工程机械智能监测及控制系统项目可行性研究报告

专业资料专业资料工程机械智能监测控制系统项目可行性研究报告目 录一、总体情况 5本装置机载系统示意图（图一） 6本装置技术路线图（图二） 61、项目概述 6项目所处的技术领域 7项目主要内容 7系统构成 7项目现阶段实施周期目标 8本项目创新点及技术水平 9项目主要用途及应用范围 102、项目目前的进展情况 113、项目实施的优势和风险 11实施该项目的优势 11实施该项目的风险和防范措施 134、项目计划目标 15总体目标 15经济目标 16技术、质量指标 17阶段目标 18计划新增投资来源 195、主要技术、经济指标对比 20二、申报企业情况 211、申报企业基本情况 212、企业人员及开发能力论述 22企业法定代表人情况 22企业人员基本情况及开发能力情况 23项目组人员基本情况 24三、项目的技术可行性和成熟性分析 251、项目的技术创新性论述 25项目的基本原理及关键技术内容 25项目创新点 41（一）新技术应用创新 41（二）产品结构创新 43（三）产品应用效果创新 44项目的技术来源 45项目国内外发展现状 452、项目的成熟性和可靠性论述 48本项目目前进展情况及技术成熟程度 48本项目技术成果的技术鉴定情况 48本项目试验及试生产情况 48本项目产品实际使用考核情况 49四、项目产品市场调查与竞争能力预测 491、本项目产品的主要用途、需求量及经济寿命期 49本项目产品的主要用途 49目前主要使用领域的需求量分析及未来市场预测 49项目经济寿命周期分析及项目所处阶段 522、本项目产品国内主要研制单位分析 523、本项目产品的国内外市场竞争能力分析 53本项目产品的市场竞争能力 53替代进口的可能性 54本项目市场占有率预测 55近期内市场占有率的增长情况 56五、投资预算与资金筹措............................................................................... 571、投资预算 572、新增资金筹措 573、资金使用计划 58六、项目可行性研究报告的专家论证意见 60一、总体情况项目指南”中的四—(一)—3类，即“依托公司行业资源优势，我们与某重科、某机械等单位建立了应用验室，开展“产、学、研”的合作应用典范。（高、以及加入WTO带来的实质压力和机会需求，以工程机械健康监控本地智能控制、远程维护、监控、调度和管理的系统。为了解决目前国内工程机械故障率居高不下、安全事故频繁、操作舒适性差、效率低下、维护耗时废工、竞争力极弱等现状；同时为了改善国产工程机械智能监测控制系统的性价水平，提高加入WTO后国产工程机械的竞争能力，公司决定充分利用日益增大的市场需求机会来形成和发展我们自己的工程机械智能监测控制系统，替代进口系列产品，并针对国内应用特点开发提高和升级研究。目前，公司已完成了近100万元的前期研发投入和部分市场投入，但因项目的实际工作量超出了预期的预测值，导致研发周期拉长。为了早日完成项目的研发和中试，尽早开发出可投放市场的产品，公司需要寻求更广泛的支持，特别是科技型中小企业创新基金的支持。人机界面主控单元（人机界面主控单元（组合）操纵手柄④现场工程施工机械（队组）人机交互④现场工程施工机械（队组）人机交互①②③作、控制；调度、维故障报警GPRSInternet技术网络中心监管、服务、调度、维护等机械状态信息等1、项目概述项目所处的技术领域该项目所处技术领域是光机电一体化领域，是一个融电液控制技联网等多学科、领域技术于一体的大型综合智能监测控制系统。项目主要内容整个系统主要通过对本系统内部数学模型的重构，逐步完成计算机电液智能控制系统、电子节能控制系统、智能功率分配与控制系统、发动机ECU系统、故障诊断与分析系统以及智能安全检测与控制系统等前端单元控制系统的设计，达到提高工程机械设备故障诊断及施工控制的稳定性、精确度、高效和现场施工的适应性目标，并融合情报信息、无线通讯和互联网技术实现现场工程机械设备/车辆的远程管理(3G/GPRS/GIS)和调度控制，对工程机械作业实施全方位监测、控制、调度、提供信息服务等。系统构成项目系统结构图见下（图三。本项目由三个层次系统构成：前端单元控制系统:机械车况、工况数据予以采集、分析，实现相关功能控制。源和机载视频装置等组成。由无线通讯和网络技术服务中心构成，主要完成远端监控、诊断维护和调度管理。项目现阶段实施周期目标2003年8月-2004年8月：主要完成全检测与控制系统的设计以及相关产品的研发、中试和小批量试销。图三 系统结构图本项目创新点及技术水平该项目的创新点主要是：新技术应用的创新；产品结构创新；应用效果的创新等；在国内，对于本系统所涉及技术的综合应用尚属空白；项目系统全部完成后，要求其技术应用水平在国际上处于领先地位。本项目期内拟完成的初级产品A、B及其集成则技术先进、设计更为合理，相对于国内、外其它同类产品具有更好的稳定性、精确度和适应性。项目主要用途及应用范围该项目系统的应用范围为移动施工机械，包括工程机械设备（含军用工程机械设备旅游、物流车等等。