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用于处理土壤的系统和方法

阅读:1045发布:2020-05-31

IPRDB可以提供用于处理土壤的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且用于处理土壤的系统100和方法300。该系统包括土壤处理装置110,其被布置成在土壤表面上移动;以及驱动装置160,例如车辆,其被布置成使土壤处理装置110在土壤表面170的一部分上移动。土壤处理装置110包括:框架112,其被布置成在系统0的操作期间在土壤表面170的一部分上滑动或滚动;以及至少一个基本上水平的管114,其在预定深度处附接到框架112并沿框架112的下侧延伸。管114沿其长度具有多个开孔116,并且可连接到真空产生装置,该真空产生装置在管中提供低压。该系统还包括附接到框架112的上侧的保护盖150,土壤表面170的一部分和盖120限定一隔室。用于加热的气态介质的管道可连接到装置162,该装置将加热的气态介质提供到隔室的内部。该系统还包括:第一温度传感器220,其被布置成测量土壤处理装置110下方的1土壤中的第一温度;以及控制装置210,其被配置成根据由第一温度传感器提供的信号来调节车辆160的速度。,下面是用于处理土壤的系统和方法专利的具体信息内容。

1.用于处理土壤的系统(100),包括

土壤处理装置(110),被布置成在土壤表面上移动;以及驱动装置(160),被布置成使所述土壤处理装置(110)在所述土壤表面(170)的一部分上移动;

所述土壤处理装置(110)包括:

-框架(112),被布置成在所述系统(100)的操作期间在所述土壤表面(170)的所述部分上滑动或滚动;

-至少一个基本上水平的管(114),在预定深度处附接到所述框架(112)并沿所述框架(112)的下侧延伸,所述管(114)沿所述管的长度具有多个开孔(116),所述管(114)能连接到真空产生装置,所述真空产生装置在所述管(114)中提供低压;

-保护盖(150),附接到所述框架(112)的上侧,所述土壤表面(170)的所述部分和所述盖(120)限定一隔室;

-用于加热的气态介质的管道,能连接到将加热的气态介质提供到所述隔室的内部的装置(162),其特征在于,所述系统还包括

-第一温度传感器(220),被布置成测量所述土壤处理装置(110)下方的土壤中的第一温度,以及-控制装置(210),被配置成根据由所述第一温度传感器提供的信号来调节所述驱动装置(160)的速度。

2.根据权利要求1所述的系统,

其中,所述驱动装置(160)是附接到所述土壤处理装置(110)的车辆。

3.根据权利要求1或2所述的系统,

其中,所述控制装置(210)被布置成调节所述驱动装置(160)的速度,以便在所述第一温度传感器(220)处获得基本上恒定的温度。

4.根据权利要求3所述的系统,

其中,所述控制装置包括比例控制器、比例微分控制器、比例积分控制器或比例积分微分控制器,以便调节所述车辆(160)的速度,从而在所述第一温度传感器(220)处获得基本上恒定的温度。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的系统,

还包括布置在所述土壤处理装置(110)上游的第二温度传感器(230),所述第二温度传感器被布置成测量所述土壤处理装置(110)上游的土壤中的第二温度,并且其中,所述控制装置(210)还被布置成根据由所述第二温度传感器(230)提供的信号来调节所述加热的气态介质的温度。

6.根据权利要求1至6中的一项所述的系统,

还包括湿度传感器(240),所述湿度传感器被布置成测量所述土壤处理装置(110)上游的土壤中的湿度,并且其中,所述控制装置(210)被布置成根据由所述湿度传感器(240)提供的信号来调节所述加热的气态介质的湿度。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的系统,

还包括布置在毯状物(154)下游的第三温度传感器(250),并且其中,所述控制装置210还被布置成根据由所述第三温度传感器(250)提供的信号来调节所述毯状物(154)的尾部长度。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的系统,

