JP6968216B2 - Resource supply system and work vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車体に搭載されたエネルギ源パックから供給される資源を消費しながら作業地で作業走行を行う作業車のための資源補給システム、及びこの資源補給システムが組み込まれる作業車に関する。 The present invention relates to a resource supply system for a work vehicle that travels on a work site while consuming resources supplied from an energy source pack mounted on a vehicle body, and a work vehicle incorporating this resource supply system.
エネルギ源パックから供給される資源を消費しながら作業走行を行う作業車は、燃料切れやバッテリ切れが生じると、作業地での作業の途中で立ち往生してしまうので、燃料やバッテリなどのエネルギ源パックに対する補給のタイミングが重要となる。特許文献1による農業機械(コンバイン)では、作業対象圃場への到着時に、作業実績情報データベースに記憶された、当該作業対象圃場における作業データを参照し、作業データにおける当該作業対象圃場での燃料使用量と、現在の燃料残量とを比較し、燃料補給タイミングが決定される。つまり、作業対象圃場に到着したら、当該作業対象圃場で作業を行った場合の燃料使用量と、燃料計等で示される現在の燃料残量とが比較される。この比較により、当該作業対象圃場で作業を行う前に燃料を補給するか、または、当該作業対象圃場での作業後に燃料を補給するか、または、燃料は補給しないか等の、燃料の補給タイミングが決定される。 A work vehicle that runs while consuming the resources supplied from the energy source pack will get stuck in the middle of work at the work site if the fuel runs out or the battery runs out, so an energy source such as fuel or battery The timing of replenishment for the pack is important. In the agricultural machine (combine) according to Patent Document 1, when arriving at the work target field, the work data in the work target field stored in the work record information database is referred to, and the fuel used in the work target field in the work data is used. The refueling timing is determined by comparing the amount with the current remaining amount of fuel. That is, upon arriving at the work target field, the amount of fuel used when the work is performed in the work target field is compared with the current remaining amount of fuel indicated by a fuel gauge or the like. Based on this comparison, refueling timing such as whether to refuel before working in the work target field, refuel after work in the work target field, or not refuel. Is determined.
特許文献1による農業機械では、これから作業地(圃場)での作業を行う前に、燃料を補給するかどうかを決定することができる。しかしながら、大規模な作業地(圃場)では、作業地全体の作業を完了するために必要な燃料が大きいことから、作業前には、とりあえず燃料補給を行うという無難な選択をとる可能性が高くなる。また、更に大規模な作業地では、どの程度作業が行われた段階で燃料補給の必要が生じるのか知りたいという要望がある。また、燃料消費は、作業地の地面状態や作業地の天候などによっても変化するが、できるだけ正確に燃料補給のタイミングを算出し、かつ臨機応変に燃料補給を行うことも重要である。このような要望に応えるためには、圃場での一般的な燃料使用量と現在の燃料残量とを比較するだけでは、不十分であり、よりきめの細やかな燃料消費(資源消費)の推定が必要である。なお、このような問題は、バッテリで駆動する電動作業車におけるバッテリ消費(資源消費)の推定に関しても同様である。
上述の実情に鑑み、車体に搭載されたエネルギ源パックから供給される資源を消費しながら作業地で作業走行を行う作業車の特定作業地における資源消費がより適切に推定され、適切に資源補給のタイミングが算出される技術が要望されている。
In the agricultural machine according to Patent Document 1, it is possible to decide whether or not to refuel before performing the work in the work area (field) from now on. However, in a large work area (field), the fuel required to complete the work of the entire work area is large, so it is highly likely that a safe choice of refueling will be taken before the work. Become. In addition, there is a desire to know how much work is required to refuel in a larger work area. In addition, although fuel consumption changes depending on the ground condition of the work site and the weather of the work site, it is important to calculate the timing of refueling as accurately as possible and to refuel flexibly. In order to meet such demands, it is not enough to compare the general fuel consumption in the field with the current fuel level, and it is not enough to estimate the fuel consumption (resource consumption) in more detail. is required. It should be noted that such a problem also applies to the estimation of battery consumption (resource consumption) in a battery-powered electric work platform.
In view of the above situation, the resource consumption of a work vehicle that runs on the work site while consuming the resources supplied from the energy source pack mounted on the vehicle body is more appropriately estimated and the resource consumption is appropriately replenished. There is a demand for a technique for calculating the timing of.
