CN104750119A - 一种农田轨基太阳能装置 - Google Patents

Abstract

一种农田轨基太阳能装置，包括一个坡屋面状顶盖的太阳能收集利用装置、轮组总成、底盘、计算机控制装置、通讯模块、监控器、与旁站电力线电气连接的可移动电气连接界面；所述坡屋面状顶盖的太阳能收集利用装置倾斜布置于所述太阳能利用系统的上方，其特征是所述轮组总成、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面太阳光跟踪装置通过各自接口电路与主控计算机信号连接；介于坡屋面状顶盖太阳能收集利用装置和底盘之间的种养空间含有农作物和/或者禽畜。本发明的有益效果包括可以利用现有的农地大量提供禽畜产品并为农地提供有机肥料，为秸秆的高品位利用找到一条出路。

Description

一种农田轨基太阳能装置

技术领域

 本发明涉及一种农田轨基太阳能装置。

背景技术

安装光伏电池板利用太阳能发电有一个安装场地问题。譬如，浙江省2012年用电量3.211 *10¹¹千瓦时。如果这些电依靠光伏发电，以年发电1600小时、平均曝射量700w/㎡、发电效率0.18、逆变效率0.80计，这些光伏电池板的安装占地面积19.9万公顷，约这约相当于浙江全省耕地面积208.17万公顷的9.56%。

在我国许多沙漠地区设置光伏发电系统可以解决光伏发电系统的占地问题，但却产生长途输变电的问题以及沙漠不适合现场工作人员生活的问题。还有，相对而言，分布式发电站点的能源安全性要高许多。

因此，我们试图提出一种非固定安装于农地上方的光伏系统，令光伏发电板在农作物上方来回移动以期在利用太阳能发电的同时减少对农作物生长的负面影响。

发明内容

本发明的目的是要提供一种农田轨基太阳能装置。

本发明实现其目的的技术方案：在农地上方设置光伏电池板。为避免长久遮光影响农作物生长，令光伏电池板不断来回移动使得由于使用光伏电池板带来的效益大于或者远远大于遮光引起的可能的不利影响。一个来回移动周期对农作物遮光时间与来回移动周期的比值称为遮光系数。优选遮光系数范围为8%至 14%。

在农地中建设可移动光伏发电系统和自动耕作装置的根据包括：1）光合作用在太阳光的强度范围内，并不总与太阳光强度成正比。譬如受到南北向树木带遮光的两侧稻田里的稻谷与不受遮光的长势和产量几乎一样；2）高温情况下，一定量的遮光可以通过降低温度帮助植物加速光合作用。

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。 

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。 

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1至10米/秒和0. 01至1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。 

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。

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、秸秆捆扎、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。

进一步令所述自动耕作装置采用滚轮自动对中控制和底盘平衡自动控制； 

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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，由电杆支撑设置于田轨旁，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。

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力线同长的电气连接界面。

本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之四：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、计算机自动控制装置、通讯模块、监控器、与田轨一起布置的电杆和旁站电力线，以及将光伏电池板或者逆变器的输出界面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；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；轮组驱动机构包括驱动电机和减速器并与滚轮传动连接。所述轮组总成、太阳光跟踪装置、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，使所述轮组总成和光伏电池板的状态根据主控计算机的相关指令变化而变化；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持续与外界电力网交换电力。

还可以采用一个基于底盘以网架结构为负荷的电动丝杆机构太阳光高度角和照射角跟踪装置和一个基于网架结构以光伏电池板为负荷的电动丝杆机构太阳光高度角和照射角跟踪装置；所述跟踪装置包括三个以上按照负荷均布的电动丝杆驱动机构及其接口电路；所述电动丝杆驱动机构包括一个电动丝杆和一个与所述电动丝杆配合的丝杆螺母；所述电动丝杆或者丝杆螺母至少其中之一通过一个球面副机构与基础或者负荷连接；所述电动丝杆驱动机构的接口电路与主控计算机信号连接；所述网架结构和光伏电池板的状态根据主控计算机的相关指令改变而改变。

本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之五：制造一台农田轨基太阳能装置，包括一个坡屋面状顶盖的太阳能收集利用装置、轮组总成、底盘、计算机控制装置、通讯模块、监控器、与旁站电力线电气连接的可移动电气连接界面；带或者不带太阳光跟踪装置；所述坡屋面状顶盖的太阳能收集利用装置倾斜布置于所述太阳能利用系统的上方。所述轮组总成、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面太阳光跟踪装置通过各自接口电路与主控计算机信号连接，使所述轮组总成的状态根据主控计算机的相关指令变化而变化并在农地中的田轨上不断移动，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；介于坡屋面状顶盖太阳能收集利用装置和底盘之间的种养空间含有农作物和/或者禽畜。

还可以采用一个设置于综合太阳房与轮组之间的蜗轮蜗杆跟踪机构，所述蜗轮蜗杆驱动跟踪机构包括与综合太阳房底部的网架结构固定连接的涡轮和一个连接四个轮组总成的底盘。网架结构通过一个转动副与底盘连接。涡轮带有蜗轮齿面可以与安装于底盘上的电动蜗杆啮合一起构成一个蜗轮蜗杆驱动机构；电动蜗杆通过接口电路与主控计算机信号连接。

本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之六：制造一个轨基自动耕作装置，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、计算机自动控制装置、通讯模块、监控器、与田轨一起布置的旁站电力线和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；作业平台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作业平台连接；电动蜗杆转动带动升降丝杆作相对作业平台的运动并使作业平台上升或者下降；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；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的相关指令变化而变化；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。

还可以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。

底盘自动平衡控制子系统包括底盘、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；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；

还可以令主控计算机对底盘水平倾角传感器接口电路的扫描周期范围为5至20毫秒。

本发明根据上述方法实现其目的的技术方案之七：制造一个轨基可移动光伏发电系统计算机控制子系统，包括主控计算机、与主控计算机信号连接的储存器件、通信模块及其接口电路、卫星定位模块及其接口电路、无线广播接收模块及其接口电路、人机界面及其接口电路和机壳，还包括逆变器接口电路、电力线检测装置接口电路和监控器接口电路；所述主控计算机包括本地计算机和通过信号接口连接的远程计算机。所述主控计算机的主控电路、储存器件、通信模块接口电路、卫星定位模块接口电路、无线广播接收模块接口电路、人机界面接口电路、逆变器接口电路、电力线检测接口电路和监控器接口电路通过总线实现信号连接。