其中,至少一个水平的所述管(114)包括在基本上相同的所述预定深度处的多个平行管(114)。

9.根据权利要求1至8中的一项所述的系统,

其中,所述加热的气态介质包括空气和蒸汽。

10.根据权利要求1至9中的一项所述的系统,

其中,所述第一温度传感器(220)布置在至少一个水平的所述管(114)上。

11.用于处理土壤的方法,包括

-借助于附接到土壤处理装置(110)的驱动装置(160)使所述土壤处理装置(110)在土壤表面(170)的一部分上移动,其中,所述土壤处理装置(110)的框架(112)在所述土壤表面(170)的所述部分上滑动或滚动;

-借助于真空产生装置在至少一个基本上水平的管(114)中提供低压,所述管在预定深度处附接到所述框架(112)并沿着所述框架(112)的下侧延伸,所述管(114)沿所述管的长度具有多个开孔(116),以及-将加热的气态介质提供到由所述土壤表面(170)的所述部分和附接到所述框架112)的上侧的保护盖(150)限定的隔室的内部,其特征在于,所述方法还包括:-测量所述土壤处理装置(110)下方的土壤中的第一温度,以及-根据测量的所述第一温度来调节所述驱动装置的速度。

说明书全文

用于处理土壤的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于处理土壤的系统和方法。更具体地,本发明涉及一种用于使用布置成使土壤处理装置在土壤表面的一部分上移动的驱动装置来处理土壤的系统和方法。

背景技术

[0002] 总体上需要用于处理土壤的方法和系统,例如用于破坏、去除或减少土壤中有机元素(诸如种子、真菌、线虫或微生物)的含量。特别地,需要利用布置成使土壤处理装置在土壤表面的一部分上移动的驱动装置(诸如车辆)的方法和系统。
[0003] 特别地,需要不依赖于特定化学试剂来处理土壤的此类方法和系统。还需要满足生态发展和可持续性的环境条件的此类方法和系统。
[0004] 德国专利DE-4132705C1描述了土壤净化车辆,其携载有通过蒸汽管线连结到蒸汽犁的蒸汽锅炉。
[0005] 荷兰公开的专利申请NL-8100599涉及一种用于对温室中的土壤进行杀菌的方法。蒸汽向下行进通过土壤。土壤表面被覆盖以防止蒸汽损失。借助于管系统在待杀菌的土壤下面或在待杀菌的土壤中产生真空。
[0006] 挪威公开的专利申请NO-20005184描述了一种用于土壤的移动热处理原理。蒸汽或加热的气体从在土壤表面上拉动的移动隔室被吸入土壤中。蒸汽或加热的气体被进一步吸入多个吸入管中,这些吸入管以与移动隔室相同的速度被运送通过土壤。铲形装置被布置成使土壤多孔。隔室、吸入管和铲形装置安装在可由例如牵引车拉动的滑板或滑架上。
[0007] 该现有技术解决方案具有某些缺点。比如,在一些情况下,土壤可能过热,导致土壤燃烧,或加热不足,导致土壤处理不良。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种克服了现有技术的缺点的用于处理土壤的系统和方法。
[0009] 本发明提供了一种如所附权利要求所提出的用于处理土壤的系统和方法。
[0010] 如本文所用,处理土壤应特别理解为从土壤破坏、去除或减少有机元素(诸如种子,特别是杂草的种子或不需要的种子,或真菌,或线虫,或微生物,诸如不期望的微生物或细菌)的含量。处理土壤可包括对土壤进行杀菌。

附图说明

[0011] 图1是示出了在操作期间的用于处理土壤的系统的原理的示意性侧视图。
[0012] 图2是示出了包括在系统100中的控制子系统的示意框图。
[0013] 图3是示出了用于处理土壤的方法的原理的示意流程图。

