CN111332722A - 适宜丘陵山区运输作业的集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适宜丘陵山区的运输作业的集成系统，其中，包括：由沉降槽和轨道组成的轨道运输线和沿轨道运输线运行的作业车；轨道运输线沿丘陵山区的坡面设置且横于坡面梯带路面的轨道运输线段中，轨道低于梯带路面或与梯带路面持平；北斗系统和无人机与中控中心连接便于设计轨道运输线；遥控模块与中控中心无线连接用以遥控作业车的运行。本发明的轨道沿着沉降槽设置在坡面形成连续的轨道运输路线，且不阻碍管理一体机等农用机械在梯带上的通行或作业，轨道运输线将多级梯带串联，推动地块小变大、短并长、陡变平、弯变直和互联互通，切实改善农机通行和作业条件，提升耕地质量，促进丘陵山区开展宜机化改造。

Description

适宜丘陵山区运输作业的集成系统

技术领域

本发明涉及轨道输送技术领域，更具体地说，本发明涉及一种适宜丘陵山区运输作业的集成系统。

背景技术

南方和西部多山多丘陵，地理环境复杂，严重制约了种植业的发展，农业机械化更是难以推广应用。丘陵山区的种植区域以梯形的种植坡面为主，种植坡面在雨水的冲刷作用下，大部分梯带进出口损毁，原有坡面机耕道路、梯带损毁严重，部分梯带已形成沟壑，部分梯带果树内侧因塌方通行空间不足1米；且原有的水利设施项目阻碍农机具通行，原有水肥一体化灌溉管网裸露遍布整个梯带作业面，必须掩埋方可施工，种植所在地块土地疏松，属于易滑坡易坍塌山体，施工难度较大，容易造成二次损毁。

由此可见，丘陵山区的地理地貌复杂、道路条件差、沟壑多、梯带宽度小、原有水利设施形成障碍物、土地疏松易滑坡易坍塌等等是丘陵山区种植面临的严峻问题，常规的农机具很难在这种条件下高效作业。

因此亟需设计一种适宜丘陵山区运输作业的集成系统，构建丘陵山区农机具连续作业通道，改善机械化作业条件，推动地块小并大、短并长、陡变平、弯变直和互联互通，切实改善农机通行和作业条件，提升耕地质量，推进丘陵山区开展宜机化改造。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是提供一种适宜丘陵山区运输作业的集成系统，构建丘陵山区农机具连续作业通道，改善机械化作业条件。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，本发明提供一种适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其中，包括：

由沉降槽和轨道组成的轨道运输线和沿轨道运输线运行的作业车；

所述沉降槽沿丘陵山区的坡面盘旋或呈之字形状设置，所述轨道沿沉降槽设置；且横于坡面梯带路面的轨道运输线段中，所述轨道低于梯带路面或与梯带路面持平。

轨道沿着沉降槽设置在坡面形成连续的轨道运输路线，方便田间管理一体机等农用机械在梯带上的通行或作业，轨道运输线将多级梯带串联，推动地块小并大、短并长、陡变平、弯变直和互联互通，切实改善农机通行和作业条件，提升耕地质量，推进丘陵山区开展宜机化改造，解决了传统农机难以在地理地貌复杂、道路条件差、沟壑多、梯带宽度小、原有水利设施形成障碍物、土地疏松易滑坡易坍塌的丘陵山区环境下高效作业的问题。

同时，在梯带上，轨道低于路面或与路面持平，田间管理一体机等农用机械能够轻易跨越沉降槽和轨道，因此不会影响农用机械的通行和作业，解决目前运输轨道阻碍农用机械通行和作业的问题。

优选的是，所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统中，在横于坡面梯带路面的轨道运输线段上，所述沉降槽的顶部由活动盖板封闭。盖板方便农用机械从沉降槽上方通过。