車体に搭載されたエネルギ源パックから供給される資源を消費しながら作業地で作業走行を行う作業車のための、本発明に係る資源補給システムは、前記資源の実単位消費量を作業内容とともに作業履歴として記録する消費量記録部と、前記作業地での作業内容を含む作業計画情報を管理する作業計画管理部と、前記作業計画情報に基づいて実施される前記作業車の単位作業量あたりに消費される前記資源の推定単位消費量を、前記作業履歴を参照して算出する推定消費量算出部と、前記推定単位消費量に基づいて、前記エネルギ源パックに前記資源を補給する補給タイミングを算出する補給管理部と、前記作業地における対地作業の進捗度を算出する進捗度算出部と、を備え、前記補給管理部は、前記進捗度算出部によって算出された進捗度に基づいて、前記補給タイミングを補正するように構成されている。なお、エネルギ源パックは、作業車の作業走行に必要なエネルギ源を貯留しているものの総称であり、ガソリンなどの燃料を使用している作業車では燃料タンクであり、電気モータを用いている電動作業車ではバッテリパックである。 The resource supply system according to the present invention for a work vehicle that travels on a work site while consuming resources supplied from an energy source pack mounted on a vehicle body, is a resource supply system according to the present invention, in which the actual unit consumption of the resources is combined with the work content. A consumption recording unit that records as work history, a work plan management unit that manages work plan information including work contents at the work site, and a unit work amount of the work vehicle that is carried out based on the work plan information. The estimated consumption amount calculation unit that calculates the estimated unit consumption of the resource consumed in the above with reference to the work history, and the replenishment timing for supplying the resource to the energy source pack based on the estimated unit consumption amount. The supply management unit is provided with a supply management unit for calculating the progress and a progress calculation unit for calculating the progress of ground work at the work site, and the supply management unit is based on the progress calculated by the progress calculation unit. It is configured to correct the replenishment timing. The energy source pack is a general term for storing the energy source necessary for the work running of the work vehicle, and is a fuel tank in the work vehicle using fuel such as gasoline, and uses an electric motor. It is a battery pack for electric work vehicles.
このようなシステム構成によれば、作業計画情報に基づき作業車の作業対象となった作業地における単位作業量あたりの資源(ガソリンやバッテリ電力など)の消費量、つまり推定単位消費量が、当該作業地における作業履歴としての記録されている実単位消費量を参照して、算出される。この実単位消費量は、その作業内容とともに記録されているので、推定単位消費量の算出の際に、作業内容を考慮した実単位消費量が参照することができる。これにより、同一の作業地での同一の作業種であっても、作業負荷や走行負荷が異なっていた過去の作業での実績が考慮されることができ、単位作業量あたりの資源消費量が適切に推定することができる。推定単位消費量が算出されると、作業計画情報を参照して、当該作業地における作業走行過程での資源の消費具合が算出できるので、補給管理部は、それに基づいて、エネルギ源パックに対する補給タイミングを算出することができる。 According to such a system configuration, the consumption of resources (gasoline, battery power, etc.) per unit work amount in the work area where the work vehicle is the work target based on the work plan information, that is, the estimated unit consumption amount is the said. It is calculated with reference to the actual unit consumption recorded as the work history at the work site. Since this actual unit consumption is recorded together with the work content, the actual unit consumption in consideration of the work content can be referred to when calculating the estimated unit consumption. As a result, even if the work type is the same in the same work area, the actual results of past work in which the work load and the running load are different can be taken into consideration, and the resource consumption per unit work amount can be reduced. It can be estimated appropriately. When the estimated unit consumption is calculated, the consumption of resources in the work running process at the work site can be calculated with reference to the work plan information, and the replenishment management department replenishes the energy source pack based on the calculation. The timing can be calculated.
補給タイミングは、一般には、エネルギ源パックが空になる時点を示すのではなく、エネルギ源パックにわずかの資源が残っている時点を示すものであり、補給タイミングが過ぎても、資源補給のための短距離走行が可能となっている。したがって、本発明であれば、あと少しで1つの作業地の作業が完了するような場合には、無理して作業を行って、その作業地の作業を完了させてから資源補給することが可能となる。このため、1つの作業地において少々の作業対象領域が残った状態で資源補給が行われる構成と比較して、作業効率が向上する。また、広大な作業地で複数種の作業が実施される場合、作業の適切な切れ目で資源補給が行われるように、補給タイミングを調整すると、作業効率が向上する。 The replenishment timing generally does not indicate the time when the energy source pack is empty, but indicates the time when a small amount of resources remain in the energy source pack, and even after the replenishment timing has passed, it is for resource replenishment. It is possible to travel a short distance. Therefore, according to the present invention, when the work of one work place is completed in a short time, it is possible to forcibly perform the work and replenish the resources after completing the work of the work place. It becomes. Therefore, the work efficiency is improved as compared with the configuration in which the resource supply is performed with a small amount of work target area remaining in one work place. In addition, when multiple types of work are carried out in a vast work area, adjusting the replenishment timing so that resources are replenished at appropriate breaks in the work improves work efficiency.
