一種農田軌基太陽能裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種農田軌基太陽能裝置。
【背景技術】
[0002]安裝光伏電池板利用太陽能發(fā)電有一個安裝場地問題。譬如，浙江省2012年用電量3.211 *10n千瓦時。如果這些電依靠光伏發(fā)電，以年發(fā)電1600小時、平均曝射量700w/m2、發(fā)電效率0.18、逆變效率0.80計，這些光伏電池板的安裝占地面積19.9萬公頃，約這約相當于浙江全省耕地面積208.17萬公頃的9.56%。
[0003]在我國許多沙漠地區(qū)設置光伏發(fā)電系統(tǒng)可以解決光伏發(fā)電系統(tǒng)的占地問題，但卻產生長途輸變電的問題以及沙漠不適合現(xiàn)場工作人員生活的問題。還有，相對而言，分布式發(fā)電站點的能源安全性要高許多。
[0004]因此，我們試圖提出一種非固定安裝于農地上方的光伏系統(tǒng)，令光伏發(fā)電板在農作物上方來回移動以期在利用太陽能發(fā)電的同時減少對農作物生長的負面影響。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是要提供一種農田軌基太陽能裝置。
[0006]本發(fā)明實現(xiàn)其目的的技術方案:在農地上方設置光伏電池板。為避免長久遮光影響農作物生長，令光伏電池板不斷來回移動使得由于使用光伏電池板帶來的效益大于或者遠遠大于遮光引起的可能的不利影響。一個來回移動周期對農作物遮光時間與來回移動周期的比值稱為遮光系數(shù)。優(yōu)選遮光系數(shù)范圍為8%至14%。
[0007]在農地中建設可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)和自動耕作裝置的根據(jù)包括:1)光合作用在太陽光的強度范圍內，并不總與太陽光強度成正比。譬如受到南北向樹木帶遮光的兩側稻田里的稻谷與不受遮光的長勢和產量幾乎一樣；2)高溫情況下，一定量的遮光可以通過降低溫度幫助植物加速光合作用。
[0008]設計制造并在農地中安裝田軌。田軌還可以用于隔離兩側田間的水。還可以令田軌含有嵌入安裝或者附加安裝的流體管道及其與外界連通的輸入輸出端口 ；通過向所述流體管道的輸入輸出端口可以實施對農地的灌溉和排澇。
[0009]設計制造并在農地中安裝旁站電力線，還可令旁站電力線的殼體為導電材料制作、與大地電氣絕緣并與一個電圍欄電源電氣連接，用作電圍欄防止獸害和限制牲畜活動范圍；
建設帶田軌的農地，所述農地包括各種生長植物的地表，譬如水田、水澆地、旱地、梯田和坡地、丘陵地帶、荒地、山地和單層大棚；建設包括連片成方和建設梯田壩橫平豎直的梯田。在農地中設置田軌、將既有梯田壩改造成可以行駛軌基可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)和/或者自動耕作裝置的田軌并設置沿田軌布置的電桿和旁站電力線。平行雙田軌筆直或者彎曲，可以相互銜接增長；可以呈螺旋狀綿延布置于梯田或者山坡上并且沿前進方向帶坡度；東西向布置或者其它方向布置；田軌含有與設置于農地中的墊塊和樁柱的安裝界面并具有平直、連續(xù)和光滑的負荷表面；田軌布置于固定或者非固定的地基上；所述固定地基包括夯實的土地或者由其它材料構成的基礎；非固定地基包括與田軌牽連的塊狀物；所述一組兩條田軌之間的平行度誤差小于30毫米。
