本发明属于农用机具，更具体的说，是一种为农用电动机具提供电网接入的可移动智能设备，能够适应于典型的农业机具工作环境，以智能机器来代替人力进行供电线缆的收放操作，从而为在农业生产中能方便的用电能来替代石油，从而大幅降农业机具的采购、使用、维护成本，帮助实现农业生产的清洁能源转换。
背景技术：
1、相比工业，农业生产的环境普遍较为恶劣，天气多变，地形复杂，户外场所，欠缺电力供应设施。为适应这样的环境，农用机具设备大多都采用汽油机、柴油机等化石能源机械来提供动力，污染大、噪音高、排放也不符合国家的清洁能源转型战略。此外，相比其电动版本，以汽油、柴油为动力的农用机械，不仅结构复杂、成本昂贵，而且在维护、使用的成本上也要高出很多。
2、电动的农用机具其实已经非常成熟，结构简单，价廉物美，但迟迟未能得到更大规模的应用，大多局限于家庭、庭院、花园等较小的区域，无法真正进入田间地头，究其原因，主要是在供电半径上受到限制。即，若以人力来处理供电线缆的收放，那么 50-100 米的供电距离，基本就是极限，若要支持更远距离的供电，光是线缆的重量就已经让人负荷不起，若还需要人为处理线缆的收放和整理，实在力有不逮。
3、近年来，随着电池技术的不断发展，也开始出现了一些使用可充电电池来供电的新型农用机具。如，采用锂电池供电的旋耕机、喷药机，等等。这类设备多采用背负式的电池等方式为设备供电，但其市场发展也相当受限，主要的问题是，受当前电池技术的能量密度所限，电池的体积大、份量重、能量低，而且相当昂贵，所以相比采用汽油柴油的设备并无优势，市场反馈大多属于尝鲜性质。这种模式尚未暴露的问题是，农业生产具有相当明显的季节性，电池的使用间隔会非常长，普通农民缺乏维护和保养电池的专业知识，稍有不慎，占设备成本一多半的电池组件就会老化损坏，整机报废，造成极大浪费。
4、另一方面，我国农村已经基本完成了村村通的电力普及，基础电力设施建设已经非常完善。很多农田在周边 500 - 1000 米的范围之内，都可以找到电网接入点，或建有机井、配电柜等固定的农业用电设施，取电十分便捷。在相同的工况下，用电的成本也只有汽油/柴油的五分之一或者更少，农业用电还有补贴，可谓十分廉价。但，这么廉价清洁的能源，在农业生产里却基本利用不起来。原因就是前面所描述的，人力收放供电线缆的极限半径只有 50 -100 米，够不上这 500 - 1000 米的取电距离。无奈只能继续使用复杂昂贵的汽油、柴油的机具。应该说，这数百米供电的 “最后的一公里” 问题，严重制约了农用机具的电气化进程，急需解决。
5、本发明方案的核心设计思路，就是为这 “最后一公里” 的供电问题找到一个可行的解决方案。以符合农业生产的使用环境为前提，尽可能地保证可靠性，降低成本，简单耐用，皮实可靠。
技术实现思路
1、本发明方案以 “让农民朋友们买得起也用得起” 为目标，在众多可能的技术方案之间权衡成本收益，确定技术路线。
2、本发明方案选择了以 “暂不考虑自动驾驶” 作为设计的前提（自动驾驶方面的专利申请可以参考【cn113126622a】和【cn114326746a】）。这是因为，农田的施工环境十分复杂，现阶段的自动驾驶不仅相当昂贵，而且也难以应对复杂多变的农业生产环境，所以当前还不具备可行性。以存在人类驾驶员来驾驶车辆作为设计前提，可以充分利用现有各种农用运输载具，如，电三轮、履带车、拖拉机等，避免功能重叠，控制采购成本。通过设备与驾驶员的 “人类智能” 相配合，可以得到更廉价也更具适应性的方案。
3、本发明方案选择了笨重但是廉价的 “转动线轴” 的方式来实现线缆的收放。现在其实已经有了 “不转动线轴” 的线缆收放线机构（如【cn113562550a】），不转动线轴确有其优势，主要是，线路可以采用静连接，连接的稳定性更高。但这也意味着线缆收放机构也会更为精密复杂，从而推高成本。此外，对农业生产恶劣的户外工作环境而言，更精密的设计也会更容易损坏。因而，本方案仍然采用 “转动线轴” 配合 “集电环” 的传统设计，虽然粗糙但是耐用，成本效益更优。
4、本发明方案选择了相对低科技的 “传感器” 方式，而非通过 “定位” 技术来实现车辆移动信息的传感。目前比较主流的设计思路是像无人机打药一样，采用基于 gps/北斗/uwb 等高精度定位系统来跟踪车辆当前的位置与速度（如【cn113126622a】）。这是技术人员很容易就能想到的设计思路，在数据层面，定位技术也有足够的精度，而且维度丰富。但对于普通农民而言，要熟练掌握 gps/北斗 这类卫星定位技术，包括参考站的架设，挑战不小。本方案所采用的 “传感器” 方法，只能判定位移的瞬时方向和速度，是一个相对简陋的技术实现手段，但胜在简单且够用，通过良好的工业设计，可以做到用户无需配置，无需理解，学习维护成本更低，也更为廉价耐用。
