-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Feldes mit einer auf dem Feld stehenden Photovoltaikanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine zur Bewirtschaftung eines Feldes mit einer auf dem Feld stehenden Photovoltaikanlage gemäß Anspruch 5.
-
Der Begriff „selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine“ ist vorliegend weit zu verstehen. Darunterfallen nicht nur Erntemaschinen, wie Mähdrescher und Feldhäcksler, sondern auch Zugmaschinen wie Traktoren o. dgl.
-
Mit Fortschreiten der Energiewende werden zunehmend Flächen benötigt, auf denen sich Photovoltaikanlagen platzieren lassen. Landwirtschaftliche Flächen eignen sich oft für die Bebauung mit Photovoltaikanlagen. Großflächige Photovoltaikanlagen stehen dabei jedoch in Konkurrenz zur landwirtschaftlichen Nutzung der Flächen. Seit einigen Jahren wird erfolgreich die sogenannte Agrar-Photovoltaik untersucht. Bei der Agrar-Photovoltaik handelt es sich um eine ressourceneffiziente Doppelnutzung. Befürchtete Verluste bei den Erträgen blieben in den Versuchen aus. Im Gegenteil, es wurden sogar einige Zusatznutzen für die Landwirtschaft ermittelt, beispielsweise bieten Agrar-Photovoltaikanlagen einen gewissen Schutz vor Hagel-, Frost- und Dürreschäden.
-
Problematisch sind die Agrar-Photovoltaikanlagen jedoch bei der Bearbeitung der Flächen. Die Fahrer der Traktoren und Erntemaschinen müssen besonders aufpassen und konzentriert arbeiten. Ein Anfahren der Agrar-Photovoltaikanlage würde zu einem erheblichen Schaden an der Maschine und der Agrar-Photovoltaikanlage führen. Grundsätzlich sind Umfelddetektionsvorrichtungen zur Erkennung von Hindernissen und ein darauf basierendes Umfahren der Hindernisse bekannt.
-
Auf Höhe der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine sieht eine Photovoltaikanlage regelmäßig wie ein Gitter aus Trägerpfosten aus, die als Hindernisse erkannt werden und die kaum von beispielsweise Strommasten unterscheidbar sind. Anders als Strommasten befinden sich auf einem Feld mit Photovoltaikanlage jedoch oft viele Trägerpfosten, die in mehreren Reihen angeordnet sind.
-
Die
EP 3 300 561 A1 beschreibt grundsätzlich, wie eine Umfelddetektionsvorrichtung verwendet werden kann, um eine Fahrroute einer selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zu ermitteln und/oder abzufahren.
-
Aus der
DE 10 2019 203 247 A1 ist bekannt, Spurlinien unter anderem auf einem Feld zu erkennen. Die Spurlinien können zum Beispiel aus Baumreihen extrapoliert werden, indem die Spurlinie in einem gewissen Abstand zu der Baumlinie platziert wird.
-
Die
DE 10 2015 118 767 A1 offenbart die Nutzung einer Umfelddetektionsvorrichtung, um Hindernisse auf einem Feld zu umfahren. Ein derartiges Umfahren ist bei singulären Hindernissen eine gute Lösung. Bei Photovoltaikanlagen auf einem Feld, die sich durch eine wiederkehrende Hindernisstruktur insbesondere in Form von Trägerpfosten, auszeichnen hingegen ist das Umfahren einzelner Trägerpfosten oft keine sinnvolle Lösung. Denn in geringem Abstand hinter dem umfahrenen Pfosten wird üblicherweise ein weiterer Pfosten auftauchen. Zumeist wird der Fahrer jedoch keinen Slalomkurs um die Trägerpfosten wünschen.
-
Es ist dabei eine Herausforderung, den bekannten Stand der Technik zu verbessern, um Felder mit Agrar-Photovoltaikanlagen sicherer und effizienter zu bearbeiten.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das bekannte Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, dass hinsichtlich der genannten Herausforderung eine weitere Optimierung erreicht wird.
-
Das obige Problem wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
-
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass Agrar-Photovoltaikanlagen für eine Umfelddetektionsvorrichtung wie einzelne, wiederkehrende Hindernisse aussehen, dass eine selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine jedoch mit Vorwissen ausgestattet werden kann, das es ermöglicht, diese wiederkehrenden Hindernisse zu extrapolieren und daraus auf die Anordnung von Photovoltaikreihen zu schließen.