[0010]設計制造軌基可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏電池板、安裝有兩排輪組總成的底盤、太陽光跟蹤裝置、計算機控制裝置、通訊模塊、衛(wèi)星導航定位模塊、監(jiān)控器、與旁站電力線電氣連接的可移動電氣連接界面；輪組總成包括含有一個以上滾輪的輪組、輪組驅動裝置和輪組轉向控制裝置；有時采用前后布置兩個以上滾輪組成一個輪組可以改善輪組負荷對田軌的重力傳遞工況；輪組驅動裝置可以多個輪組總成只設置一個也可以每個輪組總成都設置一個或者每個滾輪都設置一個；底盤應避免碰到農地中的農作物；令所述輪組總成、太陽光跟蹤裝置、通訊模塊、衛(wèi)星導航定位模塊、監(jiān)控器和可移動電氣連接界面通過接口電路與主控計算機信號連接，使所述輪組總成和光伏電池板的狀態(tài)根據(jù)主控計算機指令變化而變化；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)在農地中的田軌上移動并通過可移動電氣連接界面和旁站電力線持續(xù)與外界電力網(wǎng)交換電力。
[0011]本發(fā)明各種涉及主控計算機的裝置還涉及相關軟件，涉及模擬傳感器的裝置還涉及對模擬傳感器的掃描時間設置，這些內容可以利用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
[0012]光伏發(fā)電系統(tǒng)的來回移動距離包括跨越一組以上田際銜接的田軌；來回移動的速度包括快速和執(zhí)勤速度；其范圍分別包括I至10米/秒和0.01至I米/秒。取平行雙田軌軌道中心線距離為5* (1-0.618) =1.91米，多組平行雙鋪設的田軌相鄰間距也取5米。
[0013]設計制造帶有坡屋面狀頂蓋的軌基可移動太陽能利用系統(tǒng)。
[0014]設計制造軌基自動耕作裝置，包括安裝有兩排輪組總成的底盤、作業(yè)平臺、連接底盤和作業(yè)平臺的四個負荷均布的作業(yè)平臺升降機構、設置于作業(yè)平臺上的一組每組一根以上中間平臺梁、處于作業(yè)平臺兩邊外側的兩組每組一根以上外掛平臺梁、計算機控制裝置、通訊模塊、監(jiān)控器、可移動電氣連接界面；各平臺梁上布置有一個以上由不同部件構成的各種機械手包括犁地旋耕、播種、拔秧插秧移苗、滴管施肥、棉花打頂、稻麥收割脫粒、果蔬采摘、薯類花生收采、棉花采摘、秸桿捆扎、土壤壘挖和開渠機械手；需要時作業(yè)機械手可以落地進行作業(yè)；所述輪組總成、電動蝸桿、通訊模塊、監(jiān)控器、可移動電氣連接界面和有關的機械手通過接口電路與主控計算機信號連接，使所述輪組總成、作業(yè)平臺和各機械手的狀態(tài)根據(jù)主控計算機指令變化而變化；所述自動耕作裝置通過農地中的田軌向地面?zhèn)鬟f重力或者在農地中的田軌上移動并通過可移動電氣連接界面保持與外界電力網(wǎng)的電氣連接。
[0015]進一步令所述自動耕作裝置采用滾輪自動對中控制和底盤平衡自動控制；
由于田軌很窄，在滾輪不帶與田軌配合的輪緣情況下，為了使軌基可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)和自動耕作裝置能夠安全平穩(wěn)行駛和進行精確的作業(yè)，需要采用滾輪自動對中控制子系統(tǒng)和底盤平衡自動控制子系統(tǒng)；
滾輪自動對中控制子系統(tǒng)用于滾輪在田軌上行駛過程中產生偏差時進行糾偏，其包括安裝有兩排輪組總成的底盤和設置于輪組前后的田軌表面攝像頭；輪組總成包括含有一個以上滾輪的輪組、輪組驅動裝置和輪組轉向控制裝置；輪組轉向控制裝置包括連接底盤和輪組的輪組轉動副機構、安裝于底盤上的輪組轉向電動蝸桿和與輪組連接并與電動蝸桿嚙合的輪組轉向蝸輪；輪組轉向電動蝸桿轉動帶動輪組轉向蝸輪和輪組轉動；輪組轉向電動蝸桿通過其接口電路與控制計算機信號連接；其狀態(tài)根據(jù)田軌表面攝像頭的輸出狀態(tài)改變而改變并保持四個輪組始終處于合適的狀態(tài)。
