CN105174055A - 一种基于轨道运输的农业智能化生产系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于轨道运输的农业智能化生产系统及使用方法，其中所述的基于轨道运输的农业智能化生产系统包括地轨系统、空轨系统、空轨起吊运输装置、拍摄检测与在线交易系统、收割与施肥控制系统、采摘与喷灌控制系统。本发明为各种农用机械提供了统一的运输和作业平台，从而实现农产品的自动化运输、拍摄监控、施肥、采摘、喷灌等作业，且能通过移动控制终端进行远程控制；同时，本发明能实现农场主与购买商之间的农产品信息的实时在线共享和在线交易。本发明适用于我国大型农场，可实现大型农场的自动化管理和智能化生产，未来前景广阔。

Description

一种基于轨道运输的农业智能化生产系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种基于轨道运输的农业智能化生产系统，包括地轨和空轨系统、空轨起吊运输装置、拍摄检测与在线交易系统、收割与施肥控制系统、采摘与喷灌控制系统等，属于农业生产系统创新领域。

本发明还涉及一种基于轨道运输的农业智能化生产系统的使用方法，属于农业物联网技术领域。

背景技术

随着新农村的建设，农村居民的城镇化建设，使农民的住宅相对集中，形成一个一个小区，这样，农业耕地的区域也就相对集中，将农村耕地集中管理，不仅可以节省资源，而且可以极大的提高生产效率，现代农业中新农村的农田有向大型的现代化一体式农场发展的趋势。

随着现代化农业的发展，农业智能化生产设备及系统、农业物联网技术成为当下人们关注的热点和焦点话题。采用智能化农业生产设备，不仅可将农民从繁重的农业劳动中解放出来，还能实现农产品的高产、稳产和高效率，同时，对现代化农业的发展有巨大的推动作用。目前，实现农业智能化生产亟需解决的几大重要技术难题是：第一，现在的农业生产中采用传统的播种、施肥和采摘收割等农用机械，需要农民亲自操作或需要在农民的监视下完成，缺乏统一的自动化农业作业平台。从现代化农业建设的角度考虑，应搭建农业生产运输的统一作业平台，用于搭建各种农用机械和农业运输装置，且农用机械的操纵采用无人化操作并能实现远程在线监控；第二，农产品的销售渠道需要进一步拓宽，做到开放式销售、面向大众化、信息共享化。在中国的偏远地区，如新疆、黑龙江等地区，农作物的销售受到地域的限制，在内地的购买商不能实时有效的判断和共享农产品的生长信息，从而导致农产品的销售渠道变窄。从现代化农业的角度出发，应结合互联网技术保证销售商和购买商之间信息的联通和共享。

为解决以上存在的技术难题，人们尝试着采用各种方法来实现农业的智能化生产。其中，在农田里构建农业运输轨道，并在轨道上搭建配套使用的农业机械，许多发明人进行了探索。涉及到铺设空中轨道的专利有：申请号为201520134498.0的中国专利公开了一种变轨式自动喷灌系统，包括若干横向工作轨道、一条纵向转移轨道和自动喷灌主机，自动喷灌主机在工作轨道上可滑动；同样的，申请号为201220253158.6的中国专利公开了一种农业空轨喷灌机，也涉及到空轨上安装有喷灌机；又如申请号为201210576808.5的中国专利公开了一种智能运输装置，包括承重组件、行走组件和驱动组件，所述的行走组件包括行走滑轮和连接臂，该技术方案主要用于温室的物料运输装置；涉及到铺设地轨的专利有：申请号为201310356836.0的中国专利公开了一种无人驾驶单轨道运输机，运输机在单轨道上运行，轨道由单条方钢组成，轨道上铺有齿形结构，主要用于山地果园中果实、农药、肥料等的运输。以上所述的专利文件有涉及到在农田中铺设轨道，并搭配使用相应的农用机具，但均没有涉及到基于农田生产规划的详细可行的轨道系统，且所述的轨道均具有局限性，只适用于单一的农用机具，通用性差。又如申请号为201310752254.4的中国专利公开了一种农地轨基自动耕作装置方法及装置，设计在农地中安装田轨，且田轨可适应各种生长植物的地表，设计轨基自动耕作装置。该技术方案提出在农田设置轨道，并搭建自动耕作装置，但没有涉及到农作物全生长周期的各种农业机械和轨基的安装和配套使用的技术方案，且没有公开比较完善和系统的轨基铺设方案和系统。超出上述专利所提供的农业智能化装置均未涉及到农业运输轨道详细和系统的铺设方案，以及相应的农业机械和农轨的具体的搭配系统和方案。从农业智能化和现代化建设的角度出发，希望铺设系统的农业轨道和合理的农机搭建方案，来实现农业的智能化管理和无人化操作，从而最大程度上满足农业生产需求。