-
Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass das Fahrerassistenzsystem in einem Photovoltaiklenkmodus basierend auf Vorwissen über die Photovoltaikanlage mehrere separate Hindernisse als Photovoltaikreihe erkennt und die Fahrroute derart plant und/oder anpasst, dass die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine die Photovoltaikreihe entlangfährt.
-
Es gibt selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit GPS-Systemen, die ebenfalls grundsätzlich zum Umfahren von Photovoltaikanlagen genutzt werden können. Bei einem GPS-System müssten die Routen um die zahlreichen Pfosten jedoch im Vorfeld geplant werden. Dies ist sehr zeitaufwendig. Zudem ist, mindestens subjektiv für den Fahrer, unsicher, ob ein GPS-System durch die Abschattung und den elektromagnetischen Einfluss der Photovoltaikanlage einwandfrei funktioniert, sodass dieses dennoch unterstützt und überwacht werden muss. Zusätzlich sind GPS-Systeme teuer und kommen bei kleineren landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen, die häufig auf Feldern mit Photovoltaikanlage eingesetzt werden, weniger häufig vor. Anspruch 2 betrifft daher die Möglichkeit, die vorschlagsgemäße Lehre bei einer GPS-System-losen selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine einzusetzen und bevorzugte Ausgestaltungen der Umfelddetektionsvorrichtung.
-
Gemäß Anspruch 3 kann das Vorwissen auch ein Modell der Photovoltaikanlage umfassen, das sukzessive verbessert werden kann.
-
Anspruch 4 betrifft die Möglichkeit, mehrere Feldbearbeitungen auf die Photovoltaikanlage abzustimmen und dabei sozusagen bei der ersten Feldbearbeitung „vorauszudenken“.
-
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 5, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine zur Bewirtschaftung eines Feldes mit einer auf dem Feld stehenden Photovoltaikanlage, wobei die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine ein Fahrerassistenzsystem und eine Umfelddetektionsvorrichtung aufweist, wobei die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, beansprucht.
-
Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren darf verwiesen werden.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine vorschlagsgemäße selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine auf einem Feld mit einer Photovoltaikanlage,
- 2 eine potentielle Fahrroute auf einem Feld mit einer Photovoltaikanlage und
- 3 zwei Varianten von Photovoltaikanlagen.
-
Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich auf einen weiten Bereich selbstfahrender landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen 1, insbesondere auf Erntemaschinen, anwenden. Dazu gehören Mähdrescher, Feldhäcksler, Zugmaschinen, insbesondere Traktoren, o. dgl.
-
Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine dient der Bearbeitung eines Feldes 2 durch ein Abfahren von Fahrspuren einer Fahrroute 3. Vorliegend wird diese Bearbeitung dadurch erschwert, dass sich auf dem Feld 2 eine Photovoltaikanlage 4 befindet, die mehrere Photovoltaikreihen 5 aus Trägerpfosten 6 umfasst, die Umfahren werden müssen.
-
Vorschlagsgemäß führt das Fahrerassistenzsystem 7 die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 entlang der Fahrroute 3 basierend auf Sensordaten eines Erfassungsbereichs 8 einer Umfelddetektionsvorrichtung 9. Das Führen der Arbeitsmaschine kann automatisiert oder teilautomatisiert erfolgen. Im erstgenannten Fall weist die Arbeitsmaschine neben einem Fahrantrieb ein automatisches Lenksystem auf, wobei das Fahrerassistenzsystem 7 den Fahrantrieb und das Lenksystem basierend auf den Sensordaten der Umfelddetektionsvorrichtung 9 automatisch ansteuert. Damit ist die Bewegungsführung der Arbeitsmaschine voll automatisiert möglich. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 7 Führungsanweisungen betreffend die Führung der Arbeitsmaschine entlang der Fahrroute 3 über eine Benutzerschnittstelle ausgibt. Sofern der Fahrer diesen Führungsanweisungen folgt, resultiert wiederum eine Führung der Arbeitsmaschine. Grundsätzlich können die automatisierte Bewegungsführung und die teilautomatisierte Bewegungsführung miteinander gekoppelt werden.
-
Das in den Figuren dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Feldes 2 mit einer auf dem Feld 2 stehenden Photovoltaikanlage 4 mittels einer selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 1. Die Photovoltaikanlage 4 umfasst mindestens eine Photovoltaikreihe 5 aus mehreren Trägerpfosten 6 wie in 1 dargestellt.