优选的是，所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统中，还包括设置在作业车上的单片机、北斗定位模块和显示模块，所述显示模块和北斗定位模块分别与单片机连接，显示模块用于显示作业车的位置和高度信息；所述单片机还有作业车的驱动电机连接。

北斗定位模块可以获得作业车的位置坐标和高度信息，单片机将这些信息发送到显示模块给予显示，方便工作人员观察和测量作业车的高度和位置信息。

优选的是，所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统中，还包括中控中心，所述中控中心和作业车上的单片机通过无线模块互相连接；

北斗系统，其与所述中控中心连接；

无人机，其与所述中控中心连接；

遥控模块，其与中控中心无线连接用以遥控作业车的运行。

中控中心可以从作业车获得高度和位置信息，可对作业车进行控制。

优选的是，所述的适宜丘陵山区的运输作业的集成系统中，还包括遥控模块，所述遥控模块与中控中心无线连接用以遥控作业车的运行。遥控模块可以遥控器或装载有遥控APP的移动客户端，遥控模块通过无线信号向中控中心发送遥控信号，控制作业车的运行，遥控模块也可以从中控中心获得作业车的位置和高度等信息。

优选的是，所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统中，还包括监控模块，所述监控模块包括设置在作业车或轨道运输线附近的若干摄像头，所述监控模块与中控中心有线或无线连接。

监控模块可以获得作业车以及梯带上作业环境的图像信号，图像信号发送到中控中心，方便进行监控，图像信号也可以发送到遥控模块的移动客户端上，方便查看。

优选的是，所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统中，所述作业车有多节车体通过连接机构连接，所述连接机构包括：

套头，其设置有套孔，所述套孔内的左侧和右侧分别设置有压力传感器，所述套头上部设置有柱体，所述柱体活动向下插入到套孔内，沿所述柱体的侧部设置有齿槽，所述套头上部还设置有步进电机，所述步进电机通过齿轮与齿槽啮合以驱动柱体上下移动，所述压力传感器和步进电机分别与控制芯片连接；

连接杆，其一端活动套接至所述套孔，且所述连接杆的上侧设置有凹部，所述柱体下移时顶入凹部以将连接杆锁住，所述柱体上移时将连接杆松开以便连接杆与套头脱离。

车体装载货物之后重量大，重心高，在轨道上运行时很容易发生侧翻，为避免车体侧翻时互相牵连导致更大的后果，特别设计了一种连接机构对车体进行连接，当将要侧翻时(一般往坡外翻)，车体牵动连接杆左摆或右摆，连接杆触压压力传感器，控制芯片根据压力传感器的压力信号控制步进电机驱动柱体上移，连接杆从套头脱离，这样侧翻的单节车体就能从多节车体中脱离开来，避免造成多节车体整体侧翻。

优选的是，所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统中，所述轨道为齿轨道，所述轨道通过支撑架设置在沉降槽内，所述作业车上设置有驱动轮与齿轨道啮合，所述驱动电机通过传动机构与驱动轮连接；

且所述沉降槽的内侧设置有滑杆，每一所述作业车设置有牵连件，所述牵连件与滑杆连接以防止作业车向外侧翻；

所述牵连件的一端设置有铰接件以与作业车铰接，另一端设置有弧形的钩部，所述钩部设置有缺口以便勾住滑杆，所述钩部内侧设置有滚子以便牵连件在作业车运行时沿滑杆滑行。

因为坡面坡度的影响，作业车总是容易往外侧侧翻，为减少侧翻的风险，通过在沉降槽内设置牵连件与作业车连接，牵连件可以随作业车沿滑杆滑动，当作业车有侧翻风险时，又能拉住作业车。

