專(zhuān)利名稱(chēng)：瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及工程機(jī)械、施工機(jī)械、建筑機(jī)械的智能化控制技術(shù)領(lǐng)域。
針對(duì)瀝青混凝土路面施工過(guò)程的特點(diǎn)，可將施工過(guò)程總體框架分為三個(gè)層次(參見(jiàn)附圖
2)管理層、執(zhí)行層和施工層。管理層是整個(gè)施工項(xiàng)目的管理機(jī)構(gòu)，項(xiàng)目總經(jīng)理具有最高決策權(quán)，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和施工設(shè)計(jì)要求對(duì)施工工程進(jìn)行總體調(diào)度；執(zhí)行層按管理層旨意和特定的施工工藝，由施工經(jīng)理對(duì)施工層若干施工機(jī)械進(jìn)行管理，完成特定的施工工序；施工層由分布在執(zhí)行層下的施工機(jī)械組成。在整個(gè)施工過(guò)程中信息交流由縱向、橫向和內(nèi)部三種形式?？v向指由管理層、執(zhí)行層和施工層間建立的關(guān)系，這種關(guān)系是上下級(jí)之間的關(guān)系；橫向指執(zhí)行層間建立的關(guān)系，是同行間的信息交流。內(nèi)部指施工層間建立的協(xié)調(diào)關(guān)系。在瀝青混凝土路面施工過(guò)程中施工機(jī)群同時(shí)在8～50公里標(biāo)段上施工，整個(gè)施工機(jī)群的調(diào)度和生產(chǎn)依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)，而縱向、橫向間的信息交流是通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的移動(dòng)通訊實(shí)現(xiàn)。這種信息交流方式和依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工管理，造成了資源配置不合理；施工信息交換量少，實(shí)時(shí)性差；出現(xiàn)物料斷流和積壓；能耗大，生產(chǎn)率低；施工質(zhì)量與管理水平差等諸多問(wèn)題。
瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制采用基于多智能控制的分布—分層式樹(shù)狀控制體系。它將施工層面劃分為四個(gè)智能控制單元(即中央智能控制、攤鋪智能控制、壓實(shí)智能控制和拌合智能控制)(參見(jiàn)附圖3)，每一智能控制單元下分布有智能化施工機(jī)械和施工質(zhì)量檢測(cè)單元，由此構(gòu)成了高等級(jí)公路施工機(jī)群分布—分層式樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，不同層次的功能實(shí)體意義有所不同，在第一層中央智能控制單元與攤鋪智能控制、壓實(shí)智能控制和拌合智能控制單元間構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)大的多智能實(shí)體，中央智能控制是第一層的核心，有最大的權(quán)限，負(fù)責(zé)監(jiān)督、協(xié)調(diào)工程現(xiàn)場(chǎng)，綜合現(xiàn)場(chǎng)的各種信息，在物流連續(xù)和物料溫度穩(wěn)定的約束下，以最佳的施工效率和資源消耗為目標(biāo)提供施工策略，并負(fù)責(zé)對(duì)其進(jìn)行解釋、任務(wù)分解，并將任務(wù)分配給各智能控制單元。而攤鋪智能控制、壓實(shí)智能控制和拌合智能控制單元負(fù)責(zé)各自的專(zhuān)項(xiàng)工作，有相對(duì)的局部權(quán)限，以一定的協(xié)議相互協(xié)調(diào)訪問(wèn)，在自己局部專(zhuān)家智能系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下完成各自特定的工作，同時(shí)通過(guò)智能控制單元間的協(xié)調(diào)與合作共同完成整個(gè)施工任務(wù)。構(gòu)成了基于多智能控制的以物流控制為核心的機(jī)群施工過(guò)程智能化控制系統(tǒng)。
