在农地中设置轨道建设设施农田方法及应用此方法的设施的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在农地中设置轨道建设设施农田方法、及根据此方法制造的田轨、设置有田轨的农地、运行于田轨上的轨基可移动光伏发电系统和自动耕作装置。
【背景技术】
[0002]在我国，随着许多种地的老人渐渐种不动了，谁来种地这一关乎粮食安全的问题开始摆在我们面前。另一方面，土地产出的边界或者说极限在哪里，是一个值得探讨的课题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要提供设置于田间的轨道田轨和基于田轨的装置来实现农地产出的极大化。
[0004]本发明在农地中设置轨道建设设施农田方法:
设计制造并在农地中安装田轨。田轨还可以用于隔离两侧田间的水。还可以令田轨含有嵌入安装或者附加安装的流体管道及其与外界连通的输入输出端口 ；通过向所述流体管道的输入输出端口可以实施对农地的灌溉和排涝。
[0005]设计制造并在农地中安装旁站电力线，还可令旁站电力线的壳体为导电材料制作、与大地电气绝缘并与一个电围栏电源电气连接，用作电围栏防止兽害和限制牲畜活动范围；
建设带田轨的农地，所述农地包括各种生长植物的地表，譬如水田、水浇地、旱地、梯田和坡地、丘陵地带、荒地、山地和单层大棚；建设包括连片成方和建设梯田坝横平竖直的梯田。在农地中设置田轨、将既有梯田坝改造成可以行驶轨基可移动光伏发电系统和/或者自动耕作装置的田轨并设置沿田轨布置的电杆和旁站电力线。平行双田轨笔直或者弯曲，可以相互衔接增长；可以呈螺旋状绵延布置于梯田或者山坡上并且沿前进方向带坡度；东西向布置或者其它方向布置；田轨含有与设置于农地中的垫块和桩柱的安装界面并具有平直、连续和光滑的负荷表面；田轨布置于固定或者非固定的地基上；所述固定地基包括夯实的土地或者由其它材料构成的基础；非固定地基包括与田轨牵连的块状物；所述一组两条田轨之间的平行度误差小于30毫米。
[0006]设计制造轨基自动耕作装置，包括安装有两排轮组总成的底盘、作业平台、连接底盘和作业平台的四个负荷均布的作业平台升降机构、设置于作业平台上的一组每组一根以上中间平台梁、处于作业平台两边外侧的两组每组一根以上外挂平台梁、计算机控制装置、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面；各平台梁上布置有一个以上由不同部件构成的各种机械手包括犁地旋耕、播种、拔秧插秧移苗、滴管施肥、棉花打顶、稻麦收割脱粒、果蔬采摘、薯类花生收采、棉花采摘、秸杆捆扎、土壤垒挖和开渠机械手；需要时作业机械手可以落地进行作业，所述轮组总成、电动蜗杆、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面和有关的机械手通过接口电路与主控计算机信号连接，使所述轮组总成、作业平台和各机械手的状态根据主控计算机指令变化而变化；所述自动耕作装置通过农地中的田轨向地面传递重力或者在农地中的田轨上移动并通过可移动电气连接界面保持与外界电力网的电气连接；由于田轨很窄，在滚轮不带与田轨配合的轮缘情况下，为了使轨基可移动光伏发电系统和自动耕作装置能够安全平稳行驶和进行精确的作业，需要采用滚轮自动对中控制子系统和底盘平衡自动控制子系统；
滚轮自动对中控制子系统用于滚轮在田轨上行驶过程中产生偏差时进行纠偏，其包括安装有两排轮组总成的底盘和设置于轮组前后的田轨表面摄像头；轮组总成包括含有一个以上滚轮的轮组、轮组驱动装置和轮组转向控制装置；轮组转向控制装置包括连接底盘和轮组的轮组转动副机构、安装于底盘上的轮组转向电动蜗杆和与轮组连接并与电动蜗杆啮合的轮组转向蜗轮；轮组转向电动蜗杆转动带动轮组转向蜗轮和轮组转动；轮组转向电动蜗杆通过其接口电路与控制计算机信号连接；其状态根据田轨表面摄像头的输出状态改变而改变并保持四个轮组始终处于合适的状态。