优选的是，所述的适宜丘陵山区的运输作业的集成系统中，所述控制芯片被配置为：

当套孔内左侧或右侧的任一压力传感器感应的压力大于设定值F；

控制步进电机转动驱动柱体上移以使得连接杆从套头脱离。

优选的是，所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统中，

利用北斗系统或无人机或两者结合对丘陵扫描获得丘陵外部模型；

在丘陵外部模型上设计好轨道运输线；

再在实体丘陵上构建设计好的轨道运输线；

在所述中控中心预先建立包含轨道运输线上每个点的坐标的数据库；接收遥控模块的控制信号后，中控中心控制作业车沿轨道运输线行驶至目的点。

中控中心接收北斗定位模块的实时位置信息，然后控制作业车沿轨道运输线移动到目的坐标点，从而实现定点输送。

预先在丘陵外部模型上设计好轨道运输线可以使得轨道运输线布置更加合理，后期在实体丘陵上建设轨道运输线也更加便利。

优选的是，所述轨道运输线设计为：

轨道的坡度不大于45°；降低作业车运行的动力需求，也使得作业车运行更加平滑稳定。

在丘陵的沟壑处设置立柱支撑轨道运输线，使得轨道运输线轻易跨越沟壑，不再需要对沟壑填埋，减少建设成本和周期。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明轨道沿着沉降槽设置在坡面形成连续的轨道运输路线，方便田间管理一体机等农用机械在梯带上的通行或作业，轨道运输线将多级梯带串联，推动地块小并大、短并长、陡变平、弯变直和互联互通，切实改善农机通行和作业条件，提升耕地质量，推进丘陵山区开展宜机化改造，解决了传统农机难以在地理地貌复杂、道路条件差、沟壑多、梯带宽度小、原有水利设施形成障碍物、土地疏松易滑坡易坍塌的丘陵山区环境下高效作业的问题。同时，在梯带上，轨道低于路面或与路面持平，田间管理一体机等农用机械能够轻易跨域沉降槽和轨道，因此不会影响农用机械的通行和作业，解决目前运输轨道阻碍农用机械通行和作业的问题。

本发明的北斗定位模块可以获得作业车的位置坐标和高度信息，单片机将这些信息发送到显示模块给予显示，方便工作人员观察和测量作业车的高度和位置信息。

本发明的遥控模块可经遥控器或装载有遥控APP的移动客户端，遥控模块通过无线信号向中控中心发送遥控信号，控制作业车的运行，遥控模块也可以从中控中心获得作业车的位置和高度等信息。

本发明设计了一种连接机构对车体进行连接，当将要侧翻时(一般往坡外翻)，车体牵动连接杆左摆或右摆，连接杆触压压力传感器，控制芯片根据压力传感器的压力信号控制步进电机驱动柱体上移，连接杆从套头脱离，这样侧翻的单节车体就能从多节车体中脱离开来，避免造成多节车体整体侧翻。

本发明通过在沉降槽内设置牵连件与作业车连接，牵连件可以随作业车沿滑杆滑动，当作业车有侧翻风险时，又能拉住作业车，解决了作业车在轨道上运行重心高，容易翻车的问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的轨道运输线的结构示意图；

图2为图1中A-A方向的截面图；

图3为本发明所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统的连接框架图；

图4为本发明所述的沉降槽设置牵连件时的结构示意图；

图5为本发明所述的牵连件的结构示意图；

图6为本发明所述作业车的结构示意图；

图7为本发明套头的结构示意图；

图8为本发明丘陵山区坡面的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

丘陵山区的坡面大致如图8所示，坡面上设置了层层的梯带3，当然坡面上也会有沟壑等等障碍物。

具体来说，如图1和2所示，一种适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其中，包括：

由沉降槽2和轨道1组成的轨道运输线和沿轨道运输线运行的作业车；

所述沉降槽2沿丘陵山区的坡面盘旋或呈之字形状设置，所述轨道1沿沉降槽2设置；且横于坡面梯带3路面的轨道运输线段中，所述轨道1低于梯带3路面或与梯带3路面持平。

轨道1沿着沉降槽2设置在坡面形成连续的轨道运输路线，有效的跨越了沟壑、障碍物和滑坡区，将多级梯带串联，实现地块小并大、短并长、陡变平、弯变直和互联互通，方便田间管理一体机等农用机械在轨道运输路线上进行运输作业。

