CN112139232B - 一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统及方法。该自动作业系统包括控制模块、运动SoC、注料SoC和配料SoC；运动SoC、注料SoC和配料SoC分别与控制模块通讯连接；控制模块用于向运动SoC发送运动路径信息；运动SoC用于基于运动路径信息将设备运行至预先设定的作业点位；注料SoC用于当设备运行至预先设定的作业点位后，对预先设定的作业点位进行注料修复；配料SoC用于当药剂量未达预先设定的药剂量时进行配料操作，直至药剂量达到预先设定的药剂量。解决了现有土壤原位修复对人员的操作性要求高、工作量大、危险性高的技术问题。

Description

一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统及方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统及方法。

背景技术

土壤修复主要是通过对土壤深处进行化学药剂喷注来恢复经过采矿作业或化工生产后被污染的土地的一种处理方式。

目前，土壤修复主要包括异位修复和原位修复两种。异位修复存在大量的土方工程，不可避免地造成成本的大量提升和显而易见的二次污染，所以基本不具有商业前景和发展前途。而原位修复本身是操作量大，且由于野外工作环境的特殊性，环境污染大、危险性高，对人员的操作性要求高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统及方法，其解决了现有土壤原位修复对人员的操作性要求高、工作量大、危险性高的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统，包括控制模块、运动SoC、注料SoC和配料SoC；

运动SoC、注料SoC和配料SoC分别与控制模块通讯连接；

控制模块用于向运动SoC发送运动路径信息；

运动SoC用于基于运动路径信息将设备运行至预先设定的作业点位；

注料SoC用于当设备运行至预先设定的作业点位后，对预先设定的作业点位进行注料修复；

配料SoC用于当药剂量未达预先设定的药剂量时进行配料操作，直至药剂量达到预先设定的药剂量。

本发明实施例提出的用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统，通过控制模块与运动SoC、注料SoC和配料SoC的配合作业，能够实现在复杂地形中对土壤原位修复的自动作业操作，解决了现有土壤原位修复对人员的操作性要求高、工作量大、危险性高的技术问题。

可选地，运动SoC包括定位单元、第一传感器和自动驾驶单元；

定位单元用于根据获取的位置信息判断设备是否位于预先设定的作业区域内；

第一传感器用于获取设备周围的环境信息，并将环境信息传输至控制模块，控制模块用于基于环境信息向自动驾驶单元发送运动路径信息；

自动驾驶单元用于根据运动路径信息进行运动至预先设定的作业点位。

可选地，控制模块向自动驾驶单元发送的运动路径信息包括第一运动路径信息或第二运动路径信息；

第一运动路径信息为预先设定的作业路径；

第二运动路径信息为控制模块基于环境信息、预先设定的作业点位重新规划的作业路径。

可选地，配料SoC包括储料盒、第二传感器和注料装置；

储料盒用于存储药剂；

第二传感器位于储料盒的内部，用于获取储料盒内的药剂量信息，并将药剂量信息传输至控制模块；

控制模块用于基于药剂量信息向配料SoC发送配料指令；

注料装置用于向预先设定的作业点位进行注料操作。

可选地，第一传感器为视觉传感器，第二传感器为质量传感器。

可选地，控制模块包括微程序控制器。

第二方面，本发明实施例提供一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业方法，采用上述任一技术方案提供的自动作业系统，包括以下步骤：

S1、在确认注料SoC处于休眠状态下，启动运动SoC的定位单元，判断设备是否位于预先设定的作业区域内，若是，启动运动SoC的自动驾驶单元，自动驾驶单元按照控制模块发送的运动路径信息，到达预先设定的作业点位后，自动驾驶单元关闭，运动SoC休眠；

S2、启动注料SoC，第二传感器获取储料盒内的药剂量信息，并将所述药剂量信息传输至控制模块，控制模块基于药剂量信息判断药剂量是否达预先设定的药剂量，若是，控制模块控制注料装置向预先设定的作业点位进行注料操作，注料操作完成后，注料SoC休眠，启动运动SoC前往下一预先设定的作业点位。

本发明实施例提出的用于复杂地形土壤原位修复的自动作业方法，通过控制模块与运动SoC、注料SoC和配料SoC的配合作业，能够实现在复杂地形中对土壤原位修复的自动作业操作，解决了现有土壤原位修复对人员的操作性要求高、工作量大、危险性高的技术问题。

可选地，步骤S2中还包括：

若控制模块基于药剂量信息判断药剂量未达预先设定的药剂量，则执行步骤S3；

S3、启动配料SoC，控制模块基于药剂量信息和预先设定的药剂量信息向配料SoC发送配料指令；

配料SoC基于控制模块的配料指令进行配料操作，直至药剂量达到预先设定的药剂量。

可选地，运动SoC、注料SoC和配料SoC在启动后均进行自检。

可选地，步骤S1中，若设备未位于预先设定的作业区域内，则通过远程操作介入，将设备投放至预先设定的作业区域内。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统及方法，通过控制模块与运动SoC、注料SoC和配料SoC的配合作业，将自动驾驶单元与原位土壤修复设备相结合，能够实现在复杂地形中对土壤原位修复的自动作业操作，解决了现有土壤原位修复对人员的操作性要求高、工作量大、危险性高的技术问题。