本発明は、上述の資源補給システムが組み込まれている作業車にも適用される。上述の資源補給システムが組み込まれている作業車は、作業地での作業を行う作業装置を装備した車体と、前記車体に搭載されたエネルギ源パックと、前記エネルギ源パックから供給される資源を用いて駆動する走行駆動装置と、前記作業地での作業量を含む作業計画情報を管理する作業計画管理部と、前記資源の実単位消費量を作業内容とともに作業履歴として記録する消費量記録部と、前記作業計画情報と前記作業履歴とに基づいて算出される、前記作業地での作業のために消費される推定単位消費量を用いて、前記作業地における前記エネルギ源パックに前記資源を補給する補給タイミングを算出する補給管理部と、前記作業地における対地作業の進捗度を算出する進捗度算出部と、を備え、前記補給管理部は、前記進捗度算出部によって算出された進捗度に基づいて、前記補給タイミングを補正することを特徴とする。この作業車においても、推定単位消費量が算出されると、作業計画情報を参照して、当該作業地での走行における資源の消費具合が算出できるので、補給管理部は、それに基づいて、エネルギ源パックに対する補給タイミングを算出することができる。算出された補給タイミングに基づいて、運転者は、作業走行計画を立てることができる。また、実際の作業走行中においてもそのような補給タイミングが算出されると、作業車は、補給忘れもなく、資源補給のために適した場所で、確実に資源補給することができる。なお、消費量記録部は、作業車側に配置される専用の消費量記録部と、多くの作業車を管理する管理コンピュータ側に配置される共用の消費量記録部とに分散することが好ましい。これにより、管理コンピュータでは、各作業地での同一作業車あるいは異なる作業車による作業で収集された実単位消費量を示す大規模なデータを統計的に処理することができ、その結果、種々の作業条件に応じてより正確に推定単位消費量が算出されることになる。 The present invention also applies to work vehicles incorporating the above-mentioned resource supply system. The work vehicle incorporating the above-mentioned resource supply system includes a vehicle body equipped with a work device for performing work at the work site, an energy source pack mounted on the vehicle body, and resources supplied from the energy source pack. A traveling drive device to be driven by using, a work plan management unit that manages work plan information including the work amount at the work site, and a consumption amount recording unit that records the actual unit consumption of the resource together with the work content as a work history. And, using the estimated unit consumption consumed for the work at the work site, which is calculated based on the work plan information and the work history, the resource is put into the energy source pack at the work site. The replenishment management unit includes a replenishment management unit that calculates the replenishment timing to be replenished, and a progress calculation unit that calculates the progress of ground work at the work site. The present invention is characterized in that the replenishment timing is corrected based on the above. Even in this work vehicle, when the estimated unit consumption is calculated, the consumption of resources in running at the work site can be calculated with reference to the work plan information, and the supply management department can calculate the energy consumption based on the calculation. The replenishment timing for the source pack can be calculated. Based on the calculated replenishment timing, the driver can make a work driving plan. Further, if such a replenishment timing is calculated even during the actual work running, the work vehicle can surely replenish the resources at a place suitable for replenishing the resources without forgetting to replenish the resources. It is preferable that the consumption recording unit is dispersed into a dedicated consumption recording unit arranged on the work vehicle side and a shared consumption recording unit arranged on the management computer side that manages many work vehicles. .. This allows the management computer to statistically process large amounts of data showing real unit consumption collected from work with the same or different work vehicles at each work site, resulting in a variety of results. The estimated unit consumption will be calculated more accurately according to the working conditions.
本発明の好適な実施形態の1つでは、補給管理部は補給タイミングとともに資源の補給量も算出するように構成されている。この構成により、補給タイミングで資源を補給する際に必要な補給量が報知することができるので、補給場所に、適切な補給量の資源を準備することができ、資源補給作業の効率が向上する。 In one of the preferred embodiments of the present invention, the supply management unit is configured to calculate the supply amount of resources as well as the supply timing. With this configuration, it is possible to notify the amount of replenishment required when replenishing resources at the replenishment timing, so it is possible to prepare resources with an appropriate amount of replenishment at the replenishment location, and the efficiency of resource replenishment work is improved. ..
推定単位消費量は、作業履歴として記録されている過去の実績に基づいて算出されているので、当日の作業地の状態(地面状態、収穫作業では収穫物の状態など)や作業車の状態(整備状態など)によって実際の作業時に消費する資源量に対して誤差を持つ。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記作業車の実際の作業実行時における単位作業量に対する前記資源の消費量である実単位消費量を算定する実単位消費量算出部が備えられ、前記補給管理部は、前記実単位消費量に基づいて前記補給タイミングを補正するように構成されている。実際の作業途中で得られた実単位消費量は、当日の作業地の状態や作業車の状態を反映させたものであるので、この実単位消費量基づいて補正された推定単位消費量で算出された補給タイミングはより正確なものとなる。なお、実単位消費量は、作業途中までの資源消費量だけに基づいているので、作業開始領域とこれから作業対象となる領域で作業地の状態が異なることも考慮すれば、実単位消費量だけで補給タイミングを算出するよりは、推定単位消費量と実単位消費量とから重みづけ演算などを用いて補給タイミングを算出する方が好ましい。 Since the estimated unit consumption is calculated based on the past performance recorded as the work history, the condition of the work site (ground condition, the condition of the harvested material in the harvesting work, etc.) and the condition of the work vehicle on the day (ground condition, condition of the harvested product in the harvesting work, etc.) There is an error in the amount of resources consumed during actual work depending on the maintenance status, etc.). Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the actual unit consumption calculation unit that calculates the actual unit consumption, which is the consumption of the resource with respect to the unit work amount at the time of actual work execution of the work vehicle, is used. The replenishment management unit is provided so as to correct the replenishment timing based on the actual unit consumption. Since the actual unit consumption obtained during the actual work reflects the condition of the work area and the condition of the work vehicle on the day, it is calculated by the estimated unit consumption corrected based on this actual unit consumption. The replenishment timing given will be more accurate. Since the actual unit consumption is based only on the resource consumption up to the middle of the work, only the actual unit consumption is taken into consideration that the state of the work area differs between the work start area and the area to be worked from now on. It is preferable to calculate the replenishment timing by using a weighting calculation or the like from the estimated unit consumption amount and the actual unit consumption amount, rather than calculating the replenishment timing with.
