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精准农业:激光技术在农田土地平整工程中的运用
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激光测量仪器展厅
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精准农业是当今世界农业发展的新潮流,由十个系统组成,即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其核心是建立一个完善的农田地理信息系统(GIS),可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精准农业并不过分强调高产,而主要强调效益。它将农业带入数字和信息时代,是21世纪农业的重要发展方向。

激光技术在农田土地平整工程中的运用是智能化农机具系统内容之一,下面就此进行简单介绍:

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,西安远景智能控制有限公司引进利用激光技术,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

利用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位测量的基准。当接收器检测到激光信号后,不停地向控制箱发送电信号。控制箱接收到标高变化的电信号后,进行自动修正,修正后的电信号控制液压控制阀,以改变液压油输向油缸的流向与流量,自动控制刮土的高度,使之保持达到定位的标高平面。

如:激光束扫描在激光接收器标准上方,表明刮土铲铲刃处于平面平整线的下部,接收传送的电信号由控制箱进行修正,并控制液压阀致使油缸提升刮土铲;反之刮土铲下降,以此保持铲刃处在定位的标高平面上。

1.2 激光平地系统主要工作部件

激光平地系统由激光发射器,激光接收器,控制箱,液压机构,刮土铲等组成。

(1)激光发射器(蓄电池作电源):该发射器固定在三角架顶上。在激光发射机内,有一只功率为4mW的氦氖激光管。激光管发射出一束像铅笔尖那样粗细的红色光束,光束朝下,经过两个反光镜,将光束变位朝上,又经过一个透镜变为平行光束,然后再经棱镜系统转90°发射出去。棱镜系统是安装在一个旋转轴上,因而在一定高度形成一旋转360°的激光基准平面,转速为300~600r/min,有效光束半径为300~500m(根据功率而定)。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)激光接收器:激光接收器固定安装在平地机的伸缩杆上,并用电线与控制箱连接。当接收到来自激光发射器发出的旋转的红色光束时,即将激光信号转换成电信号,并通过连接线输送给控制箱。

(3)控制箱:激光平地机的驾驶员靠驾驶室内的控制箱来操作各控制开关,因此控制箱应安装在驾驶员容易监视,并能伸手操作控制开头的位置上。控制箱组成:①三个操纵杆;②加减开关,用以改变数码显示器中的预定坡度;使机手能迅速预定出所需的坡度数;③接收杆的升降开关,用以调节接收杆的高度;④二极管保险丝;⑤自动、手动开关;⑥数码显示器、显示坡降度数;⑦刮土铲升降开关;⑧指示控制开关,用以选择自动或手动运行方式。

(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)建立激光:首先根据需刮平的场地小大,确定激光器的位置,如长、宽度超过300m,激光器大致放在场地中间位置。如长、宽度小于300m,则可安装于场地的周边。激光器位置确定后,将它安装在支撑的三角架上并调平。激光的标高,应处在拖拉机平地机组最高点上方0.5~1m,以避免机组和操作人员遮挡住激光束。

(2)测量场地:利用激光技术进行地面测量,一人操作发射器,配3~5人移动标尺(每测点间距为10~20m,每个地块按横列竖行排列),每个杆尺高3m,其上装有可、上、下滑动的激光接受器。顺序详细记录测定的测点方向和高低数据,绘制出地块的地形地势图,并计算出整块地的平均高度。这个平均标高的位置,作为平地机械作业的基准点,也是刮土铲铲刃初始作业位置。

(3)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(红灯亮表示接收不到激光仪发出的信号;绿灯亮时,表示接收范围正常,当三个绿灯亮时,即为水平;黄灯亮,表示地面高低差已超出平整的范围)。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。 (end)
文章内容仅供参考 (投稿) (6/9/2006)
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