有益效果：1.本发明很好回答了如何保障我国的粮食安全和食品安全这个属于我国全社会核心关注的重大问题之一；全力实施本发明可以在2020年实现农产品产出比2013年增加50%、有机食品的比重提升到全部食品的75%，并使我国在全球率先实现农业现代化；农业人口的收入持续大幅度增长，土地的价值增加导致农村养老问题在2016年得到圆满解决；还因为土地产出增加和通过开荒建设新增大量的耕地面积，到2020年有可能实现每人宅基地67平方米甚至每户一套占地200平米住房的水平并且森林面积占国土三分之一使我国成为世界上最宜居、幸福指数最高的国家之一；目前困扰我国的一线城市高房价问题也将因此得到根本解决；2.全力实施本发明可以在2020年使我国在机器人设计制造、光伏发电和电子信息领域处于世界领先水平；并因此使得高素质工作岗位大量增加；3.本发明提供了几乎无限的光伏发电的安装场地，又因为轨基可移动光伏发电系统适合两维跟踪使产电量同比增加30%使效益和投资回报率大幅度增加；有可能实现到2020年使我国光伏发电量达到4万亿千瓦时/年相当于届时社会总能耗的40%，彻底改变我国的能源结构；分布式能源站点能够确保国家能源安全，为我国的能源安全作出重大贡献；全力实施本发明加上广义天然气的大量使用、森林面积的大幅度增加和全社会的其它努力，可以到2020年使我国境内的PM2.5比2013年末减少90%以上；我国在节能减排方面也将做得更好；4.为大批网游青少年蜕变为机器人遥控高手并因此浪子回头过上体面的日子提供了一条金光大道；到2020年需要1000万台轨基自动耕作装置，这些装置24小时工作按照一个操作员同时遥控照管5台所述装置计，需要1000万遥控操作员；这使得1000万网游宅男可以不改变其生活习性而实现月收入8000元；全社会开始看重科技工作和经营管理而不再数千大学毕业生抢一个公务员岗位，更多的青少年开始投身于科技工作，社会层面的文明建设将取得长足进步并且势头得以保持；

5.本发明很好回答了谁来种地这个当代最严峻的问题之一；在20亿亩耕地上采用1千万台轨基自动耕作装置可以使我国广袤的国土成为名符其实的粮仓；当农地轨基光伏发电达到4万亿千瓦时/年时，农村人口的发电收入达到人均4500元/年、农产品种植收入增加人均6000元/年；由于解决了粮食安全和农民富裕问题，我国的城镇化得以顺利推进。作为对比，2012年我国农村人口种植的人均收入2000多元。

实施本发明，可彻底解决光伏发电的安装场地问题使东部人口密集地区可以无限制安装本发明的农地轨基光伏发电设施。农地轨基光伏发电系统适合采用两维跟踪可以同比多获得电力30%。以每亩安装67㎡约8千瓦光伏发电系统投资5万元/亩25年折旧不包括利息计2000元/年、平行双田轨建设费5000元/亩计一半25年折旧不包括利息计100元/年、运营费包括保险300元/（亩*年）、中间效率包括逆变和内部用电80%、电价0.75元/千瓦时计，发电收入8*1700*1.3*0.8*0.75=10608元，减去折旧和费用500元/年，收益10108/年；其25年计的投资回报率10108/55000约为18.38%；或者说6年收回投资后连续19年每年纯收入约1万元。产出是投入的5倍。这里未计光伏电池板的衰退10年10%20年20%和税收。假定2020年实现我国年光伏发电量达到4万亿千瓦时的目标，则人均太阳能发电达3000千瓦时/年、太阳能发电人均收入2250元/年；以每亩地安装67平方米可移动光伏发电系统，总共涉及2.8亿亩农地。 

以我国14亿人口18亿亩耕地计，农业每人每年可望增加6000元的产出包括到2020年增加农地5亿亩。

可移动光伏发电设施平行双田轨直接用于农地作业机器人可以摊薄有关农地设施的建设成本和维护拥有成本。基于上述平行双田轨等的自动耕作装置因为一开始就可以具有精密的位置参数、采用电能而无需内燃机或者蓄电池提供动力因而轻巧灵活、有关零部件80%具有通用性、可以持续通过改进软件和模块化机械手进行升级而不断提高装置性能实现新的功能，使得自动耕作装置开发难度大大降低、开发的成功率大大提高。本发明的根据自动耕作装置由于从一开始就着眼于现场无人化或者少人化作业，有助于解决我国或者全人类都进入中等收入国家后农业劳动力成本过高或者劳动力严重缺乏的问题。一台自动耕作装置经营200亩农地每年节省10至20位高素质劳动力。使用本发明的自动耕作装置节省肥料每年150元/亩。以一台自动耕作装置价格20万元经营200亩农地、总的运营费用包括设施维护、电费和保险5万元/年、0.5位现场农业工程师、0.5位外包远程终端操作员和1位辅助人员人工成本10万元/年总共15万元/年计，自动耕作装置投资合1000元/亩10年折旧不包括利息计100元/年、平行双田轨建设费5000元/亩计一半另一半摊到光伏发电系统25年折旧不包括利息计100元/年；每年运营费1000元/亩。采用本发明自动耕作装置后每亩农地总产出4800元。减去折旧和费用1200元/亩，加上种子肥料农药等200元/亩，每亩农地纯收益3400元/亩。不计农地的成本25年期的投资回报率3400/3500=97.14%。以目前状况一亩地667平方米需要0.05到0.1个劳动力，上海地区一亩地一年种一季稻一季油菜除去种子肥料机器收割等成本纯收入700多元，相当于一个星期打工的收入，所以抛荒的事到处可见。采用本发明的自动耕作装置可以极大地提高农地的产出，其中期的提高幅度期望值在200%以上。这些提高包括因为所述自动耕作装置的采用使得有关作业在空间和时间方面实现数字化精确分配获得的收益、可以采用各种新的技术和工艺获得的收益包括采用超声波主动探测或者声波被动探测对田间的田鼠实施灭杀减少鼠疫鼠害发生搜捕钉螺进行灭杀的社会效益和收益、可以实现水资源利用的最大节省获得的收益譬如通过将水的利用率大幅度扩大水浇地面积以及通过精密灌溉提高农作物产量和节约用水的收益——譬如将我国小麦目前漫灌每千克消耗1吨水节省到喷灌的每千克消耗0.1吨水或者滴管的0.05吨水、可以增加土地的利用率包括见缝插针多种植一些玉米作为饲料仅仅这一项就能够使得每亩地多产出0.1头牛或者1.8头羊增值1800元/年而且能够可持续进行、采取立体种植包括在稻田养鱼获得的收益、由于采用自动耕作装置快速收获带来的收益譬如在寒冬到来之前因为可以连续24小时收获而不让农作物冰冻于田间直到第二年春天减少损失带来的收益，和在北方及时播种提前成熟减少损失带来的收益。我国目前正在大量投入建设设施农业，其中很大一部分与农田有关。本发明的轨基自动耕作装置是基于对今后数十年农业发展的技术路线的认识而设计的，具体的建设只要铺设田轨就行并且可以通过升级来不断提高自动耕作装置的性能。而现有的其它设施农业可能因为不具有前瞻性而会造成巨大浪费。在农地中铺设田轨采用轨基自动耕作装置的投资当年可以收回，还可以在以后的24年间每年获得收益70000元。使用本发明在我国进行开荒造农地的远期目标为8至4亿亩，其中浙江福建两省的潜在可开荒农地面积就达8000万亩。轨基自动耕作装置采用电力工作，电力可以通过太阳能再生，比采用矿物燃料的内燃机驱动的拖拉机更符合可持续发展的理念。轨基自动耕作装置的待机功耗为1瓦数量级；内燃机的怠速功耗为1000瓦数量级。电动机体积小并且可以在一台轨基自动耕作装置中使用10台电动设备设计自由度大，电动设备的界面相对计算机控制系统而言极为友好，对于插秧辦玉米摘棉花等复杂的作业特别适合因而有前途。本发明可以提供大量远程控制、应用程序开发和机器人设计制造的工作岗位，对现有沉溺于游戏的青少年具有吸引力。本发明同样能够使全世界广泛受益。