附图说明

图1为本发明提供的用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统的结构图；

图2为本发明提供的用于复杂地形土壤原位修复的自动作业方法的流程图；

图3为本发明中运动SoC的工作原理图；

图4为本发明中注料SoC的工作原理图；

图5为本发明中配料SoC的工作原理图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明实施例提出的用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统及方法，通过控制模块与运动SoC、注料SoC和配料SoC的配合作业，将自动驾驶单元与原位土壤修复设备相结合，能够实现在复杂地形中对土壤原位修复的自动作业操作，解决了现有土壤原位修复对人员的操作性要求高、工作量大、危险性高的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1

本实施例提供一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统，如图1所示，为该系统的结构图。该系统包括控制模块和由控制模块所控制的三组片上系统(System on aChip，简称SoC)，三组片上系统分别为运动SoC、注料SoC和配料SoC。其中，控制模块包括微程序控制器(Microprogrammed Control Unit，简称MCU)，运动SoC、注料SoC和配料SoC分别与微程序控制器通讯连接。

运动SoC包括定位单元、第一传感器和自动驾驶单元(Automated DrivingSystem，简称ADS)。

其中，定位单元用于根据获取的位置信息判断设备(原位土壤修复设备)是否位于预先设定的作业区域(Operational Design Domain，简称ODD)内。第一传感器用于获取设备周围的环境信息，并将环境信息传输至控制模块，控制模块用于基于环境信息向自动驾驶单元发送运动路径信息。自动驾驶单元用于接收控制模块发送的运动路径信息，并根据运动路径信息进行运动至预先设定的作业点位。

控制模块向自动驾驶单元发送的运动路径信息包括第一运动路径信息或第二运动路径信息。第一运动路径信息为预先设定的作业路径；第二运动路径信息为控制模块基于环境信息、预先设定的作业点位重新规划的作业路径。

优选地，第一传感器为视觉传感器。

注料SoC包括储料盒、第二传感器和注料装置。

其中，储料盒用于存储药剂。第二传感器位于储料盒内部，用于获取储料盒内的药剂量信息，并将药剂量信息传输至控制模块，控制模块用于基于药剂量信息向配料SoC发送配料指令。注料装置用于向预先设定的作业点位进行注料操作。

优选地，第二传感器为质量传感器。

配料SoC包括配料装置，配料装置用于当药剂量未达预先设定的药剂量时进行配料操作，直至药剂量达预先设定的药剂量。

实施例2

本实施例提供一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业方法，该方法基于实施例1提供的自动作业系统。如图2所示，为该自动作业方法的流程图，包括以下步骤：

S0、启动设备(设备开机)，微程序控制器进行自检，自检通过则进行步骤S1，否则通过介入完成系统修复，进行步骤S1。

进一步地，在设备启动前，预先对系统所管理的设备进行检查，以确保系统和设备的正常运行。

S1、启动运动SoC，设备运行至预先设定的作业点位。如图3所示，为运动SoC的工作原理图，具体地，包括以下步骤：

S11、在确认注料SoC处于休眠状态且注料装置无碍于运动执行的情况下，启动运动SoC；

S12、运动SoC进行自检，自检通过则进行步骤S13，否则，通过介入排除故障后进行步骤S13；

S13、启动定位单元，根据获取的位置信息判断设备当前位置是否位于预先设定的作业区域内，若是，则进行步骤S14，否则，通过远程介入将设备投放至预先设定的作业区域内后进行步骤S14；

S14、启动自动驾驶单元，自动驾驶单元按照微程序控制器发送的运动路径信息进行运动，到达作业点位后，自动驾驶单元关闭，微程序控制器控制运动SoC进行休眠。

其中，微程序控制器发送的运动路径信息包括第一运动路径信息或第二运动路径信息。第一运动路径信息为预先设定的作业路径；第二运动路径信息为微程序控制器基于环境信息、预先设定的作业点位重新规划的作业路径。

S2、启动注料SoC，对预先设定的作业点位进行注料操作。如图4所示，为注料SoC的工作原理图，具体地，包括以下步骤：

S21、微程序控制器基于第二传感器获取的储料盒内的药剂量信息，与预先设定的药剂量对比，判断药剂量是否达预先设定的药剂量，若是，进行步骤S22，否则，进行步骤S3后进行步骤S22；

