大型农田激光测控精平机调平系统的设计与运动分析

针对农田集中连片的建设要求以及高精度土地平整的特点,设计了一种农田激光测控精平机,该精平机采用双弹性扭杆独立调平系统,能够实现刀板两端的独立调整。地表平整精度的决定因素主要包括调平装置的竖直调整量和调整速度,该精平机有效地降低了刀板调整量;同时建立了调平系统的动作数学模型,对其进行了运动速度分析,确定了满足较高平整精度要求下的立缸调整速度。试验结果表明:该精平机能够很好地完成大面积农田高精度土地平整的农艺要求。     

农田土地精平工程优化设计与评价软件

以修正平面法作为平地工程优化设计方法,开发具有田面高程数据录入与统计分析、田面微地形表述、平地土方量估算等多功能的农田土地精平工程优化设计与评价软件,并基于土地精平田面高程实测数据,对比评价3种数据网格插值计算方法的适用性.研究结果表明,基于3种插值方法获得的田面相对高程网格化数据都可用来描述田面微地形的整体分布状况,其中根据Kriging插值法得到的田面相对高程插值估算精度相对较高,据此估算的土地精平挖、填方量之间的差异和土方总量接近实际状况,可优先应用于土地精平工程优化设计工作中.     

IPJY-3.0型综合激光平地机的研制

由于受土地平整机具自身缺陷和人工操作平整精度有限的制约,土地平整精度在达到一定程度后就无法继续提高.为此,设计了1PJY-3.0型综合激光平地机.该文介绍了该机的总体结构、工作原理、关键部件的设计以及试验效果.试验结果表明:该机作业后,方田面积达到0.5 hm2以上,平地精度≤±2cm,灌溉节水30%～45%,平整后的田块在灌水沉淀后即可进行机械插秧作业.     

lPJY—3.0型综合激光平地机的研制

由于受土地平整机具自身缺陷和人工操作平整精度有限的制约,土地平整精度在达到一定程度后就无法继续提高。为此,设计了1PJY—3.0型综合激光平地机。该文介绍了该机的总体结构、工作原理、关键部件的设计以及试验效果。试验结果表明:该机作业后,方田面积达到0.5hm2以上,平地精度≤±2cm,灌溉节水30%～45%,平整后的田块在灌水沉淀后即可进行机械插秧作业。     

引黄灌区激光控制平地技术的应用及效果

在宁夏引黄灌区进行了激光控制平地技术的平地效果及节水增产效益试验研究。试验结果表明：实施激光控制精平后，水稻田平整精度值Sd由常规粗平后4．27cm下降到1.50cm，平均相对改善度为64．03％；旱田平整精度值Sd，由粗平后7．24cm下降到1.91cm，平均相对改善度为71.04％。田块内地面高程绝对差值小于2cm的测点累积百分数的范围，由粗平后的20％～66．67％提高到60％～100％，所有测点的地面高程绝对差值都小于3cm。水稻田面平整精度值Sd由5．04cm下降到1.52cm时，可节水30．71％，增产23．41％，效果显著。     

水稻乳芽直播栽培技术

1 乳芽培育与直播初期的主要技术措施1.1 土地平整 乳芽直播作为不同于常规插秧、抛秧的水稻种植技术,对土地平整状况的要求较高。田块内地表不平度标准偏差一般不超过2～3 cm,绝对差值小于2cm的测点累积百分比应大于80％。地表平整是保证乳芽健康生长和节水的基础。试验表明采用激光平地一次作业即可达到要求。     

水稻乳芽直播栽培技术

1乳芽培育与直播初期的主要技术措施 1.1土地平整 乳芽直播作为不同于常规插秧、抛秧的水稻种植技术,对土地平整状况的要求较高.田块内地表不平度标准偏差一般不超过2～3 cm,绝对差值小于2cm的测点累积百分比应大于80%.地表平整是保证乳芽健康生长和节水的基础.试验表明采用激光平地一次作业即可达到要求.     