附图说明

下面结合附图进一步进行说明。

图1是一个在较平整农地的多组平行田轨上布置轨基可移动光伏发电系统和自动耕作装置的示意图。图2是一个对既有梯田进行改造设置平行双田轨使用轨基可移动光伏发电系统和自动耕作装置的示意图。图3是一个对既有坡地进行改造设置平行双田轨使用轨基可移动光伏发电系统和自动耕作装置的示意图。图4是一个梯田坝与田轨一体建设的带轨基可移动光伏发电系统和自动耕作装置的一体式梯田的示意图。图5是一个梯田坝与平行双田轨一体建设的带轨基可移动光伏发电系统和自动耕作装置的一体式梯田的示意图。图6是一个在农地中设置水泥双轨平行双田轨的正视复合结构示意图。图7是一个在农地中设置水泥双轨平行双田轨的侧视结构示意图。图8是一个具有两个负荷承重界面的水泥平行双田轨正视结构示意图。图9是一个具有两个负荷承重界面的水泥平行双田轨侧视结构示意图。图10是一个具有两个负荷承重界面的钢管网架平行双田轨正视结构示意图。图11是一个具有两个负荷承重界面的钢管网架平行双田轨侧视结构示意图。图12是一个带枕砼的平行双田轨上视结构示意图。图13是一个带枕砼的平行双田轨侧视结构示意图。图14是一个设置于农田中的三电动推杆两维太阳光跟踪轨基可移动光伏发电系统侧视结构示意图。图15是一个三电动推杆两维太阳光跟踪装置在光伏电池板背面设置三个球面副连接处的结构示意图。图16 是一个设置于农田中的三电动推杆两维太阳光跟踪轨基可移动光伏发电系统正视结构示意图。图17是一个电动推杆的结构示意图。图18是一个带球面副连接界面的电动丝杆结构示意图。

图19是一个内部带电气连接界面的输电线钢管结构示意图。图20是一个易开合内部带电气连接界面的输电线钢管结构示意图。图21是一个易开合内部带电气连接界面的输电线钢管各部件的分列图。图22是一个轨基自动耕作装置的后视结构示意图。图23是一个轨基自动耕作装置的上视结构示意图。图24是一个轨基自动耕作装置的侧视结构示意图。图25是一个在农地设置平行双田轨行驶带厩舍的轨基可移动太阳能综合利用设施的侧视结构示意图。图26是一个在农地设置平行双田轨行驶带厩舍的农田轨基太阳能装置的上视结构示意图。图27是一个轨基可移动光伏发电系统的计算机控制子系统框图。

图中1.农地；2.平行双田轨；3.可移动光伏发电系统；4.自动耕作装置；5.底盘；6.外挂平台梁；7.道路；8.机耕路；9.光伏电池板；10.定位传感器；11.库房；12.激光准直仪平台；13.梯田；14.梯田坝；15.坡地；16.过渡垫块；17.水泥桩柱；18.螺纹；19.拼接处；20.帽板；21.夹板；22.水管；23.电杆；24.电力线钢管；25.通孔；26.轮组；27.小滚轮；28.田轨约束板；29.电动驱动装置；30.负荷承重界面；31.加强螺钉；32.自动旋钉器；33.钩板；34.管孔；36.上钢管；37.下钢管；38.桁架；39.预埋螺栓；40.树桩；41.电力线；42.枕砼；43.工字型钢轨；44.连接杆；45.逆变器；46.下主电动推杆；47.下副电动推杆；48.上主电动推杆；49.上副电动推杆；50.主网架板；51.下虚线方框；52.虚线四边形框；53.上虚线方框；54.主电动推杆球面副结构连接点；55.副电动推杆球面副结构连接点；56.农作物；57.机壳；58.推杆；59.电动驱动装置；60.丝杆；61丝杆螺母；62.蜗杆；63.大球面副机构；64.线芯；65.接电簧片；66.基板；67接线盒；68.密封橡胶片；69.槽口；71.母板；72.左盒盖；73.右盒盖；74.C型滑槽；75.翻边；76.隔板；77.弱电线槽；78.接线管；79.上滑槽；80.下滑槽；81.C型杆；82.配电盒；83.底盘升降机构；84.第一外挂平台梁；85.第二外挂平台梁；86.第三外挂平台梁；87.底盘平台；88.储物容器；89.吊装设施；90电力线连接界面；91.田轨表面摄像头；92.连扳；93.吊索；94.桅杆；95.收割脱粒和秸秆捆扎机械手总成；96.耕地和施肥机械手总成；97.插秧机械手总成；98.运输车；101.综合太阳房；102.蜗轮蜗杆跟踪机构；103.网架结构；104.太阳能收集利用装置；105喜阴农作物生长间；106.厩舍；107.涡轮；108.电动蜗杆；111.主控电路；112.储存器件；113.通信模块接口电路；114.人机界面接口电路；115.逆变器接口电路；116.定位传感器接口电路；117.轮组电动驱动装置接口电路；118.电力线检模块测接口电路；119.下主电动推杆接口电路；120.下副电动推杆接口电路；121.上主电动推杆接口电路；122.上副电动推杆接口电路；123.监控器接口电路；124.总线。