-
Die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 weist ein Fahrerassistenzsystem 7 und eine Umfelddetektionsvorrichtung 9 auf. Zum Abfahren einer Fahrroute 3 auf einem Feld 2 steuert das Fahrerassistenzsystem 7 die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 an.
-
Das Fahrerassistenzsystem 7 detektiert mittels der Umfelddetektionsvorrichtung 9 Hindernisse 10 auf dem Feld 2, wobei das Fahrerassistenzsystem 7 die Fahrroute 3 derart plant und/oder anpasst, dass die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 die Hindernisse 10 umfährt.
-
Die Trägerpfosten 6 sind hier und vorzugsweise derart angeordnet, dass die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 quer und vorzugsweise auch längs zwischen die Pfosten passt (1). 2 zeigt eine abstrahierte Draufsicht auf ein Feld 2 mit einer derartigen Photovoltaikanlage 4.
-
Bei einem Hindernis 10 handelt es sich vorliegend um eine Struktur, die nicht durchfahren werden kann oder jedenfalls nicht durchfahren werden soll. Abzuerntende Pflanzen beispielsweise sind somit keine Hindernisse 10.
-
Wesentlich ist nun, dass das Fahrerassistenzsystem 7 in einem Photovoltaiklenkmodus basierend auf Vorwissen über die Photovoltaikanlage 4 mehrere separate Hindernisse 10 als Photovoltaikreihe 5 erkennt und die Fahrroute 3 derart plant und/oder anpasst, dass die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 die Photovoltaikreihe 5 entlang fährt.
-
Zwischen mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, weiter vorzugsweise mindestens 4, erfassen Positionen von den Trägerpfosten 6 des Photovoltaiksystems kann eine Positions-Interpolation zur Bestimmung der Photovoltaikreihe 5 erfolgen.
-
Im einfachsten Fall genügt als Vorwissen, dass auf dem Feld 2 grundsätzlich eine Photovoltaikanlage 4 vorhanden ist, denn schon mit dieser Information kann auf wiederkehrende Hindernisse 10 anders reagiert werden. Es kann also vorgesehen sein, dass ein Benutzer den Photovoltaiklenkmodus aktiviert, mit oder ohne vorher geplante Fahrroute 3 auf ein Feld 2 fährt und die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 mehrere Hindernisse 10 detektiert, daraus auf die Ausrichtung der Photovoltaikanlage 4 schließt und die Fahrroute 3 entsprechend plant oder aktualisiert. Die Fahrroute 3 kann dabei auch eine einzelne Spur sein, wenn beispielsweise das Vorgewende vom Fahrer durchfahren wird und die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine anschließend nur parallel zur Photovoltaikanlage 4 die Spur halten soll.
-
Vorzugsweise ist eine Fahrroute 3 umfassend mehrere Spuren und insbesondere auch Vorgewende zwischen den Spuren bereits geplant und wird angepasst. Unter dem Begriff „entlang“ kann dabei ein Fahren längs oder orthogonal zu den Photovoltaikreihen 5 gemeint sein.
-
Die Hindernisse 10 sind hier derart separat voneinander ausgestaltet, dass sie von der Umfelddetektionsvorrichtung 9 voneinander abgegrenzt erkannt werden können. Dies betrifft also insbesondere die Photovoltaikanlagen 4 in 1, 2 und 3 a). Die Photovoltaikanlage 4 in 3 b) wird, je nach Konfiguration des Sensors oder der Sensoren der Umfelddetektionsvorrichtung 9 als ein Hindernis 10, also nicht als separate Hindernisse 10, erkannt, sodass auch übliche Systeme diese Photovoltaikreihen 5 jeweils als ein Hindernis 10 umfahren würden. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 7 zusätzlich dazu ausgestaltet ist, im Photovoltaiklenkmodus auch eine durchgängige Photovoltaikreihe 5 mit vertikal angeordneten Solarpaneelen als Hindernis 10 und dann basierend auf dem Vorwissen als Photovoltaikreihe 5 zu erkennen. Der Photovoltaiklenkmodus kann also dazu ausgestaltet sein, beide Arten von Photovoltaikreihen 5 zu umfahren.
