美国Trimble 农业激光平地自动控制系统

 

农场进行土地平整，过去一直采用常规方法，利用平地机和铲运机等机械进行作业，这只能达到粗平。现为了提高土地的平整精度，可利用激光技术高精度平整农田。

1 激光平地系统的工作原理和组成
1.1原理

激光发射器发出旋转光束，在作业地块的上形成一光平面，此光面就是平整土地的基准平面，光面可平可斜。激光接收器安装在铲运机伸缩杆上。当接收器检测到激光信号后，不断向控制箱发送信号。控制箱接收到信号后，进行修正，修正后的信号控制液压阀，以改变液压油输向油缸的流向与流量，自动控制刮土铲的高度。
1.2主要组成
激光平地系统包括发射器，接收器，控制箱，液压机构和铲运机。

（1）发射器：该发射器固定在三角架上。激光发射机内发射出一激光基准平面，转速为300~600r/min，有效光束半径为300~450m。机械部分安装在一个万向接头系统上，因而光束平面能按照预定的坡度倾斜。

（2）接收器：接收器固定安装在铲运机的伸缩杆上，用电缆与控制箱连接。接收到发射器发出光束后，将光信号转成电信号，并通过电缆送给控制箱。

（3）控制箱：接收车载激光接收器信号进行计算分析，向电磁液压阀发出指令。

（ 4）液压控制阀：液压阀安装在拖拉机上，并与拖拉机液压系统连接。在处于自控状态时，经控制箱转换修正后的电信号，启动电磁阀，变动液压控制阀的位置，改变液压油的流量和流向，通过油缸柱塞的伸缩控制平地铲升降。
2、激光平地系统的操作 
（1）架设发射器：首先根据需刮平的场地小大，确定激光器的位置，一般激光器大致放在场地中间位置。激光器位置确定后，将它安装在三角架上并调平。激光的标高，应处在拖拉机最高点上方0.5~1m，避免遮挡激光束。
（2）测量场地。

（3）平地作业：以铲刃初始作业位置为基准，调整激光接收器伸缩杆的高度，使激光发射器发出的激光束与接收器相吻合。即在红、黄、绿显示灯的中间绿灯闪亮为止。然后，将控制开关置于自动位置，就可以起动拖拉机平地机组开始平整作业。

   

 一、激光平地设备的工作原理

    激光平地系统包括：发射器，接收器，控制箱，液压机构和铲运机。原理是激光发射器发出旋转光束，在作业地块的上形成一光平面，此光面就是平整土地的基准平面，光面可平可斜。激光接收器安装在铲运机伸缩杆上。当接收器检测到激光信号后，不断向控制箱发送信号。控制箱接收到信号后，进行修正，修正后的信号控制液压阀，以改变液压油输向油缸的流向与流量，自动控制刮土铲的高度。

     二、系统部件

       1．激光发射器：

    激光发射器放在三脚架上，光束扫射到拖拉机上部不被遮挡的地方。施工场地上部有一光平面，一台发射器能同时控制多台拖拉机工作。天宝HV401发射器固定在三角架上。激光发射机内发射出一激光基准平面，转速为300~600r/min，有效光束半径为300~450m。机械部分安装在一个万向接头系统上，因而光束平面能按照预定的坡度倾斜。该仪器由四节碱性电池或蓄电池供电。

2．接收器：

    ① AGLR40车载接收器：接收器固定安装在铲运机的伸缩杆上，用电缆与控制箱连接。接收到发射器发出光束后，将光信号转成电信号，并通过电缆送给控制箱。

    ②HR350手持测量接收器是HR350激光接收器是一种便携式的使用电池工作的装置，当将其装在测量杆上，并位于旋转激光位置上时，其9信道液晶显示器（LCD）上就会指出激光的相应位置，并伴有声音提示。

     3．AGCB40控制箱：

    控制箱用来接收接收器中的信号和处理信号，并显示刮土器铲刃相对于完工表面的位置，当控制箱处于自动状态下，它向液压控制阀组提供电子输出。控制箱安装在拖拉机机手方便操作的位置上，机手使用的三个开关是：电源开关、自动和手动转换开关和手动上升或下降开关。

     4.液压机构：液压阀安装在拖拉机上，并与拖拉机液压系统连接。在处于自控状态时，经控制箱转换修正后的电信号，启动电磁阀，变动液压控制阀的位置，改变液压油的流量和流向，通过油缸柱塞的伸缩控制平地铲升降。