エネルギ源パックの既知の容量に資源が満杯にされているという条件で、この資源補給システムの補給タイミングの算出処理を行うという運用を採用すれば、エネルギ源パックの残量を把握する必要はない。しかしながら、補給タイミングの算出処理時にエネルギ源パックが満杯であるという条件が満たされない場合、その資源残量が補給タイミングの算出に必要となる。一般的には、作業車にエネルギ源パックの残量を検出する残量検出部が備えられているので、実際の作業時における資源の補給タイミングの算出では、残量検出部で検出された残量を推定単位消費や量実単位消費量とくみ合わせて補給タイミングを算出することが好ましい。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記エネルギ源パックの残量を算出する残量検出部が備えられ、前記補給管理部は、前記残量検出部によって検出された残量に基づいて、前記補給タイミングを補正するように構成されている。 If the operation of calculating the replenishment timing of this resource replenishment system is adopted on the condition that the resource is full in the known capacity of the energy source pack, it is not necessary to grasp the remaining amount of the energy source pack. .. However, if the condition that the energy source pack is full is not satisfied during the replenishment timing calculation process, the remaining resource amount is required for the replenishment timing calculation. Generally, the work vehicle is equipped with a remaining amount detection unit that detects the remaining amount of the energy source pack. Therefore, in the calculation of the resource replenishment timing during actual work, the remaining amount detected by the remaining amount detection unit is provided. It is preferable to calculate the replenishment timing by combining the amount with the estimated unit consumption or the actual unit consumption. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the remaining amount detecting unit for calculating the remaining amount of the energy source pack is provided, and the replenishment management unit is the remaining amount detected by the remaining amount detecting unit. It is configured to correct the replenishment timing based on the above.
作業車に乗り込んでいる操作員や、作業車の周辺で作業車を監視している操作員に、補給タイミングまたは前記補給位置を報知するために、補給タイミングまたは前記補給位置あるいはその両方を報知する報知部が備えられることが重要である。この報知は、作業車に備えられたスピーカやディスプレイを通じて行ってもよいし、作業車の操作員が携帯する通信端末などのスピーカやディスプレイを通じて行ってもよい。 Notify the operator who is in the work vehicle and the operator who monitors the work vehicle around the work vehicle of the replenishment timing and / or the replenishment position in order to notify the replenishment timing or the replenishment position. It is important that a notification unit is provided. This notification may be performed through a speaker or display provided in the work vehicle, or may be performed through a speaker or display such as a communication terminal carried by the operator of the work vehicle.
本発明による資源補給システム及び作業車の具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて、この資源補給システムにおける基本的な情報の流れを説明する。作業地での走行にともなって作業を行う作業車は、走行駆動装置(走行機構10、図2参照)及び作業装置30(図2参照)の駆動に内燃機関の動力を利用する車両であり、エネルギ源パックとして燃料タンク2B(図2参照)を搭載していると仮定する。
Before explaining the specific embodiment of the resource supply system and the work vehicle according to the present invention, the basic flow of information in this resource supply system will be described with reference to FIG. A work vehicle that performs work while traveling on a work site is a vehicle that uses the power of an internal combustion engine to drive a travel drive device (
作業車は、作業地での走行にともなって作業を行い、その作業走行によって燃料を消費する。作業車の作業走行距離または作業車の作業量と、その際の燃料の消費量(燃料タンク2Bの燃料減少量)とから、実単位所費量が得られる。実単位所費量は、作業車の単位走行距離あたりの燃料消費量でもよいし、単位作業量(耕耘面積や収穫量や苗植付量など)あたりの燃料消費量でもよい。
The work vehicle performs work as it travels on the work site, and consumes fuel by the work travel. The actual unit cost amount can be obtained from the work mileage of the work vehicle or the work amount of the work vehicle and the fuel consumption amount (fuel reduction amount of the