-
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 kein GPS-Spurführungssystem aufweist. Gerade auf Feldern 2 mit Photovoltaikanlagen 4 kommen notwendigerweise oft kleinere selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen 1 zum Einsatz. Diese weisen oft kein teures GPS-System auf. Alternativ kann jedoch auch ein GPS-System an der selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 1 vorgesehen sein. Mit dem GPS-System kann das Fahrerassistenzsystem 7 die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 entlang einer geplanten Fahrroute 3 steuern. Beispielsweise kann die mittels des GPS-Systems geplante Fahrroute 3 angepasst und/oder deren Genauigkeit überprüft werden.
-
Die Umfelddetektionsvorrichtung 9 kann einen oder mehrere Distanzmesser aufweisen, vorzugsweise weist der mindestens eine Distanzmesser mindestens einen, insbesondere schwenkbaren, Laserdistanzmesser auf.
-
Die vorschlagsgemäße Lösung eignet sich in besonderer Weise in dem Fall, dass das Vorwissen ein Modell, insbesondere CAD-Modell, der Photovoltaikanlage 4 oder von Teilen der Photovoltaikanlage 4 umfasst.
-
Dieses Modell der Photovoltaikanlage 4 kann bei der Bearbeitung des Feldes 2, insbesondere bei mehreren Bearbeitungen des Feldes 2 sukzessive, verbessert werden. So kann die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 beispielsweise sukzessive über verschiedene Feldbearbeitungen näher an die Photovoltaikanlage 4 heranfahren, da sich Fehler und Ungenauigkeiten in der Detektion ausmitteln. Das verbesserte Modell wird also vorzugsweise für nachfolgende Bearbeitungen genutzt.
-
Ebenfalls denkbar ist, Nutzereingriffe, bei denen der Fahrer von der geplanten Fahrroute 3 abweicht, zu berücksichtigen, um bei nachfolgenden Bearbeitungen des Feldes 2 näher an die Photovoltaikanlage 4 zu fahren oder weiter von dieser wegzubleiben.
-
Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem 7 eine Feldbearbeitung, die nachfolgende Feldbearbeitungen beeinflusst, insbesondere eine Aussaat, entlang der mindestens einen Photovoltaikreihe 5 plant und/oder durchführt.
-
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 7 eine Feldbearbeitung, insbesondere eine Feldbearbeitung, die nachfolgende Feldbearbeitungen beeinflusst, zwischen den Trägerpfosten 6 der mindestens einen Photovoltaikreihe 5 anders plant und/oder durchführt, als entlang der mindestens einen Photovoltaikreihe 5. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zwischen den Trägerpfosten 6 nicht gesät wird.
-
Es kann weiter eine Optimierung der angepassten und/oder geplanten Fahrroute 3 hinsichtlich unterschiedlicher, vom Fahrer auswählbarer, Zielgrößen stattfinden. So beispielsweise hinsichtlich einer geringeren Arbeitszeit und/oder einem geringen Anteil an Überschneidungen der Spuren und/oder einem größeren Ertrag pro Fläche, etc.
-
In einer weiteren bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem 7 im Photovoltaiklenkmodus, in einem Fall, in dem keine Fahrroute 3 umfassend die nächste Spur vorhanden ist, automatisiert oder teilautomatisiert im Vorgewende eine neue Spur vorschlägt oder ansteuert, die auf eine Photovoltaikreihe 5 abgestimmt ist. Insbesondere kann das Fahrerassistenzsystem 7 einen vorgegebenen Spurabstand basierend auf der Photovoltaikreihe 5 vergrößern, insbesondere um eine Breite der Photovoltaikreihe 5.
-
Vorgeschlagen wird gemäß einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, eine selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 zur Bewirtschaftung eines Feldes 2 mit einer auf dem Feld 2 stehenden Photovoltaikanlage 4, wobei die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 ein Fahrerassistenzsystem 7 und eine Umfelddetektionsvorrichtung 9 aufweist, wobei die selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
-
Auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren darf verwiesen werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
- 2
- Feld
- 3
- Fahrroute
- 4
- Photovoltaikanlage
- 5
- Photovoltaikreihe
- 6
- Trägerpfosten
- 7
- Fahrerassistenzsystem
- 8
- Erfassungsbereich
- 9
- Umfelddetektionsvorrichtung
- 10
- Hindernis
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3300561 A1 [0006]
- DE 102019203247 A1 [0007]
- DE 102015118767 A1 [0008]