S22、启动注料SoC，注料SoC进行自检，自检通过则进行步骤S23，否则，通过介入排除故障后进行步骤S23；

S23、启动注料装置，根据预先设定的注料量进行注料操作；

S24、注料完成后，微程序控制器控制注料SoC休眠，注料装置归位，启动运动SoC前往下一预先设定的作业点位。

S3、启动配料SoC，配料SoC进行自检，自检通过后基于微程序控制器的指令进行配料操作，否则，通过介入排除故障后基于微程序控制器的指令进行配料操作。

其中，微程序控制器根据储料盒内第二传感器获取药剂量信息和预先设定的药剂量信息进行配料计算，并向配料装置发送配料指令，配料装置接收微程序控制器发送的配料指令并进行配料作业，配料完成后输入到储料盒内，使药剂量达预先设定的药剂量。

配料SoC只在储药盒内药剂量未达预先设定的药剂量的情况下启动。如图5所示，为配料SoC的工作原理图。

在本发明中，将所有的介入设置为最高等级。

综合上述，本发明提供的用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统及方法，通过控制模块与运动SoC、注料SoC和配料SoC的配合作业，将自动驾驶单元与原位土壤修复设备相结合，能够实现在复杂地形中对土壤原位修复的自动作业操作，解决了现有土壤原位修复对人员的操作性要求高、工作量大、危险性高的技术问题。

由于本发明上述实施例所描述的系统，为实施本发明上述实施例的方法所采用的系统，故而基于本发明上述实施例所描述的方法，本领域所属技术人员能够了解该系统的具体结构及变形，因而在此不再赘述。凡是本发明上述实施例的方法所采用的系统都属于本发明所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (4)

1.一种用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统，其特征在于，包括控制模块、运动SoC、注料SoC和配料SoC；

运动SoC、注料SoC和配料SoC分别与控制模块通讯连接；

控制模块用于向运动SoC发送运动路径信息；

运动SoC用于基于所述运动路径信息将设备运行至预先设定的作业点位；

注料SoC用于当设备运行至预先设定的作业点位后，对预先设定的作业点位进行注料修复；

配料SoC用于当药剂量未达预先设定的药剂量时进行配料操作，直至药剂量达到预先设定的药剂量；

注料SoC包括储料盒、第二传感器和注料装置；

储料盒用于存储药剂；

第二传感器位于储料盒的内部，用于获取储料盒内的药剂量信息，并将所述药剂量信息传输至控制模块；

注料装置用于向预先设定的作业点位进行注料操作；

控制模块包括微程序控制器；

控制模块用于基于药剂量信息和预先设定的药剂量信息向配料SoC发送配料指令；

运动SoC包括定位单元、第一传感器和自动驾驶单元；

定位单元用于根据获取的位置信息判断设备是否位于预先设定的作业区域内；

第一传感器用于获取设备周围的环境信息，并将所述环境信息传输至控制模块，控制模块用于基于所述环境信息向自动驾驶单元发送运动路径信息；

自动驾驶单元用于根据运动路径信息进行运动至预先设定的作业点位；

其中，控制模块向自动驾驶单元发送的运动路径信息包括第一运动路径信息或第二运动路径信息；

第一运动路径信息为预先设定的作业路径；

第二运动路径信息为控制模块基于环境信息、预先设定的作业点位重新规划的作业路径；

采用所述的用于复杂地形土壤原位修复的自动作业系统，包括以下步骤：

S1、在确认注料SoC处于休眠状态下，启动运动SoC的定位单元，判断设备是否位于预先设定的作业区域内，若是，启动运动SoC的自动驾驶单元，自动驾驶单元按照控制模块发送的运动路径信息，到达预先设定的作业点位后，自动驾驶单元关闭，运动SoC休眠；

S2、启动注料SoC，第二传感器获取储料盒内的药剂量信息，并将所述药剂量信息传输至控制模块，控制模块基于所述药剂量信息判断药剂量是否达预先设定的药剂量，若是，控制模块控制注料装置向预先设定的作业点位进行注料操作，注料操作完成后，注料SoC休眠，启动运动SoC前往下一预先设定的作业点位；

其中，所述步骤S2中还包括：

若控制模块基于所述药剂量信息判断药剂量未达预先设定的药剂量，则执行步骤S3；

S3、启动配料SoC，控制模块基于所述药剂量信息和预先设定的药剂量信息向配料SoC发送配料指令；

配料SoC基于控制模块的配料指令进行配料操作，直至药剂量达到预先设定的药剂量。

2.如权利要求1所述的自动作业系统，其特征在于，第一传感器为视觉传感器，第二传感器为质量传感器。

3.如权利要求1所述的自动作业系统，其特征在于，运动SoC、注料SoC和配料SoC在启动后均进行自检。

4.如权利要求3所述的自动作业系统，其特征在于，所述步骤S1中，若设备未位于预先设定的作业区域内，则通过远程操作介入，将设备投放至预先设定的作业区域内。

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