进一步，所述沉降槽2的顶部由活动盖板4封闭。盖板4方便农用机械从沉降槽上方通过。

进一步，如图3所示，还包括设置在作业车上的单片机、北斗定位模块和显示模块，所述显示模块和北斗定位模块分别与单片机连接，显示模块用以显示作业车的位置和高度信息；所述单片机还有作业车的驱动电机连接。

北斗定位模块可以获得作业车的位置坐标和高度信息，单片机将这些信息发送到显示模块给予显示，方便工作人员观察和测量作业车的高度和位置信息。

还包括中控中心，所述中控中心和作业车上的单片机通过无线模块互相连接。

北斗系统，其与所述中控中心连接；

无人机，其与所述中控中心连接；

遥控模块，其与中控中心无线连接用以遥控作业车的运行。

中控中心可以从作业车获得高度和位置信息，也方便对作业车进行控制。

还包括遥控模块，所述遥控模块与中控中心无线连接用以遥控作业车的运行。遥控模块可经遥控器或装载有遥控APP的移动客户端，遥控模块通过无线信号向中控中心发送遥控信号，控制作业车的运行，遥控模块也可以从中控中心获得作业车的位置和高度等信息。

还包括监控模块，所述监控模块包括设置在作业车或轨道运输线附近的若干摄像头，所述监控模块与中控中心有线或无线连接。

监控模块可以获得作业车以及梯带上作业环境的图像信号，图像信号发送到中控中心，方便进行监控，图像信号也可以发送到遥控模块的移动客户端上，方便查看。

进一步，如图6和7所示，在另一种实施方式中，所述作业车有多节车体501通过连接机构10连接，所述连接机构10包括：

套头11，其设置有套孔12，所述套孔12内的左侧和右侧分别设置有压力传感器13，所述套头11上部设置有柱体14，所述柱体14活动向下插入到套孔12内，沿所述柱体14的侧部设置有齿槽16，所述套头11上部还设置有步进电机15，所述步进电机15通过齿轮与齿槽16啮合以驱动柱体14上下移动，所述压力传感器13和步进电机15分别与控制芯片连接；所述控制芯片被配置为：当套孔内左侧或右侧的任一压力传感器感应的压力大于设定值F；控制步进电机转动驱动柱体上移以使得连接杆从套头脱离；

连接杆，其一端活动套接至所述套孔12，且所述连接杆的上侧设置有凹部，所述柱体14下移时顶入凹部以将连接杆锁住，所述柱体14上移时将连接杆松开以便连接杆与套头11脱离。

进一步，如图4和5所示，在另一种实施方式中，所述轨道1为齿轨道，所述轨道1通过支撑架设置在沉降槽内，所述作业车5上设置有驱动轮7与齿轨道啮合，所述驱动电机6通过传动机构与驱动轮7连接；

且所述沉降槽的内侧固定有滑杆9，每一所述作业车5设置有牵连件8，所述牵连件8与滑杆9连接以防止作业车5向外侧翻；

所述牵连件8的一端设置有铰接件801以与作业车5铰接，另一端设置有弧形的钩部803，所述钩部803设置有缺口804以便勾住滑杆9，所述钩部803内侧设置有滚子以便牵连件8在作业车5运行时沿滑杆9滑行。

进一步，利用北斗系统或无人机或两者结合对丘陵扫描获得丘陵外部模型；丘陵外部模型发送到中控中心；

通过中控中心在丘陵外部模型上设计好轨道运输线；所述轨道运输线设计规则为：轨道的坡度不大于45°；在丘陵的沟壑处设置立柱支撑轨道运输线；

再在实体丘陵上构建设计好的轨道运输线；

在所述中控中心预先建立包含轨道运输线上每个点的坐标的数据库；接收遥控模块的控制信号后，中控中心控制作业车沿轨道运输线行驶至目的点。中控中心接收北斗定位模块的实时位置信息，然后控制作业车沿轨道运输线移动到目的坐标点，从而实现定点输送。