其主要用途：对工程机械设备/车辆的各种工况进行自动监测和诊断，优化作业途径，节省能源，改善作业条件和劳动强度，提供情报、通讯等信息服务以及现场车辆的集团式管理，提高设备的高可靠安全性能和高效率运行性能。2、项目目前的进展情况本项目目前的研制进度及公司产品状态如下表所示：产品类型产品类型状态智能安全检测与控制系统 已成功完成实验室模型构造现场（简称A产品）装机试验与调试等前期工作前端单元计算机电液智能控制系统控制系统已完成技术储备和部分实验工作（简称B产品）其他前端单元控制系统项目后期拓展机载前端本地控制和维护、交互已完成部分研发控制系统远程通讯计算机调度管理、监护控制系统部分集成表1 项目进展情况表3、项目实施的优势和风险实施该项目的优势本项目的优势主要体现在人才、市场、技术、价格和行业资源五个方面：今天，依托公司的行业资源优势，我们与中联重科、某机械等单位建立了应用实验基地，同时与某大学合作共建“工程机械智能控制嵌入式应用平台”实验室，开展“产、学、研”的合作应用典范。1、行业资源优势某拥有中联、三一、浦沅、山河智能等多家国内知名的工程机械制造企业，既为公司提供了最方便的实验基地和应用基地，同时也为公司提供了良好的工程应用专门人才环境。2.人才优势本项目组集结了国内工程数学、健康监控与控制、机电液一体化等多方面的优秀人才，特别是公司充分利用了某机械湘军的天然优势，拥有多年行管经验的专家和原工程机械大企业的高层领导以及在电子、液压和机械行业工作多年的、优秀的工程、技术和市场人员。这是本项目能顺利完成的根本优势和保证。3、市场优势本产品的市场优势体现在以下多方面：潜在需求广阔的地方市场。在某，就有以中联重工、浦沅、三一重工等为主的多家工程机械企业，生产数十种工程建筑以及路面施工机后服务不到位，潜在需求量极大。较少的竞争者。如前所述，该产品目前主要被国外厂家垄断，而国内竞争者又因技术门槛高，行业领域跨度大难以进入。日益增长的工程机械市场及客户对智能监测、安全、舒适、可靠等多方面的需求为产品提供的广阔市场。公司以市场为导向的技术设计结合使产品能够迅速进入并占领市场4、技术优势该项目集电液成套、系统集成和现代网络技术于一体，技术门槛较难以达到的。5、价格优势同样性能的产品，本项目产品价格预算不到国外同类产品的50%实施该项目的风险和防范措施公司实施该项目的风险主要在于资金、管理和入世等几个方面。资金风险及防范该项目涉及的技术复杂、技术领域跨度大、研发周期较长，需要投入大量的现场实验和研发实验费用，对资金的需求也就具有一定的不确定性，很有可能会超过资金预算；另外，项目尚处于研发初中期，只有很有限的产品能够形成小批量销售，难以形成资金回笼，因此在资金运作上存在一定的风险。公司目前正在和意向投资和战略合作伙伴等有关方面磋商，并已签署合作协议，以解决后期拓展和市场资金。同时，公司更希望得到更广泛的对该项目的大力扶持，特别是科技型中小企业创新基金的支持。管理风险及防范公司的管理团队主要由来自工程机械行业和智能控制两个技术领域的专家组成。技术型的团队一方面可使我们保持这一领域的技术领先地位，适于开展机载控制系统及其成套系统的业务，另一方面，在公司快速大规模经营时，在管理、财务和市场方面会造成某些困难。这构成了公司的管理风险。团队成员充分认识到上述风险，并积极组合合适的管理、市场和财务人才，同时自己也在深入地努力学习和历经这些领域的知识和经验。随着上述人才的到位，管理上进一步理顺，这一风险会逐步减小。“诚信．沟通”——我们坚信这是降低管理风险的利剑！市场风险及防范目前，国内还没有真正的集“健康控制、电液成套、信息调度”于A，虽然其技术含量不高，但已在基本层面上占些对手可能会模仿我们的服务和商业模式，从而成为竞争对手。我们将充分利用我们的行业资源，建立技术、应用同盟基地，迅速术储备和开发具有绝对的领先优势。我们相信，强有力的综合型团队和市场策略是规避市场竞争风险、领先市场的良药。入世风险及防范随着WTO的实质性到来，国外的同类产品和服务将使未来3-5年的潜在竞争加剧。我们的策略是，在保持低成本研发和快速抢占市场的同时，依托大学和研究院所的雄厚的技术人才优势，发挥国内排行前位的工程机械大厂在试验和前端应用的优势，力求技术和产品应用的前瞻。同时，不排除与外来产品的合作，贯彻多赢策略，并在适当时机跨入全球市场，参与国际竞争。4、项目计划目标总体目标整个系统的计划实施期较长，长远看，整个系统要实现的总体目标包括：1、逐步完成大系统的研制和开发工作，形成整机产品，成套推向市场，并取得良好的社会效益和经济收益。2、使该系统整机水平达到并保持国内领先水平，部分关键技术和软、硬件达到及甚至超过国外同类产品目前水平；本项目为整个系统的一个研发阶段，为期一年，时间从2003年月至2004年82所示：表2 项目期内可实现的项目总体目标项目执行期项目执行期20038-20048已完成投资90万元项目期内计划新增投资额96.5万元完成初期产品A所达阶段成初期产品 B—“计算机电液控制系统”的中试；完成A、B成套生产及小批量销售。项目完成时项目完成时仅A产品可实现小批生产实现的年生产能力规模，预计年生产能力可达到： 200台套/年企业资产规模56万元企业人员总数30人项目实施新增就业人数12人经济目标项目周期内，计划完成A产品的中试销售和B产品的研发、实验装机和中试工作，并实现产品小批量销售。累计实现工业增加值30万元销售收入50万元计划项目完成时可实现的经济目标如下表所示累计实现工业增加值30万元销售收入50万元缴税总额缴税总额2万元净利润0万元创汇额0万元技术、质量指标项目计划完成时达到的主要技术与性能指标环境：工作温度：－20℃～＋60℃ 存储温度相对湿度：≤95％（25℃）振 动：加速度冲 击：加速度工作电源（可选：A: AC220（开关电源