図1の例では、実単位消費量算出部61は、走行中の燃料の消費量を、燃料タンク中の燃料残量を検出する残量検出部63の検出結果(燃料残量)から算出する。実単位消費量算出部61によって算出された実単位消費量は、作業車の作業走行距離や作業車の作業量、更には作業種別や作業地情報などを含む作業内容とともに作業履歴として記録される。この作業履歴のリアルタイムでの記録は、作業車に搭載されているメモリに対して行われる。このメモリに記録された作業履歴は、バッチ処理で、あるいはオンライン処理で、遠隔地の管理センタに設置されている管理コンピュータ100(図3参照)にも記録される。したがって、実単位消費量を含む作業履歴を記録する消費量記録部62は、作業車側に構築される消費量記録部62Aと、管理コンピュータ側に構築される消費量記録部62Bに分けられている。もちろん、どちらか1つにだけ構築されてもよい。
In the example of FIG. 1, the actual unit
消費量記録部62には、登録されている作業地で作業車による作業が実施される毎に、作業履歴として実単位消費量がその作業内容とともに記録されるので、この消費量記録部62は、作業地毎の作業履歴や作業車毎の作業履歴を格納するデータベースとして機能する。
Since the actual unit consumption amount is recorded as a work history in the consumption
各作業地における作業車による作業は、作業計画管理部52によって管理される。作業計画管理部52は、作業地情報格納部102に格納されている作業地情報から、作業対象となる作業地の場所、面積、これまでに実施された作業内容を取得し、これから実施すべき作業に関する情報である作業計画情報を生成する。更に、作業計画管理部52は、作業地毎に作業計画情報を管理しており、作業時に作業内容を提供することができる。
The work by the work vehicle in each work place is managed by the work
推定消費量算出部101は、この作業計画情報に基づいて実施される作業車の単位作業量あたりに消費される燃料量である推定単位消費量を、消費量記録部62に記録されている作業履歴を参照して算出する。作業計画情報で指定された作業地での作業種の作業履歴からその作業地での推定単位消費量が算出される。過去に同じ作業地での同じ作業が1回以上実施され、その作業履歴が消費量記録部62に記録されている場合、記録されている実単位消費量をベースにして、天気予報等による環境データも考慮して、推定単位消費量が算出される。過去に同じ作業地での同じ作業種の作業履歴が消費量記録部62に記録されていない場合、類似の作業地または類似の作業の作業履歴を消費量記録部62から抽出して、抽出されたデータに基づいて推定単位消費量が算出される。推定単位消費量を算出するためのパラメータ(入力データ)は、作業地の走行特性、作業車の種別、実単位消費量、環境データなどであり、それぞれに適正な重みを付与することで、計画されている作業地での作業における推定単位消費量が導出される。計画されている作業地が複数ある場合は、各作業地の推定単位消費量と作業地間移動のための推定単位消費量も算出される。
The estimated consumption
推定単位消費量が算出されると、この推定単位消費量に基づいて、補給管理部60が、計画された作業地の作業における燃料の補給タイミングを算出する。例えば、作業地での作業走行で、燃料タンク内の燃料が空に近くなると推定される所定の作業走行距離または所定の走行時間において、補給タイミングが与えられる。つまり、実際の作業の前に、この補給タイミングを算出することで、燃料不足が生じる場所や時間、あるいは、作業完了まで燃料不足にならないことが推定可能となる。補給タイミングは燃料タンク2Bの燃料残量が所定量になると推定される作業車状態において算出されるので、燃料タンク2Bの容量に基づいてその時に燃料補給できる最大量も算出することができる。したがって、補給管理部60は、補給タイミングの算出とともに、その補給タイミングで補給される燃料の適量を算出することができる。そのため、事前に最適な補給量をもって補給燃料を用意することができる。補給に必要な燃料の量や補給が必要な時間帯も事前にわかるので、適正な燃料補給計画を立てることができる。
When the estimated unit consumption is calculated, the
更に、作業地情報格納部102から、作業地情報として作業地の地図情報を取得できる場合、補給タイミングに基づく燃料補給に適した燃料補給位置を決定する補給位置決定部64を構築することも可能である。燃料補給位置は、本発明の『資源補給位置』である。燃料補給位置は、作業車が待機し、燃料運搬車(燃料補給容器)が到着または待機する位置である。もちろん、燃料補給位置は、最寄りのガソリンスタンドでもよい。
Further, when the map information of the work place can be acquired as the work place information from the work place
このように、この資源補給システムでは、実際に作業地で作業が実施される前に、推定単位消費量を用いて、燃料の補給タイミングが、そして必要な場合には補給量も算出されるので、前もって燃料補給計画を立てることができ、燃料運搬車や燃料補給容器の準備を、指示することができる。 Thus, in this resource replenishment system, the refueling timing and, if necessary, the replenishment amount are calculated using the estimated unit consumption before the work is actually carried out at the work site. , Can make a refueling plan in advance and can instruct the preparation of refueling vehicles and refueling containers.
図1の例では、実際の作業が始まると、残量検出部63によって、実際の燃料タンク2Bの燃料減少量から、実単位消費量算出部61によって実単位所費量が算出される。この実単位所費量は、作業内容とともに作業履歴として作業車に搭載されている消費量記録部62Aに記録される。更に消費量記録部62Aに記録された作業履歴は、バッチ的にあるいはオンライン的に、管理センタの消費量記録部62Bに記録され、次回の作業計画における推定消費量算出に利用される。
In the example of FIG. 1, when the actual work is started, the actual unit consumption
実際の作業に入れば、燃料補給を促す補給タイミングを算出するために、補給管理部60は、作業中に算出されている実単位消費量を考慮することができる。推定単位消費量と実単位消費量が一致しない場合、前もって、算出されている補給タイミングをこの実単位所費量を用いて補正することで、より正確な補給タイミングを算出することができる。同様に、残量検出部63によって検出された残量に基づいて、直接、補給タイミングだけでなく補給量も補正可能である。
Once in the actual work, the
また、燃料補給は作業の中断を伴うので、作業過程において中断し易いタイミングで燃料補給を行うことが好ましい。このことから、現在実施されている作業の進捗度を算出する進捗度算出部501が備えられている場合、算出された進捗度に基づいて、補給タイミング及び補給量が補正される。
Further, since refueling involves interruption of work, it is preferable to refuel at a timing that is likely to be interrupted in the work process. Therefore, when the