具体实施方式

图1给出本发明第一个实施例。图1中，在农地1中，三组平行双田轨2作东西向布置并排铺设，每组各包括两条田轨2。在田轨2上运行有可移动光伏发电系统3。在中间一组田轨2上运行有一台自动耕作装置4。自动耕作装置4包括中间的底盘5和两侧外挂平台梁6。外挂平台梁6用于运行一组以上各种农地作业机械手。农田1中间设置有一条与道路7相通的机耕路8用于行驶自动耕作装置4。图1中用虚线区分各组田轨的区域。虚线隔开的两条田轨2为双轨。

取双轨宽1910毫米；单侧外挂平台梁6的有效作业长度1545毫米，即自动耕作装置作业最大幅宽为5米。可移动光伏发电系统3光伏电池板9的尺寸、间隔和布置并无限制，包括采用9块光伏电池板9排列成南北向三排东西向三列的阵列。按标准尺寸每块光伏电池板9长1580*宽1062；南北相互间隔630；南北向总长度6米。东西向相互间隔630毫米；东西向总宽度4446毫米。这里，东西向尺寸小于南北向的理由是：东西向照射角跟踪包括上午东低西高和下午东高西低，总的动作幅度也大；而南北向高度角跟踪在北半球是北高南低，总的动作幅度小。即使令光伏电池板9阵列南北向总长6米而南北两组田轨2的间距仅5米，但仍可以令南北两个可移动光伏发电系统3的光伏电池板9相互不相冲突。原因是处于北半球的光伏电池板9可以是南北向倾斜布置，高低错落。虽然冬季交汇时会发生南面的光伏电池板9遮挡北面的情况，但交汇造成的遮挡时间短，影响不大。还可以令处于北半球的光伏电池板9上午北面的在左布置如图1中机耕路8右面部分所示；下午北面的在右布置如图中机耕路8左面所示并且始终同步进行。这样可以一天只交汇一次，平时相互不遮挡。

自动耕作装置4的工作范围越宽，单位面积铺设的田轨2就越少。但在田轨2东西向铺设时，冬季为跟踪考虑，光伏电池板9北侧比南侧高的高度要达到光伏电池板9南北向总长度尺寸的0.6倍，考虑这个总高度以不超过3米为好，则光伏电池板9的总长度以5米为限。当然，因为照射角也要跟踪，其宽度也以5米为限。依此，则平均南北向5米距离就要铺设一组田轨2，每亩地要铺设133.34米平行双田轨2。以一组两条平行双田轨2造价38元/米（以5米为一单元，包括2支柱桩+基础垫板20元、钢筋水泥平行双田轨2*50元、旁站电力线70元，总计190元）计，1亩地平行双田轨2的造价要38*133.34=5066.92（元）。光伏电池板9额定输出1.62kw/块。以遮光系数0.1计，可移动光伏发电系统3每次行程31.86米（1.062*3*10）。每亩设置块数4块（667/（31.86*4）≈5.23）共计6.48千瓦，平行双田轨2的成本约合0.78元/w。以自动耕作装置4分摊去50%则降到0.39元/w。可移动光伏发电系统的好处包括：可在农地安装而几乎不导致农作物减产、农户自家安装免场地费用和除草费用、免长距离输变电投资和损耗。

在农地1或者机耕路8上设置有定位参照物10用于帮助可移动光伏发电系统3及自动耕作装置4的计算机控制子系统定位。譬如利用在可移动光伏发电系统和自动耕作装置上的激光测距仪获取与定位参照物10的距离并计算出可移动光伏发电系统3和自动耕作装置4的位置数据用于自动驾驶装置的行驶。

在农地1边界设置库房11用于储存谷物、秸秆和维修配件；还可以为轮上养殖提供避风处。与田轨2连接的库房11可以提供可移动光伏发电系统3和自动耕作装置4的庇护。

在田轨2上适当位置设置激光准直仪平台12，用于使用对平行双田轨进行测量已确保及时了解田轨2的状态。激光准直仪平台12可以只是一块方便找到的、位置固定的、面积为100*100平方毫米的坚固平面。

图2给出本发明第二个实施例。图2中，在梯田13中设置平行双田轨2包括令平行双田轨2直接跨越梯田坝14，并在平行双田轨2上运行可移动光伏发电系统3和自动耕作装置4。平行双田轨2的坡度不大于14°。尽可能减小平行双田轨2的最大坡度并且令整段平行双田轨2带有一些坡度接近于0°的水平段用于临时停置可移动光伏发电系统3和自动耕作装置4。

图3给出本发明第三个实施例。图3中，在坡地15中设置平行双田轨2，并在平行双田轨2上运行可移动光伏发电系统3和自动耕作装置4。平行双田轨2的坡度不大于10°。尽可能减小平行双田轨2的最大坡度并且令整段平行双田轨2带有一些坡度接近于0°的水平段用于临时停置可移动光伏发电系统3和自动耕作装置4。图2和图3实施例的平行双田轨可以采用轨间距只有0.5米的宽度，还可以采用单轨运行运行简单的自动耕作装置譬如单轨喷药机。

