用于轨道车辆的除草方法 【技术领域】
本发明主要涉及一种安装在轨道车辆上的除草机的连接装置，以及利用所述装置进行除草的方法。
背景技术
如何能够有选择地、有效地除去轨道沿线的杂草，对于专家来说是一个难题。在轨道沿线，杂草沿着铁轨、在铁轨之间以及在轨道沿线侧面的斜坡上生长。对未生长的杂草的预处理和对已生长的杂草的有效去除是两个单独的问题。
在已公开但未审查的德国专利申请4 132 637中，描述了一种可控除草的方法和装置。根据该方法，光学传感器扫描覆盖有杂草的地面，绘制杂草地图，以及，如果杂草覆盖地程度超过预定阈值，则在该覆盖有杂草的地面上喷洒除草剂。在绘制杂草地图中采用了视频照相机和光学传感器，其检测植被的绿色，并由绿色象素构成杂草地图。在移动的车辆上的所述照相机和光学传感器与计算机连接，所述计算机通过信号传感器打开阀门和喷嘴。通过打开喷嘴，将除草剂喷洒在覆盖有杂草的地面上。
上述方法的缺点是，其不能控制喷洒到地面上的除草剂的压力、浓度和定向分布。该方法的另一个缺点是，其不能同时进行绘制杂草地图和喷洒。所述方法需要沿每段轨道沿线移动两次：第一次绘制杂草地图，第二次进行喷洒。根据该方法，不识别杂草的种类、也不考虑轨道沿线的地貌。从而所述方法不能使用不同的除草剂处理不同种类的杂草。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种可以消除上述缺点的连接装置和方法。本发明的连接装置和方法可以喷洒这样的除草剂进行除草，所述除草剂是针对杂草的特定除草剂、并根据轨道沿线的不同部分具有不同的浓度、并且在喷洒时考虑轨道沿线的地貌。
因此，本发明主要提供了一种安装在轨道车辆上的除草机的连接装置，包括杂草识别照相机、连接杂草识别照相机的用于识别杂草的PC、气象单元，上述单元均与控制PC连接。控制PC与控制面板连接，控制面板又通过电子控制单元和电子剂量单元与喷洒单元连接。喷洒单元包括水箱、泵、流量计、控制阀、具有轴和喷嘴的喷洒架、以及化学药剂箱、化学药剂泵和化学药剂流量计，上述单元均连接在一起。
所述连接装置的特征在于，控制PC与气象单元连接、通过杂草识别PC与杂草识别照相机连接、通过种类识别PC与种类识别照相机连接、通过地貌跟踪PC与具有激光信号传感器的地貌跟踪激光照相机连接、以及与速度测量传感器连接。控制PC和速度传感器与控制开关面板和辅助控制开关面板连接。控制PC还分别与喷洒单元和预喷洒(pre-spraying)单元的电子剂量控制单元和电子倾斜控制单元连接。
喷洒单元和预喷洒单元均包括水箱、泵、流量计、控制阀、分段阀、注入阀、具有连接在一起的轴和喷嘴的喷洒架，其中，自动电子剂量单元与注入阀连接，此外，注入阀通过化学药剂流量计与和化学药剂泵与化学药剂箱连接，以及喷洒单元和预喷洒单元的喷洒架的轴均与位置传感器连接，并且所述轴与倾斜电机耦合，倾斜电机又与电子倾斜控制单元连接，此外，控制开关面板和辅助控制开关面板通过电子剂量单元分别与预喷洒单元和喷洒单元连接。
预喷洒单元配置为，使控制阀与注入阀耦合，以及使注入阀与分段阀耦合。喷洒单元配置为，使控制阀与分段阀耦合，以及使分段阀与注入阀耦合。所述连接装置中的杂草识别照相机和种类识别照相机均为彩色照相机，其中种类识别照相机具有特定的滤光镜。
此外，本发明还主要提供了一种利用上述装置进行除草的方法，其中，由杂草识别PC处理由杂草识别照相机采集的数据，并将其输出信号传送至控制PC，还考虑气象单元的信号，由控制PC对输出信号进行处理，控制PC通过控制开关面板分别控制预喷洒单元和喷洒单元的电子控制单元和电子剂量单元，从而通过具有轴的喷洒架上的喷嘴控制除草剂的剂量。
根据本发明的方法，其特征在于，将轨道沿线的剖面分成若干部分，每部分都分配有一个分段阀。所述分段阀可以使除草剂到达指定部分或者可以关闭除草剂的通路。分别通过控制开关面板上的一组开关和辅助控制面板上的另一组开关来控制分段阀的位置。这些开关可以自动地或手动地操作。
同时通过种类识别照相机和种类识别PC绘制杂草种类地图，所述种类识别照相机具有特殊滤光镜、安装在轨道车辆的前部，并摄向移动的方向，从而，种类识别程序根据杂草的种类选择覆盖有植被的部分。对每部分选出指定用于发现的杂草种类的除草剂的混合剂。考虑速度传感器的信号，由控制PC分别控制预喷洒单元和喷洒单元的自动剂量单元。
