淺析機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)的論文

一：前言

機(jī)電一體化技術(shù)在水利領(lǐng)域中的應(yīng)用，不但解決了很多實(shí)踐難題，而且還推動(dòng)了水利事

業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前在水利設(shè)計(jì)與施工中所存在的諸多問(wèn)題還需要機(jī)電一體化技術(shù)的嬗變與更

新，這需要借助機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)得以實(shí)現(xiàn)。

二、機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械、微電子和信息三項(xiàng)技術(shù)相互融合、交叉的產(chǎn)物，是機(jī)械技術(shù)、

計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)等多學(xué)科

技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器、微型機(jī)在

各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用，正因電子技術(shù)的

快速發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，科技的進(jìn)步更是依賴于其發(fā)展，因此其未來(lái)

的發(fā)展對(duì)科技的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。

三、機(jī)電一體化的核心技術(shù)

1、機(jī)械本體技術(shù)

機(jī)械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品一般都是

以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬?gòu)?fù)合材料。只

有機(jī)械本體減輕了重量，才有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特

性，減少能量消耗，提高效率。

2、傳感技術(shù)

傳感器的問(wèn)題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接

的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。對(duì)外部信息傳感器來(lái)說(shuō)，目

前主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。

3、信息處理技術(shù)

機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備(特別是微型計(jì)算機(jī))的普及應(yīng)用緊密

相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的

可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

4、驅(qū)動(dòng)技術(shù)

電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問(wèn)題。目前，

正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)以及控制專用組件-傳感器-電機(jī)三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)

單元。

5、接口技術(shù)

為了與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。目前，技術(shù)人員正致力于開(kāi)發(fā)低成本、

高速串行的接口，來(lái)解決信號(hào)電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)

準(zhǔn)化等問(wèn)題。

6、軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要

逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

四、機(jī)電一體化在水利應(yīng)用中存在的問(wèn)題

1、涉及的行業(yè)、部門太多，缺乏整體協(xié)調(diào)配合的機(jī)制。

由于機(jī)電的綜合性很強(qiáng)，機(jī)電設(shè)備都是由很多零部件組成，零部件的設(shè)計(jì)、加工、試驗(yàn)、

檢測(cè)等都由不同的行業(yè)、不同部門的不同專業(yè)來(lái)完成。大多數(shù)水利工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)

和管理都是由水利和電力行業(yè)來(lái)完成，機(jī)電技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)也來(lái)源于水利和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，

但機(jī)電工程中大量的產(chǎn)品質(zhì)量控制和安全鑒定涉及到冶金、機(jī)械、消防、電子等多行業(yè)、多

部門。如何協(xié)調(diào)各行業(yè)、各部門在制訂使用功能一致的機(jī)電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)上還缺乏強(qiáng)有力的協(xié)調(diào)

機(jī)制，造成同一種功能的產(chǎn)品因?yàn)槭褂脝挝坏牟煌捎貌煌臉?biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造的情況，既不

利于產(chǎn)品的規(guī)范化、系列化，也會(huì)使設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行成本增大，造成不必要的資源浪費(fèi)。

2、安全評(píng)價(jià)和鑒定的指標(biāo)不夠明確。

機(jī)電專業(yè)的安全評(píng)價(jià)和鑒定除了按照設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、驗(yàn)收、運(yùn)行、檢修等規(guī)程規(guī)范

和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行外，更重要的措施就是借助于強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)機(jī)電專業(yè)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)比較少。

近年來(lái)，我國(guó)加大了對(duì)工程建設(shè)強(qiáng)制性條文的擬定、發(fā)布力度，極力保障工程建設(shè)的安全可

靠性和直接涉及人民生命財(cái)產(chǎn)安全、人身健康、環(huán)境保護(hù)和公共利益的各個(gè)方面，起到一定

的效果。實(shí)踐證明，強(qiáng)制性條文的制訂和發(fā)布對(duì)于工程安全性評(píng)價(jià)和鑒定是十分重要的，但

是機(jī)電專業(yè)安全評(píng)價(jià)和鑒定的指標(biāo)體系尚未完全建立，評(píng)價(jià)和鑒定指標(biāo)不明確，強(qiáng)制性條文