频率f=10～60Hz频率B: DC24V（标准＋18V～＋36V） （宽压C: DC12V（+7~+18V）3. 功耗：控制主机<20，驱动<3A/24）工作方式：连续指示方式：A类故障/90%操作处理；B类故障/95%-100％额定值操作；C类故障/100%-105％额定处理（SSR/继电器触电动作）控制驱动方式场管/SSR/继电器混合方7. 综合精度：≤±5％8. 外形尺寸：本体主机：300mm200mm80mm显示器： 200mmx150mmx项目计划完成时拟达到的质量指标通过双软认定阶段目标项目前期90项目前期90完成A产品的数装机等工作————115项目期内225（2003.8-2004.8）330进行B产品的工况监测、故障诊断和安全控制等设计实验完成B产品的装机及中试工作完成、B产品现成套产品试销10台套(按平均价格5万元/套)50426.5小计96.51050资金生产实现销阶段时间进度指标落实技术开发指标建设售收入(万元)情况(万元)项目前期调—2003.7研、论证等工作；2003.8A产品的中-2003.12试工作2003.10-2004.2B产品研制2004.2B产品中试-2004.82004.6B产品集-2004.8成项目进展网络技术服务中心建设拓展产品研制、集成及生产AB产品集成B产品中试B产品研制A产品中试前期调研、论证2002 2003 2004 2005 时间项目开发进度计划甘特图计划新增投资来源项目期内新增投资96.5万元表5 项目投资预算表 项目期内新增投资96.5万元资金来源金额资金到位时间计新投划增资企业自筹56.5万元现有6.5万元；2003年10月到位30万元2004年4月到位20万元银行贷款银行贷款0万元其中创新202003年第四季度40万基金资助万元财政拨款元其中地方202003年10月政府配套万元其他0万元5、主要技术、经济指标对比表6本项目阶段实施前后主要技术、经济指标对比技术指标技术指标经济指标实现缴税综合产品成产品稳实现销售收实现工业增总额（万精度套集成定性入（万元）（万元）元）产品故项目实施≤±无障率≤000前10％25％完成A、 产品故项目实施≤±B产品成 障率≤50302后5％套集成10％目前本项目仅有A、B产品生产。国内更无后续产品销售品牌二、申报企业情况1、申报企业基本情况本项目将由某科技开发有限公司负责组织实施。我公司位于岳麓山下、湘江之滨的长沙高新技术软件园区。我公司依托行业资源优势，与高校和行业用户保持并建立多赢的大团队协作；程，为民族工业融入WTO尽绵薄之力。同时，公司始终秉持“科技、表7企业基本情况表企业名称企业名称某科技开发有限公司注册时间2002.7法定地址长沙高新区火炬城企业类型有限责任公司注册资金50万元主管单位长沙软件园管理办公室2、企业人员及开发能力论述企业法定代表人情况表8 企业法定代表人情况表姓名性别姓名性别出生年月最高学历所学专业 电话XX男1967年12月硕士计算机控制现任职务主要经历：总经理89.7年毕业于西安理工大学计算机控制专业。89.7-92.6准柔性制造主要经历 期间，作为企业专业人员多次参与进口高精尖数控设备的技术洽谈与引进95.1-96.8年于华北一带从事销售和市场调研工作。96.9-97.12年开发高空作业车安全电液控制系统,负责产品电气液压研究工作、电子产品开发和项目管理。98.1-2000.12年，某上市公司科技部，主要参与上海贝尔公司与某上市公司就全省利用有线电视线路实行宽带网的可行性研究和系统集成工作。2001.1-2002.6年，合作设立某新东方实业，主持网络系统集成工作；2002.7-至今，合作设立某科技，主持“机载控制系统”项目研技术专长 计算机控制、企业管理等。具有从战略的高度进行企业的管理创新、技术创新和产品创新的能力，领创新意识 企业建立了较好的人才协作机制，建立了初步的创新机构和较完善的创新机制勇于使用有创新意识的各类复合型人才，勇于和有效结合，取各家之长开拓能力 非常强的技术背景，丰富的项目组织、市场开拓和公司管理经验。主要业绩

作为企业主要人员参与完成国家“863”课题“P-FMS”研制工作；作为企业专业人员参与近2亿元进口高精尖数控设备的技术洽谈与引进；主持完成高空作业车电液控制系统；参与上海贝尔公司与某上市公司就全省利用有线电视线路实行宽带网的可行性研究和系统集成工作；主持设计并成功实施多家大型网络集成系统；企业人员基本情况及开发能力情况表9 企业人员基本情况表企业总人数 18人 平均年龄 30 岁知识结构 硕士以上2 人，大学本科以上 1 人大专0管理层人数 3人 专业结构 管理专业1人，计算机、自动化专业2人。年龄结构 30岁以上 3 人，25-30岁0 人新产品

