CN104938145B - 甘蔗联合收获方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种甘蔗联合收获方法及遥控自动控制甘蔗联合收获机系统，收获方法包括甘蔗的扶蔗、切割、输送、剥叶和断尾的步骤，其特征在于：在甘蔗的扶蔗前增加甘蔗预打叶步骤，预打叶以后甘蔗进入扶蔗及切割，根切后甘蔗向后倒伏进入夹持输送、剥叶和断尾，最后将修整好的甘蔗进入甘蔗后处理；所述的甘蔗预打叶是将打叶装置从甘蔗上方对甘蔗叶向下进行打击。本发明具有效率高，能耗低，操作劳动强度小和甘蔗破头率低等优点。

Description

甘蔗联合收获方法

技术领域

本发明涉及农业收获机械及控制技术领域，具体为一种甘蔗联合收获方法及遥控控制系统。

背景技术

中国是一个农业大国而非农业强国，农业机械化率极低，农业劳动繁重。虽然在平原地区进行机械化耕种，但是由于传统的农业机械都需要人工操控，劳动力成本高，且部分收获机结构复杂，操控方法不易掌控，例如，在丘陵地带使用目标甘蔗联合收获机，就很难保证在目标甘蔗根部不受损的情况下准确切到目标甘蔗尾稍，且由于操控失误在收获机安全事故里的占比很大，且广大农村劳动力不足的情况在各地频繁发生。

甘蔗收获机目前是被公认农机具中最复杂的机种，由于甘蔗倒伏的原因，目前甘蔗收获机能投入使用的几乎是从国外进口的切段式甘蔗收获机，即收获时把甘蔗切成每段20-40cm后，才收集输送到另一部装蔗车，这样甘蔗破损率高，装车吨位低于正常的70%，含杂率高达15%以上，并需要两车配合收获，效能低，甘蔗需当日处理不能存放，造成糖厂、蔗农、司机均受不同程度的影响和损失，迫切需要整杆式收获的甘蔗收获机，可传统的整杆式甘蔗收获机，由于有驾驶室及车辆高度的限制，甘蔗几乎无法从机器正面上方通过，甘蔗联合收获机广泛采用向前推压甘蔗并根切后从机下通道进入后面的工序，造成甘蔗联合收获能耗高、产量受限、机形庞大、适应性差等缺陷。

随着无线网络通讯技术、物联网传感识别技术、微电脑控制技术的发展，对传统甘蔗联合收获机进行改造，实现甘蔗收获、运输等作业的智能化、无人化，将处于环境恶劣的、繁重的体力工作转为室内安全舒适的工作，能够解决由于人为误操控导致的安全事故且彻底改善广大农村劳力短缺、无青壮年等现状。

发明内容

本发明的目的是提供一种甘蔗联合收获方法及遥控控制系统，以解决现有技术所存在的收获机产能低、能耗高、操作劳动强度大、甘蔗破头率高等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的甘蔗联合收获方法及遥控控制系统，收获方法包括甘蔗的扶蔗、切割、输送、剥叶和断尾的步骤，其特征在于：在甘蔗的扶蔗前增加甘蔗预打叶步骤，预打叶以后甘蔗进入切割、夹持输送、剥叶和断尾，最后修整好的甘蔗进入甘蔗后处理；所述的甘蔗预打叶是将打叶装置从甘蔗上方对甘蔗叶向下进行打击。

所述的输送步骤还包括切割后将甘蔗的上部倒向收获机的输送机构，所述的输送机构是将切割后的甘蔗通过机械手向上送到输送机构后进行剥叶的结构。

甘蔗联合收获方法采用遥控自动甘蔗联合收获机系统，它由遥控自动控制系统和收获机作业部分构成。

所述的遥控自动控制系统包括远程遥控终端、机上数据处理及控制系统、机上通信终端和感知组件；所述的感知组件包括对方向、地形、甘蔗状态和控制状态、车辆状态的测量。

所述的收获机作业部分包括甘蔗预打叶装置、割台、甘蔗夹持输送装置、剥叶断尾机、甘蔗提升输送装置、电控动力行走机构和甘蔗后处理装置；所述的甘蔗预打叶装置安装在收获机的前端；割台安置在收获机的前部；甘蔗夹持输送装置和剥叶断尾机安装在电控动力行走机构上方；甘蔗夹持输送装置及割台中的甘蔗提升输送装置所构成的甘蔗输送通道位于电控动力行走机构轮轴前上方及上方；甘蔗后处理装置安装在收获机的后部或后面的拖车上。收获机作业部分为1个或多个组合安装。