结合农业物联网技术，为实现农作物各个生长周期的生长状况的实时在线监控，人们也进行了各种探索。如申请号为201410383250.8的中国专利公开了一种基于无人机的监控农田作物生长的方法，通过将无人机遥感系统和现代农业的检测技术结合在一起，无需农民下田观察农作物，节省成本和时间。但该技术方案中的无人机造价较高，实现复杂，且大型农场的农作物种类较多，无人机的数量有限且对农产品的针对性较差。从现代农业生产的角度出发，我们希望能实现农作物的生长周期内生长状况的多方位实时在线检测和在线观察，以利于农作物更好的生长。从农产品的互联网经济发展的角度出发，我们希望购买商能通过物联网技术在线的真实、有效地了解到农产品的生长信息，更好的促进购买商与生产商之间的生产合作交流。

基于上述背景，本发明提出了一种基于轨道运输的农业智能化生产系统及使用方法，包括在农田上铺设的地轨和空轨系统，用于运输和搭载的空轨起吊运输装置、地轨运输小车、三自由度搭载机械手、多方位拍摄的航拍小车等，同时，基于物联网技术构建了农作物的在线拍摄和网络交易系统、收割与施肥控制系统、采摘与喷灌控制系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于地轨和空轨系统的农业智能化生产系统及使用方法，能克服现有农业传统化生产作业的技术缺陷，极大的提高了农业生产的智能化和信息化。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种基于轨道运输的农业智能化生产系统包括地轨系统、空轨系统、空轨起吊运输装置、拍摄检测与在线交易系统、收割与施肥控制系统、采摘与喷灌控制系统。

所述的地轨系统包括横向基轨、纵向基轨、纵向辅轨，所述的横向基轨、纵向基轨铺设在农场的四周；根据农场的长宽尺寸，所述的横向基轨、纵向基轨由若干个单轨连接组成，所述的单轨为标准件，根据长度的不同，有多种型号可供选择。所述的纵向辅轨由两条轨道组成，且每条轨道由若干个单轨连接组成，纵向辅轨安装在横向基轨上，且纵向辅轨底部安装有轨轮，使得纵向辅轨可在横向基轨上行走。所述的纵向辅轨的数量至少为两个，根据农场的划分要求，可相应增加纵向辅轨的数量。

所述的空轨系统包括横向基轨、纵向基轨、横向辅轨、轨道支架，所述的横向基轨、纵向基轨由若干个单轨连接组成，且所述的地轨系统和空轨系统使用的单轨类型不同。所述的横向基轨、纵向基轨卡装在轨道支架上；所述的横向基轨、纵向基轨的连接处采用弯轨过渡，以实现空轨起吊运输装置在横向基轨和纵向基轨之间的变轨；所述的横向辅轨也由若干个单轨连接组成，且横向辅轨与纵向基轨的连接处采用弯轨过渡，以实现空轨起吊运输装置在横向辅轨和纵向基轨之间的变轨；所述的横向辅轨也卡装在轨道支架上，所述的横向辅轨的数量至少为两个，根据农场的划分要求，可相应增加横向辅轨的数量。

所述的空轨起吊运输装置包括主梁、行走平衡梁、滑轮座，所述的主梁为整个起吊运输装置的骨架，在起吊过程中，货物悬挂于空轨起吊运输装置上，从而主梁也为整个空轨起吊运输装置承重的主要部件；所述的行走平衡梁数量为两个，且两个行走平衡梁结构相同；所述的两个行走平衡梁通过销轴与主梁连接，且分别安装在主梁的左、右两端；所述的滑轮座数量为四个，且四个滑轮座结构相同；所述的每个行走平衡梁上均安装有两个滑轮座，两个滑轮座通过销轴与行走平衡梁连接，且两个滑轮座分别安装在行走平衡梁的左、右两端；所述的四个滑轮座均通过滚动轮吊挂于空轨系统的单轨上，且滑轮座可在空轨系统的单轨上滑动。

所述的主梁的中部位置设有一挂耳，所述的挂耳通过焊接安装在主梁上；所述的主梁的挂耳为主梁的一个物体悬挂点，所述的挂耳处的悬挂点根据现场实际需要可安装起吊葫芦等设备，从而提高了人们使用空轨起吊运输装置来吊运物体的效率；所述的主梁左、右两端分别设有一端梁，且所述的两个端梁结构相同；所述的端梁上表面设有一凸台，所述的凸台的上表面为曲面，且曲面的轮廓线为渐开线；所述的端梁上设有一对耳板，且一对耳板结构相同；所述的端梁的一对耳板为主梁的一个物体悬挂点，则两个端梁处的两个悬挂点，可根据所起吊物体的重量及体积等因素来考虑同时使用两个悬挂点来吊挂物体还是单独使用一个悬挂点来吊挂物体。

所述的行走平衡梁下表面加工成一曲面，且曲面的轮廓线为渐开线；在空轨起吊运输装置工作过程中，所述的行走平衡梁饶销轴轴线转动过程中，行走平衡梁的下表面与主梁的端梁凸台的上表面实现啮合(类似于渐开线齿轮啮合)，不仅可增大行走平衡梁相对于主梁转动的角度，同时也可避免行走平衡梁相对于主梁转动过程中行走平衡梁与主梁产生干涉。