基于多智能控制的以物流控制為核心的機(jī)群施工過(guò)程智能化控制可概述為中央智能控制單元接收到鋪路任務(wù)后，首先從資源配置模塊和施工數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得施工機(jī)械資源配置、施工要求和地理、環(huán)境等信息(如攤鋪路面的長(zhǎng)度、寬度、密實(shí)度和平整要求，拌和設(shè)備的類(lèi)型及數(shù)量，自卸汽車(chē)的數(shù)量與運(yùn)距，攤鋪機(jī)的類(lèi)型及數(shù)量，壓路機(jī)的數(shù)量等等)，通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)的分解和分配，確定投入工作的拌合設(shè)備的編碼及混合料配比、自卸汽車(chē)的編碼及運(yùn)輸速度、攤鋪機(jī)的編碼及攤鋪速度等，并且制定一個(gè)初始任務(wù)序列，信息接收與處理模塊通過(guò)GSM/GPRS移動(dòng)通訊系統(tǒng)向攤鋪智能控制、壓實(shí)智能控制和拌和智能控制單元分配任務(wù)(參見(jiàn)附圖4)。攤鋪智能控制、壓實(shí)智能控制和拌合智能控制單元通過(guò)信息接收與處理模塊接受到任務(wù)指令后，同樣通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)的規(guī)劃和分解，確定各智能化施工機(jī)械的工作參數(shù)和工作方式，然后通過(guò)短距離無(wú)線通訊方式將工作指令下達(dá)給各智能化施工機(jī)械，各智能化施工機(jī)械收到任務(wù)后進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。拌合智能控制單元通過(guò)協(xié)調(diào)智能化裝載機(jī)、智能化攪拌設(shè)備進(jìn)行混合料生產(chǎn)，自卸汽車(chē)在中央智能控制主體規(guī)劃下不斷地將混合料運(yùn)輸至攤鋪現(xiàn)場(chǎng)；攤鋪智能控制單元通過(guò)協(xié)調(diào)自卸汽車(chē)和智能化攤鋪機(jī)，在混合料連續(xù)和規(guī)定溫度下進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，同時(shí)通過(guò)GSM/GPRS移動(dòng)通訊系統(tǒng)與拌和智能控制單元進(jìn)行混合料需求協(xié)調(diào)，在物料存量水平和物料運(yùn)輸延時(shí)允許的條件下，使物料流的連續(xù)和穩(wěn)定地運(yùn)行。壓實(shí)智能控制單元通過(guò)規(guī)劃協(xié)調(diào)智能化壓路機(jī)進(jìn)行初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)。在施工過(guò)程中，各智能控制單元中的質(zhì)量監(jiān)測(cè)通過(guò)短距離通訊系統(tǒng)將施工質(zhì)量信息反饋給攤鋪智能控制、壓實(shí)智能控制和拌合智能控制單元，對(duì)這些信息融合后進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)控，從而獲得最佳的施工質(zhì)量。在整個(gè)施工過(guò)程中，中央控制智能單元依據(jù)GSM/GPRS移動(dòng)通訊系統(tǒng)動(dòng)態(tài)采集各個(gè)主體的子任務(wù)執(zhí)行情況、路面攤鋪質(zhì)量信息以及故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供的機(jī)群的狀態(tài)信息，在物料流連續(xù)的約束條件下，以最佳的工作效率和資源消耗最小為原則，對(duì)當(dāng)前的任務(wù)分配方案進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后再將任務(wù)分配到各個(gè)智能控制單元去分別完成，進(jìn)行宏觀調(diào)控，獲得最佳的資源配置和工作效率。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法采用分布—分層式樹(shù)狀智能控制方式，其特征是智能控制分布在中央智能控制、拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制四個(gè)智能控制單元上，中央智能控制單元控制拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制單元，并協(xié)調(diào)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行混合料運(yùn)輸；拌合智能控制單元控制智能化裝載機(jī)、智能化攪拌設(shè)備進(jìn)行混合料生產(chǎn)和自卸汽車(chē)進(jìn)行混合料運(yùn)輸。攤鋪智能控制單元控制自卸汽車(chē)和智能化攤鋪機(jī)，在物料流連續(xù)和攤鋪溫度穩(wěn)定的條件下，進(jìn)行路面攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。壓實(shí)智能控制單元控制智能化壓路機(jī)進(jìn)行路面的初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)。