所規(guī)定的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)還停留在某些具體零部件的工藝過(guò)程控制中，缺乏對(duì)機(jī)電工程整體性的考

慮。

3、設(shè)備的更新不利。

水利工程的特殊性和管理原因所造成的使用、維護(hù)不當(dāng)，受修理能力和條件限制致使設(shè)

備隱患消除不及時(shí)與不徹底等原因，使得部分設(shè)備無(wú)法達(dá)到預(yù)期的使用周期而損壞限制，在

一段時(shí)間后被淘汰。再加之設(shè)備國(guó)有資產(chǎn)管理的特殊性，設(shè)備的處置受一定管理制度的限制

和約束，施工企業(yè)實(shí)際的設(shè)備擁有量和設(shè)備的水平比例失調(diào)。

4、設(shè)備基礎(chǔ)尺寸、標(biāo)高、位置出現(xiàn)偏差。

這種偏差大多是由于工程施工圖紙所標(biāo)注的設(shè)備尺寸與設(shè)備實(shí)際安裝時(shí)的尺寸有偏差。

例如，土建施工圖紙與機(jī)電安裝圖紙中機(jī)組標(biāo)高存在誤差，機(jī)電安裝圖紙上表明了基礎(chǔ)板的

高度和墊板、可調(diào)墊鐵的厚度，而土建施工圖沒(méi)有標(biāo)注墊板和可調(diào)墊鐵的厚度，在進(jìn)行機(jī)組

承重梁配筋布置時(shí)也沒(méi)有考慮到相關(guān)因素，結(jié)果導(dǎo)致機(jī)組安裝就位時(shí)不能按設(shè)計(jì)高程進(jìn)行，

通常只有放棄使用可調(diào)節(jié)墊鐵來(lái)保證機(jī)組的安裝高程。

五、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1、智能化

21世紀(jì)機(jī)電一體化的技術(shù)發(fā)展的重要方向是智能化，機(jī)電一體化的建設(shè)研究逐漸的重

視人共智能，其一個(gè)重要的應(yīng)用就是機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化，智能化指的是對(duì)機(jī)器行為

的一個(gè)描述，它是在控制理論的基礎(chǔ)上，充分的吸收各個(gè)學(xué)科的新思想與新知識(shí)，使得它能

夠具有一定的判斷推理與邏輯思維自主決策的能力。但是，我們要做到使機(jī)電一體化的產(chǎn)品

與人有完全相同的智能與邏輯判斷是不可能實(shí)現(xiàn)的，但是，較高性能的高速微處理器能夠賦

予機(jī)電一體化一些較為低級(jí)的智能是完全有可能實(shí)現(xiàn)的。

2、模塊化

機(jī)電一體化的模塊化是一項(xiàng)非常重要而且艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)

廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)

品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，同

時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。顯然，從電

氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還

是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。

3、網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步普及，帶動(dòng)了一大批現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展，其中以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)

程控制與監(jiān)視技術(shù)逐漸興起與飛速發(fā)展，而這些新技術(shù)的終端設(shè)備就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，所

以，機(jī)電一體化會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而逐漸的發(fā)展。

4、微型化與綠色化

20世紀(jì)80年代后期，微型化逐漸興起，機(jī)電一體化開(kāi)始朝著微觀領(lǐng)域發(fā)展，我們稱之

為微電子機(jī)械系統(tǒng)。微電子機(jī)械系統(tǒng)指的是其幾何尺寸不超過(guò)1cm，并且其有逐漸朝著納米

級(jí)發(fā)展的趨勢(shì)。微型的機(jī)電一體化其產(chǎn)品的特點(diǎn)是體積很小且耗能很少機(jī)動(dòng)靈活，微型的機(jī)

電一體化在現(xiàn)代化的醫(yī)療與軍事方面有巨大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前資源利用率較高且對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危

害的綠色的機(jī)