所述的滑轮座上安装有四个滚动轮，且四个滚动轮结构相同；所述的滚动轮通过螺栓连接安装在滑轮座上。

所述的拍摄检测与在线交易系统有两个作用。第一，对农作物的生长情况和农用机械对农作物的生产作业情况进行实时远程检测；第二，将生长成熟的农产品或者农产品各个周期生长状况的记录等信息通过互联网向购买商进行在线、远程、全方位展示；所述的拍摄检测与在线交易系统包括航拍小车、控制系统、网络操作系统、客户界面、农场主界面。所述的航拍小车包括X向航拍小车、Y向航拍小车、Z向航拍小车，且每个方向的航拍小车的数量至少为一个；所述的控制系统用于控制航拍小车的位置移动动作、镜头的旋转伸缩以及镜头的切换等动作；所述的网络操作系统用于实现在互联网上对控制系统进行输入命令，从而控制小车；所述的客户界面包括发出请求模块、登陆模块、实操模块、对话模块和交易模块；所述的农场主界面包括处理客户请求模块、授权模块、在线监控模块、导游模块、对话模块和交易模块；所述的客户和农场主可以通过对话模块和交易模块进行在线对话和交易。

所述的客户界面的实操模块，包括X向位移操作手柄、Y向位移操作手柄、Z向位移操作手柄、3D虚拟在线导航路线图、放大缩小按钮。在客户实际操作时，在观看区有放大缩小按钮，客户可根据需要进行放大和缩小操作，以更好的了解农产品信息。在观看区的下方有X向位移操作手柄、Y向位移操作手柄、Z向位移操作手柄，通过拖动操作手柄即可实现X向、Y向、Z向的移动观看；在观看区的右边区域设有3D虚拟在线导航路线图，实时3D显示各个航拍小车在整个农场中的位置。

所述的航拍小车，包括车架、底板、一对承重轮、一对行走驱动轮、一对行走辅助轮、一对驱动电机、无线控制盒、相机连接杆、航拍相机。所述的车架包括左轮架、右轮架，所述的左轮架、右轮架结构相同，且均通过焊接连接在底板上；所述的底板上开设有矩形滑槽；所述的一对承重轮结构相同；所述的一对承重轮分别安装在左轮架和右轮架的承重轮安装座上；所述的一对行走驱动轮结构相同；所述的一对行走驱动轮分别安装在左轮架和右轮架的行走驱动轮安装座上；所述的行走驱动轮通过驱动电机来驱动；所述的一对行走辅助轮结构相同；所述的一对行走辅助轮分别安装在左轮架和右轮架的行走辅助轮安装座上；所述的一对驱动电机型号相同；所述的一对驱动电机均安装在底板上，且分别与一对行走驱动轮同轴线安装；所述的无线控制盒安装在底板上；所述的相机连接杆为可伸缩杆，包括上连接杆和下连接杆；所述的上连接杆同轴线安装在下连接杆中，且两者之间可实现沿轴向方向的平移运动；所述的上连接杆的顶端设有滑块；所述的相机连接杆通过滑块安装在底板的矩形滑槽中；所述的下连接杆底端设有圆形转盘，所述的圆形转盘可饶其轴线实现一定角度的回转运动；所述的航拍相机固定连接在圆形转盘上。

所述的采摘与喷灌控制系统包括采摘机、喷灌机、地轨运输小车、三自由度搭载机械手、控制系统、网上控制平台、移动控制终端。所述的三自由度搭载机械手包括空轨小车、三自由度机械手。所述的空轨小车安装在空轨系统的单轨上，并可沿单轨滑动；所述的三自由度机械手可实现空间三个自由度的旋转运动，用于辅助采摘机、喷灌机生产作业。所述的控制系统可以控制地轨运输小车、空轨小车的行驶轨迹和行驶速度，同时也可以控制采摘机、喷灌机的采摘、喷灌动作的停止和运行；所述的网上控制平台的可在互联网上对控制系统进行输送命令和控制。所述的移动控制终端用于登陆和操作网上控制平台，所述的移动控制终端可为手机、电脑和遥控器等。

所述的地轨运输小车包括驱动电机、轨轮、纵板、横梁。所述的驱动电机用于驱动地轨运输小车的行走；所述的轨轮的数量为四个，所述的轨轮和单轨配套使用；所述的纵板数量为两个；所述的每个纵板均与两个轨轮焊接连接；所述的横梁有若干块，焊接在两个纵板上。所述的纵板、横梁上均设有螺纹孔等，用于安装和搭载多种农用机械,所述的三自由度机械手可搭载在地轨运输小车上使用。

所述的收割与施肥控制系统包括收割机、施肥机、地轨运输小车、控制系统、网上控制平台、移动控制终端。所述的控制系统可以控制地轨运输小车的行驶轨迹和行驶速度，同时也可以控制收割机、施肥机的收割、施肥动作的停止和运行；所述的网上控制平台的作用在于在互联网上对控制系统进行输送命令和控制。所述的移动控制终端用于登陆和操作网上控制平台，所述的移动控制终端可为手机、电脑和遥控器等。