本發(fā)明還可以采取如下技術(shù)措施上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是中央智能控制單元由機(jī)群施工控制器、故障診斷器、施工狀態(tài)監(jiān)控器組成，機(jī)群施工控制器根據(jù)監(jiān)控、診斷及施工數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行機(jī)群資源預(yù)配置和施工過(guò)程控制，機(jī)群施工控制器建有知識(shí)庫(kù)，控制器接收拌合、攤鋪和壓實(shí)智能控制單元的信息與知識(shí)，隨時(shí)更新補(bǔ)充知識(shí)庫(kù)，機(jī)群施工控制器在進(jìn)行機(jī)群施工控制時(shí)，依靠專(zhuān)家式的邏輯分析、優(yōu)化控制方法和知識(shí)庫(kù)知識(shí)生成制控制指令序列，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制。
上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是拌合智能控制單元接收機(jī)群施工控制器指令和攤鋪智能控制單元指令，依靠專(zhuān)家式的邏輯分析、優(yōu)化控制方法和自身知識(shí)庫(kù)的知識(shí)生成控制指令序列，確定智能化施工機(jī)械的工作參數(shù)和工作方式，然后將指令下達(dá)給智能化裝載機(jī)、智能化攪拌設(shè)備進(jìn)行混合料生產(chǎn)，并協(xié)調(diào)自卸汽車(chē)進(jìn)行混合料運(yùn)輸。
上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是攤鋪智能控制接收機(jī)群施工控制器指令，依靠專(zhuān)家式的邏輯分析、優(yōu)化控制方法和自身知識(shí)庫(kù)的知識(shí)生成控制指令序列，確定智能化施工機(jī)械的工作參數(shù)和工作方式，然后將指令下達(dá)給自卸汽車(chē)和智能化攤鋪機(jī)在物料流連續(xù)和攤鋪溫度穩(wěn)定的條件下，進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。
上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是壓實(shí)智能控制單元接收機(jī)群施工控制器指令，依靠專(zhuān)家式的邏輯分析、優(yōu)化控制方法和自身知識(shí)庫(kù)的知識(shí)生成控制指令序列，確定智能化施工機(jī)械的工作參數(shù)和工作方式，然后將指令下達(dá)智能化壓路機(jī)進(jìn)行路面初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)。
上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制單元通過(guò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊得到施工質(zhì)量信息反饋，對(duì)這些信息融合后進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)控；中央控制智能單元?jiǎng)討B(tài)采集拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制單元的子任務(wù)執(zhí)行情況、路面攤鋪質(zhì)量信息以及故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊提供的施工機(jī)群的狀態(tài)信息，綜合現(xiàn)場(chǎng)的各種信息，進(jìn)行智能化控制分析，實(shí)時(shí)將任務(wù)分配給各智能控制單元。
上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是中央智能控制單元和拌合智能控制單元、攤鋪智能控制單元、壓實(shí)智能控制單元之間由信息發(fā)送、接收與處理模塊通過(guò)GSM/GPRS移動(dòng)通訊系統(tǒng)進(jìn)行一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息交換。
上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是央智能控制單元由機(jī)群施工控制器、故障診斷控制器、施工狀態(tài)監(jiān)控器制定控制指令，控制器間通過(guò)局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)交換信息；拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制單元內(nèi)部通過(guò)短距離無(wú)線通訊方式進(jìn)行信息交換。