管理：4人，技术开发：12人，生产：1人，销售：1人管理:技术开发:生产:销售=4:12:1:1工程机械智能监测及控制系统是公司的新产品，目前该产品系列中的“智能安全检测及控制系统”已完成实验室模型建立、现场试验阶段，将进入中试阶段；另一个项目重点部分“计算机电液控制系统”正处于实验室试验阶段。投入额伍情况

公司是高科技性质企业，产品处于研发阶段，暂未形成销售收入，主要技术投入以自有资金为主，主要用于研究开发，至今已投入 90 万元。科研开发队伍由某大学、中南大学等师生和研究人员，以及在电子、液压和机械行业工作多年的工程和市场人员，结合项目专家组组成。本项目专家组成员中有在智能控制与健康监控方面有着深入研究、应用和丰富经验的科技和工程人才；有对目前工程机械数学模型有深入研究的中南大学数软学院的优秀博士；有在GIS参见表10 项目组成员情况表。项目组人员基本情况1、项目负责人基本情况项目负责人即法人代表，基本情况参见2.1节表8。2、项目组成员情况表10 项目组成员情况表姓名性别年龄原毕业院校单位职务职称专业/方向最高学历男33某大学项目助理精密仪器学士男35中科院长沙研究所副研究员财务、行政博士女33中南大学经济师企业管理硕士男35某师大金融投融资学士男36某大学副教授自动化工程硕士数学分析（硕士）男30中南大学博士控制工程（博士）博士男29国防科大硕士推进系统故障诊断硕士与监控女30浙江大学高工液压传动学士男53原工程机械国企高工材料工程大专销售总经理男33北京大学硕士、工程师图象处理、系统工程硕士女26某大学工程师自动化学士男27某大学工程师机械工程学士三、项目的技术可行性和成熟性分析1、项目的技术创新性论述项目的基本原理及关键技术内容（一）项目的基本原理该系统以嵌入式硬软件架构为核心，应用智能控制技术，对工程机械设备/车辆的工作环境、工作状况、动力系统、控制系统等各个方面进行全方位的智能监测、诊断维护和实施控制，以优化作业途径，节省能源，改善作业条件和劳动强度，提供情报、通讯等信息服务，提高设备的安全性、智能化水平和运营效率。同时通过无线通讯和互联网技术实现现场工程机械设备/车辆的远程管理(3G/GPRS/GIS)和调度控制。它由前端单元控制系统、机载前端控制系统、远程通讯控制系统三前端单元控制系统前端控制部分由多个自成一体的独立单元构成，分别对工程机械车况、工况数据予以采集、分析，实现相关功能控制。各单元既可独立成计算机电液智能控制单元、电子节能控制单元、智能功率分配与控制单元、发动机ECU系统、以及故障诊断与分析等单元系统。主要完成对工程机械各个功能部件及工况的监测、控制和管理协调。其中，前端控制的数据采集部分由各机载传感器和数据采集部分构成，通过传感器接口与各机载传感器互联，如操纵杆位移速度、位置传感器，臂杆长度、角度传感器，活动平台/转台位置位移传感器、各油缸内油压传感器，阀、泵流量传感器，阀芯位置传感器，发动机转速、功率载荷传感器，油量、油温、水量、水温传感器，车速、里程、方向位置等传感器，主要完成车况、工况环境等全程数据采集；机载前端控制系统包含机载前端控制主机、人机交互装置、机载电源和机载视频装置等。通过机载工业总线BUS）统的本地控制和维护。远程通讯控制系统实现系统的远程控制、维护和调度管理。在GPRS/CDMA/3G网络与监控器之间，或监控器与各前端单元控制系统之间，通过网络中心或客户服务中心进行远程或现场遥控作业台来实现对系统的监控、诊断和维护。系统结构图见上面图三所示其基本工作原理是：工程机械监控器实时监测工程机械运行和作业状态，以高效智能操控、协调其施工作业，并提供诊断维护和相关信息服务。当工程机械出现有关安全及故障报警时(手工报警和自动报警)，工程机械监控器自动接通网络服务中心信道，将故障信号通过公用网络，传送给网络技术服务中心和各集团用户监管调度中心。计算机收到报警信息后，在GIS系统中立即显示出故障、工程机械位置、同时显示报警状态及工程机械的档案资料。在故障报警或远程维护时，计算机网络技术服务中心的专家通过人机视频交互装置，直接与工程机械操作人员或现场相关人员对话，安抚操作人员和指导应急处理或维护方法。