     5．拖式铲运机： 

    拖式铲运机是用重型板制成的宽2－－3米的无底箱，拖式铲运机由拖拉机牵引杆拉着，一对轮子装在箱体后面的楹轴上，液压油缸与轮子大梁连接，油缸可升降或降低箱体。刮土机后面的轮子随着拖拉机在耕地上移动保持左右两边稳定，当拖拉机在坑洼不平的土地上颠簸时有助于刮土机铲刀保持水平。

    

三、激光平地设备的设置和操作

    1．建立激光

   首先根据被刮平的场地大小确定激光器的安放位置，场地跨度超过400米，激光器大致放在场地中间；场地跨度小于400米，激光器放在周边。激光器位置确定后，支三脚架，安激光器，把激光放在三脚架上调平，激光器架设高度应高于拖拉机最高点0.5米的地方，这主要为防止拖拉机和操作人员遮挡住激光束。

    2．测量场地，绘制场地地形图和计算平均标高，用手持激光接收器和标杆对场地进行普遍测量。读数按一定的间隔读取（一般以10米间方来定位），记录每个读数，将所有读数汇集起来后就能绘制出场地地形图，然后计算场地平均标高。

    3．以铲刃初始作业位置为基准，调整激光接收器伸缩杆的高度，使激光发射器发出的激光束与接收器相吻合。即在红、黄、绿显示灯的中间绿灯闪亮为止。然后，将控制开关置于自动位置，就可以起动拖拉机平地机组开始平整作业了。

    四、使用激光平地机精密刮平土地后，能给农业带来的什么好处呢？

    经过世界范围内的大量研究表明，土地被刮平后可提高庄稼产量，节省用水，减少化肥流失。自从20世纪70年代后期推广使用激光平地系统以来，土地被精密刮平的程度可达到±2cm。

1．提高产量20-30%

利用激光技术对土地进行精密刮平较传统刮平技术提高产量20-30%，是未刮平土地的50%。这些可观的成果是通过对植物施放其生长所需要的适量的水所获得的。水的平均分配改善了发芽和植物生长的环境，提高了庄稼的产量。在许多国家，为了提高产量，机械撒种已为更多的人所接受。研究表明，使用这种方法所提高的产量直接与土地被刮平的程度有关。

2．节水30-50%

不断兴建开凿和维护保养的水库、运河、扬水站和水泵造成了水价的不断上扬，这已成为世界各国共同关注的问题。事实上，许多国家正在陷入城市和农村对日渐缺乏水资源需求的争端之中。目前利用激光平地系统不仅可实现对水的节省使用，还有助于解决这场争端。土地被精密刮平到±1cm的理想标高就能得到适量水的灌溉。一般来说被刮平的土地只要能达到±5cm即为理想标高了。

3．减少测量成本80%

使用激光发射器和接收器可进行精密的单人测量，因此没有必要再雇佣测量队测量土地标高了，只需几分钟的培训，任何一个人都能准确快速地测量出土地的标高。

4．减少化肥流失

土地经过精密刮平后，不仅水能得到精确的利用，化肥还能被保存在植物的根部，灌溉排水时可大大减少化肥的流失。

5．高处土壤的控制

高处地面被精密刮平后可获得均匀的高度，从而减少了水对高处土壤的冲刷，防止了高处的土壤往低处汇集。

   总之，农业要发展，激光平地要先行，激光平地是精准农业发展的急先锋，国家农业部，水利部和科技部等相关部门先后发布过文件要大力推广激光平地机，可是根据我国的事情国情，虽然激光平地推广已经取得了很大的进步，但是很多适合激光平地的地方还没使用上，我们北京天宝隆机科技公司将继续为激光平地节水事业的推广与应用做出不懈的努力。

拖拉机牵引铲运机的幅宽：

   各型号的拖拉机只有在牵引相应幅宽的铲运机才能达到激光平地的最好效果。

  55~75马力的应该匹配2.0米的铲运机

   80~90马力的应该匹配2.5米的铲运机

  120马力的应该匹配3.0~3.5米的铲运机

  140马力的因该匹配3.5~3.8米的铲云机

  175马力的因该匹配3.8~4.0米的铲云机

  210马力的因该匹配3.8以上的铲云机

配置清单

美国天宝（Trimble）农业激光平地系统配置

序号 Item	部件名称 Description	数量 Qty
1	HV401长距离激光发射器	1
2	HR350接收器	1
3	三脚架	1
4	测杆	1
5	LR410车载激光接收器	1
7	CB20T0控制箱	1
8	控制箱电源线	1
9	控制箱至激光接收器电缆	1
10	控制箱至电磁阀电缆	1
11	动力液压安装系统包	1
12	平地机	1

以上匹配数据只供参考   实际问题应该实际处理