将由安装在轨道车辆的前部并摄向移动方向的杂草识别照相机拍摄的照片传送至杂草识别PC，所述PC通过识别程序在先前确定的部分划分中选出植被覆盖的区域超过预定极限的地面，以及同样考虑速度传感器的信号，通过控制PC将打开命令传送至分配给这些部分的分段阀和控制阀，并将关闭命令传送至其它所有阀。
通过安装在轨道车辆前部的激光信号传感器和地貌跟踪激光照相机跟踪地貌，所述单元用于确定轨道沿线上不同高度的几点。将地貌跟踪激光照相机的信号传送至地貌跟踪PC，通过控制PC利用地貌跟踪PC 6中的程序对初始的部分划分进行扩大和缩小。
同时，倾斜单元上的电子装置接收命令，根据轴上的位置检测单元，将装有喷嘴的架的轴倾斜一定的角度。根据所述部分的预定宽度、速度传感器的信号以及确定的除草剂剂量，利用与控制开关面板和辅助控制开关面板连接的电子剂量单元计算出将要混合的水和化学药剂的需要量。根据上述计算值，打开或者关闭属于确定部分的注入阀，其用于将水和除草剂混合在一起。
每部分分配有电子自动剂量单元，其与多个装有不同除草剂的化学药剂箱相连。根据在控制开关面板和/或辅助控制开关面板上手动设置的部分划分，并考虑速度传感器的信号，由控制PC计算出所需除草剂的每分钟流速。控制PC将这些值与当前测量的流速进行比较，根据比较结果打开或关闭控制阀和分段阀，通过预喷洒单元和喷洒单元将具有选定的质量、浓度和确定流速的除草剂的混合液喷洒到划分成几部分的轨道沿线上的确定部分。
根据本发明的方法，在喷洒阶段的同时，由杂草识别PC绘制杂草地图，并由杂草种类识别PC绘制杂草种类地图。通过轴的倾斜电机使喷嘴的位置为，使得根据轨道沿线的坡度进行喷洒。预喷洒单元有利地用于在杂草生长之前进行喷洒，而喷洒单元有利地用于对生长的杂草进行喷洒。在杂草生长前后的处理可以在不同的时间或相同的时间进行。
根据本发明的装置和方法，其具有以下优点：在同一时间进行喷洒、绘制杂草地图和杂草种类地图(实时方法)；根据杂草的种类有选择地进行除草；与轨道沿线的地貌成适当的角度地进行喷洒；可以在轨道沿线的不同部分使用不同成分和不同浓度的除草剂；在杂草生长前后的处理可以分别在不同的时间或相同的时间进行；在注入阀中制备除草剂溶液，可以避免由于装置故障导致的环境污染；可以考虑除草剂的剂量和浓度有选择地处理轨道沿线的不同部分，这样可以减少环境中负荷的化学药剂；喷洒方法可以高度自动化，所述装置在启动后不需要或需要很少的人为干预。
【附图说明】
图1示出了根据本发明的除草设备的连接装置基本示意图；
图2示出了喷洒架及与其耦合的结构组件的正视图。
【具体实施方式】
如图1所示，控制PC 8与气象单元7连接。在连接装置中，杂草识别照相机1通过杂草识别PC 4与控制PC 8连接。控制PC 8通过种类识别PC 5与种类识别照相机2连接、还与地貌跟踪激光照相机3连接、以及与速度信号传感器9连接，其中，地貌跟踪激光照相机3又通过地貌跟踪PC6与激光信号传感器32连接。控制PC 8和与其连接的速度信号传感器9与控制开关面板11和辅助控制开关面板10连接。控制PC 8还分别与预喷洒单元“A”和喷洒单元“B”的电子倾斜控制单元13和电子剂量控制单元14连接。
喷洒单元“B”和预喷洒单元“A”均包括水箱17、泵18、流速计19、控制阀20、分段阀21、注入阀22、具有耦合在一起的轴24和喷嘴25的喷洒架23。在预喷洒单元“A”和喷洒单元“B”中，电子剂量单元14均与注入阀22连接。注入阀22通过化学药剂流量计28和化学药剂泵27与化学药剂箱26连接。预喷洒单元“A”和喷洒单元“B”的喷洒架23的轴24上均设置有位置传感器16，位置传感器16还与电子倾斜控制单元13连接。轴24与倾斜电机15耦合，倾斜电机15还与电子倾斜控制单元13连接。连接装置的控制开关面板11和辅助控制开关面板10，通过分段阀21和电子剂量控制单元14与预喷洒单元“A”和喷洒单元“B”连接。
预喷洒单元“A”配置为，使控制阀20与注入阀22耦合，以及使注入阀22与分段阀21耦合。喷洒单元“B”配置为，使控制阀20与分段阀21耦合，以及使分段阀21与注入阀22耦合。杂草识别照相机1有利地是彩色照相机，并且地貌跟踪激光照相机3是设置有特定滤光镜的彩色照相机。