図1の説明で用いられた作業車は、内燃機関を駆動源とする車両であり、エネルギ源パックとして燃料タンク2B(図2参照)を備えることになるが、作業車が電動車両なら、エネルギ源パックはバッテリパックであり、消費され補給される資源は、電力(バッテリ充電量)となるだけで、図1の全ての機能部はそのまま流用可能である。
The work vehicle used in the description of FIG. 1 is a vehicle that uses an internal combustion engine as a drive source and is provided with a
次に、本発明の作業車の具体的な実施形態の1つを説明する。この実施形態では、作業車は、図2に示されているように、畦などによって境界づけられた圃場(作業地)に対して耕耘作業などの農作業を行うロータリ耕耘装置などの作業装置30を装備したトラクタである。このトラクタは、走行機構10(走行駆動装置)の構成要素である前輪11と後輪12とによって支持された車体1の中央部に操縦部20が設けられている。走行機構10は前輪11や後輪12以外に変速装置を含むトランスミッションを備えている。車体1には、駆動源としてエンジン2Aとが搭載され、エネルギ源パックとしてエンジン2Aに燃料を供給する燃料タンク2Bが搭載されている。車体1の後部には油圧式の昇降機構31を介してロータリ耕耘装置である作業装置30が装備されている。前輪11は操向輪として機能し、その操舵角を変更することでトラクタの走行方向が変更される。前輪11の操舵角は操舵機構13の動作によって変更される。操舵機構13には自動操舵のための操舵モータ14が含まれている。手動走行の際には、操縦部20に配置されているステアリングホイール22の操作によって前輪11の操舵が可能となる。トラクタのキャビン21には、GNSSモジュールなどによって構成される衛星測位モジュール80が設けられている。図示されていないが、GPS信号やGNSS信号を受信するための衛星用アンテナがキャビン21の天井領域に取り付けられている。なお、衛星測位モジュール80には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。もちろん、慣性航法モジュールは、衛星測位モジュール80とは別の場所に設けてもよい。
Next, one specific embodiment of the work vehicle of the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the work vehicle is a
図3には、このトラクタに構築されている制御系が示されている。この制御系は、図1を用いて説明された基本原理を採用している。この制御系の中核要素である制御ユニット4には、入出力インタフェースとして機能する、出力処理部7、入力処理部8、通信処理部70が備えられている。出力処理部7は、車両走行機器群71、作業走行機器群72、報知デバイス73などと接続している。車両走行機器群71には、操舵モータ14やエンジン2Aをはじめ、図示されていないが変速機構など車両走行のために制御される機器が含まれている。作業走行機器群72には、作業装置30の駆動機構や、作業装置30を昇降させる昇降機構31などが含まれている。通信処理部70は、制御ユニット4で処理されたデータを遠隔地の管理センタに構築された管理コンピュータ100に送信するとともに、管理コンピュータ100から種々のデータを受信する機能を有する。報知デバイス73には、フラットパネルディスプレイやランプやブザーが含まれており、走行警告や自動操舵走行での目標外れ警告など、運転者に報知したい種々の情報を視覚的または聴覚的の形態で運転者や操作者に対して報知する。報知デバイス73と出力処理部7との間の信号伝送は、有線または無線で行われる。
FIG. 3 shows a control system built on this tractor. This control system employs the basic principles described with reference to FIG. The control unit 4, which is a core element of this control system, includes an output processing unit 7, an
入力処理部8は、衛星測位モジュール80、走行系検出センサ群81、作業系検出センサ群82、自動/手動切替操作具83などと接続している。走行系検出センサ群81には、エンジン回転数や変速状態などの走行状態を検出するセンサや燃料タンク2Bの燃料残量センサなどが含まれている。作業系検出センサ群82には、作業装置30の位置や傾きを検出するセンサ、作業負荷などを検出するセンサなどが含まれている。自動/手動切替操作具83は、自動操舵で走行する自動走行モードと手動操舵で走行する手動操舵モードとの何れかを選択するスイッチである。例えば、自動操舵モードで走行中に自動/手動切替操作具83を操作することで、手動操舵での走行に切り替えられ、手動操舵モードで走行中に自動/手動切替操作具83を操作することで、自動操舵での走行に切り替えられる。
The
制御ユニット4には、図1を用いて既に説明した機能部である、走行制御部40、走行距離算出部51、車両側の作業計画管理部52A(作業計画管理部52の一例)、作業管理部50が備えられている。作業装置30を制御するために、作業制御部54が備えられている。このトラクタは、自動走行(自動操舵)と手動走行(手動操舵)の両方で走行可能である。このため、走行制御部40には、手動走行制御部41とともに自動走行制御部42が含まれる。この自動走行では、予め設定された目標走行経路に沿って走行するので、この目標走行経路を設定する経路設定部55が備えられている。
The control unit 4 includes a
目標走行経路の生成は、制御ユニット4または管理コンピュータ100あるいはその両方で行われる。制御ユニット4で、目標走行経路の作成を行う場合には、経路生成アルゴリズムを有する経路生成部56が制御ユニット4に備えられる。管理コンピュータ100で目標走行経路が生成される場合は、生成された目標走行経路が管理コンピュータ100から制御ユニット4に送られ、経路設定部55によって設定される。自動走行制御部42は、目標走行経路と自車位置との間の方位ずれ及び位置ずれを算出し、自動操舵指令を生成し、出力処理部7を介して操舵モータ14に出力する。走行制御部40を構成する手動走行制御部41及び自動走行制御部42の何れもが、走行機構10を通じて車体1が一定車速で走行することを命じる定車速指令を与えることができる。これにより、自動走行と手動走行の何れであっても、自動的に一定車速(直進走行と旋回走行とで異なる車速を採用してもよい)を維持して走行する定車速走行が可能である。
The generation of the target travel route is performed by the control unit 4 and / or the
作業管理部50は、作業計画管理部52Aで管理されている作業計画と、実際の作業実績とを比較する機能を有する。例えば、リアルタイムでは作業の進捗度は、進捗度算出部501で算出される。作業管理部50で管理されている各種項目、例えば、燃料消費状態、進捗度、自動走行時の方位ずれ及び位置ずれなどは、報知デバイス73を通じて報知するために、報知部53に与えられ、報知データが生成される。
The
