶段是传感器获取信号的分析与处理阶段。传感器技术依靠光敏、热敏、霍尔效应和电磁感应等原理获取工程设备的工作状态参数的技术。通过传感器获取数据后，把数据传输到微机，微机把采集的信号通过与数据库的数据进行对比来判断机械设备的状态。第二阶段是已经逐渐成为主流监测方法的人工智能技术和专家系统诊断技术，主要是以计算机为载体实现一种能用人类思维相似的方式做出运算和反应的智能系统。这种技术目前已经相对成熟，且渐渐取代第一阶段的监测技术成为主流的应用技术。

2现代机械制造工程的技术特点

基于当前机械制造业而言，机械制造工程强调的是系统整合，比如，当前应用广泛的计算机信息是传感技术和自动化技术等。在产品制造与销售等诸多领域当中，能够实现信息数据的反馈，在综合新技术、传统机械制造技术的基础之上，让整个系统实现安全而有效的运行。系统性特征是机械制造自动化技术彰显出来的显著特征，主要就是因为在机械制造的自动化技术中融入了所有工业产品的制造生产当中，从最初的产品设计、生产到回收，已经形成可循环形式的生产回收链，让我国的制造行业能够在短期之内实现显著提升。

3工程机械设备常见状态分析

怠速是一种常见的工程设备机械状态，施工过程中设备的怠速是不可避免的，怠速指的是发动机空转时的状态，就是工程设备机械在没有作业时，发动机在无负荷的情况下运转。在日常施工中，很多工程设备怠速时间占设备运行时间的40~50%，怠速时间内发动机烧的油没有创造任何价值，换句俗话说：就是在“烧钱”。如以一台每年工作2000小时的设备为例，如果怠速达到40%，按照怠速1小时消耗燃油约3.7升来计算，这台设备一年就多产生约两万元的油费，怠速时间过长，效率降低成本升高[1]。长时间的怠速除了会增加油耗量，还会给设备和工程作业都带来一下的影响：①增加燃油成本，降低作业效率；②降低设备发动机等部件寿命；③产生额外的保养费用，比如更换滤芯等；④增加维护的时间，耽误工程进度；⑤增加发动机磨损，影响二手机价值；⑥燃油不完全燃烧，增加废气排放，影响环境。因此在工程中需要尽量减少工程设备处于怠速状态的时间。

4　基于网络的远程监测技术

通过在工程机械上安装传感器获得机械在运行和静止过程中各种参数的生成动态信号，同时工程师对所监测的机器进行标号，以保证获取的各种参数与监测的机器可以一一对应，然后将监测技术与计算机网络技术相结合，通过无线网络通信技术把各种传感器监测到的信号传递给计算机，从而实现工程机械运行状态的远程实时监测功能，对大型工程车辆运行状态进行远程监控和故障分析，为工程机械提供实时的远程技术支持和维修保障服务。传感器把采集的信号通过GPRS无线网络技术传输给工程机械监控中心的计算机服务器，然后计算机通过专业操作系统对获得的动态信号进行时域和频域分析，并将结果应用于租赁工程机械的状态监测。对获得的数据进行时域分析，容易受到工程机械运行时的噪声信号影响，从而使得工作人员在对振动信号进行时域分析时不易分辨出系统是正常还是损坏状态。工作人员通过时域分析判断工程机械运行状态是否正常的依据，是时域信号中如果有周期性脉冲峰值，则说明此工程机械有元件损坏。将时域信号通过频谱分析转换成频域信号，频域中产生的各种频率对应了工程机械振动幅值的大小。

5国内机械制造工程技术的未来发展趋势

制造技术把现代化的机械设计相关技术当成是发展趋势。机械制造从传统形式发展成为现代的状态，并未将所有传统形式的有效要素都丢掉，正在不断地将所有新型技术吸纳进来，其中也包含整个制造生产的过程。扫描显微镜是20世纪研发制造出来的，并且在之后逐渐地流行了起来，使人们逐渐开始对纳米世界有了深入的认知。纳米技术的应用目标就是实现纳米精度的指导与生产。其被用来对原子进行研究，物质特性当中包含互相之间的运行与作用。使用这种现代化的高新技术能够更好地为人们提供服务。由于纳米技术的实际应用，使得制造技术获得了更为良好的影响，随着其适用范围的有效推广，创造并设计出了纳米原材料制造加工技术，其中更包含纳米装配和测量技术。直至2000年，超精密制造加工技术逐渐在精密程度上实现了纳米的级别、分子束的声场技术，材料合成技术、离子注入数以及扫描隧道的工程精密程度逐渐趋向于原子级别的精细程度，也就是说，能够在原子的层面上实施制造加工。

结束语

我国工程机械设备运行状态监测技术已经接近国际水平，但是在普及和应用上与国际水平尚存在很大差距。随着现代科学技术的发展，工程机械运行状态监测技术不再是单参数的阈值比较，取而代之的是基于信息集成、融合、分析、处理等技术的监测方法。人工智能领域的机器学习是最具有智能特征和最先进的研究方向之一，通过构造智能学习机使机器自身具有获取知识的能力。因此，随着基于行为的人工智能、分布式人工智能等新理论的提出，智能监测和诊断技术也在不断发展。工程机械设备运行状态监测系统与当前先进的科学技术的融合是其监测系统的未来发展方向。

参考文献

[1]刘海桂.机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势[J].信息记录材料,2019,20(12):214-215.

[2]黄开万.机械设备动态运行表征参数的分解与叠加[J].设备管理与维修,2019(22):170-171.

[3]赵立民.冶金机械设备运行系统常见故障分析与排除[J].中国金属通报,2019(09):87+89.

[4]刘昊.机械制造行业运行状况及投资机会[J].中国国情国力,2019(09):20-25.

[5]裴阳.基于振动分析技术的机械安全运行监测系统[D].兰州理工大学,2019.