1PJ-4.0型水田激光平地机设计与试验

设计了三点悬挂1PJ-4.0型水田激光平地机。水田激光平地机液压系统,包括高程液压油路、水平液压油路和折叠液压油路,平地铲高程运动采用平行四连杆结构。对水田激光平地机的高程运动和水平运动性能进行了测试试验,分析结果表明:平地铲上升过程响应时间为下降过程响应时间的2倍,全程400 mm上升所需时间为3.31~4.23 s,下降所需时间稳定在1.7 s左右;上升速度随油门开度增大而加快,平地铲下降速度较稳定。平地铲水平调节时,顺时针转动全程20°所需时间与逆时针转动所需时间一致。田间平整作业试验表明,与拖拉机配套的三点悬挂1PJ-4.0型水田激光平地机可以稳定工作,能显著改善田面平整情况,田面最大高程差从平地前的32 cm降低到4.9 cm,相对高度的标准偏差值从平地前的12.28 cm下降到平地后的2.64 cm,平地后绝对差值小于等于3 cm采样测量点累计百分数达69.4%。     

基于GNSS的农田快速平整系统设计与试验

针对当前全球导航卫星系统（GNSS）农田土地平整过程中,操作复杂,地形测量费时费力的问题,设计了基于GNSS的农田快速平整系统。该系统可实现快速农田基准设计,农田水平平整,农田坡面平整等功能。农田坡度设计算法在前期系统算法基础上进行了优化,提出适用于快速平整系统的坡面平整算法,坡面平整后可以达到灌溉时水流速度快、水量覆盖均匀,减少挖填土方量、提高平整速度的目的。平整试验结果表明,水平面平整后最大高程差从18.9cm降到8.1cm,高程标准差从11.2cm降到5.5cm,平地误差小于5cm的测点累积百分比从75.693%上升到90.674%;坡面平整后,农田实际坡度与设计坡度基本一致,平整速度快,平整效果良好。     

JGP-2500型激光平地机作业效果试验与分析

平整土地是提高农田灌溉效率,节约水资源的一项重要措施.为此,概述了激光控制平地技术的工作原理以及主要工作部件构成.JGP-2500型激光平地机作业效果的测试表明,该机实现了常规土地平整方法所无法达到的土地平整精度和作业效率,平地的标准偏差值达到了1.1～2.0cm,相对改善度为52.5%～79%,土地平整总体状况和分布情况改善显著.     

JGP-2500型激光平地机工作机理研究

在详细分析JGP-2500型激光平地机平地原理及其平地机组自动控制原理的基础上,以常规平地方法为对照,测试验证其平地效果。测试结果表明,该机的土地平整精度高,能显著改善耕地的平整状况。     

激光精细平地对畦田灌水质量的影响及节水效果分析

在田间试验基础上,利用WinSRFR3.1模型模拟方法,开展了激光精细平地技术对内蒙古河套灌区畦田秋浇灌水质量影响和节水效果研究。结果表明,实施激光精细平地后,土地平整度达1.85cm,绝对改善程度为2.28cm,相对改善程度为55.2%,土地平整状况可得到大幅度改善。激光精细平地技术可使河套灌区秋浇灌水效率提高9.4%,灌水均匀度提高8.1%,深层渗漏减少17mm,节约水量9.7%,灌水质量提高明显,节水效果显著。     

基于空间聚类的农田土地平整区域规划方法研究

针对当前农田土地平整作业过程中,常会出现铲车过载或空载造成平地效率低下的问题,提出一种基于空间聚类的农田土地平整区域规划方法。首先,获取农田地势高程数据,通过克立格插值法遍历到空间各个位置;然后,通过改进后的K-均值聚类算法与密度聚类算法,对农田高程数据进行区域标记,去除区域中的离散点和误差点,初步完成区域划分;再结合农田平整时挖填土方量体积和农田面积适中等原则,对区域大小及形状进行修整,完成农田土地平整区域规划。田间试验分析表明,采用所提出的区域规划方法规划后,农田平整过程中铲车过载和空载现象明显减少,有效作业时间提高5%以上,工作效率提升显著;平整后各划分区域地势平整情况得到明显提高,平整度小于6 cm。     