上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是中央智能控制單元和拌合智能控制單元、攤鋪智能控制單元和壓實(shí)智能控制單元設(shè)置有人機(jī)共棲智能控制模塊，其人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人與智能化機(jī)械在感知、思維和決策方面的一體化，人將感知的信息輸入智能控制器，干預(yù)其智能決策過(guò)程和控制輸出。
上述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特點(diǎn)是機(jī)群施工過(guò)程的智能化控制策略是融合了施工工程設(shè)計(jì)、機(jī)群施工狀態(tài)、機(jī)群施工位置、施工環(huán)境和智能化施工機(jī)械控制反饋等信息，在物流連續(xù)和物料溫度穩(wěn)定的約束下，以施工效率最高和資源消耗最小為控制目標(biāo)，通過(guò)專(zhuān)家式推理生成的。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，采用分布—分層式樹(shù)狀智能控制方式，采用了多智能控制體系設(shè)計(jì)機(jī)群系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)為1.分布式智能將一個(gè)復(fù)雜的筑路任務(wù)通過(guò)分布式智能控制單元分解，利用中央控制智能單元、路面攤鋪智能單元、路面壓實(shí)智能單元和混合料拌合智能單元這四個(gè)主體各自負(fù)擔(dān)有限復(fù)雜程度的子任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，充分發(fā)揮各個(gè)單元的功能與能動(dòng)性，減輕了中央單元的工作負(fù)擔(dān)與控制的復(fù)雜程度，同時(shí)各個(gè)單元的智能提高了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。
2.容錯(cuò)性由于各個(gè)智能單元都有權(quán)限不同的決策功能，并共享機(jī)群系統(tǒng)的信息，單個(gè)智能控制單元的出錯(cuò)不會(huì)造成全局的失控。在筑路工程的現(xiàn)場(chǎng)施工中，由于環(huán)境的惡劣，發(fā)生錯(cuò)誤在所難免。當(dāng)一條錯(cuò)誤指令由中央智能控制單元下達(dá)到下一級(jí)，這時(shí)下級(jí)智能控制單元的決策系統(tǒng)起作用進(jìn)行判斷，綜合本地的局部高信息和與其它單元的交換信息，排除這個(gè)決策錯(cuò)誤，并向中央智能控制單元報(bào)告，處理單元故障。
3.可靠性由于同時(shí)實(shí)現(xiàn)了功能的分布化，提高了整個(gè)機(jī)群系統(tǒng)的可靠性。由于機(jī)群的各個(gè)智能控制單元相對(duì)獨(dú)立，自行其事，單個(gè)單元的故障不會(huì)造成全局失控，特別是中央控制智能單元一旦失效，路面攤鋪智能單元和混合料拌合智能單元可以通過(guò)相互間的通訊協(xié)調(diào)，保證施工的進(jìn)行。
4.高效率強(qiáng)調(diào)機(jī)群系統(tǒng)的交互性和協(xié)作性，有利于提高機(jī)群系統(tǒng)的工作效率，降低能耗，節(jié)省物料，從而降低整個(gè)施工的成本圖2是道路施工機(jī)群施工層次示意圖。
圖3是基于多智能控制的分布-分層式瀝青混凝土路面施工機(jī)群體系示意圖。
圖4是基于多智能控制的以物流調(diào)度為核心的機(jī)群施工過(guò)程智能化控制系統(tǒng)示意圖。
圖5是中央智能控制單元示意圖。
圖6是人-機(jī)共棲智能控制示意圖。
圖7是機(jī)群控制通訊系統(tǒng)示意圖。
圖8是知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)示意圖。
參照附圖5，中央智能控制單元主要由機(jī)群施工控制計(jì)算機(jī)、故障診斷計(jì)算機(jī)、施工狀態(tài)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和無(wú)線通訊模塊組成，計(jì)算機(jī)間信息通過(guò)局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)溝通，計(jì)算機(jī)與通訊模塊通過(guò)R232串口實(shí)現(xiàn)通訊。機(jī)群施工控制計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)庫(kù)、機(jī)群預(yù)配置、機(jī)群施工智能控制、施工過(guò)程統(tǒng)計(jì)等功能模塊構(gòu)成中央智能控制的核心。機(jī)群預(yù)配置模塊通過(guò)多目標(biāo)函數(shù)(施工質(zhì)量—施工成本—資源均衡—效率)進(jìn)行分析、優(yōu)化，生成最優(yōu)配置的施工機(jī)群。