一种基于轨道运输的农业智能化生产系统的使用方法，包括以下步骤：

(1)在农产品的整个生长周期内，农场主通过航拍小车拍摄和记录农产品的生长情况；

(2)在农产品的施肥、喷灌、采摘和收割的生长期，农场主在线控制移动控制终端，登陆网上控制平台，对控制系统发出指令，调度收割机、施肥机、地轨运输小车、采摘机、喷灌机、空轨小车进行作业；空轨起吊运输装置吊运施肥、喷灌、采摘和收割时的物资；同时，调整拍摄检测与在线交易系统中的航拍小车的位置，对农产品的施肥、喷灌、采摘和收割等的作业过程进行远程监控；

(3)当农产品生长成熟，客户需要了解农产品信息，对农产品的长势进行在线观看时，首先需要向农场主发出观看请求，当农场主处理请求并授权后，客户在线登陆并观看系统；当进入观看系统后，客户选择实操模块，在线操纵控制系统，调动航拍小车的移动动作，从而进行全方位和特定角度的观察，客户的观看时间和范围由农场主进行限定，当客户在线观看时，农场主进行在线监控；农场主界面设有导游模块，设有虚拟导游场景，对客户进行农产品介绍并带领客户进行在线观看，当客户观看后即可退出系统；当客户需要与农场主对话或者交易时，客户和农场主通过交易模块、对话模块进行对话和交易。

本发明的有益效果是：

(1)与现有技术相比，本发明构建了基于单轨的地轨系统和空轨系统，同时，在地轨系统和空轨系统上安装有空轨起吊运输装置、地轨运输小车等装备，为各种农用机械提供了统一的运输和作业平台，从而实现农产品的自动化运输、播种、施肥、采摘、喷灌等作业，且能实现通过移动控制终端进行遥控和远程控制；

(2)本发明的航拍小车能够实现对农作物的生长状况进行实时的远程监控，同时，航拍小车能够对农产品进行全方位多角度的拍摄，从而构建基于物联网技术的拍摄检测与在线交易系统，最大程度上实现农场主与购买商之间的农产品信息的实时共享，从而促成农产品的在线交易；

(3)本发明的空轨起吊运输装置的主梁上三个物体悬挂点的结构设计，极大的增强了起吊、运输货物的实际应用性；行走平衡梁下表面和端梁凸台的上表面采用渐开线曲面设计，降低了总体高度尺寸，且保证行走平衡梁相对于主梁具有一定的旋转角度；行走平衡梁通过销轴与主梁实现连接，使行走平衡梁相对于主梁可实现一定角度的旋转动作，当空轨起吊运输装置在空轨系统的单轨上运行的过程中，由于地势的崎岖不平，运行到轨道转弯处时(包括轨道在平行于地面的平面内发生转弯和轨道在垂直地面的平面内发生转弯)，主梁在一定程度上可保持水平状态，使得货物保持竖直吊挂状态，加强了吊运货物时的稳定性；

(4)本发明可作为各种智能化农业设备的搭建基础，自动化水平高，适用于我国大型农场，可实现大型农场的自动化管理和智能化生产。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的地轨系统的单轨的结构示意图；

图3为本发明的空轨系统的单轨的结构示意图；

图4为本发明的地轨系统的纵向辅轨的结构示意图；

图5为本发明的空轨系统的横向基轨与轨道支架的卡装示意图；

图6为本发明的空轨起吊运输装置的结构示意图(一)；

图7为本发明的空轨起吊运输装置的结构示意图(二)；

图8为本发明的空轨起吊运输装置的主梁的结构示意图；

图9为本发明的空轨起吊运输装置的行走平衡梁的结构示意图；

图10为本发明的空轨起吊运输装置的主梁与行走平衡梁的啮合示意图；

图11为本发明的图10的I部位的局部放大图；

图12为本发明的地轨运输小车的结构示意图；

图13为本发明的三自由度机械手的结构示意图；

图14为本发明的空轨小车的结构示意图；

图15为本发明的三自由度搭载机械手的结构示意图；

图16为本发明的地轨运输小车与三自由度机械手的连接示意图；

图17为本发明的航拍小车的总体结构示意图；

图18为本发明的航拍小车装配在轨道上的结构示意图；

图19为本发明的航拍小车的局部结构示意图；

图20为本发明的拍摄检测与在线交易系统的流程图；

图21为本发明的拍摄检测与在线交易系统的用户界面图；

图22为本发明的采摘与喷灌控制系统的流程图；

图23为本发明的收割与施肥控制系统的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种基于轨道运输的农业智能化生产系统包括地轨系统1、空轨系统2、空轨起吊运输装置3、拍摄检测与在线交易系统、收割与施肥控制系统、采摘与喷灌控制系统。