本发明的实现过程如下：

按照设计好的轨道运输线在丘陵山区的坡面上修建沉降槽，沉降槽沿坡面盘绕而上或呈之字形设置；在沉降槽内安装轨道；在轨道上安装作业车。

手动控制作业车沿轨道运行进行运输作业；或通过中控中心控制作业车进行运输作业；或通过遥控器或手机移动客户端控制作业车进行运输作业。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。

Claims (10)

1.一种适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，包括：

由沉降槽和轨道组成的轨道运输线和沿轨道运输线运行的作业车；

所述轨道运输线沿丘陵山区的坡面盘旋或呈之字形状设置；且横于坡面梯带路面的轨道运输线段中，所述轨道低于梯带路面或与梯带路面持平。

2.如权利要求1所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，在横于坡面梯带路面的轨道运输线段中，所述沉降槽的顶部由活动盖板封闭。

3.如权利要求1所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，还包括设置在作业车上的单片机、北斗定位模块和显示模块，所述显示模块和北斗定位模块分别与单片机连接，显示模块用以显示作业车的位置和高度信息；所述单片机还有作业车的驱动电机连接。

4.如权利要求3所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，还包括中控中心，所述中控中心和作业车上的单片机通过无线模块互相连接；

北斗系统，其与所述中控中心连接；

无人机，其与所述中控中心连接；

遥控模块，其与中控中心无线连接用以遥控作业车的运行。

5.如权利要求4所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，还包括监控模块，所述监控模块包括设置在作业车或轨道运输线附近的若干摄像头，所述监控模块与中控中心有线或无线连接。

6.如权利要求1所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，所述作业车有多节车体通过连接机构连接，所述连接机构包括：

套头，其设置有套孔，所述套孔内的左侧和右侧分别设置有压力传感器，所述套头上部设置有柱体，所述柱体活动向下插入到套孔内，沿所述柱体的侧部设置有齿槽，所述套头上部还设置有步进电机，所述步进电机通过齿轮与齿槽啮合以驱动柱体上下移动，所述压力传感器和步进电机分别与控制芯片连接；

连接杆，其一端活动套接至所述套孔，且所述连接杆的上侧设置有凹部，所述柱体下移时顶入凹部以将连接杆锁住，所述柱体上移时将连接杆松开以便连接杆与套头脱离。

7.如权利要求1所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，所述轨道为齿轨道，所述轨道通过支撑架设置在沉降槽内，所述作业车上设置有驱动轮与齿轨道啮合，所述驱动电机通过传动机构与驱动轮连接；

且所述沉降槽的内侧设置有滑杆，每一所述作业车设置有牵连件，所述牵连件与滑杆连接以防止作业车向外侧翻；

所述牵连件的一端设置有铰接件以与作业车铰接，另一端设置有弧形的钩部，所述钩部设置有缺口以便勾住滑杆，所述钩部内侧设置有滚子以便牵连件在作业车运行时沿滑杆滑行。

8.如权利要求7所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，所述控制芯片被配置为：

当套孔内左侧或右侧的任一压力传感器感应的压力大于设定值F；

控制步进电机转动驱动柱体上移以使得连接杆从套头脱离。

9.如权利要求5所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，

利用北斗系统或无人机或两者结合对丘陵扫描获得丘陵外部模型；

在丘陵外部模型上设计好轨道运输线；

再在实体丘陵上构建设计好的轨道运输线；

另外，在所述中控中心预先建立包含轨道运输线上每个点的坐标的数据库；接收遥控模块的控制信号后，中控中心控制作业车沿轨道运输线行驶至目的点。

10.如权利要求9所述的适宜丘陵山区运输作业的集成系统，其特征在于，所述轨道运输线设计为：

轨道的坡度不大于45°；

在丘陵的沟壑处设置立柱支撑轨道运输线。

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