图4给出本发明第四个实施例。图4中，双线描绘的平行双田轨2表示两条相互平行双的田轨，在梯田中，两条田轨的距离可以小于0.5米。平行双田轨2与团团围住泥土的梯田坝14或者梯田界坝一体制作。梯田13各田块的水平高度可以不同。平行双田轨2从底下的起始点机耕路8开始逐渐抬高。梯田13顶部面积大，因而采用3条平行双田轨2并采用一条机耕路8将梯田3顶部的3条平行双田轨2连通。在平行双田轨2上行驶有可移动光伏发电系统3和自动耕作装置4。

图5给出本发明第五个实施例。图5中，里外两田轨2之间的距离始终相等的平行双田轨2即标准田轨的两根田轨2的设计有两种方案：1）山坡比较陡，两根田轨都用于与梯田坝14一体制作并且里外两田轨2保持顶部等高同步升高盘旋向山顶向前推进；2）山坡不很陡，只用外田轨及拐弯处半径较大的那根田轨与梯田坝14一体制作，里边的田轨只是简单安放于梯田里并且里外两田轨等高同步升高盘旋向山顶向前推进。平行双田轨2从底下的起始点机耕路8开始逐渐抬高。梯田13顶部面积大，因而采用3条平行双田轨2并采用一条机耕路8将梯田3顶部的3条平行双田轨2连通。在平行双田轨2上行驶有可移动光伏发电系统3和自动耕作装置4。边界拔直的梯田不仅美观，而且插秧割稻方便机器作业。

图6和图7共同给出本发明第六个实施例。图6、7中，平行双田轨2及其负荷的重量通过过渡垫块16和水泥桩柱17传递给农地1的土壤。过渡垫块16包括上、下两层结构；过渡垫块下层用于提供较大的承重面积，可以采用钢筋水泥制作；过渡垫块上层用于提供平行双田轨2与过渡垫块下层之间的缓冲和承重过渡作用。如果硬碰硬直接将平行双田轨2压在水泥桩柱17上，不能保证两者的充分面接触传递重力。过渡垫块上层的材料可以采用与现有立交桥横梁与墩柱之间的垫块相同的材料，或者采用一定比例的木塑粉碎料再重新注塑制成。还可以在平行双田轨2与农地1之间设置过渡垫块16以改善平行双田轨2的工况。水泥桩柱17采用钢筋水泥制作，表面可以带有螺纹18方便通过专用设备将其旋入农地1中；水泥桩柱17的下端尖，置于相邻平行双田轨2的拼接处19处的水泥桩柱17顶部带有面积较大的帽板20。平行双田轨2的拼接处19采用夹板21连接。平行双田轨2的背光面还设置水管22。平行双田轨2通过电杆23架设电力线钢管24。为减轻重量，还可以在平行双田轨2上设置通孔25。

自动耕作装置4通过轮组26与平行双田轨2接触传递重量。为了保证轮组始终处于平行双田轨2顶部表面的中间位置不致于滑落，采用带小滚轮27的田轨约束板28。当轮组26在行进中产生偏离平行双田轨2的现象时，由于轮组26两边的小滚轮27的约束作用，使轮组26不能进一步偏离而始终行驶在平行双田轨2的正确位置。轮组26带有一个电动驱动装置29用于推拉田轨约束板28。当自动耕作装置4需要上机耕路时，电动驱动装置29将田轨约束板28拉起至图6虚线位置，使田轨约束板28不影响自动耕作装置4在机耕路上行驶。

图8和图9共同给出本发明第七个实施例。图8和图9中，农地1的过渡垫块16上设置水泥平行双田轨2。水泥平行双田轨2的顶部是一个可以运行轮组26的承重田轨平面，在平行双田轨2的一个侧面还具有一个负荷承重界面30；在平行双田轨2的下半部含有一个管孔34。在采用双轨的情况下，负荷承重界面30可以暂驻体型缩小的自动耕作装置，而此时平行双田轨2顶部的承重田轨平面可以通过一个可移动光伏发电系统。这为可移动光伏发电系统和自动耕作装置的顺利交汇提供了保证。负荷承重界面30也可以设计成可以运行滚轮或者轮组。管孔34用于排涝时，地里的积水可以通过拼接处19流入管孔34并顺着管孔34流出农地1。图8和图9中，水泥平行双田轨2具有工字钢的力学特性省料并且适合用作横梁，其高度也比较高。图8和图9中，在底盘5上还设置有加强螺钉31和自动旋钉器32。自动旋钉器32通过接口电路与控制计算机信号连接，可以将加强螺钉31随时旋入农地1中使可移动光伏发电系统或者自动耕作装置的状态得到加固有利于抗风；还可以使自动耕作装置在开荒施工时具有更稳固的基础。图8和图9中，在底盘5上还设置有钩板33，钩板33与一个电动驱动装置29传动连接。电动驱动装置29通过接口电路与控制计算机信号连接，可以将钩板33的顶部够状物推进平行双田轨2的凹槽内并使得可移动光伏发电系统或者自动耕作装置与平行双田轨2结合为一体有利于抗风；还可以使自动耕作装置在开荒施工时具有更稳固的基础。

图10和图11共同给出本发明第八个实施例。图10和图11中，农地1中的过渡垫块16上设置钢管网架平行双田轨2。钢管网架平行双田轨2包括两根平行双布置的上钢管36和下钢管37以及连接上钢管36和下钢管37的桁架38。平行双田轨2用预埋螺栓39固定于水泥桩柱17上和树桩40。上钢管36可以运行轮组26。由于上钢管36的表面为圆形，轮组26的外表面为一个与管状表面吻合的凹面。轮组26可以只由一个轮子组成。下钢管37也留出一个负荷承重界面30。在采用双轨的情况下，负荷承重界面30可以暂驻体型缩小的自动耕作装置，而此时平行双田轨2顶部的承重田轨平面可以通过一个可移动光伏发电系统。这为可移动光伏发电系统和自动耕作装置的顺利交汇提供了保证。负荷承重界面30也可以设计成可以运行滚轮或者轮组。在上钢管36中埋置有电力线41。上钢管36和下钢管37可以选用直径范围为20毫米至360毫米的镀铝钢管。钢管网架平行双田轨2抗冲击性能强。它适用于建设在山里的竹林这种不需要大面积耕作，而只是将竹子或者竹子加工成的半成品运下山来的用途。在现场安装时可以接成20米以上用于横跨山涧。使用树桩安装平行双田轨时，可以对树桩进行防腐处理。