图2示出了设置有可倾斜轴24和喷嘴25的喷洒架23。围绕轴24的倾斜，使得从喷嘴25到地面的喷射流31能够按所需的角度改变。选择适当的角度，可以使轨道29和轨道沿线30的环境均得到除草剂喷洒的有效处理。
此外，本发明的主要内容还包括一种利用上述连接装置进行除草的方法。根据本发明方法，杂草识别PC 4处理由杂草识别照相机1采集的数据，并将其输出信号发送至控制PC 8，以及考虑气象单元7的数据，由控制PC 8的输出信号通过控制开关面板11分别控制预喷洒单元“A”和喷洒单元“B”的电子控制单元12和电子剂量单元14，所述信号通过设置有轴24的喷洒架23上的喷嘴25控制除草剂的喷洒量。
在根据本发明的方法中，将轨道沿线30的剖面分为若干部分，每部分都分配有分段阀21，其用于控制除草剂到达确定部分或者关闭除草剂的通路。分段阀21的位置可以通过开关面板11和辅助控制面板10上的两组开关控制。这些开关可以自动操作或手动操作。
种类识别PC 5根据由安装在轨道车辆的前部并摄向移动方向的种类识别照相机2拍摄的照片绘制这样的杂草种类地图，在所述地图中，根据通过种类识别程序获得的杂草种类，分成覆盖有植被的几部分。种类识别照相机2上设置有特定滤光镜。根据杂草的种类进行选择，对每部分选出指定用于确定的杂草种类的除草剂的组合，然后考虑速度传感器9的信号，由控制PC 8分别控制预喷洒单元“A”和喷洒单元“B”的电子剂量单元14。
摄向移动方向的杂草识别照相机1安装在轨道车辆的前部。将其拍摄的照片传送至杂草识别PC 4，其中在确定的部分划分中利用杂草识别程序选出覆盖植被超过预定极限的区域。通过还考虑速度传感器9的信号，由控制PC 8在适当的时间将关于这些部分的打开命令发送到分段阀21和控制阀20，所述控制PC 8同时发送关于其它部分的关闭命令。
设置在轨道车辆前部的激光信号传感器32和地貌跟踪激光照相机3跟踪地貌，其测量轨道沿线上不同高度的几点。将地貌跟踪激光照相机3的输出信号传送至地貌跟踪PC 6，通过控制PC 8利用地貌跟踪PC 6中的程序，对初始确定的部分划分进行扩大或缩小。
然后，根据轴24上的位置传感器16的信号，发送命令至电子倾斜控制单元13，使装有喷嘴25的喷洒架的轴24倾斜到适当的角度，考虑工作部分的宽度、速度传感器9的输出信号以及先前确定的除草剂剂量，利用连接至控制开关面板11和辅助控制开关面板10的电子剂量单元14计算出所需水和除草剂的量，以及根据计算结果，将分配给确定的部分的注入阀22打开或者关闭，所述阀22使水与化学药剂混合。
每部分都分配有电子剂量单元14，所述单元14与几个化学药剂箱26连接。根据在控制开关面板11和(或)辅助控制开关面板10上手动设置的部分划分，并考虑速度传感器9的信号，利用控制PC 8计算出所需的每分钟流速，控制PC 8将该流速与由化学药剂流量计28测量出的当前每分钟的流速进行比较，以及根据比较的结果打开或者关闭控制阀20和分段阀21。
具有如上述选定的质量、浓度和每分钟流速的除草剂，通过预喷洒单元“A”和(或)喷洒单元“B”喷洒至分为几部分的轨道沿线30的确定部分上，其中使喷射流31以最理想的角度到达将要处理的区域。
包含活性药剂Diuron或Linuron的除草剂有利地用于杂草生长之前的除草处理，而包含活性药剂Glifosat或者Triklopil的除草剂有利地用于杂草生长之后的除草处理。另外，由杂草识别照相机1和种类识别照相机2拍摄的照片有利地记录在视频磁带中。
标号表
1.杂草识别照相机
2.种类识别照相机
3.地貌跟踪激光照相机
4.杂草识别PC
5.种类识别PC
6.地貌跟踪PC
7.气象单元
8.控制PC
9.速度传感器
10.辅助控制开关面板
11.控制开关面板
12.电子控制单元
13.电子倾斜单元
14.电子剂量单元
15.倾斜电机
16.位置传感器
17.水箱
18.泵
19.流速计
20.控制阀
21.分段阀
22.注入阀
23.喷洒架
24.轴
25.喷嘴
26.化学药剂箱
27.化学药剂泵
28.化学药剂流量计
29.轨道
30.轨道沿线
31.喷射流
32.激光信号传感器
“A”预喷洒单元
“B”喷洒单元