激光控制土地平整技术

激光控制平地技术是目前世界上最先进的土地精细平整技术。它利用激光束平面取代常规机械平地中人眼目视做为控制基准,通过伺服液压系统操纵平地铲运机具工作,完成土地平整作业。它是高科技激光控制技术与常规机械平地技术相结合的土地平整新技术。     

激光土地平整系统简介

早在八十年代中期,农业激光平地系统就已经广泛应用于美国、加拿大等发达国家和地区,近几年我国也开始应用。该系统可用于整平土地,以便于灌溉,减少水土流失,增加土地产出率。图中所示为拖拉机牵引刨式平地机在激光控制下进行平地作业,现结合本图对农业激光平地系统介绍如下:     

激光机械在土地平整中的应用与探讨

激光技术应用范围很广，现已广泛地应用在农业、军事、医疗等方面。而在我国，激光机械运用在土地平整中仍属空白。为了让国内同行更好地了解激光机械，本文阐述了利用激光机械在土地平整的应用与探讨。激光机械平整农田土地与一般的农业机械，如推土机、铲运机平地的根本区别在于使用了激光技术指导平地。激光发射机和激光平地机互相配合使用。经实践证明，使用激光机械先进可靠，省汕省时，平地精度高，工作效率高，是一种适应性很强的平地机械。我国幅员辽阔，有华北、东北等大平原及众多的丘陵盆地，都适宜使用激光技术指导平整个地，特…     

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.     

激光平地技术的综合评价

激光控制土地平整技术是高科技激光控制技术与常规机械平地技术相结合的土地平整新技术,20世纪80年代在美国应用,随后在世界范围内得到推广。该技术是目前世界上最先进的平地技术,平地精度高,操     

激光技术在农田土地平整工程中的运用

在垦区农场进行土地平整,一直采用常规方法,利用推土机、平地机、铲运机、装载要和挖掘机等农田基本建设机械进行作业,这只能达到粗平,即所谓“田面大平,小不平”。为了提高土地的平整精度,可以利用激光技术,高精度地对农田进行平整。1激光平地系统的工作原理和结构组成1.1工作原理激光发射器发出的旋转光束,在作业地块的定位高度上形成一光平面,此光面就是平地机组作业时平整土地的基准平面,光面可以呈水平,也可以与水平呈一倾角(用于坡地平整作业)。激光接收器安装在靠近刮土铲铲刃的伸缩杆上,从激光束到铲刃之间的这段固定距离即为标高定…     

激光平地技术的应用及效果

激光平地技术是目前世界上最先进的平地技术，具有平地精度高，操作简便等优点。在欧美、俄国、日本和西欧各国已得到广泛的应用，并以此为基础形成了高效的灌溉新技术。农田激光平地技术在我国尚属起步阶段，近年来分别引进了光谱精仪、拓普康两种激光平地设备，中国水利科学院也在积极开发研制。目前在河北、山东、湖南、黑龙江、吉林、新疆等省区均有使用，在东北地区目前拥有近２６０台（套），新疆目前拥有近２０台套，国家农业部正在加大对激光平地技术的财政补贴力度，加快激光平地技术的推广。１工作原理激光平地系统是由激光发射器…     

基于GPS控制技术的土地平整系统

土地平整可以提高灌溉水的利用率,是农田节水增产的重要措施之一。为此,采用上位机决策和下位机控制相结合的方法(上位机系统以车载计算机为工作平台,采用高精度GPS接收机获取农田三维地形位置数据),提出了高程测量数据误差修正算法,用来校正平地作业过程中GPS动态测量误差;利用校正后数据,计算平地基准高程,输出位置高低判断信号。下位机系统以控制器为核心,接收位置高低判断信号,输出液压控制信号驱动平地铲升降,完成平地作业。平地试验表明,误差矫正后的农田三维地形分布图精度较高,测量效率比传统人工定点测量方法提高75%以上;土地平整效果较好,平地精度达到7.8cm,可满足高标准农田田面平整度要求。     

激光控制平地系统设计与试验分析

开发了用于农田平地的激光接收与控制装置、液压调节装置、平地铲等。利用该系统与Trimble公司的激光控制平地系统进行了平地对比试验。试验结果表明，该系统工作性能稳定，与国产中等功率拖拉机液压动力输出匹配较好。     