如图1、图2和图4所示，所述的地轨系统1包括横向基轨101、纵向基轨102、纵向辅轨103，所述的横向基轨101、纵向基轨102铺设在农场的四周；根据农场的长宽尺寸，所述的横向基轨101、纵向基轨102由若干个单轨连接组成，所述的单轨为标准件，根据长度的不同，有多种型号可供选择。所述的纵向辅轨103由两条轨道组成，且每条轨道由若干个单轨连接组成，纵向辅轨103安装在横向基轨101上，且纵向辅轨103底部安装有轨轮，使得纵向辅轨103可在横向基轨101上行走。所述的纵向辅轨103的数量至少为两个，根据农场的划分要求，可相应增加纵向辅轨103的数量。

如图1、图3和图5所示，所述的空轨系统2包括横向基轨201、纵向基轨202、横向辅轨203、轨道支架204，所述的横向基轨201、纵向基轨202由若干个单轨连接组成，且所述的地轨系统1和空轨系统2使用的单轨类型不同。所述的横向基轨201、纵向基轨202卡装在轨道支架204上；所述的横向基轨201、纵向基轨202的连接处采用弯轨过渡，以实现空轨起吊运输装置3在横向基轨201和纵向基轨202之间的变轨；所述的横向辅轨203也由若干个单轨连接组成，且横向辅轨203与纵向基轨202的连接处采用弯轨过渡，以实现空轨起吊运输装置3在横向辅轨203和纵向基轨202之间的变轨；所述的横向辅轨203也卡装在轨道支架204上，所述的横向辅轨203的数量至少为两个，根据农场的划分要求，可相应增加横向辅轨203的数量。

如图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，所述的空轨起吊运输装置3包括主梁301、行走平衡梁302、滑轮座303，所述的主梁301为整个起吊运输装置的骨架，在起吊过程中，货物悬挂于空轨起吊运输装置3上，从而主梁301也为整个空轨起吊运输装置3承重的主要部件；所述的行走平衡梁302数量为两个，且两个行走平衡梁302结构相同；所述的两个行走平衡梁302通过销轴与主梁301连接，且分别安装在主梁301的左、右两端；所述的滑轮座303数量为四个，且四个滑轮座303结构相同；所述的每个行走平衡梁302上均安装有两个滑轮座303，两个滑轮座303通过销轴与行走平衡梁302连接，且两个滑轮座303分别安装在行走平衡梁302的左、右两端；所述的四个滑轮座303均通过滚动轮3031吊挂于空轨系统2的单轨上，且滑轮座303可在空轨系统2的单轨上滑动。

如图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，所述的主梁301的中部位置设有一挂耳3011，所述的挂耳3011通过焊接安装在主梁301上；所述的主梁301的挂耳3011为主梁301的一个物体悬挂点，所述的挂耳3011处的悬挂点根据现场实际需要可安装起吊葫芦等设备，从而提高了人们使用空轨起吊运输装置3来吊运物体的效率；所述的主梁301左、右两端分别设有一端梁3012，且所述的两个端梁3012结构相同；所述的端梁3012上表面设有一凸台，所述的凸台的上表面为曲面，且曲面的轮廓线为渐开线；所述的端梁3012上设有一对耳板3013，且一对耳板3013结构相同；所述的端梁3012的一对耳板3013为主梁301的一个物体悬挂点，则两个端梁3012处的两个悬挂点，可根据所起吊物体的重量及体积等因素来考虑同时使用两个悬挂点来吊挂物体还是单独使用一个悬挂点来吊挂物体。

如图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，所述的行走平衡梁302下表面加工成一曲面，且曲面的轮廓线为渐开线；在空轨起吊运输装置3工作过程中，所述的行走平衡梁302饶销轴轴线转动过程中，行走平衡梁302的下表面与主梁301的端梁3012凸台的上表面实现啮合(类似于渐开线齿轮啮合)，不仅可增大行走平衡梁302相对于主梁301转动的角度，同时也可避免行走平衡梁302相对于主梁301转动过程中行走平衡梁302与主梁301产生干涉。

如图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，所述的滑轮座303上安装有四个滚动轮3031，且四个滚动轮3031结构相同；所述的滚动轮3031通过螺栓连接安装在滑轮座303上。

如图1、图17、图20、图21、图22和图23所示，所述的拍摄检测与在线交易系统包括航拍小车4、控制系统、网络操作系统、客户界面、农场主界面。所述的航拍小车4包括X向航拍小车、Y向航拍小车、Z向航拍小车，且每个方向的航拍小车4的数量至少为一个；所述的控制系统用于控制航拍小车4的位置移动动作、镜头的旋转伸缩以及镜头的切换等动作；所述的网络操作系统用于实现在互联网上对控制系统进行输入命令，从而控制小车；所述的客户界面包括发出请求模块、登陆模块、实操模块、对话模块和交易模块；所述的农场主界面包括处理客户请求模块、授权模块、在线监控模块、导游模块、对话模块和交易模块；所述的客户和农场主可以通过对话模块和交易模块进行在线对话和交易。