图12和图13共同给出本发明第九个实施例。图12和图13中，两根带枕砼42的工字型钢轨43用连接杆44连接组成平行双田轨2，直接设置在农地1中。自动耕作装置4行驶在平行双田轨2上。轮组26的轮子带轮缘以确保不滑出平行双田轨2。采用工字型钢轨43的平行双田轨2抗冲击性能强，适用于山地开荒等临时性作业，并可以轻易吊起。某些情况下包括牧场，还可以不采用田轨2，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3或者自动耕作装置4。

图14、图15和图16共同给出本发明的第十个实施例。图14至16中，设置于农田1中的三电动推杆两维太阳光跟踪可移动光伏发电系统3包括计算机控制系统、通过接口电路与计算机控制系统电气连接的逆变器45、下主电动推杆46、下副电动推杆47、上主电动推杆48、上副电动推杆49、轮组驱动机构和通讯模块，以及底盘5、轮组26、主网架板50和光伏电池板9。可移动光伏发电系统3通过轮组26和平行双田轨2向农地1传导重力。各组底轮26各带驱动和方向调节装置。在平行双田轨2上还有若干根电杆23架起电力线钢管24。单轴一维跟踪和双轴两维跟踪可以分别增加光伏电池板的输出约10%和30%。本发明除了采用现有的各种单轴及双轴跟踪机构外，还设计出采用三电动推杆的两维太阳光跟踪装置。电动推杆是一种常用的电动元器件，包括固定杆和活动杆；其活动杆的端部和固定杆的底部带有连接界面包括球面副连接界面。电动推杆的活动杆的端部可以沿本身轴心线作前进后退运动并改变与其连接的负荷的空间状态。图14和图16中的底盘5、下主电动推杆46、主网架板50和下副电动推杆47组成一个如下虚线方框51以及虚线四边形框52所示的四边形。令下主电动推杆46与底盘5刚性连接，并令主网架板50通过球面副机构连接下主电动推杆46和下副电动推杆47，再令下副电动推杆47与底盘5之间也通过球面副机构连接。这样既可以克服四边形结构不稳定的特性，又可以使主网架板50翻动自如。令下主电动推杆46承受较多的负荷重量可以减轻上述有关球面副结构的负荷降低重量与造价。同样，图14中的上主电动推杆48、光伏电池板9、上副电动推杆49和主网架板50组成一个如上虚线方框53所示的四边形。令上主电动推杆48与主网架板50刚性连接，并令光伏电池板9通过球面副机构连接上主电动推杆48和上副电动推杆49，再令上副电动推杆49与主网架板50之间也通过球面副机构连接。这样既可以克服四边形结构不稳定的特性，又可以使光伏电池板9翻动自如。令上主电动推杆48承受较多的负荷重量可以减轻上述有关球面副结构的负荷降低重量与造价。从图16中可以看出：如果将所有光伏电池板9布置于一个平面，可以节省9块光伏电池板9的总共27个电动推杆并且个光伏电池板9之间可以不留出大量的间隙，但在两侧距离为5米的光伏电池板9仅仅一维跟踪处于45°状态如斜双虚线时，其高边就要高出低边3.535米。加上低边的高度1米，高边离地面有4.5米开外；两维跟踪还要增加约1米高度达到5.5相当于层高2.7米的两层楼高。而采用如图14和图16所示采用两级两维跟踪即主网架板50的太阳光跟踪和各光伏电池板9的太阳光跟踪，这样即使作两维跟踪，所涉及的离地面的极限高度也可以同比低于3.5米。此外，集成9块光伏电池板9的整体基板的总体制造成本可能高出本发明实施例10的两级跟踪的，其对风力也更为敏感。

采用三个电动推杆就可以实现对光伏电池板的两维朝向控制。图15中在光伏电池板9的背面安排三个点，其中一个点主电动推杆球面副结构连接点54位于十字中心线的长线上略偏离中心点下方处；余下两个点副电动推杆球面副结构连接点55位于十字中心线中心点上方长线两旁处。从后面的图17可以看出：采用电动丝杆机构制作下主电动推杆46和下副电动推杆47具有行程长的优点。下主电动推杆46和下副电动推杆47在其丝杆螺母上下降到最低点时，可令其上端穿过光伏电池板之间的间隙，以最大限度降低光伏电池板。在有大风时，光伏电池板越低风阻越小。还可以采用三根以上电动推杆驱动，这时要防止相关跟踪机构形成力学理论中所述的超静定结构现象。

用于太阳光跟踪控制的电动丝杆机构需要配置转角记忆装置以便实施精密控制。通常转角记忆装置包括一个与电动机同心连接的圆盘，所述圆盘上均布36个通孔。在所述通孔的两端分别设置一个光源和一个光信号传感器。当圆盘转动时，每一次通孔让光源的光线直接照射到光信号传感器，都会使转角记忆装置作一次计数。累计所有电动机转角数可以知道各光伏电池板的跟踪状态，再加上所述可移动光伏发电系统所处平行双田轨的状态包括其方位、计算机时钟、现场的太阳高度角和照射角的实时计算和太阳光状态传感器提供的信息，就可以形成当时对所述跟踪装置的控制信号。以所述电动推杆的丝杆螺母螺距10毫米、所述蜗轮的牙数为25个，减速器的速比37，则电动机每旋转100转，对应的丝杆螺母在丝杆上的位移约为1.081（10/25/37*100）毫米。

实施例10的工作原理可简述如下：白天，计算机控制系统根据程序和通过通讯模块得到的天气预报，发出指令令光伏电池板9保持原状、或者进入并处于防风状态、或者持续跟踪太阳光。可移动光伏发电系统3受光产电达到一定强度时通过逆变器将直流电换流成交流电并通过电力线钢管24中的电力线向外输出电能。同时，根据农地中的农作物56的情况采用不同的速度在平行双田轨2上行走，做到发电和农地中的农作物56正常生长两不误。实施例10底盘5中间挑高和电力线钢管24保持较低位置也是出于照顾农作物56生长的考虑。

图17给出本发明第十一个实施例。图17中，电动推杆包括一个机壳57、推杆58、电动驱动装置59、丝杆60和丝杆螺母61。机壳57、推杆58、电动驱动装置59、丝杆60和丝杆螺母61同心布置。电动驱动装置59包括电动机和减速器。电动驱动装置59固定于机壳57底部。丝杆螺母61与丝杆60配合并与推杆58连接。随着电动机的正转和反转，推杆可以在一定范围内前进和后退。