④现场工程施工④现场工程施工机械（队组）人机交互远程指挥①②③作、控制；调度、维故障报警GPRSInternet技术网络中心监管、服务、调度、维护等机械状态信息等（二）本项目系统诊断、监控对象及工作流A、 本装置自诊断：主要诊断相关电源、MPU及子系统和接口等等B、 车况诊断：主要有各传感器的连接诊断；各传感器初始合理值诊断；测定指示诊断各长度的实时值、各角度的实时值、各工作半径的实时值；测定指示诊断各压力值；测定指示诊断各流量值；测定指示诊断各重量值；测定指示诊断其他值；显示调整实时时钟；（调整等；C、各传感器参数调整、设定模块：各长度传感器参数的最小值、最大值、斜率的调整、设定；各角度传感器参数的最小值、最大值、斜率的调整、设定；各压力传感器参数的初始值的调整、设定；各流量传感器参数的初始值的调整、设定；其他传感器参数调整设定；D、日历时钟参数调整、设定模块：年、月、日的调整、设定分钟、小时、12/24小时选择的调整、设定E、设置：工作状态选择模块：（伸缩臂型起重机/高空车、固定臂型起重机/高空车、塔吊、挖掘机、装载机等）伸缩臂型起重机工作状态：①支腿状态选择（全伸、半伸；②钢丝绳倍率选择；③主/副臂选择（其中副臂选择含副臂工作角度选择；④伸缩臂伸缩状态选择；⑤工作范围限制（吊臂起伸高度、起伸角度、工作半径的上限和下限；固定臂型起重机：工作状态选择类似（上述①、②、④项；高空作业车：工作状态选择类上；塔吊：类固定臂起重机器；挖掘机械类：出除各臂杆，回转机构外，重点在于非均衡负载工况处理选择（考虑自动识别适应？；装载机械：类挖掘机其他工程机械F、通讯：主要分为工作数据采集、处理结果回传存储；遥控设定；无线联机远程操控等数据自动采集模块：按一定采集频率将数据实时的采集到MPU下位机；然后通过模块采集到的实时数据自动传送到上位机，以便进行进一步处理。数据自动传送模块（包含上载和下载：数据传送模块包含两个部分：MPU的采集频率通过RS-232/485通讯口/CAN接口/无线接口进行上传。上位机通过RS-232/485通讯口/CAN接口/无线接口按照一定的通讯协议将MPU处理。上位机通过RS-23/4852通讯口/CAN接口/无线接口按照一定的通讯协议将上位机处理好的数据下载到MPU下位机中加以存储。遥控设定和无线联机远程操控G、在线帮助：主要指操作帮助和说明文档、以及故障诊断说明和技术支持（考虑网络联机）帮助H、工作模型计算处理：依据传感器实时值和工况计算相关函数值，融入智能进行处理控制和指示、或远端传送以整体协调工作。（三）项目的关键技术内容1、项目技术路线本项目的研制及实施过程，走的是一条在借鉴国外技术基础上，结合中国工程机械市场特点独立开发的技术路线，也是产、学、研合作开发模式在企业的应用。借鉴国外相关技术自20世纪80的先进性，早已开展健康监控和智能控制技术在工程机械中的应用研智能控制及健康监控技术方面的应用研究。在融合国外技术和中国市场特点基础上进行独立开发智能控制与健康监控技术是一项新兴技术，而工程机械模型复杂严，因此，要研制开发出我们自己独立的产品，只有依靠自己的力量进行科研开发。我们成立公司并组建了自己的科研开发团队，进行该项产（组建公司前有近5采用产学研的发展模式，进行技术升级对项目今后的开发实施采取与院校、企业合作（已签定相关合作协议，走产学研取多赢的通道。逐步探索新技术在该领域的运用，开发2、技术内容该系统的研制，以工程机械健康监控为起点，将电液成套和系统集成的机、电、液和网络一体化技术应用于起重、挖掘、装载等大型工程机械中，实现智能控制，同时，在国内首次将无线通讯和互联网络等成熟而低成本平台的远程通讯、调测技术应用于机载控制系统中，实现对现场施工机械的远程实时健康监控与调度，该系统涉及的关键技术有：电液控制与成套、集成技术电液控制技术本来已是一项国外较成熟技术，本项目将电液控制技术与相关技术作系统集成，从而合理地集成了系统的控制与管理功能，实现了整个系统的一体化，并能根据用户对象的不同需求组合不同的成套产品。模糊数学本项目根据工程机械设备工作状况的负载非均衡和液动性等特点和操作过程的智能化要求，创新性地将模糊数学应用到控制系统的模型设计中，将参数估计并入模糊处理，使结果更加精确，更符合实际工作情况变化的需要。参见下面一数学模型建立、参数评估方法人工智能技术本项目开创性地将人工智能技术运用到对控制系统模型和边界条件的处理过程中，使得所建立的数学模型能大大提高系统的稳定性、精确度和灵活性。工程机械施工中，工作状态、尤其是工作负载变换不断，而液压系统是一个即时动态非稳定模型，只有熟练的掌握和深入了解工作细节，结合相关理论和专家意见，才能有效达到优化控制效果。无线视频通讯及遥控遥测技术在当前的ＧＳＭ网络上，可以实现的最大传输速度是９．６ｋｂｉｔ／ｓ。ＧＰＲＳ是按ＧＳＭ标准定义的封包交换协议。 理论上，GPRS/CDMA带宽为144-384Kbps目前投入商业应用实测值为40-60Kpb若作为流畅视S非3G达到商业应用。而本系统仅作为监测，流/实时性要求一般，在应用图象窄带压缩技术前提下，可有效解决容量与速度的问题，达到远程监管维护之目的。本项目应用于远程传输监管的主要参数：图像标准：358帧容量：3-10k/帧实时性（5-10帧/秒30-50k/秒地理信息系统和互联网技术地理信息系统（GIS）是近年来兴起的一门新兴技术，她能够直观有效的利用和表达地理信息数据，满足信息综合管理和数据服务可视化需要，在交通、遥控遥测领域具有广泛应用前景。本系统正是利用该技术应用的典型代表。而互联网在企业的深入应用更是如火如荼。本项目将这项较成熟而低成本的技术应用于对工程机械设备的远程管理系统中，是网络技术在新的领域的拓展，为传统产业实现高科技化树立了一个典范。