所述的遥控自动控制系统为远程遥控或控制人员在收获机上对机上数据处理及控制系统的操作。

所述机上数据处理及控制系统，用于对所述感知组件采集的所述收获机运行时的数据和视频信息进行处理，并根据预设的控制规则生成控制指令或远程遥控终端下发的控制指令控制所述割台、甘蔗预打叶装置、甘蔗夹持输送装置、剥叶断尾机、电控动力及行走机构。

所述远程遥控终端，用于通过无线网络或现场无线通信与机上通信终端进行数据交换，实时监测并通过所述机上数据处理及控制系统下发远程遥控指令控制所述收获机的工作。

所述的割台包括：扶蔗器、甘蔗根部切割器、电控调整装置、甘蔗提升输送装置；所述的扶蔗器安装在甘蔗根部切割器的前部；甘蔗提升输送装置安装在甘蔗根部切割器的后部。

所述割台的运动位置，割台与割台之间的距离和甘蔗根部切割器的离地高度，或者行走机构的车轮轮距由机上数据处理及控制系统通过所述电控调整装置进行控制。

所述的电控调整装置为甘蔗根部切割器位置电控调整装置和割台之间相对位置电控调整装置。

所述甘蔗预打叶装置包括：至少有两组相互交叉或平行并可上下往复或圆周运动的小长硬片或小长棍。

所述割台、甘蔗夹持输送装置、剥叶断尾机采用功能模块化设计，用于根据收获机的工作规模对所述割台、甘蔗夹持输送装置、剥叶断尾机进行增减组合，同时对至少一垅甘蔗进行收割、运输及剥叶断尾。

所述割台、甘蔗夹持输送装置、剥叶断尾机的动力由所述电控动力及行走机构提供。

所述机上数据处理及控制系统，还用于对感知组件的数据和视频信息进行采集及处理。

所述甘蔗后处理装置，包括：车厢、自卸装置、可选的称重装置和可选的捆扎机构。

所述远程遥控终端包括：上位机、显示器、操控装置及通讯网络装置。

所述显示器，用于显示所述收获机的工位、视频信息及工况参数。

所述操控装置包括：触摸屏、控制杆、键盘和/或鼠标，用于由操作人员根据显示器的信息输入远程遥控指令控制所述收获机的行走线路、设定收获机的运行参数。

所述上位机，用于将所述远程遥控指令通过所述通讯网络装置发送至收获机的机上数据处理及控制系统，由机上数据处理及控制系统根据接收到的远程遥控指令控制收获机的工作。

本发明的有益效果为：

1、本发明的甘蔗联合收获方法，在甘蔗的扶蔗前增加甘蔗预打叶步骤，预打叶以后甘蔗进入切割、夹持输送、剥叶和断尾，最后将修整好的甘蔗进入甘蔗后处理；所述的甘蔗预打叶是将打叶装置从甘蔗上方对甘蔗叶进行上下打击，使得在切割前甘蔗叶不会影响夹持输送、剥叶和断尾的作业并提高了甘蔗的剥净率。

2、本发明所述的甘蔗联合收获方法，所述的步骤还包括切割后将甘蔗的上部倒向收获机的输送机构，所述的将甘蔗的上部倒向收获机的输送机构是将切割后的甘蔗通过机械手向上送到输送机构后进行剥叶的结构，克服了现有甘蔗联合收获方法甘蔗头部直接送到剥叶机构而造成能耗高、产量受限、机形庞大、农艺适应性差等缺点。

3、通过所述机上数据处理及控制系统对获取的数据和视频信息进行处理，并根据预设在收获机中的控制规则，由收获机自行控制所述割台、甘蔗预打叶装置、甘蔗夹持输送装置、剥叶断尾机、电控动力行走机构、动力机构和甘蔗后处理装置的工作；或者，还可以将获取的数据和视频信息通过机上通信终端上传至所述远程遥控终端，由远程遥控终端实施监督并下发控制指令控制所述机上数据处理及控制系统，进而控制所述收获机的动作。收获机作业自动化程度高，操作劳动强度低，实现多垅甘蔗同时收割。

