美國Trimble 農業激光平地自動控制系統

 

農場進行土地平整，過去一直採用常規方法，利用平地機和剷運機等機械進行作業，這只能達到粗平。現為了提高土地的平整精度，可利用激光技術高精度平整農田。

1 激光平地系統的工作原理和組成
1.1原理

激光發射器發出旋轉光束，在作業地塊的上形成一光平面，此光面就是平整土地的基準平面，光面可平可斜。激光接收器安裝在剷運機伸縮杆上。當接收器檢測到激光信號后，不斷向控制箱發送信號。控制箱接收到信號后，進行修正，修正后的信號控制液壓閥，以改變液壓油輸向油缸的流向與流量，自動控制刮土剷的高度。
1.2主要組成
激光平地系統包括發射器，接收器，控制箱，液壓機構和剷運機。

（1）發射器：該發射器固定在三角架上。激光發射機內發射出一激光基準平面，轉速為300~600r/min，有效光束半徑為300~450m。機械部分安裝在一個萬向接頭系統上，因而光束平面能按照預定的坡度傾斜。

（2）接收器：接收器固定安裝在剷運機的伸縮杆上，用電纜與控制箱連接。接收到發射器發出光束后，將光信號轉成電信號，並通過電纜送給控制箱。

（3）控制箱：接收車載激光接收器信號進行計算分析，向電磁液壓閥發出指令。

（ 4）液壓控制閥：液壓閥安裝在拖拉機上，並與拖拉機液壓系統連接。在處於自控狀態時，經控制箱轉換修正后的電信號，啟動電磁閥，變動液壓控制閥的位置，改變液壓油的流量和流向，通過油缸柱塞的伸縮控制平地剷昇降。
2、激光平地系統的操作 
（1）架設發射器：首先根據需刮平的場地小大，確定激光器的位置，一般激光器大致放在場地中間位置。激光器位置確定后，將它安裝在三角架上並調平。激光的標高，應處在拖拉機最高點上方0.5~1m，避免遮擋激光束。
（2）測量場地。

（3）平地作業：以剷刃初始作業位置為基準，調整激光接收器伸縮杆的高度，使激光發射器發出的激光束與接收器相吻合。即在紅、黃、綠顯示燈的中間綠燈閃亮為止。然後，將控制開關置於自動位置，就可以起動拖拉機平地機組開始平整作業。

   

 一、激光平地設備的工作原理

    激光平地系統包括：發射器，接收器，控制箱，液壓機構和剷運機。原理是激光發射器發出旋轉光束，在作業地塊的上形成一光平面，此光面就是平整土地的基準平面，光面可平可斜。激光接收器安裝在剷運機伸縮杆上。當接收器檢測到激光信號后，不斷向控制箱發送信號。控制箱接收到信號后，進行修正，修正后的信號控制液壓閥，以改變液壓油輸向油缸的流向與流量，自動控制刮土剷的高度。

     二、系統部件

       1．激光發射器：

    激光發射器放在三腳架上，光束掃射到拖拉機上部不被遮擋的地方。施工場地上部有一光平面，一台發射器能同時控制多台拖拉機工作。天寶HV401發射器固定在三角架上。激光發射機內發射出一激光基準平面，轉速為300~600r/min，有效光束半徑為300~450m。機械部分安裝在一個萬向接頭系統上，因而光束平面能按照預定的坡度傾斜。該儀器由四節碱性電池或蓄電池供電。

2．接收器：

    ① AGLR40車載接收器：接收器固定安裝在剷運機的伸縮杆上，用電纜與控制箱連接。接收到發射器發出光束后，將光信號轉成電信號，並通過電纜送給控制箱。

    ②HR350手持測量接收器是HR350激光接收器是一種便攜式的使用電池工作的裝置，當將其裝在測量杆上，並位於旋轉激光位置上時，其9信道液晶顯示器（LCD）上就會指出激光的相應位置，並伴有聲音提示。

     3．AGCB40控制箱：

    控制箱用來接收接收器中的信號和處理信號，並顯示刮土器剷刃相對於完工表面的位置，當控制箱處於自動狀態下，它向液壓控制閥組提供電子輸出。控制箱安裝在拖拉機機手方便操作的位置上，機手使用的三個開關是：電源開關、自動和手動轉換開關和手動上升或下降開關。

     4.液壓機構：液壓閥安裝在拖拉機上，並與拖拉機液壓系統連接。在處於自控狀態時，經控制箱轉換修正后的電信號，啟動電磁閥，變動液壓控制閥的位置，改變液壓油的流量和流向，通過油缸柱塞的伸縮控制平地剷昇降。