[0007]滚轮自动对中控制子系统图形识别应用程序编制概要:判断田轨的状态包括有没有异常和是否有拐弯及拐弯的有关参数并给出当前一段田轨的中心线位置、判断滚轮的位置及状态包括给出当前滚轮的一段对应中心线及其与田轨中心线的偏差；如果滚轮的中心线与田轨的中心线发生偏差则根据左右两条轨道存在的偏差性质判断是否需要纠偏，因为如果是田轨的平行双度在允许范围内的偏差也会形成滚轮对田轨的偏差，但这不能通过纠偏来克服并且是允许的；如果认定需要纠偏则通过调整相关轮组的转向进行纠偏，譬如某一轮组向左偏差就令轮组转向控制装置设施实施一次向右转弯来纠偏，如果所述偏差被纠正则停止纠偏，如果还存在偏差并且需要继续纠偏则再实施一次相应的转弯直至偏差被纠正；相关的现有技术包括在钢板上用粉笔画一条曲线，就可以令自动焊割机跟踪所述曲线进行焊接或者切割；利用现有技术可以不用付出创造性劳动实现包括程序编制在内的滚轮自动对中控制子系统；
底盘自动平衡控制子系统用于克服田轨两条轨道的高度或者平整度误差使轨基自动耕作装置能顺利工作，其包括底盘、四组通过轮组升降机构与底盘连接的轮组、设置于底盘上的底盘水平倾角传感器和设置于各轮组上的轮组负荷传感器；轮组升降机构包括一个升降丝杆机构和一个蜗轮蜗杆机构；升降丝杆机构包括一根升降丝杆和一个与升降丝杆配合的丝杆螺母；蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆和一个与电动蜗杆啮合的蜗轮；所述四个蜗轮和丝杆螺母一体制作并各自通过一个转动副机构与底盘连接；电动蜗杆转动带动升降丝杆作相对底盘的运动并使设置于升降丝杆底部的轮组上升或者下降；底盘水平倾角传感器负责监测底盘前后方向和左右方向的倾斜，其技术方案可以参考包括现有技术智能手机中负责自动旋转屏幕控制的水平倾角传感器技术在内的水平倾角传感器技术；轮组负荷传感器的技术方案可以参考包括现有技术电子称在内的的应变片技术；底盘水平倾角传感器和各轮组负荷传感器各自通过接口电路与主控计算机信号连接，底盘的水平状态根据底盘水平倾角传感器和各轮组负荷传感器的输出状态改变而改变确保底盘始终处于水平误差足够小的状态；采用轮组负荷传感器有助于及时调整四个轮组负荷不均匀的现象；
综上，令底盘发生右面比左面高的倾斜时传感器输出为正、底盘发生右面比左面低的倾斜时传感器输出为负、底盘的水平倾斜小于允许值时水平传感器输出视为零，则底盘自动平衡控制子系统应用程序编制的概要为:当底盘左右方向的水平传感器输出为正时，调节右前轮组升降丝杆上的丝杆螺母和/或者右后轮组的丝杆螺母使底盘下降直到左右方向的水平传感器输出刚好为零；当左右方向的水平传感器输出为负时，调节右前轮组的丝杆螺母和/或者右后轮组的丝杆螺母使底盘上升直到左右方向的水平传感器输出刚好为零；
同理，底盘自动平衡控制子系统也可以在底盘发生前后倾斜时实现对前后倾斜的调整使之恢复水平状态；此时，平衡调节包括左、右前轮的丝杆螺母和左、右后轮的丝杆螺母，这可以通过使左、右面的两个的丝杆螺母相向而行进行调节来完成；
实际上，底盘大多数的倾斜既包括左右方向的倾斜也包括前后方向的倾斜，相关的的各丝杆螺母需要进行关于左右方向和前后方向调节参数的叠加并一次完成调整；
主控计算机对底盘水平倾角传感器接口电路的扫描时间周期范围优选为5至20毫秒；当所述扫描周期为10毫秒、对应的自动耕作装置时速6千米/时，则一个扫描周期所述自动耕作装置移动了约16毫米；
设计制造轨基运输车，所述运输车包括底盘、车身、计算机控制装置、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面；所述轮组总成、通讯模块、监控器和可移动电气连接界面通过接口电路与主控计算机信号连接，所述自动耕作装置通过农地中的田轨向地面传递重力或者在农地中的田轨上移动并通过可移动电气连接界面保持与外界电力网的电气连接；