并通過(guò)計(jì)劃指令下達(dá)給機(jī)群施工智能控制(動(dòng)態(tài)調(diào)度)模塊，該模塊根據(jù)指令結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中施工工程數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一靜態(tài)的開(kāi)工方案，通過(guò)通訊模塊發(fā)布給各智能控制單元，指揮整個(gè)機(jī)群按時(shí)、按序地啟動(dòng)。施工過(guò)程中機(jī)群智能控制模塊中專(zhuān)家系統(tǒng)在獲得實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)提供的機(jī)群狀態(tài)與姿態(tài)數(shù)據(jù)，以及隨機(jī)事件、施工質(zhì)量反饋信息后結(jié)合施工效率最佳和資源消耗最小目標(biāo)進(jìn)行方案優(yōu)化，生成新的施工方案，并實(shí)時(shí)將最終的施工方案通過(guò)通訊模塊下達(dá)給各智能控制單元，對(duì)施工過(guò)程實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度。
中央智能控制單元提供的最終的施工方案通過(guò)GSM/GPRS移動(dòng)通訊系統(tǒng)下達(dá)給各智能控制單元。智能控制單元位于智能施工機(jī)械上的智能控制器中，智能控制器與智能化施工機(jī)械上的控制器的局部環(huán)境感知系統(tǒng)(傳感器系統(tǒng))和控制及執(zhí)行系統(tǒng)通過(guò)CAN BUS或R232通訊方式實(shí)現(xiàn)信息連同。智能控制器通過(guò)R232接口與信息收發(fā)系統(tǒng)(無(wú)線電通訊)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離與短距離無(wú)線通訊。智能控制和人機(jī)交互等模塊構(gòu)成智能控制器的核心，參照附圖6。智能控制器可自動(dòng)將無(wú)線電模塊輸入控制信息與感知外界信息進(jìn)行比較，根據(jù)所儲(chǔ)存的有關(guān)控制策略進(jìn)行決策、規(guī)劃和任務(wù)分解，然后將任務(wù)通過(guò)短距離無(wú)線通訊方式下達(dá)給各智能化施工機(jī)械，實(shí)現(xiàn)施工機(jī)器的智能控制。為了體現(xiàn)人參與控制的程度，提出了人機(jī)共棲智能控制模式。人機(jī)共棲在感知、思維和決策等三個(gè)層面上通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)與機(jī)器實(shí)現(xiàn)一體化，建立起新型的人機(jī)協(xié)作關(guān)系，人機(jī)執(zhí)行各自擅長(zhǎng)的任務(wù)，體現(xiàn)出人機(jī)最佳的協(xié)同與合作。人機(jī)界面可以將人對(duì)環(huán)境所感知的信息輸入給智能控制器，使其在進(jìn)行智能決策時(shí)綜合考慮這些信息；可以監(jiān)視機(jī)器的決策輸出、控制輸出，必要時(shí)可調(diào)整控制決策，協(xié)助控制被控對(duì)象；在智能化機(jī)械無(wú)法解決自身困境或者控制問(wèn)題時(shí)，將發(fā)出“求助”信號(hào)，人將介入，幫助機(jī)器擺脫困境。
如上所述，各智能控制單元間的信息交流是通過(guò)無(wú)線通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，它是機(jī)群智能化重要組成部分，是機(jī)群實(shí)現(xiàn)信息化控制的基石。針對(duì)機(jī)群智能化控制的需求，無(wú)線通訊子系統(tǒng)將主要實(shí)現(xiàn)下面這些功能●各智能控制單元間采用長(zhǎng)距離(50公里)傳輸●在300米之內(nèi)的智能化施工機(jī)械間采用短距離通訊方式●可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊參照附圖7，中央智能控制與各智能控制單元間的信息交流使用GSM/GPRS移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)方式，中央智能控制單元中通訊模塊有兩個(gè)GSM/GPRS模塊組成，一個(gè)作為信息接收接口，另外一個(gè)作為控制信息發(fā)布接口，通過(guò)GSM/GPRS方式接收智能控制器端信號(hào)并且向各智能控制器終端發(fā)送控制信號(hào)。其它智能控制器通訊模塊由全雙工無(wú)線收發(fā)模塊和GSM/GPRS模塊組成，通過(guò)GSM/GPRS模塊定時(shí)向中央智能控制單元信息接受接口發(fā)送終端各種數(shù)據(jù)，并且接收管理中心控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)通信。全雙工無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)智能控制單元與智能化施工機(jī)械的短距離無(wú)線通訊，傳輸距離為300米，可以實(shí)現(xiàn)9600波特率通訊。