4、收获机作业部分为1个或多个组合安装方式，这样，通过多个割台能同时对多垅甘蔗进行收获，能够减少收获机的行走次数及距离，从而大大提高了收获机的产能，同时降低能耗，且当远程遥控终端与收获机之间的网络出现故障时，还可以通过收获机根据预设的控制规则自行控制所述收获机的动作，增加了收获机控制系统的可靠性和安全性，并通过感知组件采集所述收获机运行时的数据和视频信息为所述收获机构的相关作业提供依据，及时、准确控制各收获机的动作，从而能够降低甘蔗破头率，减少人工操作强度，提高工作效率改善目前繁重的甘蔗生产状况，降低日益高涨的劳动力成本。

5、避免了切段式收获机所带来的跑糖、亏吨、杂质多等问题，本收获机在雨天也能下地作业，保证糖厂正常生产糖。

6、本发明采用无人遥控驾驶，不需要驾驶室，正面驾驶室腾出的空间能够直接让甘蔗从收获机的上方通过，让甘蔗能顺利进行后续的剥叶断尾处理，也使切割后的甘蔗自然倒向收获机后方，减少了前进的阻力，从而大大节省了动力，并大大降低了收获机的重量和30%能耗，实现甘蔗整杆式收获。

附图说明

图1为本发明采用的收获机的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为收获机的割台的结构示意图；

图中的名称及序号为：

割台1、甘蔗预打叶装置2、甘蔗夹持输送装置3、剥叶断尾机4、电控动力及行走机构5、机上数据处理及控制系统6、机上通信终端7、甘蔗根部切割器8、甘蔗提升输送装置9、甘蔗根部切割器位置电控调整装置10、割台之间相对位置电控调整装置11、扶蔗器12。

具体实施方式

为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步说明。

本发明的甘蔗联合收获方法及遥控控制系统，收获方法包括甘蔗的扶蔗、切割、输送、剥叶和断尾的步骤，其特征在于：在甘蔗的扶蔗前增加甘蔗预打叶步骤，预打叶以后，如果甘蔗有倒伏或弯曲时，需要扶蔗，然后甘蔗进入切割、夹持输送、剥叶和断尾，最后将修整好的甘蔗进入甘蔗后处理；所述的甘蔗预打叶是将打叶装置从甘蔗上方对甘蔗叶进行上下打击。

所述的步骤还包括切割后将甘蔗的上部倒向收获机的输送机构，所述的将甘蔗的上部倒向收获机的输送机构是将切割后的甘蔗通过机械手向上送到输送机构后进行剥叶的结构。

该方法采用遥控自动甘蔗联合收获机系统，它由遥控自动控制系统和收获机作业部分构成。

所述的遥控自动控制系统包括远程遥控终端、机上数据处理及控制系统6、机上通信终端7和感知组件；所述的感知组件包括对方向、地形、甘蔗状态和控制状态、车辆状态的测量。

如图所示：所述的收获机作业部分包括甘蔗预打叶装置2、割台1、甘蔗夹持输送装置3、剥叶断尾机4、甘蔗提升输送装置9、电控动力行走机构5和甘蔗后处理装置；所述的甘蔗预打叶装置2安装在收获机的前端；割台1安置在收获机的前部；甘蔗夹持输送装置3、甘蔗提升输送装置9和剥叶断尾机4安装在电控动力行走机构5上方；甘蔗夹持输送装置3及割台中的甘蔗提升输送装置9所构成的甘蔗输送通道位于电控动力行走机构轮轴前上方及上方；甘蔗后处理装置安装在收获机的前后部或后面的拖车上，收获机作业部分为1个或多个组合安装。

图1中，共设计三套割台，其工作原理与一套相同，都是先进行甘蔗预打叶、甘蔗夹持输送装置，然后进行剥叶和断尾操作，比现有仅仅一套割台的甘蔗收获机的效率就能够大大提高。