设计制造采用在单根轨道上行驶的单轨轨基微型自动耕作装置，其包括作业机械手和与旁站电力线连接的电气连接界面，并且其底部设置有前后两个带轮缘和内置驱动装置的滚轮；单轨轨基微型自动耕作装置在实施喷药作业、驱鸟作业和通过遥控终端进行巡视时速度快，功耗可以小于200瓦；
上述滚轮自动对中控制子系统和底盘平衡自动控制子系统也可以用于可移动光伏发电系统和其他设施包括轨基运输车和导轨喷药车。
[0008]还可以在所述底盘上设置钩板抓住田轨以便使所述光伏发电系统和自动耕作装置与田轨结合为一体，或者采用加强螺钉临时旋入地下来增强所述光伏发电系统和自动耕作装置的稳固性。
[0009]某些情况下包括牧场，还可以不采用田轨，但仍然需要旁站电力线，直接在农地即牧场上行驶可移动光伏发电系统或者自动耕作装置。
[0010]设计制造轨基可移动光伏发电系统，包括光伏电池板、安装有两排轮组总成的底盘、太阳光跟踪装置、计算机控制装置、通讯模块、卫星导航定位模块、监控器、与旁站电力线电气连接的可移动电气连接界面；轮组总成包括含有一个以上滚轮的轮组、轮组驱动装置和轮组转向控制装置；有时采用前后布置两个以上滚轮组成一个轮组可以改善轮组负荷对田轨的重力传递工况；轮组驱动装置可以多个轮组总成只设置一个也可以每个轮组总成都设置一个或者每个滚轮都设置一个；底盘应避免碰到农地中的农作物；令所述轮组总成、太阳光跟踪装置、通讯模块、卫星导航定位模块、监控器和可移动电气连接界面通过接口电路与主控计算机信号连接，使所述轮组总成和光伏电池板的状态根据主控计算机指令变化而变化；所述光伏发电系统在农地中的田轨上移动并通过可移动电气连接界面和旁站电力线持续与外界电力网交换电力;
本发明各种涉及主控计算机的装置还涉及相关软件，涉及模拟传感器的装置还涉及对模拟传感器的扫描时间设置，这些内容可以利用现有技术加以实现； 光伏发电系统的来回移动距离包括跨越一组以上田际衔接的田轨；来回移动的速度包括快速和执勤速度；其范围分别包括I至10米/秒和0.01至I米/秒。取平行双田轨轨道中心线距离为5* (1-0.618) =1.91米，多组平行双铺设的田轨相邻间距也取5米。
[0011]设计制造带有坡屋面状顶盖的轨基可移动太阳能利用系统。
[0012]本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之一:制造田轨，在农地中安装；其形式和材质包括钢筋混凝土田轨、型钢钢管田轨和型钢钢管结构体田轨。采用一组以上每组两条平行双的轨状物，或者含有单条轨状物，或者含有与梯田坝一体制作的轨状物，所述轨状物含有平直、连续和光滑的负载接触面，所述轨状物直接或者通过田轨基础与农地连接，所述田轨基础包括深入农地的桩柱、树桩、垫块和夯实的土地。
[0013]本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之二:制造旁站电力线，包括壳体、设置于壳体内部的一根以上电力线线芯。采用电杆支撑设置于田轨旁；壳体含有一个通长槽口 ；所述电力线含有连续、光滑的裸露表面作为与外界的电气连接界面；所述槽口和电气连接界面与壳体等长。
[0014]本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之三:建设改造带田轨的农地，所述农地包括各种生长植物的地表，譬如水田、水浇地、旱地、梯田和坡地；所述改造包括连片成方、建设梯田坝横平竖直的梯田。在农地中设置田轨和沿田轨布置的旁站电力线，所述田轨包括一组以上每组两条平行双的轨状物，或者含有单条轨状物；或者将既有梯田坝改造或者一体化制作成可以行驶轨基可移动光伏发电系统和/或者自动耕作装置的田轨并设置沿田轨布置的旁站电力线；所述旁站电力线含有电力线和与电