在完成智能控制結(jié)構(gòu)和信息通訊方法后，要實(shí)現(xiàn)瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制必須確定智能控制策略問(wèn)題。多智能控制的核心是保證施工質(zhì)量、物料流、設(shè)備資源均衡的前提下，利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)完成整個(gè)多智能單元協(xié)調(diào)與協(xié)作任務(wù)。其專(zhuān)家推理機(jī)制是基于“認(rèn)識(shí)—行動(dòng)”循環(huán)周期的推理方法，在認(rèn)識(shí)周期通過(guò)信息融合、模式配匹和沖突消解獲取最合適的執(zhí)行規(guī)則，并用得到的中間結(jié)果更新知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容，通過(guò)認(rèn)識(shí)—行動(dòng)周期的反復(fù)循環(huán)，最后達(dá)到求解問(wèn)題的目標(biāo)。知識(shí)庫(kù)是專(zhuān)家系統(tǒng)的核心內(nèi)容。
參照附圖8，知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)模型如圖所示。知識(shí)庫(kù)分為四個(gè)大的部分中央智能控制知識(shí)庫(kù)、拌合智能控制知識(shí)庫(kù)、攤鋪智能控制知識(shí)庫(kù)和壓實(shí)智能控制知識(shí)庫(kù)。在知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)中，知識(shí)存儲(chǔ)于每個(gè)智能控制器上。中央智能控制單元的知識(shí)更全面，而其它智能控制器上的知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)的知識(shí)相對(duì)少一些，針對(duì)各自目標(biāo)任務(wù)不同有所側(cè)重。中央智能控制知識(shí)庫(kù)與其它智能控制知識(shí)庫(kù)之間可以進(jìn)行交叉通信，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)及時(shí)更新知識(shí)的目的。
當(dāng)施工機(jī)群面對(duì)一個(gè)新任務(wù)時(shí)，中央智能控制單元通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)決策，將子任務(wù)下達(dá)給一個(gè)智能控制單元，該智能控制單元將子任務(wù)作為知識(shí)加入自己的知識(shí)庫(kù)中。該智能控制單元中專(zhuān)家系統(tǒng)此時(shí)查詢(xún)自己的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，由知識(shí)庫(kù)提供知識(shí)對(duì)當(dāng)前子任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步分解，分解成詳細(xì)的子任務(wù)。智能化施工機(jī)械根據(jù)分解了的任務(wù)進(jìn)行操作，在操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)新的地形情況等信息，就顯示在多媒體顯示屏上，并將該信息加入知識(shí)庫(kù)。專(zhuān)家系統(tǒng)還根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)庫(kù)進(jìn)行查詢(xún)，給出最相近的處理信息在顯示屏上，操作人員看到多媒體顯示屏上提供的地形信息和智能單元的參考建議信息，根據(jù)自有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行決策，采取一定的措施，經(jīng)過(guò)施工實(shí)踐證明該決策是正確的以后，就將該決策以及相應(yīng)的地形等信息作為新知識(shí)加入知識(shí)庫(kù)。這時(shí)加入的信息又將被匯報(bào)給中央智能控制知識(shí)庫(kù)，中央智能控制知識(shí)庫(kù)檢驗(yàn)該知識(shí)，認(rèn)為該知識(shí)正確的情況下就將該知識(shí)加入中央智能控制知識(shí)庫(kù)中。當(dāng)操作人員與單智能控制器的知識(shí)庫(kù)都不能對(duì)新情況做出處理決策時(shí)，就由操作人員或者智能控制單元將當(dāng)前信息上報(bào)給中央智能控制單元，中央智能控制單元做出決策后，直接將控制信息發(fā)送給智能化施工機(jī)械，控制機(jī)器的動(dòng)作，或者將決策結(jié)果發(fā)送給操作人員，由操作人員控制施工機(jī)械完成動(dòng)作。