5、本发明方案在前述两个问题上均选择了相对简单和廉价的设计，但在 “线缆的整理收纳” 上，则采用了更为复杂的设计。目前市面上大量线缆收纳类产品，多采用 “螺杆驱动往复” 或 “可调校的光杆导线器” 方案来实现线缆的收纳整理（如【cn212676780u】和【cn209097929u】）。这实际上是一种 “机械智能” 方案，使用过程中，需要定期进行人工调校。但这一设备的使用对象是农民，他们实际上并不具备进行人工校准的技术能力。所以，若采用这一方案，那么因调校不当而出现线缆缠绕不均匀、打结、扭曲等情况就一定会高发，而且这些情况农民朋友们也没有能力去自行解决，设备将会面临失效。可以说，这种半调子方案不仅未能解决问题，反而是制造了问题。
6、在上述指导原则下，本发明方案被设计为：本身不具备移动能力，但可挂载到现有的农用车辆上，用传感器来感应车辆的移动，并通过智能控制单元驱动线轴转动的方向和速度，实现供电线缆的自动收放与整理；可以简称为自动理线机。
7、所述的自动理线机，其结构包括：供电动农用机具取电用的插座、从电网取电的插头、收纳在线盘上的供电线缆、智能化的线缆收放与整理机构、传感装置、控制电路。设备整体可以挂载到现有的农用车辆上，随车辆一起移动。
8、在典型工作场景下，工作人员可以驾驶挂有自动理线机的车辆前往位于农田附近的机井、电箱等取电地点。到达取电地点时，打开自动理线机的电源，拉出取电插头插入电网，设立好 “有电危险” 的指示标志，然后就可以跟平常一样，继续驾驶车辆前往作业地点。此时，自动理线机会感应车辆的行驶方向和速度，同步控制线缆收放与整理机构，沿途自动和主动地释放线缆；在智能控制之下，线缆会以与车辆行驶速度相当的速度从设备上释放出来，因其自身的重量而自然地落到到地面；因为自动控制了线缆的释放速度，不会拖行，所以线缆受到的拉力很小，也不易发生磨损或崩断的情况，可以支持长距离的线缆布置。
9、到达作业地点时，工作人员停车，准备展开作业。此时可将电动农用机具的插头插到自动理线机上的供电插座取电，此时，机器会接通电网。供电状态下，自动理线机会对线缆的状态随时保持监控，一旦发现异常，会随时断电，并以声光报警的形式提示异常。作业过程中，若有需要使用车辆的情形，如，临时装载耗材等，此时可把自动理线机从车辆上卸载下来单独使用，待车辆返回再行挂载。作业完成时，农用机具的拔出插头，取电结束。
10、车辆掉头返回时，调整自动理线机的位置，从车辆的另一侧回收线缆。与放线时一样，在收线模式下，自动理线机感应车辆当前的行驶速度，同步控制线缆的回收速度，避免收线过快形成过大张力，或收线过慢出现缠绕。在收线的同时，自动理线机的线缆收纳整理机构会自动将线缆整齐致密的缠绕于线盘之上，避免形成混乱或出现打结。返回取电地点后，从取电点拔出取电插头，撤出 “有点危险” 的指示标志，关闭自动理线机，整个作业环节结束。
1.一种为农用电动机具提供电网供电的可移动智能设备，包含有：供农用电动机具取电用的插座、从电网取电的插头、收纳在线盘上的供电线缆、智能化的线缆收放与整理机构、传感装置、控制电路；其特征在于：设备整体可以挂载在农用车辆上，如，电动三轮车、电动翻斗车、拖拉机，等；随着车辆的移动，设备智能感知并以全自动的方式控制线缆的收放，其收放速度与车辆的移动速度相匹配，避免线缆在地面出现拖行所导致的表皮磨损或因承受过大张力而崩断。
2.所述从电网取电的插头，其特征在于：插头内置有控制机构，与主控电路配合，时刻监控整条线缆的状况；一旦发现异常，如短路、漏电等情形时，立即跳闸，并向主控电路报警，从源头切断电源供应，避免发生危险；经检查排除异常情况之后，可执行手动恢复操作，控制机构接到主控电路的恢复指令，将尝试重新接通供电线路，并继续检测；如若线缆状态再次出现异常，则继续跳闸、报警，从而确保供电线路的安全与可恢复。
3.所述收纳在线盘上的供电线缆，其特征在于：供电线缆被整洁致密地缠绕在线盘上，并且可以整体正向或反向旋转，从而可以从线盘上释放或者回收；系统结构被设计为，当线缆出现问题时，可以连同线缆与线盘一起，整卷更换，无需额外的卷绕操作；系统也可以适配多种不同规格的线盘和线盘，以更为通用。
4.所述智能化的线缆收放与整理机构，其特征在于：在释放线缆时，正向旋转线盘并通过导线轮驱动线缆向外输出；在回收线缆时，反向旋转线盘进行收纳，此时导线轮引导线缆向内回收；释放和回收中，导线轮根据当前线缆的缠绕状况，自动移动到合适的位置，使得线缆可以与上一圈线缆相邻，形成紧致的排列，从而避免凌乱和缠绕；释放和回收中，导线轮和线盘之间的线缆上，始终维持适当的张力，以确保线缆排列致密；操作过程中，线缆收放与整理机构可以感应到外部线缆的张力变化，随之而动；如，在回收线缆的过程中，若有人为的拖拽动作，此时机构将会随动调整，进行释放，减少线缆张力避免损坏；线缆的收放与整理由电路完全控制，工作期间，无需人为操纵，也不需人工调整，可完全由设备以自适应的方式完成其功能，节约人工。
5.本设备还可提供丰富的日常维护功能，其特征功能包括：手动启停、手动控制线缆的收放、线缆深度清洁、线缆深度检测，等，上述各功能可进行组合或扩展，以适配更丰富的应用场景。