所述的遥控自动控制系统为远程遥控或控制人员在收获机上对机上数据处理及控制系统6的操作。

所述机上数据处理及控制系统，用于对所述感知组件采集的所述收获机运行时的数据和视频信息进行处理，并根据预设的控制规则生成控制指令或远程遥控终端下发的控制指令控制所述割台1、甘蔗预打叶装置2、甘蔗夹持输送装置3、剥叶断尾机4、电控动力及行走机构5。

所述远程遥控终端，用于通过无线网络或现场无线通信与机上通信终端7进行数据交换，实时监测并通过所述机上数据处理及控制系统下发远程遥控指令控制所述收获机的工作。

如图3所示，所述的割台1包括：扶蔗器12、甘蔗根部切割器8、电控调整装置、甘蔗提升输送装置9；所述的扶蔗器12安装在甘蔗根部切割器8的前部；甘蔗提升输送装置9安装在甘蔗根部切割器8的后部。

所述割台1的运动位置，割台与割台之间的距离和甘蔗根部切割器的离地高度，或者行走机构的车轮轮距由机上数据处理及控制系统6通过所述电控调整装置进行控制。

所述的电控调整装置为甘蔗根部切割器位置电控调整装置10和割台之间相对位置电控调整装置11。

所述甘蔗预打叶装置2包括：至少有两组相互交叉或平行并可上下往复或圆周运动的小长硬片或小长棍。

所述割台1、甘蔗夹持输送装置3、剥叶断尾机4采用功能模块化设计，用于根据收获机的工作规模对所述割台1、甘蔗夹持输送装置3、剥叶断尾机4进行增减组合，同时对至少一垅甘蔗进行收割、运输及剥叶断尾。有组装有多少个收获机作业部分，就需对应安装割台1、甘蔗夹持输送装置3和剥叶断尾机4。

所述割台1、甘蔗夹持输送装置3和剥叶断尾机4的动力由所述电控动力及行走机构提供。

所述机上数据处理及控制系统6，还用于对感知组件采集的数据和视频信息，例如当视频发现甘蔗由于倒伏较厉害，引起剥叶不干净，需要操作员到现场观察并采取适当措施。

甘蔗后处理装置中包括：车厢、自卸装置、可选的称重装置和可选的捆扎机构，可以减少人工操作的繁殖劳动以及在进糖厂之前就可以知道甘蔗的重量。

所述远程遥控终端包括：上位机、显示器、操控装置及通讯网络装置。

所述显示器，用于显示所述收获机的工位、视频信息及工况参数。

所述操控装置包括：触摸屏、控制杆、键盘和/或鼠标，用于由操作人员根据显示器的信息输入远程遥控指令控制所述收获机的行走线路、设定收获机的运行参数；

所述上位机，用于将所述远程遥控指令通过所述通讯网络装置发送至收获机的机上数据处理及控制系统，由机上数据处理及控制系统根据接收到的远程遥控指令控制收获机的工作。

本发明的遥控操作可以在远程实现或在甘蔗地旁边实现。

实施例1

图1和图2所示，甘蔗联合收获机由三个收获机作业部分组合安装，包括三套割台1、甘蔗预打叶装置2、甘蔗夹持输送装置3、剥叶断尾机4、电控动力及行走机构5、甘蔗根部切割器8和甘蔗提升输送装置9，所述的甘蔗预打叶装置2安装在收获机的前端；割台1安置在收获机的前部；甘蔗夹持输送装置3、甘蔗提升输送装置9和剥叶断尾机4安装在电控动力行走机构5上方；甘蔗夹持输送装置3及割台中的甘蔗提升输送装置9所构成的甘蔗输送通道位于电控动力行走机构轮轴前上方及上方；上述的装置的运动由遥控自动控制系统控制，遥控自动控制系统包括远程遥控终端、机上数据处理及控制系统（6）、机上通信终端（7）和感知组件；所述的感知组件包括对方向、地形、甘蔗状态和控制状态、车辆状态的测量。该甘蔗联合收获机可一次收获三垄甘蔗，极大的提高了甘蔗的收获效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种甘蔗联合收获方法，包括甘蔗的扶蔗、切割、输送、剥叶和断尾的步骤，其特征在于：在甘蔗的扶蔗前增加甘蔗预打叶步骤，预打叶以后甘蔗进入扶蔗及切割，根切后的甘蔗向后倒伏进入夹持输送、剥叶和断尾，最后修整好的甘蔗进入甘蔗后处理；所述的甘蔗预打叶是将打叶装置从甘蔗上方对甘蔗叶向下进行打击；