多智能控制體系設(shè)計(jì)的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法具有分布式智能、較強(qiáng)容錯(cuò)性，較高系統(tǒng)可靠性和施工優(yōu)質(zhì)高效率的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，采用分布—分層式樹(shù)狀智能控制方式，其特征是智能控制分布在中央智能控制、拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制四個(gè)智能控制單元上，中央智能控制單元控制拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制單元，并協(xié)調(diào)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行混合料運(yùn)輸；拌合智能控制單元控制智能化裝載機(jī)、智能化攪拌設(shè)備進(jìn)行混合料生產(chǎn)和自卸汽車(chē)進(jìn)行混合料的裝運(yùn)；攤鋪智能控制單元控制自卸汽車(chē)和智能化攤鋪機(jī)，在物料流連續(xù)、穩(wěn)定的條件下，進(jìn)行路面攤鋪?zhàn)鳂I(yè)；壓實(shí)智能控制單元控制智能化壓路機(jī)進(jìn)行路面初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)。
2.按照權(quán)利要求1所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是中央智能控制單元由機(jī)群施工控制器、故障診斷器、施工狀態(tài)監(jiān)控器組成，機(jī)群施工控制器根據(jù)監(jiān)控、診斷及施工數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行機(jī)群資源預(yù)配置和施工過(guò)程控制，機(jī)群施工控制器建有知識(shí)庫(kù)，控制器接收拌合、攤鋪和壓實(shí)智能控制單元的信息與知識(shí)，隨時(shí)更新補(bǔ)充知識(shí)庫(kù)，機(jī)群施工控制器在進(jìn)行機(jī)群施工控制時(shí)，依靠專(zhuān)家式的邏輯分析、優(yōu)化控制方法和知識(shí)庫(kù)知識(shí)生成控制指令序列，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制。
3.按照權(quán)利要求1所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是拌合智能控制單元接收機(jī)群施工控制器指令和攤鋪智能控制單元指令，依靠專(zhuān)家式的邏輯分析、優(yōu)化控制方法和自身知識(shí)庫(kù)的知識(shí)生成控制指令序列，確定智能化施工機(jī)械的工作參數(shù)和工作方式，然后將指令下達(dá)給智能化裝載機(jī)、智能化攪拌設(shè)備進(jìn)行混合料生產(chǎn)，并協(xié)調(diào)自卸汽車(chē)進(jìn)行混合料運(yùn)輸。
4.按照權(quán)利要求1所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是攤鋪智能控制接收機(jī)群施工控制器指令，依靠專(zhuān)家式的邏輯分析、優(yōu)化控制計(jì)算和自身知識(shí)庫(kù)的知識(shí)生成控制指令序列，確定智能化施工機(jī)械的工作參數(shù)和工作方式，然后將指令下達(dá)給自卸汽車(chē)和智能化攤鋪機(jī)在物料流連續(xù)和攤鋪溫度穩(wěn)定的條件下，進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。
5.按照權(quán)利要求1所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是壓實(shí)智能控制單元接收機(jī)群施工控制器指令，依靠專(zhuān)家式的邏輯分析、優(yōu)化控制方法和自身知識(shí)庫(kù)的知識(shí)生成控制指令序列，確定智能化施工機(jī)械的工作參數(shù)和工作方式，然后將指令下達(dá)智能化壓路機(jī)進(jìn)行路面初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)。