激光平地机液压控制装置的设计与试验

在对目前国内外常用平地机液压控制系统工作特性进行分析的基础上,根据我国常用中等功率拖拉机液压系统的类型、特性及性能参数,设计了结构简单、新颖,安装简捷方便的激光平地机液压控制阀及控制装置。试验结果表明,该液压控制装置具有良好的静、动态特性,且传动效率高、能量损耗低、工作平稳、无静沉降。     

气吸式铺膜播种机结构分析与试验研究

2BQM-2铺膜播种机配套动力18k W,能够一次性完成开沟、播种、施肥、覆土及铺膜等功能,适合中小规模种植农户使用。参照《JB/T7732—2006铺膜播种机》行业标准,对该机在内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗进行了玉米精密播种田间试验。结果表明:该机作业株距与理论株距偏差为(-2,2)cm;作业播深与理论播深偏差为(-1,1)cm,作业行距与理论行距偏差为(-2,1)cm,播种重播率为1.5%,空穴率为0.4%,种子破碎率为0,穴粒数合格率为96.2%,膜边覆土合格率为98%。试验数据表明:该机型适合大面积推广使用,可为实现精密机械化种植提供保障。     

激光测控自动农田清平机的研制

针对现时期科研单位或大学所研究设计的平地机绝大多数以铲刮方式进行工作,存在铲土堆积和耗功大等问题。为此,介绍了激光测控自动农田清平机,结合激光测控技术、旋切技术、自动控制技术和光电信号处理技术等,完成对土壤的切削和收集,并实现对土地进行清理和平整作业,为农业耕作提供快速、准确和高效的作业系统。     

农田精准平整过程中三维地形实时测量方法研究

为提高农田平整作业过程中平后区域田面地形实时测量精度，本文提出一种农田精准平整过程中三维地形实时测量方法(Real-time 3D terrain measurement, Rt3DTM)。以安装有GNSS双天线和姿态传感器的支撑轮式旱地平地机为地形测量平台，利用卡尔曼滤波器融合GNSS与加速度提高定位精度，通过建立平地铲运动学模型获得支撑轮底点的车体坐标，结合平地铲位姿信息对支撑轮底点进行世界坐标解算，并利用最邻近插值法生成地形图。静态试验表明，Rt3DTM方法能准确解算支撑轮底点坐标，平面测量均方根误差小于10 mm,高程测量均方根误差不大于20 mm。水泥路面试验结果表明，在3组不同车速下测量同一段水泥路面三维地形，与真值的高差均方根误差均小于30 mm。田间试验结果表明，Rt3DTM测量的高程均方根误差为16.5 mm,平整度为16 mm,小于30 mm的高差分布列为95.8%,相比机载GNSS测量方法的均方根误差准确性提高29.5%,平整度准确性提高11.1%,高差分布列准确性提高9.5%。提出的Rt3DTM方法能实时准确地获取平整作业过程中平后区域的地形信息，为无人化农田平...     

TOPSIS模型对农田土地平整方式的综合评价

采用TOPSIS模型,对不同规格的样本田块以内蒙古河套灌区2种常见的平地方式（激光平地和传统方式平地）进行综合评价.首先,在2011—2013年间进行样本的选取及数据的收集工作,并确定评价指标;其次,对各评价指标进行试验及计算,构建评价指标体系;然后,采用TOPSIS模型对评价指标体系进行综合评价;最终得到适用于各样本条件下的优选方案,并结合内蒙古河套灌区实情进行分析.结果表明,田块规格在1 100 m^2以下时,宜选用传统方式进行田块土地平整;田块规格在2 000 m^2以上时激光平地的效果要远优于传统方式;当田块规格在1 100-2 000 m^2时,2种平地方式差异并不大.不过,综合分析激光控制平地更优于传统平地.目前,内蒙古河套灌区多以畦灌为主,田块面积较小,一般为1 000-1 330 m^2,局部地区在670 m^2以下,这既限制了当地大面积推广激光控制平地技术,又限制了当地农业经济的发展.