具体实施方式

[0014] 图1是示出了在操作期间的用于处理土壤的系统100的原理的示意性侧视图。
[0015] 土壤具有上表面170。
[0016] 系统100包括土壤处理装置110,该土壤处理装置被布置成在土壤表面170上移动。该系统还包括驱动装置160,该驱动装置被布置成使土壤处理装置110在土壤表面170的一部分上移动。如图所示,驱动装置160是附接到土壤处理装置110并且布置成在系统100的正常操作期间在图1的左侧的方向上拉动土壤处理装置的车辆。
[0017] 在一可替代的方面,车辆160可被布置成在正常操作期间推动土壤处理装置110。在又一可替代的方面,车辆160和土壤处理装置110可被设计为同一个单元。
[0018] 该车辆至少包括发动机,该发动机可为内燃机,诸如柴油发动机。车辆还可包括燃料箱、齿轮装置、车轮和/或履带等。可替代地,车辆可由一个或多个由电池供电的电动机来电驱动。在任何情况下,车辆的速度可通过输入到车辆速度调节装置260的信号来设定,这已经在下文参考图2进一步提到。车辆的速度可以可选地由人类操作员(即驾驶员)控制。车辆也可由电子信号或由人类操作员(即驾驶员)或这两者来操纵。
[0019] 在一可替代的方面,绞盘(未示出)可用作驱动装置160。比如,绞盘可附接到土壤处理装置110,绞盘具有缠绕在滚筒或线轴上的线,该线的远端锚固到地面或相对于地面固定的物体。绞盘可由具有可变速度的电动、液压、气动或内燃驱动器来提供动力,该可变速度可由对应于上述车辆速度调节装置260的速度调节装置来控制。
[0020] 在又一可替代的方面,绞盘可倒置,使得动力滚筒或线轴相对于地面锚固,并且线的远端附接到土壤处理装置110。在这种情况下,应当存在通信装置,以将速度控制信号从可能位于土壤处理装置上的控制装置传递到动力滚筒或线轴。
[0021] 如图所示,土壤表面170是水平的。应当理解,土壤表面170通常可基本上是水平的,但在某些情况下,土壤表面可具有斜坡,这取决于不同的自然条件,特别是受到系统使用的区域的地形。
[0022] 土壤处理装置110包括框架112,该框架被布置成在系统操作期间在土壤表面170的一部分上滑动或滚动。
[0023] 土壤处理装置110还包括至少一个基本上水平的管114,该管附接到框架112,沿框架112的下侧延伸。水平管114布置在预定深度处,即,在框架112的下侧下方的预定水平处。
[0024] 有利地,土壤处理装置110包括多个平行管114。比如,平行管的数量可在10个到20个之间,例如16个。管114可有利地布置在基本相同的预定深度处。
[0025] 在操作期间,一个或多个管114将被埋在土壤中的预定深度处,并且它们通常将通过车辆160的运动被拉过土壤。
[0026] 为了便于在操作期间管114在土壤中的预定深度处的定位和移动,可有利地将切割刀片118布置在至少一个水平管114的前部分处。
[0027] 可替代地或另外地,为了便于在操作期间管114在土壤中的预定深度处的定位和移动,可有利地将切割轮120布置在至少一个水平管114的前部分处。
[0028] 切割刀片118以及可选地切割轮120可具有使土壤更多孔的效果,这导致水平管114便于定位和移动。切割轮120可特别地提供切割植物根部以及存在于土壤的表面170下面或上的可能类似的元素的优点。
[0029] 每个管114沿其长度具有多个开孔116。尽管在图1中仅示出了一个开孔,但应该理解,管114沿其长度可具有大量的开孔,比如2个至10个开孔。
[0030] 每个水平管114可连接到真空产生装置,该真空产生装置在管中(即在管114中包含的空气中)提供低压(underpressure,压力不足)。真空产生装置可包括泵、风扇或喷射器装置。
[0031] 土壤处理装置110还包括保护盖150,该保护盖附接到框架112的上侧。盖150可为气密的或基本上气密的,和/或水密的或基本上水密的。盖150可有利地由柔性材料制成,或盖150的至少一部分可由柔性材料制成。为了防止或减少从盖150下方的隔室到周围环境的热损失,盖150有利地由隔热材料制成。基本上竖直的侧壁152可设置在框架与保护盖之间。土壤表面170的该部分和盖120(有利地还有侧壁152)限定了在操作期间(即,当车辆160在运动中且在土壤表面170上拉动土壤处理装置110时)沿着土壤表面170移动的隔室。侧壁