如图20、图21、图22和图23所示，所述的客户界面的实操模块，包括X向位移操作手柄、Y向位移操作手柄、Z向位移操作手柄、3D虚拟在线导航路线图、放大缩小按钮。在客户实际操作时，在观看区有放大缩小按钮，客户可根据需要进行放大和缩小操作，以更好的了解农产品信息。在观看区的下方有X向位移操作手柄、Y向位移操作手柄、Z向位移操作手柄，通过拖动操作手柄即可实现X向、Y向、Z向的移动观看；在观看区的右边区域设有3D虚拟在线导航路线图，实时3D显示各个航拍小车4在整个农场中的位置。

如图17、图18和图19所示，所述的航拍小车4，包括车架401、底板402、一对承重轮403、一对行走驱动轮404、一对行走辅助轮405、一对驱动电机404、无线控制盒407、相机连接杆408、航拍相机409。所述的车架401包括左轮架4011、右轮架4012，所述的左轮架4011、右轮架4012结构相同，且均通过焊接连接在底板402上；所述的底板402上开设有矩形滑槽4021；所述的一对承重轮403结构相同；所述的一对承重轮403分别安装在左轮架4011和右轮架4012的承重轮安装座40121(40111)上；所述的一对行走驱动轮404结构相同；所述的一对行走驱动轮404分别安装在左轮架4011和右轮架4012的行走驱动轮安装座40122(40112)上；所述的行走驱动轮404通过驱动电机404来驱动；所述的一对行走辅助轮405结构相同；所述的一对行走辅助轮405分别安装在左轮架4011和右轮架4012的行走辅助轮安装座40123(40113)上；所述的一对驱动电机404型号相同；所述的一对驱动电机404均安装在底板402上，且分别与一对行走驱动轮404同轴线安装；所述的无线控制盒407安装在底板402上；所述的相机连接杆408为可伸缩杆，包括上连接杆4081和下连接杆4082；所述的上连接杆4081同轴线安装在下连接杆4082中，且两者之间可实现沿轴向方向的平移运动；所述的上连接杆4081的顶端设有滑块4083；所述的相机连接杆408通过滑块4083安装在底板402的矩形滑槽4021中；所述的下连接杆4082底端设有圆形转盘4084，所述的圆形转盘4084可饶其轴线实现一定角度的回转运动；所述的航拍相机409固定连接在圆形转盘4084上。

如图1、图4、图5、图20、图21、图22和图23所示，所述的采摘与喷灌控制系统包括采摘机、喷灌机、地轨运输小车5、三自由度搭载机械手6、控制系统、网上控制平台、移动控制终端。所述的三自由度搭载机械手6包括空轨小车601、三自由度机械手602。所述的空轨小车601安装在空轨系统2的单轨上，并可沿单轨滑动；所述的三自由度机械手602可实现空间三个自由度的旋转运动，用于辅助采摘机、喷灌机生产作业。所述的控制系统可以控制地轨运输小车5、空轨小车601的行驶轨迹和行驶速度，同时也可以控制采摘机、喷灌机的采摘、喷灌动作的停止和运行；所述的网上控制平台的可在互联网上对控制系统进行输送命令和控制。所述的移动控制终端用于登陆和操作网上控制平台，所述的移动控制终端可为手机、电脑和遥控器等。

如图12和图16所示，所述的地轨运输小车5包括驱动电机501、轨轮502、纵板503、横梁505。所述的驱动电机501用于驱动地轨运输小车5的行走；所述的轨轮502的数量为四个，所述的轨轮502和单轨配套使用；所述的纵板503数量为两个；所述的每个纵板503均与两个轨轮502焊接连接；所述的横梁505有若干块，焊接在两个纵板503上。所述的纵板503、横梁505上均设有螺纹孔等，用于安装和搭载多种农用机械，所述的三自由度机械手602可搭载在地轨运输小车上使用。

如图1、图12、图20、图21、图22和图23所示，所述的收割与施肥控制系统包括收割机、施肥机、地轨运输小车5、控制系统、网上控制平台、移动控制终端。所述的控制系统可以控制地轨运输小车5的行驶轨迹和行驶速度，同时也可以控制收割机、施肥机的收割、施肥动作的停止和运行；所述的网上控制平台的作用在于在互联网上对控制系统进行输送命令和控制。所述的移动控制终端用于登陆和操作网上控制平台，所述的移动控制终端可为手机、电脑和遥控器等。

一种基于轨道运输的农业智能化生产系统的使用方法，包括以下步骤：

(1)在农产品的整个生长周期内，农场主通过航拍小车拍摄和记录农产品的生长情况；

(2)在农产品的施肥、喷灌、采摘和收割的生长期，农场主在线控制移动控制终端，登陆网上控制平台，对控制系统发出指令，调度收割机、施肥机、地轨运输小车5、采摘机、喷灌机、空轨小车601进行作业；空轨起吊运输装置3吊运施肥、喷灌、采摘和收割时的物资；同时，调整拍摄检测与在线交易系统中的航拍小车4的位置，对农产品的施肥、喷灌、采摘和收割等的作业过程进行远程监控；