補給管理部60、実単位消費量算出部61、残量検出部63、補給位置決定部64は、図1を用いて説明された、燃料補給に関する情報を取り扱う機能部群であり、制御ユニット4に構築されている。作業中に、実単位消費量算出部61によって算出された実単位消費量及びその他の機能部群によって取り扱われた情報は、作業履歴として消費量記録部62Aに一時的に記録される。消費量記録部62Aに記録された作業履歴は、バッチ的にあるいはオンライン的に、管理センタの管理コンピュータ100に転送され、その消費量記録部62Bに記録され、次回の作業計画における推定消費量算出に利用される。なお、作業管理部50で管理されている作業地や使用するトラクタに関する情報及び作業結果に関する情報も、必要に応じて、リアルタイム処理またはバッジ処理で、管理コンピュータ100に転送される。
The
この実施形態では、管理コンピュータ100には、図1を用いて説明された、推定消費量算出部101、作業地情報格納部102、作業計画管理部52B、消費量記録部62Bが構築されている。作業計画管理部52Bは、管理コンピュータ100側の作業計画管理部52であり、営農家による営農計画を支援して、複数の圃場に対する作業(耕耘作業、植付け作業、施肥作業、収穫作業など)の計画をデータ化し、作業計画情報として出力する。推定消費量算出部101は、作業計画管理部52Bによって出力された作業計画情報に基づいて、当該作業計画に含まれている圃場の情報(作業地情報)と消費量記録部62Bに記録されている作業履歴とを読み出し、更に、これを参照して、当該作業におけるトラクタが消費する燃料を推定し、推定単位消費量として出力する。つまり、この実施形態では、管理コンピュータ100側で作業計画情報と推定単位消費量とが生成され、管理コンピュータ100からトラクタの制御ユニット4に構築されている補給管理部60に送られる。なお補給管理部60には、補給タイミングとともにその補給量も算出するため、燃料タンク2Bの容量が与えられている。
In this embodiment, the
次に図4を用いて、トラクタを用いた耕耘作業計画における、この燃料補給システムに基づく燃料補給処理過程の一例を簡単に説明する。この耕耘作業では、トラクタが圃場Aと圃場Bに対して耕耘作業を行う。その際、圃場Aと圃場Bとの間の移動も自走する。 Next, with reference to FIG. 4, an example of the refueling process based on this refueling system in the cultivation work plan using the tractor will be briefly described. In this cultivating work, the tractor cultivates the fields A and B. At that time, the movement between the field A and the field B is also self-propelled.
(作業計画過程)
圃場Aと圃場Bでのトラクタ耕耘作業の作業履歴を消費量記録部62Bから抽出し、圃場Aと圃場Bでの推定単位消費量が算出される。更に、圃場Aと圃場Bへの移動における推定単位消費量も算出される。算出された推定単位消費量は、この耕耘作業の耕耘作業計画情報とともにトラクタの制御ユニット4に構築されている補給管理部60に送られる。補給管理部60は、受け取った耕耘作業計画情報と推定単位消費量とに基づいて、燃料補給の補給タイミング及び最適な補給量を算出する。図4の例では、圃場Aでの耕耘作業を終えて、圃場Aから圃場Bへの移動途中の位置:P1で、第1の補給タイミング:T1が発生すると予想されている。更に、圃場Bでの耕耘作業途中の位置:P2で、第2の補給タイミング:T2が発生すると予想されている。したがって、トラクタが地点:P1に到達する時刻までに、地点:P1で必要となる補給量の燃料を有する、補給車ないしは補給容器を地点:P1で用意し、トラクタが地点:P2に到達する時刻までに、地点:P2で必要となる補給量の燃料を有する、補給車ないしは補給容器を地点:P2に用意する燃料補給計画を立てる。
(Work planning process)
The work history of the tractor tilling work in the field A and the field B is extracted from the consumption
(実作業過程)
実際に圃場Aでの耕耘作業が開始されると、実単位消費量算出部61によって実単位消費量が算出される。この実単位消費量と推定単位消費量との差が許容範囲を超えると、トラクタの制御ユニット4に構築されている補給管理部60がその差に基づいて、補給タイミングを補正する。図4の例では、第1の補給タイミング:T1は変更されていないが、第2の補給タイミング:T2は、第3の補給タイミング:T3に変更される。したがって、実際には、第3の補給タイミング:T3の発生する位置:P3で燃料補給しなければならないので、第2の補給タイミング:T2がキャンセルされ、あらたに第3の補給タイミング:T3が算出された時点で、燃料補給計画が変更され、第3の補給タイミング:T3において必要となる補給量を含む燃料補給計画の変更に関する報知が行われる。
(Actual work process)
When the cultivation work in the field A is actually started, the actual unit consumption amount is calculated by the actual unit consumption
このような燃料補給計画の変更、つまり補給タイミングの補正は、残量検出部63によって検出された残量に基づいても実行される。計画定通りの補給がなされていなかった場合に、想定より速く燃料残量不足が生じるので、このような、燃料検出残量に基づく補給タイミング及び補給量の補正が有効である。
Such a change in the refueling plan, that is, a correction of the replenishment timing is also executed based on the remaining amount detected by the remaining
この実施形態では、補給管理部60はトラクタの制御ユニット4に構築されていたが、管理コンピュータ100にも構築してもよい。これにより、管理コンピュータ側で、上述した燃料補給計画を立てて、トラクタの制御ユニット4に構築されている補給管理部60に送ることができる。この補給管理部60は、トラクタの操作員が携帯する、タブレットコンピュータやスマートフォンなどの通信端末に構築してもよい。これにより、トラクタの操作員、トラクタを駆動する前に、例えば自宅において、燃料補給計画を立てることができ、補給車ないしは補給容器を、補給タイミングの時刻までに補給地点に送る手配をすることができる。
In this embodiment, the
〔別実施の形態〕
(1)上述した実施形態では、作業車として、ロータリ耕耘機を作業装置30として装備したトラクタを、作業車として取り上げたが、そのようなトラクタ以外にも、例えば、田植機、施肥機、コンバインなどの農作業車、あるいは作業装置30としてドーザやローラ等を備える建設作業車等の種々の作業車も、実施形態として採用することができる。
(2)図1及び図3で示された機能ブロック図における各機能部は、主に説明目的で区分けされている。実際には、各機能部は他の機能部と統合または複数の機能部に分けることができる。
[Another embodiment]
(1) In the above-described embodiment, a tractor equipped with a rotary tiller as a
(2) Each functional unit in the functional block diagram shown in FIGS. 1 and 3 is mainly divided for explanatory purposes. In practice, each functional unit can be integrated with other functional units or divided into a plurality of functional units.