[0016]滾輪自動對中控制子系統(tǒng)圖形識別應用程序編制概要:判斷田軌的狀態(tài)包括有沒有異常和是否有拐彎及拐彎的有關參數(shù)并給出當前一段田軌的中心線位置、判斷滾輪的位置及狀態(tài)包括給出當前滾輪的一段對應中心線及其與田軌中心線的偏差；如果滾輪的中心線與田軌的中心線發(fā)生偏差則根據(jù)左右兩條軌道存在的偏差性質判斷是否需要糾偏，因為如果是田軌的平行雙度在允許范圍內的偏差也會形成滾輪對田軌的偏差，但這不能通過糾偏來克服并且是允許的；如果認定需要糾偏則通過調整相關輪組的轉向進行糾偏，譬如某一輪組向左偏差就令輪組轉向控制裝置設施實施一次向右轉彎來糾偏，如果所述偏差被糾正則停止糾偏，如果還存在偏差并且需要繼續(xù)糾偏則再實施一次相應的轉彎直至偏差被糾正；相關的現(xiàn)有技術包括在鋼板上用粉筆畫一條曲線，就可以令自動焊割機跟蹤所述曲線進行焊接或者切割；利用現(xiàn)有技術可以不用付出創(chuàng)造性勞動實現(xiàn)包括程序編制在內的滾輪自動對中控制子系統(tǒng)。
[0017]底盤自動平衡控制子系統(tǒng)用于克服田軌兩條軌道的高度或者平整度誤差使軌基自動耕作裝置能順利工作，其包括底盤、四組通過輪組升降機構與底盤連接的輪組、設置于底盤上的底盤水平傾角傳感器和設置于各輪組上的輪組負荷傳感器；輪組升降機構包括一個升降絲桿機構和一個蝸輪蝸桿機構；升降絲桿機構包括一根升降絲桿和一個與升降絲桿配合的絲桿螺母；蝸輪蝸桿機構包括一根電動蝸桿和一個與電動蝸桿嚙合的蝸輪；所述四個蝸輪和絲桿螺母一體制作并各自通過一個轉動副機構與底盤連接；電動蝸桿轉動帶動升降絲桿作相對底盤的運動并使設置于升降絲桿底部的輪組上升或者下降；底盤水平傾角傳感器負責監(jiān)測底盤前后方向和左右方向的傾斜，其技術方案可以參考包括現(xiàn)有技術智能手機中負責自動旋轉屏幕控制的水平傾角傳感器技術在內的水平傾角傳感器技術；輪組負荷傳感器的技術方案可以參考包括現(xiàn)有技術電子稱在內的的應變片技術；底盤水平傾角傳感器和各輪組負荷傳感器各自通過接口電路與主控計算機信號連接，底盤的水平狀態(tài)根據(jù)底盤水平傾角傳感器和各輪組負荷傳感器的輸出狀態(tài)改變而改變確保底盤始終處于水平誤差足夠小的狀態(tài)；采用輪組負荷傳感器有助于及時調整四個輪組負荷不均勻的現(xiàn)象。
[0018]綜上，令底盤發(fā)生右面比左面高的傾斜時傳感器輸出為正、底盤發(fā)生右面比左面低的傾斜時傳感器輸出為負、底盤的水平傾斜小于允許值時水平傳感器輸出視為零，則底盤自動平衡控制子系統(tǒng)應用程序編制的概要為:當?shù)妆P左右方向的水平傳感器輸出為正時，調節(jié)右前輪組升降絲桿上的絲桿螺母和/或者右后輪組的絲桿螺母使底盤下降直到左右方向的水平傳感器輸出剛好為零；當左右方向的水平傳感器輸出為負時，調節(jié)右前輪組的絲桿螺母和/或者右后輪組的絲桿螺母使底盤上升直到左右方向的水平傳感器輸出剛好為零。
[0019]同理，底盤自動平衡控制子系統(tǒng)也可以在底盤發(fā)生前后傾斜時實現(xiàn)對前后傾斜的調整使之恢復水平狀態(tài)；此時，平衡調節(jié)包括左、右前輪的絲桿螺母和左、右后輪的絲桿螺母，這可以通過使左、右面的兩個的絲桿螺母相向而行進行調節(jié)來完成。
[0020]實際上，底盤大多數(shù)的傾斜既包括左右方向的傾斜也包括前后方向的傾斜，相關的的各絲桿螺母需要進行關于左右方向和前后方向調節(jié)參數(shù)的疊加并一次完成調整。
[0021]主控計算機對底盤水平傾角傳感器接口電路的掃描時間周期范圍優(yōu)選為5至20毫秒；當所述掃描周期為10毫秒、對應的自動耕作裝置時速6千米/時，則一個掃描周期所述自動耕作裝置移動了約16毫米。
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