起重机智能化技术探讨

徐工集团徐州重型机械有限公司产品战略规划部部长  陈向东


从国家战略层面来讲,智能化是整个国家社会发展的重要方向之一,无论是德国的构造4.0还是中国的2025,都放到国家战略的重要层面。作为起重机来讲,是国家重大施工装备的必要装备,也是工程机械行业当中工况最为复杂、施工危险性最大的产品之一。这里面由施工的对象和施工人的经验决定我们在作业过程中的作业效果、作业的安全,以及吊装安装的精准程度。

我们统计了一组数据,2006—2016年的数据,在吊装行业中,近十年当中人工成本,就是驾驶员的工资成本上升了近三倍以上。车辆租赁费用反而下降到了1/3。如何去解决吊装行业当中要转型升级的矛盾?我认为智能化到无人化是未来起重机械重要的方向之一。因为智能化不仅能够降低我们对司机操作的难度,而且随着智能化的规划和管理,能够为我们的租赁公司或者是吊装客户创造更大的价值。

这里面讲到70%以上都是2016年发布的产品上的应用技术,很少一部分是我们对未来技术的一些探讨和探索。


一、作业智能化技术

第一项技术是智能臂架技术,非常实用的技术,起重机做伸缩和变幅时,司机一边操作手臂还要起身做,多个动作重叠,稍不注意会乱绳,用户要翻回去盘绳。严重一点的话,会碰到障碍物,碰到吊车设备或者碰到地面,造成设备的损害和安全事故。吊装技术就是解决操作过程中的难题应用,提出了三种模式,变幅和伸缩模式,保证吊钩与地头之间的距离。第二项技术是变幅补偿控制技术,这项技术主要解决施工过程当中操作员工遇到的一个问题。我们在大臂长,起重机做大臂长的重点情况下,起吊和重物落下过程当中,重物由于臂架扭曲变形和地心力的作用下会产生纵向的偏摆,这个偏摆对起重机的作业很有危害。我们做了改进,做了蝙蝠补偿控制技术,不需要司机一边起身操作一边变幅,保证安全。

第二项是智能作业,一个是作业工况复制技术,在工地频繁作业过程中,司机朋友经常会做回转、起身、变幅、伸缩一系列的动作,连续一天下来也是腰酸背痛的。我们做了这样的技术,能够自动控制起重机的动作复制,第二次吊装的时候,仅仅按下暂停键,我们就可以重复这样的动作。第二块是一键收展车。我们到达工地以后,只需把我们的作业工况输入到界面当中去,按下一键之后就能够达到收车状态,之后按下一键,就可以自动到行车状态。

第三项是互联网远程操控技术。这块我们主要提供的是灵活操纵方式,通过PAD、手机等遥控起重机,提供灵活的操作平台。同时通过模拟操纵台,互联网远程控制起重机,满足特种场地施工。

第四项是多机协同技术。对于吊装行业来讲,多机共同吊装一个构件的时候,也是最危险的工况。这种情况下使每台起重机的载荷分布合理,保证垂直协调动作,这也是非常大的难题。我们需要解决的是主吊,主吊操作,其他三台起重机如何根据主吊的动作自动判断和自动适应主吊的意图,这项技术是我们未来起重机行业需要解决的,目前主要是通过线上人的指挥,这项技术是我们未来要解决的重要技术之一。


二、行驶智能技术

至少有一半的路在公路上行使,起重机产品和普通的重卡、小车产品有所不同,一方面要满足道路行驶到当中的最大行驶90公里。另一方面是在重载的情况下,达到XCA5000上路的工况,如何保证在行驶过程当中的转向、自动安全性,我们开发了一套路况与轴荷监控的自适应系统。在不同道路上的不同速度,从而保证行车的整体安全。

驾驶辅助系统能够用户降维修的成本,提高节能利用率。下车行驶部分的自动转项、油门、档为、悬挂、差速在系统当中,把最正确的操作方法做进专家系统,由专家系统和用户、操作人员综合比对,看哪方面到底需要改进,这样的话,第一能保证行驶安全,第二保证产品的经济性。


三、智能化施工规划

对于智能化施工来讲,前面都讲到了智能化的施工,对于起重机来讲,智能化施工也做了一些工作。

第一项是空间识别技术,起重机经常是在狭小的空间里作业,由于对周围的障碍物、环境检测或感应不到,经常会发生一些事故,我们可以利用声波、电磁感应、温度方式,通过作业空间的扫描,在电脑里进行三维空间的重构,通过测到的情况以后,然后导入到产品当中,指挥我们在狭小空间作业时遇到障碍时自动规避,自动报警。

第二项是吊装方案规划与智能到。一个好的、安全的吊装必须有一个好的规划,没有一个好的规划,往往会发生一些不可预料的安全事故。这套系统和我们高校合作共同开发的,三维吊装方案的整体规划,可以加工作场景,包括吊装对象,以及起重机三维建网,并可以全过程的工况规划以及碰撞危险的检测。最后还可以输出完整的吊装方案。我们依据吊装方案和规划以后,输入到系统,以指导我们的操机手进行安全的吊装,这样一方面提高了效率,一方面提升了吊装的安全性。


四、智能化运营管理

说到智能化运营管理,在我们起重机行业来看,目前主要的厂家都建立了自己的物联网平台,并且也推出了自己的APP,比如徐工2016年发布了“徐工在线”APP,为用户开放,也对机型进行管理,也可以对历史数据进行查询和回访,也可以对工作进行分析,分析哪一个有府,哪里需要派车,怎么去派车,能更经济的去应用,利用大数据、多终端的服务价值来管理我们的产品。

健康评估和主动服务,利用大数据去挖掘、分析,去实现。一方面可以对现有的主题进行主动的工量的诊断以及进抗的评估,维护提醒,以及派工和技术服务。第二对今后的设计是非常有用的。我们也知道每次生产新产品时,需要进行大量的数据调研有了这套系统以后,通过数据挖掘,知道用户在哪些地方去干活,干了这些活的工况是什么,他们在这些工况当中经常室外的动作是什么,他们的习惯是什么。通过这样,我们能够开发出更加针对性的产品。还可以根据大数据分析,知道起重机在那个时间节点发生什么样的故障,有利于我们下一步在研发过程中重点去解决的一些可靠性问题。


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