3、产品结构本项目集成微电脑、电子电气、电液控制、无线通讯、计算机网络和软件技术等，形成以该系统产品为基础，集传感部件产品，电液控制相关部件产品，无线通讯相关部件和产品，计算机管理和控制软件等系列产品，并形成成套解决方案。技术、对应产品和完成功能之间的关系图如下：计算机网络和软件技术计算机网络和软件技术计算机管理和控制软件产品无线通讯技术无线通讯产品功能（4：远维修、调度指挥等功能。嵌入式电脑技术机载前端控制系统各种控制技术前端单元控制系列传感技术传感器系列产品功能（3：车同工作功能。图四 技术与产品结构图上图中间为产品，左边为相应的支撑技术，右边为产品所实现的工程车辆的高附加值功能。箭头表示产品和技术的依赖关系。灰色背景部分为公司自主研发和纳入研发战略的产品和技术，而传感器、无线通讯等产品和技术则采用外购和外包方式。4、基本算法原理本项目根据工程机械设备工作状况的负载非均衡和液动性等特点和操作过程的智能化要求，创新性地将模糊数学应用到控制系统的模型设计中，将参数估计并入模糊处理，使结果更加精确，更符合实际工作情况变化的需要。同时将人工智能技术运用到对控制系统模型和边界条件的处理过程中，使得所建立的数学模型能大大提高系统的稳定性、精确度和灵活性。基于工程机械汽车起重机的相关模型：下面模型是根据工程机械类系列汽车起重机累计40余次实验、复验和效验，以及其本质结构合理裁剪进行反复分析，结合参数估计方法建立的模糊智能式数学模型。k k

sin() 1 1 2 2

A212Acos()H(Lcosasin)(C1

LC2

)cosP2,θ,L,αA,H,C1,C2W等为待估计参数。A、根据实验和类系列本质结构分析，待估计参数都具有一定的物理意义，但由于液压系统的液动复杂性、负载非均衡性等等变量特征，必需借助AI进行评估处理。在各参数中，已进行定点，可不考虑单位。B、由于外部特性和工艺参变量对系统的影响，参数估计并入模糊处理，使结果更加精确。这样，在控制系统设计时，预留较大的参数空间，以实现各种复杂工况的需要。C、根据实际情况，参数A和α在很多情况下不能得到，也可进行估计，这样可增加产品应用的灵活性，和现场调试的便利。模型参数示例序号（组）参数说明存储位置编号1A工况参数放大倍数1-112B工况参数放大倍数12-223C工况参数放大倍数23-334A工况A类参34-445A工况B参数(模糊)45-1106A工况C参数111-1217A工况D参数122-1328D工况参数放大倍数133-1439E工况参数放大倍数144-15410F工况参数放大倍数155-16511D工况A类参166-17612D工况B参数(模糊)177-24213D工况C参数243-25314D工况D参数254-26415A工况比例参数265-27216B工况比例参数273-28017C028118A工况C128219B工况C228320A工况C328421B工况C428522A工况C528623B工况C628724C728825C828926C929027T0-T3291-29328C10-C17294-301智能电液控制通道原理示例：本项目典型的系统硬件控制图示例：基于本项目结构创新，在各前端单元控制中利用CANBUS总线与前端本地上位管理机互联，其功能强大，交互方便，更达到高效可靠、与远端网络中心无缝连接、信息传递畅通之目标。开关感应器线性传感器电 源人机界面各程式功能模块连接示意图：开关感应器线性传感器电 源人机界面开机诊断时钟调整按键年、月、日调整、设定分钟小时12/24小时选择的调整设定参数调整按键调试口令界面各传感器参数的调整、设定数据采集、传送工作状态选择模型计算工作范围限制各传感器参数的调整、设定数据采集、传送工作状态选择模型计算工作范围限制长度参数 角度参数 压力流量传感器支腿、各臂杆、回转、配重等状态MPU数据采集、传送上位机从MPU接收数据上位机向MPU发送数据模型计算、AI处理控制、存储、传送协调模型计算、AI处理控制、存储、传送协调单元系统驳接图示：智能检测控制系统智能检测控制系统流量传感器压力传感器IO控制和电液驱动GPS/GPRS模块GPS/GPRS模块项目创新点本项目系统开发出三个层次系统架构：程机械车况、工况数据予以采集、分析，实现相关功能控制。载电源和机载视频装置等组成。成远端监控、诊断维护和调度管理。由此拓展出本项目三项创新点：新技术应用的创新；产品结构创新；应用效果的创新等；（一）新技术应用创新本项目将传感器技术、电液控制技术、智能监测技术、网络技术等技术成功、综合应用于工程机械设备的智能控制中，并在新领域进行了创新、综合性的运用。“工程机械智能监测及控制系统”首次在国内工程机械上，将无线视频和互联网络等成熟技术而低成本平台的远程通讯、调测技术结合故障诊断、控制技术、黑匣子技术综合应用于该系统中，实现对施工机械远程健康监控调度和管理能力，具有极强的技术创新性，具体来说，项目的主要创新点有：建立了性能稳定、质量可靠的系统数学模型加上人工智能AI的处理，建立和提高了整个系统可靠性和稳定性的关键性数学模型，使模型数据拟合度达到最优和智能，这也是目前国内产品与国外产品差距所在。