本発明は、走行しながら対地作業を行う作業車に適用可能である。 The present invention is applicable to a work vehicle that performs ground work while traveling.
2A :エンジン
2B :燃料タンク(エネルギ源パック)
4 :制御ユニット
10 :走行機構(走行駆動装置)
30 :作業装置
40 :走行制御部
41 :手動走行制御部
42 :自動走行制御部
50 :作業管理部
501 :進捗度算出部
51 :走行距離算出部
52 :作業計画管理部
52A :作業計画管理部
52B :作業計画管理部
53 :報知部
55 :経路設定部
56 :経路生成部
60 :補給管理部
61 :実単位消費量算出部
62 :消費量記録部
62A :消費量記録部
62B :消費量記録部
63 :残量検出部
64 :補給位置決定部
80 :衛星測位モジュール
100 :管理コンピュータ
101 :推定消費量算出部
102 :作業地情報格納部
105 :作業対象圃場
2A:
4: Control unit 10: Travel mechanism (travel drive device)
30: Work equipment 40: Travel control unit 41: Manual travel control unit 42: Automatic travel control unit 50: Work management unit 501: Progress calculation unit 51: Travel distance calculation unit 52: Work
Claims (5)
前記資源の実単位消費量を作業内容とともに作業履歴として記録する消費量記録部と、
前記作業地での作業内容を含む作業計画情報を管理する作業計画管理部と、
前記作業計画情報に基づいて実施される前記作業車の単位作業量あたりに消費される前記資源の推定単位消費量を、前記作業履歴を参照して算出する推定消費量算出部と、
前記推定単位消費量に基づいて、前記エネルギ源パックに前記資源を補給する補給タイミングを算出する補給管理部と、
前記作業地における対地作業の進捗度を算出する進捗度算出部と、を備え、
前記補給管理部は、前記進捗度算出部によって算出された進捗度に基づいて、前記補給タイミングを補正する資源補給システム。 It is a resource supply system for work vehicles that work on the work site while consuming the resources supplied from the energy source pack mounted on the vehicle body.
A consumption recording unit that records the actual unit consumption of the resource together with the work content as a work history,
The work plan management department that manages work plan information including work contents at the work site,
An estimated consumption amount calculation unit that calculates the estimated unit consumption of the resource consumed per unit work amount of the work vehicle, which is carried out based on the work plan information, with reference to the work history.
A supply management unit that calculates the supply timing for supplying the resource to the energy source pack based on the estimated unit consumption, and the supply management unit.
It is equipped with a progress calculation unit that calculates the progress of ground work at the work site.
The supply management unit is a resource supply system that corrects the supply timing based on the progress calculated by the progress calculation unit.
前記車体に搭載されたエネルギ源パックと、 The energy source pack mounted on the vehicle body and
前記エネルギ源パックから供給される資源を用いて駆動する走行駆動装置と、 A traveling drive device driven by using the resources supplied from the energy source pack,
前記作業地での作業量を含む作業計画情報を管理する作業計画管理部と、 The work plan management department that manages work plan information including the amount of work at the work site,
前記資源の実単位消費量を作業内容とともに作業履歴として記録する消費量記録部と、 A consumption recording unit that records the actual unit consumption of the resource together with the work content as a work history,
前記作業計画情報と前記作業履歴とに基づいて算出される、前記作業地での作業のために消費される推定単位消費量を用いて、前記作業地における前記エネルギ源パックに前記資源を補給する補給タイミングを算出する補給管理部と、 The energy source pack at the work site is replenished with the resources using the estimated unit consumption consumed for the work at the work site, which is calculated based on the work plan information and the work history. The supply management department that calculates the supply timing and
前記作業地における対地作業の進捗度を算出する進捗度算出部と、を備え、 It is equipped with a progress calculation unit that calculates the progress of ground work at the work site.
前記補給管理部は、前記進捗度算出部によって算出された進捗度に基づいて、前記補給タイミングを補正する作業車。 The replenishment management unit is a work vehicle that corrects the replenishment timing based on the progress calculated by the progress calculation unit.
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