图18给出本发明第十二个实施例。图18中，电动丝杆升降机构包括一个升降丝杆机构和一个电动蜗轮蜗杆机构；升降丝杆机构包括一根升降丝杆60和一个与升降丝杆60配合的丝杆螺母61；电动蜗轮蜗杆机构包括一根电动蜗杆62和一个与电动蜗杆啮合并与丝杆螺母61一体制作的蜗轮；电动蜗杆62带有一个电动驱动机构59。升降丝杆60底部与基础连接；丝杆螺母61蜗轮通过一个转动副机构与负荷连接。电动蜗杆62正转或者反转带动丝杆螺母61蜗轮升降并使得负荷相对基础上升或者下降。图18实施例中，当升降丝杆60底部与基础通过球面副机构连接、丝杆螺母61蜗轮通过一个球面副机构与负荷连接，可用作实施例10中的各副电动推杆；当升降丝杆60底部与基础固定连接、丝杆螺母61蜗轮通过一个球面副机构与负荷连接，可用作实施例10中的各主电动推杆。图18实施例中，当所述基础为与升降丝杆底部连接的轮组总成、所述负荷为底盘且升降丝杆60通过一维移动副机构与底盘连接限制升降丝杆绕自身轴心线转动时，就构成一个底盘升降机构，电动蜗杆62正转或者反转带动丝杆螺母61蜗轮升降并使得负荷底盘相对基础轮组总成上升或者下降。在底盘上采用四个所述底盘升降机构与四个轮组总成连接，既可以通过底盘、底盘升降机构和轮组总成向田轨传递重力，又可以令四个所述底盘升降机构同步运动实现底盘的升高或者降低动作。还可以在底盘上配置底盘水平倾角传感器包括沿底盘前后方向即沿田轨中心线前后方向的底盘前后方向水平倾角传感器和沿底盘左右方向的底盘左右方向水平倾角传感器。令所述底盘水平倾角传感器和四个底盘升降机构的电动蜗杆62通过接口电路与主控计算机信号连接，则可以实现底盘状态根据主控计算机的指令减小升降及水平倾角控制，构成一个底盘自动平衡控制子系统。

当丝杆螺母61蜗轮通过一个转动副机构与电动蜗杆62连接并与一个轮组连接时，电动蜗杆62转动带动轮组转向则构成一个由转动副机构、轮组、与轮组连接的丝杆螺母61蜗轮、与丝杆螺母61蜗轮啮合的电动蜗杆62组成的轮组转向控制机构。

图19给出本发明第十三个实施例。图19中，内部带电气连接界面的输电线钢管包括电力线钢管24、设置于电力线钢管24内部的绝缘材料上带裸露表面的电力线线芯64、接电簧片65、接电簧片基板66、接线盒67和密封橡胶片68。四个线芯64与电网的三相四线电气连接；基板66连接四个接电簧片65并穿过电力线钢管24的槽口69与接线盒67连接。可移动光伏发电系统和自动耕作装置的相关电源线通过接线盒67实现与电网的电气连接。图19中，为方便读图，将接电簧片65与基板66隔开一点距离，只为了解接电簧片65的位置；接电簧片65只有与基板66贴合才能实现电气连接。在实际工作时，可移动光伏发电系统和自动耕作装置带动接线盒67移动，依靠接电簧片65的压力和弹性保持在移动中的良好电气连接。密封橡胶片68在基板66移开后能恢复闭合状态防止灰尘进入电力线钢管24。图19 中，线芯64、接电簧片65、密封橡胶片68和槽口69长度和钢管24相等；接电簧片65数十毫米并由可移动光伏发电系统或者自动耕作装置带动在移动中实现电气连接。

图20和图21共同给出本发明第十四个实施例。图20中，一个易开合内部带电气连接界面的输电线钢管，包括母板71、左盒盖72、右盒盖73。在左盒盖72和右盒盖73内部嵌入有一个电气连接界面，所述电气连接界面包括C型滑槽74和两个基板66。母板71的翻边75、左盒盖72和右盒盖73组成易开合内部带电气连接界面的输电线钢管的壳体。母板71上集成有8根带裸露表面的电力线的线芯64、带有隔板76、弱电线槽77和翻边75。总共8个线芯64右面4根用于传输交流电的三相四线，并通过电气连接界面基板66上的接电簧片65和接线管78与可移动光伏发电系统和自动耕作装置电气连接。隔板76用于隔离相邻的线芯64；左面4根芯线64用于低压直流电电源线及备用。弱电线槽77用于存放各种传感器的信号线及通信测温光纤。左盒盖72和右盒盖73形状对称，但左盒盖72的顶部凸槽比右盒盖73的略小一些并可以嵌入右盒盖73的凸槽内。C型滑槽74包括上滑槽79、下滑槽80和C型杆81，上滑槽79与右盒盖73顶部的凸槽配合；下滑槽80与翻边75配合。母板71与构成输电线钢管壳体的左盒盖72和右盒盖73三者长度相等；C型滑槽74和基板66的长度约20至140毫米并由可移动光伏发电系统或者自动耕作装置带动在移动中实现电气连接。电杆23支撑输电线钢管。处于农地1边界的电杆23有时兼作配电盒82与保护电力线的地埋管之间的通道。图20中，为方便读图，将接电簧片65与基板66隔开一点距离，只为了解接电簧片65的位置；接电簧片65只有与基板66贴合才能实现电气连接。在实际工作时，依靠接电簧片65的压力和弹性保持在移动中的良好电气连接。

图20中的备用线芯可用于电围栏的电源线并采用左盒盖72和右盒盖73作为电围栏的带电界面，用于防止兽害和管理牲畜。

图21只为方便描述图20实施例中易开合内部带电气连接界面的输电线钢管各个部件独立时的形状。

图22至24共同给出本发明第十五个实施例。图22至24中，自动耕作装置包括底盘5、滚轮自动对中控制子系统、底盘自动平衡控制子系统、设置于底盘5上面中间即第一中间平台梁、第二中间平台梁、第三中间平台梁、设置于底盘5两边的两组外挂平台梁即第一外挂平台梁84、第二外挂平台梁85、第三外挂平台梁86、底盘平台87、安置于底盘平台87上的储物容器88和吊装设施89、设置于底盘5上的底盘水平倾角传感器和与旁站电力线电气连接的电力线连接界面90。滚轮自动对中控制子系统包括轮组总成和设置于轮组26前后的田轨表面摄像头91。主控计算机还使用图形识别应用软件。轮组总成包括轮组26、轮组驱动装置和轮组转向控制装置；轮组26与田轨2接触。轮组驱动装置可以参考现有技术包括电动自行车的车轮驱动技术方案。