(3)当农产品生长成熟，客户需要了解农产品信息，对农产品的长势进行在线观看时，首先需要向农场主发出观看请求，当农场主处理请求并授权后，客户在线登陆并观看系统；当进入观看系统后，客户选择实操模块，在线操纵控制系统，调动航拍小车4的移动动作，从而进行全方位和特定角度的观察，客户的观看时间和范围由农场主进行限定，当客户在线观看时，农场主进行在线监控；农场主界面设有导游模块，设有虚拟导游场景，对客户进行农产品介绍并带领客户进行在线观看，当客户观看后即可退出系统；当客户需要与农场主对话或者交易时，客户和农场主通过交易模块、对话模块进行对话和交易。

使用时，在农产品不同的生产时期，农场主可自主规划航拍小车4的拍摄路径，从而检测农产品的生长状况，农场主只需要在电脑上远程操作即可；当农产品需要施肥、喷灌、采摘和收割时，农场主可通过控制移动控制终端来实现对收割机、施肥机、地轨运输小车5、摘机、喷灌机、空轨小车601的调度和作业，且此时可同时调整航拍小车4的位置，对农产品的施肥、喷灌、采摘和收割等的作业过程进行远程监控。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，如三自由度机械手可根据实际作业要求进行相应的变化，也可采用并联机械手的设计；又如所述的收割与施肥控制系统也可进一步扩展成播种、除草、收割与施肥控制系统等，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于轨道运输的农业智能化生产系统，其特征在于：包括地轨系统、空轨系统、空轨起吊运输装置、拍摄检测与在线交易系统、收割与施肥控制系统、采摘与喷灌控制系统；

所述的拍摄检测与在线交易系统包括航拍小车、控制系统、网络操作系统、客户界面、农场主界面；所述的航拍小车包括X向航拍小车、Y向航拍小车、Z向航拍小车；所述的控制系统控制航拍小车的位置移动动作、镜头的旋转伸缩以及镜头的切换等动作；所述的网络操作系统在互联网上对控制系统进行输入命令，从而控制小车；所述的客户界面包括发出请求模块、登陆模块、实操模块、对话模块和交易模块；所述的农场主界面包括处理客户请求模块、授权模块、在线监控模块、导游模块、对话模块和交易模块；所述的客户和农场主通过对话模块和交易模块进行在线对话和交易；所述的客户界面的实操模块，包括观看区、X向位移操作手柄、Y向位移操作手柄、Z向位移操作手柄、3D虚拟在线导航路线图、放大缩小按钮；放大缩小按钮设置在观看区内部；在观看区的下方设有X向位移操作手柄、Y向位移操作手柄、Z向位移操作手柄；在观看区的右边区域设有3D虚拟在线导航路线图，实时3D显示各个航拍小车在整个农场中的位置；

所述的航拍小车，包括车架、底板、一对承重轮、一对行走驱动轮、一对行走辅助轮、一对驱动电机、无线控制盒、相机连接杆、航拍相机；所述的车架包括左轮架、右轮架，所述的左轮架、右轮架结构相同，且均通过焊接连接在底板上；所述的底板上开设有矩形滑槽；所述的一对承重轮结构相同；所述的一对承重轮分别安装在左轮架和右轮架的承重轮安装座上；所述的一对行走驱动轮结构相同；所述的一对行走驱动轮分别安装在左轮架和右轮架的行走驱动轮安装座上；所述的行走驱动轮通过驱动电机来驱动；所述的一对行走辅助轮结构相同；所述的一对行走辅助轮分别安装在左轮架和右轮架的行走辅助轮安装座上；所述的一对驱动电机型号相同；所述的一对驱动电机均安装在底板上，且分别与一对行走驱动轮同轴线安装；所述的无线控制盒安装在底板上；所述的相机连接杆为可伸缩杆，包括上连接杆和下连接杆；所述的上连接杆同轴线安装在下连接杆中；所述的上连接杆的顶端设有滑块；所述的相机连接杆通过滑块安装在底板的矩形滑槽中；所述的下连接杆底端设有圆形转盘；所述的航拍相机固定连接在圆形转盘上；

所述的空轨起吊运输装置包括主梁、行走平衡梁、滑轮座，所述的行走平衡梁数量为两个，且两个行走平衡梁结构相同；所述的两个行走平衡梁通过销轴与主梁连接，且分别安装在主梁的左、右两端；所述的滑轮座数量为四个，且四个滑轮座结构相同；所述的每个行走平衡梁上均安装有两个滑轮座，两个滑轮座通过销轴与行走平衡梁连接，且两个滑轮座分别安装在行走平衡梁的左、右两端；所述的四个滑轮座均通过滚动轮吊挂于空轨系统的单轨上；所述的主梁的中部位置设有一挂耳，所述的挂耳通过焊接安装在主梁上；所述的主梁的挂耳为主梁的一个物体悬挂点；所述的主梁左、右两端分别设有一端梁，且所述的两个端梁结构相同；所述的端梁上表面设有一凸台，所述的凸台的上表面为曲面，且曲面的轮廓线为渐开线；所述的端梁上设有一对耳板，且一对耳板结构相同；所述的端梁的一对耳板为主梁的一个物体悬挂点；所述的行走平衡梁下表面加工成曲面，且曲面的轮廓线为渐开线；所述的行走平衡梁饶销轴轴线转动过程中，行走平衡梁的下表面与主梁的端梁凸台的上表面实现啮合；所述的滑轮座上安装有四个滚动轮，且四个滚动轮结构相同；所述的滚动轮通过螺栓连接安装在滑轮座上。

