新型温室轨道运输车已在北京郊区多个生产基地规模化应用
温室智能装备系列之一百零三
基于霍尔探测的
新型温室轨道运输车规模化应用
物料和设备搬运是温室内日常生产管理的重要方面，涉及果蔬采摘搬运、农资物料运输以及肥药管理设备转运等多项作业环节。依靠人工搬运存在低效率、高成本和安全性差等问题，而且温室内空间狭窄，重负荷的搬运作业不利于操作人员身体健康。
近年来，随着北京市郊区温室规模逐步扩大，其内部物料运量和行程也不断增加，其中仅果蔬采摘每茬的运量达1000kg/667m2以上，温室长度普遍超过100m，人工往复搬运费力、耗时。针对北京农业从业人员短缺和人力成本高涨的客观现实，开展省力高效的温室自动运载和管理设备的开发和推广应用具有重要意义。
北京农业智能装备技术研究中心开发的温室轨道运输车，以轨道为支撑，行走于物料装卸作业区，可实现果菜和农用物资自动运输，对于减轻人工劳动压力，保证温室采收作业质量具有重要意义。此外作为一种温室管理设备搭载平台，运输车还可集成灌溉、喷药以及采摘等功能，从而满足温室多种作业需求。
温室轨道运载平台采用电池供电、支持远端控制，可实现障碍探测自动定点停车，其预留I/O信号输出接口可扩展喷药、消毒、灌溉以及空间升降平台等多种温室常用设备。目前各类设备已经在北京特菜基地、北京昌平草莓园、房山农机所示范基地以及大兴区农业技术推广示范基地进行了小规模示范，共计推广应用100多台，并得到了用户的认可。
为适应温室不平整地面特征，运输车（图1）采用轨道承载导向方式行走。为避免两侧驱动轮速度差引起脱轨，采用车桥结构底盘设计。电动后桥驱动有利于防止轨道路打滑，增加行进灵活性。针对温室物料搬运过程中行进空间小、工作时间长以及及时停车启动的实际需求，采用无级电动调速控制和电源管理系统，保证搬运作业低速、平稳，提高操作安全可靠性。基于霍尔探测原理，通过人工设置停车感应装置位置，可以在任意位置自动停车装卸物料。
温室轨道运载平台的参数如表1所示。宽度符合温室内道路的要求，载荷根据果实和肥料的搬运需求设计的安全范围，运载速度采用旋钮电位器调节。
角钢轨道作为运输车承载部件，其靠近温室后墙安装，由膨胀螺丝通过轨道固定片紧固于硬化路面上。选用边长为3cm角钢，两角钢安装中心距36cm，为保证安装效果，膨胀螺丝安装间距不大于3m，图2是田间应用。使用前根据物料运输区域，将限位挡板放置于轨道中间物料装卸两处。按下电源按钮，指示灯亮起后，前后拨动方向控制按钮，设定运行方向；按下启动按钮后，运输车可以按照既定方向行走。当到达预定位置由传感器检测到限位挡板后停车，进行该位置相应物料装卸操作。移除与车行走方向同向的限位挡板后，运输车继续行走；反向拨动方向控制按钮，运输车反向行走。根据作业负载、工作效率和时间，通过调试旋钮合理调节轨道车移动速度，确保运行安全、省电。
田间测试在温室基地按照实际工人的体质进行。按照实际生产每个车服务2个温室，每天最多承担搬运总量200kg，3~4个温室每天搬运量200~400kg则需要购置2台搬运车计算数量和成本。为提高作业效率通过开展省力对比分析试验得出,搬运车节省人工超过6人次，且随着搬运重量的增加对应的省力和省人工效果显著（图3）。搬运重量指单次需要从温室入口到温室内指定地点需要完成的搬运肥料、果实等的重量；人工替代指同样的工作如果由人工完成所需的实际工人数量。运营成本的分析按照每个人员每天50元，工作每年重复20次，运营成本指对应的搬运工作需要支付的人工成本或搬运车的购买成本。通过分析得出搬运重量在70kg以上时，购置搬运车利于控制成本（图4）。
作者：王秀 ，冯青春，马伟，范鹏飞（北京农业智能装备技术研究中心）