解决了目前市面上同类产品数据稳定性差和维护不便、适应性差等重大缺陷自新一代存储器FLASH技术和FPGA等超大规模VLSI面世后，因其定位在取代EPROM存储器和再线现场可编程，数据改写须经三道以上连续系列指令确认，外加“SDP”软件数据保护指令等，本系统选择采用内含FLASH的超大集成规模IC——系列外围在线可编程器件作为我们的数据保护解决之道，同时，也利用其作为我们产品“黑匣子”数据存储区。引入了电液成套和系统集成技术系统引入了电液成套和系统集成，减少了工程设备的硬件投资，并与设备的管理、故障定位结合，提高了控制系统的可靠性，其成本比同类国际产品低，可靠性高于同类国内产品，为工程机械的机电液一体化开辟了广阔的前景。率先将无线视频、遥控技术和互联网等成熟而低成本的技术应用于工程机械设备的远程通讯和控制和维护该系统首次将遥控、无线视频和互联网等成熟而低成本的技术应用于工程施工机械的远程通讯、控制和维护，真正的免上门服务，缩短了故障解决周期，提高了工作效率，同时大大节省了后期维修费用。系统应用电脑在线控制该系统应用了电脑在线控制系统，使得工程设备是中运作于一个安全可靠且有效的最佳工作点，绿色作业，有利于设备、人身、环境的安全和保护，最大限度的减少事故、降低损失、提高工效。（二）产品结构创新远程通讯控制系统产品机载前端控制系统产品远程通讯控制系统产品机载前端控制系统产品专业资料前端单元AB控制产产专业资料专业资料其他单元功能产品其他单元功能产品图五产品结构图图中：实线方向表示整个系统的集成，虚线方向表示各控制单元可分别集成、自成体系。此外，各个控制单元体系之间还可以根据实际需要搭配组合。（三）产品应用效果创新项目产品紧密针对市场定位进行应用效果创新，项目对市场适应的客户群，尤其某重型工程机械企业的市场进行了深刻分析和综合，在以下方面进行了应用效果创新：传感器参数设置和调试更为合理系统配合模型设置，传感器参数设置一般采用预设值，解决了原有产品传感器参数必须在现场进行设置和调试，从而省却现场调试之累。设计了功能强大，人、机合一的丰富界面系统设计了功能强大，人、机合一的丰富界面，从而保证了相对简便的调试方法、数据传输通畅，使应用人员更易于操作。该项目的研制成功可填补国内同类产品市场空白，达到甚至超过国际同类产品先进水平，缓解国内控制系统市场上技术落后的困境。产品性能及使用效果的显著变化本项目产品的稳定性、安全性和适应能力相对于国内同类产品都有显著提高，操作及调试更为便捷、人性化，用户在试用本项目产品或样品后都表示不同程度的满意。项目的技术来源本项目由某科技有限公司负责承担，联合发起人曾一度从事国内工程机械行业市场和技术工作；其中联合了中南大学数软、某大学电气、机械自动化等领域的许多科研成果丰硕、经验丰富的专家，共同进行产品的研发，是产、学、研合作开发模式在企业的应用。项目国内外发展现状（一）项目国内外发展现状智能控制与健康监控技术是人工智能、控制理论与控制工程、运筹学等学科相互交叉的新兴前沿技术。欧美发达国家生产工程机械的主要国家如德国、美国、英国、法国、意大利及亚洲的日本等，由于其本身技术的先进性，早已开展健康监控和智能控制技术在工程机械中的应用研究。国外工程机械智能控制和健康监控系统，以德国利渤海尔公司的LICON机电一体控制系统和O&K公司的起重机控制系统(BCS)为代表，安装在工程机械上，它改变了传统的第一、第二代的机、液控制为智能电液控制和计算机自适应控制系统，走向机、电、液一体化。此外，日立公司的Dr.EX故障诊断系统，采用的是插入机上手持式终端形式，可认为是机载控制系统的另一种发展方向。在国内，近几年来对智能控制及健康监控的研究也很活跃，除了召重庆大学、西北工业大学、华东化工学院、上海交通大学等以及中国科学院自动化研究所也取得了一批重要研究成果，智能控制作为一门独立新兴学科在国内正在形成。（二）国内研究存在的主要问题在实际中，国内对智能控制与健康监控技术在工程机械中的应用还控方面，停留在国外1985年以前的第一、二代产品性能上。国内仅有本项目中的A类产品，如北电所、航天31所，其产品型式基本仿制日A类产品在工程机械上的应用,目前国内基本为空白,无品牌,几乎全为西欧产品所垄断。（三）本产品与国内外同类产品比较与国内外其他产品相比，本项目组集结了国内工程数学、健康监控与控制、机电液一体化方面的优秀人才，无论在技术上还是适应性上都具有其它国内同类产品无法比拟的先进性，达到了国际先进水平；同时相对于国外同类产品，其价格较低，具有理想的性价比。表11本项目产品与国内外同类产品比较国内同类A产品国内同类A产品国外同类产品本项目产品稳定性一般好好精确度一般较高较高调试方便程度较为复杂一般方便集成性集成性无一般高适应性一般专用强价格低昂贵一般市场定位中低端用户中高端用户中高端用户注：目前国内仅有A产品有可类比的产品，其它产品国内尚属空白。