     5．拖式剷運機： 

    拖式剷運機是用重型板製成的寬2－－3米的無底箱，拖式剷運機由拖拉機牽引杆拉着，一對輪子裝在箱體後面的楹軸上，液壓油缸與輪子大梁連接，油缸可昇降或降低箱體。刮土機後面的輪子隨着拖拉機在耕地上移動保持左右兩邊穩定，當拖拉機在坑窪不平的土地上顛簸時有助于刮土機剷刀保持水平。

    

三、激光平地設備的設置和操作

    1．建立激光

   首先根據被刮平的場地大小確定激光器的安放位置，場地跨度超過400米，激光器大致放在場地中間；場地跨度小於400米，激光器放在週邊。激光器位置確定后，支三腳架，安激光器，把激光放在三腳架上調平，激光器架設高度應高于拖拉機最高點0.5米的地方，這主要為防止拖拉機和操作人員遮擋住激光束。

    2．測量場地，繪製場地地形圖和計算平均標高，用手持激光接收器和標杆對場地進行普遍測量。讀數按一定的間隔讀取（一般以10米間方來定位），記錄每個讀數，將所有讀數彙集起來后就能繪製出場地地形圖，然後計算場地平均標高。

    3．以剷刃初始作業位置為基準，調整激光接收器伸縮杆的高度，使激光發射器發出的激光束與接收器相吻合。即在紅、黃、綠顯示燈的中間綠燈閃亮為止。然後，將控制開關置於自動位置，就可以起動拖拉機平地機組開始平整作業了。

    四、使用激光平地機精密刮平土地后，能給農業帶來的什麼好處呢？

    經過世界範圍內的大量研究表明，土地被刮平后可提高莊稼產量，節省用水，減少化肥流失。自從20世紀70年代後期推廣使用激光平地系統以來，土地被精密刮平的程度可達到±2cm。

1．提高產量20-30%

利用激光技術對土地進行精密刮平較傳統刮平技術提高產量20-30%，是未刮平土地的50%。這些可觀的成果是通過對植物施放其生長所需要的適量的水所獲得的。水的平均分配改善了發芽和植物生長的環境，提高了莊稼的產量。在許多國家，為了提高產量，機械撒種已為更多的人所接受。研究表明，使用這種方法所提高的產量直接與土地被刮平的程度有關。

2．節水30-50%

不斷興建開鑿和維護保養的水庫、運河、揚水站和水泵造成了水價的不斷上揚，這已成為世界各國共同關注的問題。事實上，許多國家正在陷入城市和農村對日漸缺乏水資源需求的爭端之中。目前利用激光平地系統不僅可實現對水的節省使用，還有助于解決這場爭端。土地被精密刮平到±1cm的理想標高就能得到適量水的灌溉。一般來說被刮平的土地只要能達到±5cm即為理想標高了。

3．減少測量成本80%

使用激光發射器和接收器可進行精密的單人測量，因此沒有必要再雇佣測量隊測量土地標高了，只需幾分鐘的培訓，任何一個人都能準確快速地測量出土地的標高。

4．減少化肥流失

土地經過精密刮平后，不僅水能得到精確的利用，化肥還能被保存在植物的根部，灌溉排水時可大大減少化肥的流失。

5．高處土壤的控制

高處地面被精密刮平后可獲得均勻的高度，從而減少了水對高處土壤的沖刷，防止了高處的土壤往低處彙集。

   總之，農業要發展，激光平地要先行，激光平地是精準農業發展的急先鋒，國家農業部，水利部和科技部等相關部門先後發布過文件要大力推廣激光平地機，可是根據我國的事情國情，雖然激光平地推廣已經取得了很大的進步，但是很多適合激光平地的地方還沒使用上，我們北京天寶隆機科技公司將繼續為激光平地節水事業的推廣與應用做出不懈的努力。

拖拉機牽引剷運機的幅寬：

   各型號的拖拉機只有在牽引相應幅寬的剷運機才能達到激光平地的最好效果。

  55~75馬力的應該匹配2.0米的剷運機

   80~90馬力的應該匹配2.5米的剷運機

  120馬力的應該匹配3.0~3.5米的剷運機

  140馬力的因該匹配3.5~3.8米的剷云機

  175馬力的因該匹配3.8~4.0米的剷云機

  210馬力的因該匹配3.8以上的剷云機

配置清單

美國天寶（Trimble）農業激光平地系統配置

序號 Item	部件名稱 Description	數量 Qty
1	HV401長距離激光發射器	1
2	HR350接收器	1
3	三腳架	1
4	測杆	1
5	LR410車載激光接收器	1
7	CB20T0控制箱	1
8	控制箱電源線	1
9	控制箱至激光接收器電纜	1
10	控制箱至電磁閥電纜	1
11	動力液壓安裝系統包	1
12	平地機	1

以上匹配數據只供參考   實際問題應該實際處理