浅谈激光平地机在五原县的推广与应用

激光平地技术的推广应用，对实施精细地面灌溉质量和效果起着极其重要的作用．在当今我国水资源缺乏的情况下，运用激光平地技术设备平地，具有十分重要的意义。     

激光控制平地系统激光接收器设计与试

激光接收器是激光控制平地系统的关键部分.为了更有效地检测激光信号,扩大接收范围,增加接收距离,提高稳定性和抗干扰性,设计了一种基于集成IC的新型激光接收器.其原理是以红色有机玻璃作为透光窗口,并采用干涉型滤光片来滤除背景光;以硅光电池作为光电探测器,将激光信号转换为电信号;然后采用集成运算放大器设计低噪声前置放大器和主放大器对微弱电信号进行放大;最后,脉冲整形和展宽电路实现脉冲信号到TTL数字信号的转换,以方便后续电路的处理.田间试验结果表明,激光接收器在150m范围内可实现360°全方位稳定工作,垂直工作范围为28.4cm左右,将其用于平地作业时农田的平整误差小于2cm.     

激光平地技术在现代农业中的应用

平整土地是农田基本建设的重要组成部分,是改造中低产田的有效手段,分常规平地和精细平地两种。常规平地受机具设备缺陷和人工操作精度等因素制约,平整精度达到一定程度后将无法继续提高。而借助     

激光平地系统的开发与试验

<正>从2002年开始,中国农业大学与菲律宾国际水稻研究所(IRRI)合作,开展了激光平地技术在我国的应用研究,并在"十五"863项目和"十一五"863项目的支持下,开发了包含接收器与控制器、液压系统、平地铲等部分的激光平地系统,并进行了多次平地试验与实践。     

Excel及Mapinfo在土地平整中的应用

为了解决土地平整传统计算方法工作烦杂、精度不足的问题，对土地平整工程量的计算应用了Excel和Mapinfo新方法。详细叙述了这2种新方法的应用过程、应用条件及优缺点，并对它们进行了对比。     

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。     

激光控制平地系统研究与设计

激光控制平地技术是世界上最先进的土地精平技术。该系统以激光平面代替人工视觉,作为平地作业的参考基准面,以自动反馈控制技术代替人工操作,控制平地铲的升降,能够实现更高的平地精度。为此,介绍了激光平地系统的基本原理,开发了用于激光控制平地系统的激光发射器、激光接收器和激光控制器。     

用于激光平地作业的车载式智能测量系统开发

在激光平地作业过程中,一般先由人工操作水准仪获取田块定点高程,然后通过计算平均值以作为激光平地的基准高度。显然该作业方法耗时费工,工作效率较低。为此,设计了一套车载式智能测量系统,拖拉机带动激光接收器沿着指定的路线行驶,系统即可自动完成对定点高度的采集、存储以及实时显示。     

GNSS平地作业路径实时规划与导航方法研究

为有效提高GNSS（Global navigation satellite system）控制土地平整的工作效率,提出了基于导航技术的GNSS平地作业路径实时规划与辅助决策方法。通过拉力传感器实现了平地作业中铲车载荷的实时检测,利用数学建模的方法,建立了拖拉机平地作业行驶过程的路径实时规划与导航模型。通过拉力传感器实时采集铲车载荷反馈值,根据拖拉机行驶目标区域的地势情况,以避免铲车过载和空载为原则,确定拖拉机的行驶目标点,解算出拖拉机行驶的转向角,实现了最优导航平地作业。农田平地试验结果分析表明,该方法能够较好地实时规划路径并提供导航方向,引导拖拉机高效地平地作业;基于该方法的平地作业,其铲车的过载或空载率总和不大于6.9%,远低于未使用导航时的平地情况。     

水田激光平地机非线性水平控制系统

为使水田激光平地机的平地铲在受到干扰偏离水平位置时能够迅速回复水平,设计了基于角速度-偏差角度的非线性PID控制器的平地铲调平控制系统,使平地铲零角速度渐近回到水平位置,实现零超调,提高了平地机水平控制精度和稳定性。根据平地机的机械液压系统结构搭建了平地铲调平系统动力学模型,推导了传递函数,基于剩余路径确定允许最小角度的非线性控制,设计了水平调平闭环控制系统方案。采用标准姿态航向参考系统AHRS检测平地铲实时倾角与角速度,TMS320F28035芯片作为控制器,设计制作了水平控制系统电路,依据传感器数据通过非线性PID位置控制算法计算出控制量,并通过PWM驱动电路实现平地铲水平控制。在华南农业大学研制的水田激光平地机上,进行了实验室测试与田间试验验证。测试结果表明,水平控制系统响应迅速,实现了平地铲渐进逼近水平位置的控制效果,超调小,稳态误差趋于零,平地铲基本控制在水平位置±1°以内,平地铲工作稳定。     

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。