2、项目的成熟性和可靠性论述本项目目前进展情况及技术成熟程度表12 项目进展情况及技术成熟程度产品类型产品类型进展情况技术成熟程度智能安全检测与控制系统 （简称 A已成功完成实现场装机试验与调试等前期工作已成熟产品）前端单元控制系统计算机电液智能控制系统（简称B产已完成技术储备和部分实验较为成熟品）其他功能单元项目后期拓展机载前端控制系统本地控制和维护已完成部分研发技术较为成熟远程通讯控制系统计算机调度管理集成，待开发技术已相当成熟，尚需与系统其它部分集成本项目技术成果的技术鉴定情况本项目技术成果已通过软件著作权登记（编号：软著登字第012631号；登记号：并已获发明专利认证（受理号：03118268.。参见附件中的软件著作权证明和发明专利证明。本项目试验及试生产情况本项目A产品已完成装机试验，实践证明其稳定性能较好B产品正进行实验室和现场试验，后期产品有待研发。本项目产品实际使用考核情况本项目产品在实际装机使用条件下可基本达到用户要求耐久性和安全性受到了用户的好评，其他工艺性有待加强完善参见附件中的用户实验使用报告。四、项目产品市场调查与竞争能力预测1、本项目产品的主要用途、需求量及经济寿命期本项目产品的主要用途工程机械智能监测及控制系统是装备在移动施工机械/民用车辆上，主要用途有：自动检测和诊断工程机械设备/车辆的各种工况；优化作业途径，改善作业条件和劳动强度，提高作业效率，节省能源；提供情报、通讯等信息服务，实现远程维护；进行现场工程机械设备/车辆的远程管理(3G/GPRS/GIS)和调度控制目前主要使用领域的需求量分析及未来市场预测（一）目前主要使用领域需求量分析本项目产品市场目前主要分为已有工程建设机械设备的改造市场和新增机械配套市场。下面以市场份额较小的汽车起重机为例，按平均每台套5万元预测：已有升级改造市场：从20世纪809以上起重机（新增机械中约占3410）必须安装安全系统A类产品，这新增机械中约占12%）（9万台×10%）×5万元=4.5亿元每年新增市场：年全国汽车起重机销量5000多台，2002年全国汽车起重机销量6000多台，并呈较快增长趋势。每年增量在10001000（1000台×34%+1000台×38%）×5万元=0.36亿元据此，汽车起重机中应用A产品的总市场容量为：4.5+0.36=4.86亿元目前，我公司产品主要应用于汽车起重机、装载机、高空作业车和挖掘机，这些工程机械设备的市场都大大超过了超重机，这样，目前市场总容量至少有：4.86×4=19.54亿元令人遗憾的是，这么大的市场，目前却正被国外的产品所垄断。本公司产品需要在2003年底才能投入市场，我们坚信，以本产品良好的性能价格优势，一定能很快抢占现有市场，并能在不断扩大的未来市场迅速取得巨大份额。（二）未来市场预测本项目系统未来市场的不断扩大主要来自于三个方面：公路、铁路建设投资力度增大据有关方面预计，未来几年用于公路建设的工程机械每年将投资360亿元，用于铁路路面建设的工程机械投资337.5亿元。七大工程对工程机械产品的需求拉动七大工程是指三峡工程、南水北调工程、西气东输工程、青藏铁路工程、西电东送工程、上海世博工程、北京奥运。他们的计划投资总额超过了1.4万亿元。据估算，其中工程机械的需求量占整个工程投资总额的5－8％，以5%估算，七大工程项目将产生大约780亿人民币的工程机械产品需求量。其中，对本项目单元控制系统的需求额为工程机械产品价值的6-10（按平均值8：780×8%=62.4亿元工程机械租赁业务的快速发展在工程机械需求量日益增加的同时，大型工程机械的租赁业务也正快速兴起，用户对其性能、故障监测、安全性、可靠性等要求也越来越高。人们对工程车辆的要求已经从单纯追求工程施工基本功能发展为进一步追求使用和操作的安全性、舒适性、便捷性，同时对车辆管理和调度也提出了新的要求，这为本项目产品提供了一个潜在广阔市场空间。现有工程机械产品智能监测系统技术升级的需要对本项目产品需求量的拉动，预测该项目按时完成并形成品牌规模，到2008年，本项目产品可达到30%市场占有率，那么，本项目产品的市场销售收入保障近30亿元：30%=[（4.5+0.36×5）×4+62.4]×30%=26.28项目经济寿命周期分析及项目所处阶段依据工程机械是一种只有不断改进、提高、发展的周期，而衰弱阶段至少非常遥远。而其改进升级更多的就是借助现代化的技术和设备进行，而本系统正是这样一种可成套、能不断推动工程机械提高、发展的产品。因此，本系统的经济寿命周期也只会是一个不断改进、提高、发展的过程。目前，本系统正处于发展初期。2、本项目产品国内主要研制单位分析除该系统的低端产品——A产品（智能安全检测与控制系统）目前国内有合资公司PAT电脑、北电所及航天３１所进行研制和生产外，整个智能控制与健康监控项目在国内尚处于研究阶段，离实际应用有很长一段距离，目前市面上尚无相关品牌，也无资料显示其他生产厂家有该项目的在建项目及拟开工建设项目。几乎全部为国外产品所垄断。3、本项目产品的国内外市场竞争能力分析本项目产品的市场竞争能力今天，依托公司的行业资源优势，我们与中联重科、某机械等单位建立了应用实验基地，同时与某大学合作共建“工程机械智能控制嵌入式应用平台”实验室，开展“产、学、研”的合作应用典范。1、人才竞争力本项目以某各高校科研力量、和专业从事GIS研究开发等主要研究人员，以及在电子、液压和工程机械行业工作多年的工程和市场人员为依托，集结了国内工