152可有利地设置为隔热侧壁,以防止或减少从盖150下方的隔室到周围环境的热损失。
[0032] 用于加热的气态介质的管道被布置成在隔室内具有至少一个管道开口。用于加热的气态介质的管道可连接到加热的气态介质发生器162。在操作期间,加热的气态介质发生器162连接到加热的气态介质管道并将加热的气态介质提供到隔室的内部。
[0033] 加热的气态介质通常包括空气和蒸汽。
[0034] 在一方面,加热的气态介质可为具有预定或受控部分的蒸汽的空气。
[0035] 在一特定方面,加热的气态介质可为蒸汽。
[0036] 在另一方面,加热的气态介质可为干燥空气。可替代地,加热的气态介质可包括空气、蒸汽和另外的气体或气体(例如二氧化碳、炉气或烟雾)的混合物。
[0037] 加热的气态介质可具有可变和/或可控的温度,其由加热器装置提供。加热器装置可为加热的气态介质发生器162的一部分。加热的气态介质发生器可具有信号输入,比如功率信号输入。施加到功率信号输入的功率信号可能影响加热器装置的功率,从而导致加热的气态介质的温度变化。
[0038] 加热的气态介质可具有可变的和/或可控的湿度,其由加湿装置280提供,下面参考图2进一步描述。加湿装置280可为单独的单元或加热的气态介质发生器162的一部分。加湿装置280可例如包括蒸汽发生器,该蒸汽发生器提供在加热的气态介质发生器162中以特定混合比与加热的空气混合的蒸汽。加湿装置280可具有湿度信号输入。施加到功率信号输入的湿度信号可影响所得加热的气态介质的湿度,从而导致加热的气态介质的可变和/或可控的湿度。例如,湿度信号输入可影响添加到加热空气中的蒸汽的混合比。
[0039] 加热的气态介质发生器162(可选地还有加湿装置280)可有利地布置在车辆160上。可替代地,加热的气态介质发生器(可选地还有加湿装置280)可布置在土壤处理装置110上。加热的气态介质发生器162(以及可选地加湿装置280)在车辆上的布置将导致避免土壤处理装置110上的不必要负载的优点。
[0040] 作为另一选项,加热的气态介质发生器可固定地布置,即不安装在车辆或土壤处理装置110上。在这种情况下,可布置柔性管或软管以将加热的气态介质从固定的加热的气态介质发生器输送到土壤处理装置110。
[0041] 作为又一选项,加热的气态介质发生器可布置在布置成与车辆160和土壤处理装置110一起移动的单独的拖车或车辆上。
[0042] 当多个基本上水平的管114布置在土壤处理装置110中时,多个管114可借助于歧管与真空产生装置互连。
[0043] 为了便于土壤处理装置沿土壤的表面170的滑动或滚动运动,并且为了在切割刀片118和/或切割轮120的挖掘动作之后整平土壤表面,可旋转的整平滚筒122有利地布置在框架112的下侧。
[0044] 系统110可以可选地包括提升和倾斜布置130。提升和倾斜布置130被布置成使框架相对于车辆160的后部提升和倾斜。
[0045] 第一温度传感器220被布置成测量土壤处理装置110下方土壤中的第一温度。在一方面,第一温度传感器可布置在水平管114上。在另一方面,第一温度传感器220可在将第一温度传感器220保持在预定的土壤深度处的向下定向的构件上附接到框架112。
[0046] 第一温度传感器220可布置在基本上水平的管114的下游(即,图1中的右侧),或至少在管114中的大量开孔的下游。
[0047] 可选地,多个温度传感器可布置在土壤处理装置110下方。
[0048] 通常由柔性膜制成的毯状物154可附接到土壤处理装置110的后部。在使用期间,毯状物被拖曳在土壤处理装置110的后面。毯状物或其长度的一部分可卷到电动卷轴156上。电动卷轴可由毯状物致动器290致动,下面参考图2进一步描述。