6.按照權(quán)利要求1所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制單元通過(guò)質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊得到施工質(zhì)量信息反饋，對(duì)這些信息融合后進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)控；中央控制智能單元?jiǎng)討B(tài)采集拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制單元的子任務(wù)執(zhí)行情況、路面攤鋪質(zhì)量信息以及故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供的施工機(jī)群的狀態(tài)信息，綜合現(xiàn)場(chǎng)的各種信息，進(jìn)行智能化控制分析，實(shí)時(shí)將任務(wù)分配給各智能控制單元。
7.按照權(quán)利要求1-6所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是中央智能控制單元和拌合智能控制單元、攤鋪智能控制單元、壓實(shí)智能控制單元之間由信息發(fā)送、接收與處理模塊通過(guò)GSM/GPRS移動(dòng)通訊系統(tǒng)進(jìn)行一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息交換。
8.按照權(quán)利要求1-6所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是中央智能控制單元由機(jī)群施工控制器、故障診斷控制器、施工狀態(tài)監(jiān)控器制定控制指令，控制器間通過(guò)局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)交換信息；拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制單元內(nèi)部通過(guò)短距離無(wú)線通訊方式進(jìn)行信息交換。
9.按照權(quán)利要求1-6所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是中央智能控制單元和拌合智能控制單元、攤鋪智能控制單元和壓實(shí)智能控制單元設(shè)置有人機(jī)共棲智能控制模塊，其人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人與智能化機(jī)械在感知、思維和決策方面的一體化，人將感知的信息輸入智能控制器，干預(yù)其智能決策過(guò)程、控制輸出。
10.按照權(quán)利要求1-6所述的瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化控制方法，其特征是機(jī)群施工過(guò)程的智能化控制策略是融合施工工程設(shè)計(jì)、機(jī)群施工狀態(tài)、機(jī)群施工位置、施工環(huán)境和智能化施工機(jī)械控制反饋信息，在物流連續(xù)和物料溫度穩(wěn)定的約束下，以施工效率最高和資源消耗最小為控制目標(biāo)，通過(guò)專(zhuān)家式推理生成的。
全文摘要
本發(fā)明屬于工程機(jī)械、施工機(jī)械、建筑機(jī)械的智能化控制技術(shù)領(lǐng)域。瀝青混凝土路面施工機(jī)群施工過(guò)程智能化采用分布－分層式樹(shù)狀智能控制方式，智能控制分布在中央智能控制、拌合智能控制、攤鋪智能控制和壓實(shí)智能控制四個(gè)智能控制單元上，中央智能控制單元控制拌合、攤鋪和壓實(shí)智能控制單元，并協(xié)調(diào)運(yùn)輸系統(tǒng)。拌合智能控制單元控制智能化裝載機(jī)、智能化攪拌設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)和自卸汽車(chē)裝運(yùn)。攤鋪智能控制單元控制自卸汽車(chē)和智能化攤鋪機(jī)，在物料流連續(xù)和攤鋪溫度穩(wěn)定的條件下，進(jìn)行路面攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。壓實(shí)智能控制單元控制智能化壓路機(jī)進(jìn)行路面的初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)。本發(fā)明具有分布式智能、較強(qiáng)容錯(cuò)性，較高系統(tǒng)可靠性和施工優(yōu)質(zhì)高效的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK1464348SQ02121500
公開(kāi)日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月25日
發(fā)明者王福山, 鄭尚龍, 李學(xué)忠, 吳國(guó)祥, 喬宇, 張明路, 錢(qián)明剛, 王振剛 申請(qǐng)人:天津工程機(jī)械研究院