底盘自动平衡控制子系统包括底盘5、轮组总成、四个连接底盘5与轮组总成的底盘升降机构83和设置于底盘5上的底盘水平倾角传感器。底盘自动平衡控制子系统已经在图18实施例12中进行了介绍。

各外挂平台梁84、85、86的外端通过一块连扳92连接，连扳92用吊索93与底盘5上的四根桅杆94连接；底盘5在与轮组总成连接处高挑这样可以将底盘5放得很低满足有关作业的要求，又满足旁站电力线不可以太低被水浸没的设置要求。在第一中间平台梁和两根第一外挂平台梁84上安装有收割脱粒和秸秆捆扎机械手总成95；第二中间平台梁和两根第二外挂平台梁85上安装有耕地和施肥机械手总成96；在第三中间平台梁和两根第三外挂平台梁86上安装有插秧机械手总成97。自动耕作装置后面紧随一辆运输车98。22至24实施例自动耕作装置采用底盘升降机构83，能够在行进中随时调整保持底盘5始终处于水平合适状态，还能够对田轨2中间及两侧作业面农地1的高低误差进行适应性调整。

图25和26共同给出本发明第十六个实施例。图25和图26中，在农地中设置平行双田轨2用于行驶一个带厩舍的可移动农田轨基太阳能装置，包括综合太阳房101、轮组26、设置于综合太阳房101与轮组26之间的蜗轮蜗杆跟踪机构102、网架结构103、综合太阳房101顶部的太阳能收集利用装置104、综合太阳房101内部的喜阴农作物生长间105和厩舍106。

蜗轮蜗杆驱动跟踪机构102包括与综合太阳房101底部的网架结构103固定连接的涡轮107和一个连接四个轮组总成的底盘5。网架结构103通过一个转动副与底盘5连接。涡轮107带有蜗轮齿面可以与安装于底盘5上的电动蜗杆108一起构成一个蜗轮蜗杆驱动机构。电动蜗杆108转动时网架结构103和其上的综合太阳房101一起作相对底盘5的转动。电动蜗杆108通过接口电路与主控计算机信号连接，因此能够实现可移动太阳能综合利用设施的状态根据主控计算机的相关指令的变化而变化并始终跟踪太阳光。图中虚线方框表示综合太阳房101在跟踪太阳光过程中可能的状态。

综合太阳房顶部的太阳能收集利用装置104包括光伏发电板、太阳能集热装置、太阳能烘干设备、聚光太阳能利用部件、育苗暖房之一。喜阴农作物包括菌类。网架结构103上覆有地板，在地板与综合太阳房101顶部的太阳能收集利用装置104的底部界定的空间综合太阳房101的厩舍106内饲养家禽和家畜。晚上，可移动太阳能综合利用设施处于专业保安公司的监管下或者回到农地1边上库房的避风处。

上述实施例为较年轻的农村老年劳动力提供了合适的工作岗位，在种菜的同时饲养菌类、家禽和家畜。一个人管10亩地的可移动种养，每年工作200天，每天工作1至3小时，可以通过提供肉奶禽等有机产品增加收入1至2万元/年。常年在农地里动动也有利于身体健康。可移动种养为秸秆利用找到一条出路，并为农地提供源源不断的有机肥料保持地力和农地去化肥化提供了条件。

图27给出本发明第十七个实施例。图27中，制造一个轨基可移动光伏发电系统的计算机控制子系统，包括主控电路111、与主控电路111信号连接的储存器件112、通信模块及其接口电路113、卫星定位模块、无线广播接收模块、人机界面及其接口电路114和机壳，、逆变器接口电路115、定位传感器接口电路116、轮组电动驱动装置及其接口电路117、电力线检测模块及其接口电路118、下主电动推杆及其接口电路119、下副电动推杆及其接口电路120、上主电动推杆及其接口电路121、上副电动推杆及其接口电路122和监控器及其接口电路123。其特征是主控电路111、储存器件112、通信模块接口电路113、人机界面接口电路114、逆变器接口电路115、定位传感器接口电路116、轮组电动驱动装置接口电路117、电力线检模块测接口电路118、下主电动推杆接口电路119、下副电动推杆接口电路120、上主电动推杆接口电路121、上副电动推杆接口电路122和监控器接口电路123通过总线124连接。

根据图27的实施例17，可以得出轨基自动耕作装置等的的计算机控制子系统框图，这里不再赘述。

Claims (2)

1.一种农田轨基太阳能装置，包括一个坡屋面状顶盖的太阳能收集利用装置、轮组总成、底盘、计算机控制装置、通讯模块、监控器、与旁站电力线电气连接的可移动电气连接界面；带或者不带太阳光跟踪装置；所述坡屋面状顶盖的太阳能收集利用装置倾斜布置于所述太阳能利用系统的上方，其特征是所述轮组总成、通讯模块、监控器、可移动电气连接界面太阳光跟踪装置通过各自接口电路与主控计算机信号连接，使所述轮组总成的状态根据主控计算机的相关指令变化而变化并在农地中的田轨上不断移动，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；介于坡屋面状顶盖太阳能收集利用装置和底盘之间的种养空间含有农作物和/或者禽畜。

2.根据权利要求1所述的一种农田轨基太阳能装置，其特征是含有一个设置于综合太阳房与轮组之间的蜗轮蜗杆跟踪机构，所述蜗轮蜗杆驱动跟踪机构包括与综合太阳房底部的网架结构固定连接的涡轮和一个连接四个轮组总成的底盘；网架结构通过一个转动副与底盘连接；涡轮带有蜗轮齿面可以与安装于底盘上的电动蜗杆啮合一起构成一个蜗轮蜗杆驱动机构；电动蜗杆通过接口电路与主控计算机信号连接。