[0049] 需要电力的元件或部件可由土壤处理装置110上或车辆160上携载的电池供电。电池可为可再充电的,并且在一些情况下可被配置成通过例如由车辆160上的内燃机提供动力的发电机来再充电。
[0050] 图2是示出了包括在系统100中的控制子系统的示意框图。
[0051] 系统100包括具有至少一个输入和至少一个输出的控制装置210。控制装置210被配置成读取提供给其输入的信号,根据控制规则处理信号,并产生在控制装置的输出上供应的输出信号。
[0052] 为此,控制装置210可例如包括具有将处理器、I/O装置、存储器等互连的至少一个总线的微处理器。实现为与微处理器互连的存储器电路中的处理指令的计算机程序导致控制装置210如本文所公开的那样操作。微处理器及其相关装置中的一些,即存储器电路、I/O装置等,可以可选地实现为微控制器。
[0053] 在一基本方面,第一温度信号由布置在土壤处理装置110下方的第一温度传感器提供,如上文参考图1所述。第一温度信号被供应给控制装置210的输入。
[0054] 此外,在一基本方面,控制装置210被配置成提供表示车辆的期望速度的输出信号。该输出信号连接到车速调节装置260。这样,控制装置被配置成由根据第一温度传感器220提供的信号220来调节车辆160的速度。
[0055] 有利地,控制装置210被布置成调节车辆160的速度,使得在第一温度传感器处获得基本上恒定的温度。该控制功能可例如通过在控制装置210中包括比例(P)、比例微分(PD)、比例积分(PI)或比例积分微分(PID)控制器来获得。在一特定示例中,可使用PID控制器。控制器的合适参数可由技术人员设定。可通过由处理装置执行的处理指令的适当配置来实现控制器功能。通过在控制装置210中实施此种控制功能,可调节车辆160的速度,以便在第一温度传感器220处获得基本上恒定的温度。
[0056] 在一可选的方面,图2中所示的系统100和控制子系统还包括布置在土壤处理装置110上游的第二温度传感器230。该第二温度传感器被布置成测量土壤处理装置110上游的土壤中的第二温度。在这种情况下,控制装置210还可被布置成根据由第二温度传感器230提供的信号来调节加热的气态介质的温度。这可通过将控制装置210的输出连接到加热的气态介质温度调节装置270来实现。例如,输出可作为功率调节信号来供应,如上文参考图1所述。在这种情况下,控制装置210可例如被配置成基于由第二温度传感器230测量的温度将加热的气态介质的温度控制到基本上恒定的温度。该控制功能可例如通过在控制装置
210中包括比例(P)、比例微分(PD)、比例积分(PI)或比例积分微分(PID)控制器形式的另一控制模块来获得。在一特定示例中,可使用PID控制器。控制器的合适参数可由技术人员设定。可通过由处理装置执行的处理指令的适当配置来实现该控制器功能。通过在控制装置
210中实施此种控制功能,可调节加热的气态介质的温度,以便在第二温度传感器230处变得基本上恒定。
[0057] 在另一可选的方面,图2中所示的系统100和控制子系统可包括湿度传感器240,该湿度传感器被布置成测量土壤处理装置110上游的土壤中的湿度。在这种情况下,控制装置210还可被布置成根据由湿度传感器240提供的信号来调节加热的气态介质的湿度。这可通过将控制装置210的输出连接到加湿装置280的湿度信号来实现,如上文参考图1所述。在这种情况下,控制装置210可例如被配置成基于由湿度传感器240测量的湿度将加热的气态介质的湿度控制到基本上恒定的湿度。该控制功能可例如通过在控制装置210中包括比例(P)、比例微分(PD)、比例积分(PI)或比例积分微分(PID)控制器形式的另一控制模块来获得。在一特定示例中,可使用PID控制器。控制器的合适参数可由技术人员设定。可通过由处理装置执行的处理指令的适当配置来实现该控制器功能。通过在控制装置210中实施此种控制功能,可调节加热的气态介质的湿度,以便在湿度传感器240处变得基本上恒定。