所述的输送步骤还包括切割后将甘蔗的上部倒向收获机的甘蔗提升输送装置，所述的将甘蔗的上部倒向收获机的甘蔗提升输送装置是将切割后的甘蔗通过机械手向上送到甘蔗夹持输送装置后进行剥叶的结构；

该方法采用遥控自动甘蔗联合收获机系统，它由遥控自动控制系统和收获机作业部分构成；

所述的遥控自动控制系统包括远程遥控终端、机上数据处理及控制系统（6）、机上通信终端（7）和感知组件；所述的感知组件包括对方向、地形、甘蔗状态和控制状态、车辆状态的测量；

所述的收获机作业部分包括甘蔗预打叶装置（2）、割台（1）、甘蔗夹持输送装置（3）、剥叶断尾机（4）、甘蔗提升输送装置（9）、电控动力及行走机构（5）和甘蔗后处理装置；所述的甘蔗预打叶装置（2）安装在收获机的前端；割台（1）安置在收获机的前部；甘蔗夹持输送装置（3）和剥叶断尾机（4）安装在电控动力及行走机构（5）上方；甘蔗夹持输送装置（3）及割台中的甘蔗提升输送装置（9）所构成的甘蔗输送通道位于电控动力及行走机构轮轴上方及前上方；甘蔗后处理装置安装在收获机的后部或后面的拖车上；收获机作业部分为1个或多个组合安装；

所述的遥控自动控制系统为远程遥控或控制人员在收获机上对机上数据处理及控制系统（6）的操作；

所述机上数据处理及控制系统（6），用于对所述感知组件采集的所述收获机运行时的数据和视频信息进行处理，并根据预设的控制规则生成控制指令或远程遥控终端下发的控制指令控制所述割台（1）、甘蔗预打叶装置（2）、甘蔗夹持输送装置（3）、剥叶断尾机（4）、电控动力及行走机构（5）；

所述远程遥控终端，用于通过无线网络与机上通信终端（7）进行数据交换，实时监测并通过所述机上数据处理及控制系统下发远程遥控指令控制所述收获机的工作；

所述的割台（1）包括：扶蔗器（12）、甘蔗根部切割器（8）、电控调整装置、甘蔗提升输送装置（9）；所述的扶蔗器（12）安装在甘蔗根部切割器（8）的前部；甘蔗提升输送装置（9）安装在甘蔗根部切割器（8）的后部；

所述割台的运动位置，割台与割台之间的距离和甘蔗根部切割器的离地高度由机上数据处理及控制系统（6）通过所述电控调整装置进行控制；

所述的电控调整装置为甘蔗根部切割器位置电控调整装置（10）和割台之间相对位置电控调整装置（11）；

所述甘蔗预打叶装置（2）为：至少有两组相互平行并可上下往复运动的小长硬片或小长棍；

所述割台（1）、甘蔗夹持输送装置（3）、剥叶断尾机（4）采用功能模块化设计，用于根据收获机的工作规模对所述割台（1）、甘蔗夹持输送装置（3）、剥叶断尾机（4）进行增减组合，同时对至少一垅甘蔗进行收割、运输及剥叶断尾；

所述割台（1）、甘蔗夹持输送装置（3）、剥叶断尾机（4）的动力由所述电控动力及行走机构提供。

2.根据权利要求1所述的甘蔗联合收获方法，其特征在于：所述甘蔗后处理装置，包括：车厢、自卸装置、称重装置和捆扎机构。

3.根据权利要求1所述的甘蔗联合收获方法，其特征在于：所述远程遥控终端包括：上位机、显示器、操控装置及通讯网络装置；

所述显示器，用于显示所述收获机的工位、视频信息及工况参数；

所述操控装置包括：触摸屏、控制杆、键盘和/或鼠标，用于由操作人员根据显示器的信息输入远程遥控指令控制所述收获机的行走线路、设定收获机的运行参数；

所述上位机，用于将所述远程遥控指令通过所述通讯网络装置发送至收获机的机上数据处理及控制系统，由机上数据处理及控制系统根据接收到的远程遥控指令控制收获机的工作。