2.根据权利要求1所述的一种基于轨道运输的农业智能化生产系统，其特征在于：所述的采摘与喷灌控制系统包括采摘机、喷灌机、地轨运输小车、空轨小车、控制系统、网上控制平台、移动控制终端；所述的控制系统控制地轨运输小车、空轨小车的行驶轨迹和行驶速度，控制采摘机、喷灌机的采摘、喷灌动作的停止和运行；所述的网上控制平台的在互联网上对控制系统进行输送命令和控制；所述的移动控制终端登陆和操作网上控制平台，所述的移动控制终端为手机、电脑和遥控器。

3.根据权利要求1所述的一种基于轨道运输的农业智能化生产系统，其特征在于：所述的收割与施肥控制系统包括收割机、施肥机、地轨运输小车、控制系统、网上控制平台、移动控制终端；所述的控制系统控制地轨运输小车的行驶轨迹和行驶速度，控制收割机、施肥机的收割、施肥动作的停止和运行；所述的网上控制平台在互联网上对控制系统进行输送命令和控制；所述的移动控制终端登陆和操作网上控制平台，所述的移动控制终端为手机、电脑和遥控器。

4.根据权利要求1所述的一种基于轨道运输的农业智能化生产系统，其特征在于：所述的地轨系统包括横向基轨、纵向基轨、纵向辅轨，所述的横向基轨、纵向基轨铺设在农场的四周；所述的横向基轨、纵向基轨由单轨连接组成，所述的单轨为标准件；所述的纵向辅轨由两条轨道组成，且每条轨道由若干个单轨连接组成，纵向辅轨安装在横向基轨上，且纵向辅轨底部安装有轨轮；所述的纵向辅轨的数量至少为两个。

5.根据权利要求1所述的一种基于轨道运输的农业智能化生产系统，其特征在于：所述的空轨系统包括横向基轨、纵向基轨、横向辅轨、轨道支架，所述的横向基轨、纵向基轨由单轨连接组成，且所述的地轨系统和空轨系统使用的单轨类型不同；所述的横向基轨、纵向基轨卡装在轨道支架上；所述的横向基轨、纵向基轨的连接处采用弯轨过渡；所述的横向辅轨也由单轨连接组成，且横向辅轨与纵向基轨的连接处采用弯轨过渡；所述的横向辅轨卡装在轨道支架上，所述的横向辅轨的数量至少为两个。

6.根据权利要求1所述的一种基于轨道运输的农业智能化生产系统，其特征在于：所述的地轨运输小车包括驱动电机、轨轮、纵板、横梁；所述的轨轮的数量为四个，所述的轨轮和单轨配套使用；所述的纵板数量为两个；所述的每个纵板均与两个轨轮焊接连接；所述的横梁焊接在两个纵板上；所述的纵板、横梁上均设有螺纹孔。

7.根据权利要求1所述的一种基于轨道运输的农业智能化生产系统，其特征在于：所述的三自由度搭载机械手包括空轨小车、三自由度机械手；所述的空轨小车安装在空轨系统的单轨上；所述的三自由度机械手实现空间三个自由度的旋转运动。

8.一种如权利要求1所述的一种基于轨道运输的农业智能化生产系统的使用方法，其特征在于：在使用该系统时，包括以下步骤：

(1)在农产品的整个生长周期内，农场主通过航拍小车拍摄和记录农产品的生长情况；

(2)在农产品的施肥、喷灌、采摘和收割的生长期，农场主在线控制移动控制终端，登陆网上控制平台，对控制系统发出指令，调度收割机、施肥机、地轨运输小车、采摘机、喷灌机、空轨小车进行作业；空轨起吊运输装置吊运施肥、喷灌、采摘和收割时的物资；同时，调整拍摄检测与在线交易系统中的航拍小车的位置，对农产品的施肥、喷灌、采摘和收割等的作业过程进行远程监控；

(3)当农产品生长成熟，客户需要了解农产品信息，对农产品的长势进行在线观看时，首先需要向农场主发出观看请求，当农场主处理请求并授权后，客户在线登陆并观看系统；当进入观看系统后，客户选择实操模块，在线操纵控制系统，调动航拍小车的移动动作，从而进行全方位和特定角度的观察，客户的观看时间和范围由农场主进行限定，当客户在线观看时，农场主进行在线监控；农场主界面设有导游模块，设有虚拟导游场景，对客户进行农产品介绍并带领客户进行在线观看，当客户观看后即可退出系统；当客户需要与农场主对话或者交易时，客户和农场主通过交易模块、对话模块进行对话和交易。