[0058] 在另一可选的方面,图2中所示的系统100和控制子系统可包括布置成测量尾部毯状物154下游的温度的第三温度传感器250。在这种情况下,控制装置210还可被布置成根据由第三温度传感器250提供的信号来调节毯状物154的尾部长度。这可以通过将控制装置210的输出连接到毯状物致动器290的输入信号来实现。毯状物致动器可例如控制用于毯状物154的电动卷轴156,以便将毯状物卷到卷轴156上使得毯状物的尾部部分更短,或将毯状物从卷轴156卷出使得毯状物的尾部部分更长。例如,控制装置可被布置成当在温度传感器
250处测量的温度超过一期望值时使毯状物致动器290将毯状物卷到卷轴上,并且当在温度传感器250处测量的温度低于该期望值时将毯状物从卷轴卷下。控制装置210还可包括比例(P)、比例微分(PD)、比例积分(PI)或比例积分微分(PID)控制器,特别是PID控制器,以便实现该功能。可通过由处理装置执行的处理指令的适当配置来实现该控制器功能。通过在控制装置210中实施此种控制功能,可调节加热的气态介质的湿度,以便在湿度传感器240处变得基本上恒定。
[0059] 在另一可选的方面,可布置附加温度传感器(未示出)以测量管114中的低压化空气的温度。在这种情况下,控制装置110可被布置成读取该温度并控制车速调节装置,使得当测量温度增加时车速增加。可替代地或另外地,控制装置110可被布置成当测量的温度增加时减少加热的气态介质的供应。
[0060] 控制装置210还可连接到通信装置(未示出),以提供与网络的通信,例如,移动通信(GSM、3G、4G、5G等)网络。控制装置210还可被配置成经由通信装置将与测量值、参数等有关的数据传送到远程定位的计算机装置。而且,控制装置210可被配置成经由网络和通信装置从远程计算机装置接收配置数据、参数等。
[0061] 控制装置210还可以包括或连接到使得能够由控制装置210获得位置数据的位置数据装置,诸如GPS装置(未示出)。在一些情况下,此种数据可包括在车辆160的转向和/或速度的控制中。
[0062] 图3是示出了用于处理土壤的方法300的原理的示意流程图。
[0063] 该方法在启动步骤310开始。
[0064] 该方法包括移动步骤320。在移动步骤中,借助于附接到土壤处理装置110的车辆160将土壤处理装置(诸如前面公开的土壤处理装置110)在土壤表面170的一部分上并沿土壤表面的一部分移动。在移动步骤320中,土壤处理装置110的框架112在土壤表面170的一部分上滑动或滚动。
[0065] 方法300还包括真空提供步骤330。在真空提供步骤中,借助于真空产生装置在至少一个基本上水平的管114中提供低压,该管114在预定深度处(即在土壤表面下方)附接到框架112并沿着框架112的下侧延伸。如已经参考系统100所公开的,管114沿其长度具有多个开孔116。
[0066] 方法300还包括加热的气态介质提供步骤340。在加热的气态介质提供步骤340中,加热的气态介质被提供到由土壤表面170的一部分和附接到框架112的上侧的保护盖150限定的隔室的内部。加热的气态介质由加热的气态介质发生器提供,该气态介质发生器可布置在车辆上并借助于加热的气态介质管道输送到隔室的内部。上文参考图1和图2公开了其他可能的和/或可选的细节。
[0067] 方法300还包括控制步骤350。在控制步骤350中,测量土壤处理装置110下方的土壤中的第一温度,并且根据测量的第一温度来调节车辆160的速度。
[0068] 其他可选步骤可包括在方法400中,以对应于已经参考系统100描述的特征。
[0069] 虽然方法300的步骤已经在图3中示出为一定顺序的时间离散步骤,但应该理解,该方法可有利地通过同时或并发地执行其各个步骤或元件来实现。特别地,应当理解,在车辆160和土壤处理装置110在土壤表面170上连续移动时,可有利地执行真空提供、加热的气态介质提供和控制。
[0070] 因此,在方法的基础执行期间有利地连续地重复步骤320、330、340和350。为了完整起见,在360处示出了终止步骤。
[0071] 参考系统100的上述公开内容,方法300的其他特征和可能的方面和优点将是显而易见的。
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