[分享]激光土地平整系统介绍 [复制链接]

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，结合本图对农业激光平地系统介绍如下： M\\e e3Ih  
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农业激光土地平整系统主要由激光发射器、激光接收器、控制器和液压工作站组成。其工作原理是：激光发射器发出一定直径的基准圆平面（也可以提供基准坡度），装在刮土铲支撑杆上的接收器将采集到的信号经控制器处理后控制液压执行机构，液压机构按要求控制刮土铲上下动作，即可完成土地平整作业。 +K$5tT6b  
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系统的主要工作部件 Qr|N)  
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1.激光发射器。用于发射激光，形成激光平面。根据我国的土地规模，目前国内应用的激光发射器发射范围一般为直径1000米左右。激光发射器一般都具有自动安平功能，若在工作中受振动或碰撞发生偏离，会自动停止发射，报警并重新自动安平。激光发射器可以安装在地中央，也可以安装在地边角。 WIEx '{  
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2.激光接收器。用于接收激光信号，显示信号，并将信号传输给控制器。激光接收器一般安装在平地机具上，通过电缆与控制器连接，接收器接收信号的精度可以调节，如LS-B2激光接收器的精度控制范围为±3mm～±50mm。 koncWyW  
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3.激光控制器。用于处理激光接收器传输来的信号，控制液压工作站工作，从而使平地机工作铲自动追踪激光平面进行作业。 e?^\r)1  
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激光平地节水效果突出 gtaV6sD  
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一项可较大规模提高农田灌溉效率、土地利用率，增产增效的技术，正在全国农垦系统主要产区推广，这种激光平地技术可节水30%—50%、增产20%—30%。笔者从刚刚结束的全国农垦系统激光平地技术培训班上获悉，仅在黑龙江农垦和新疆生产建设兵团的节水效果，就相当于节省一个密云水库的常年储水量。 TZ&4  
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我国是世界上13个最贫水国家之一，农业用水占用水总量的近80%。目前，我国农田土地平整程度差，田间灌溉效率低，西部地区更低。科技部的有关报告表明，采用激光平地技术，田间灌溉效率可由改造前的40%—50%提高到70%—80%，对我国农业的持续发展具有不小的意义。  Z;j/K  
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激光平地技术作为一种提高地面灌溉质量的重要措施，从20世纪80年代先在美国应用，随后在世界范围内得到推广，被誉为改进地面灌溉的突破性技术。1996年，该技术作为科技部“九五”攻关课题，已通过国家验收。 RsqRR`|X?  
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鉴于该技术的节水增产效果，以及提高农机作业效率，农垦系统开始大力推广激光平地技术。结果表明：采用激光平地技术平整的土地，较好解决了传统灌溉方式下大水漫灌造成水资源严重浪费的现象，灌水效率达到80%，可节水30%—50%；水田土地利用率提高9%；水资源得到充分利用，减少了土肥流失，粮食产量提高了20%—30%。 8X}^~e  
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据农垦系统测算，采用激光平地技术，按每亩节水30%计算，仅黑龙江垦区和新疆生产建设兵团两个垦区的水稻、棉花作物，就可节水19.48亿立方，相当于一个北京密云水库的常年储水量，可以再灌溉432万亩水稻或649万亩棉花. MO));M)  
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激光控制土地平整技术 (xk.NZnF  
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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。国家节水灌溉北京工程技术研究中心1995年引进了国外的成套设备，在国内首次进行了激光控制土地平整技术的田间应用实验研究。 SWNU1x{,c\  
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传统的常规土地平整设备主要由推土机、铲运机和刮平机组成，土地平整状况一般取决于推土机和刮平机的施工精度。由于推土铲的液压装置为手工控制，平地作业过程中操作人员无法准确地控制推土铲的升降高度；而铲运机和刮平机的铲运刀口与设备轮胎间的相对位置是固定的，平地施工时刀口将随地面起伏上下错位，刮平和修整田面的效果并不理想，能达到的土地平整精度有限。而激光控制平地技术是利用激光束产生的平面作为非视觉控制手段代替操作人员的目测判断能力，用以控制平地机具刀口的升降高度。激光控制平地作业时，一旦铲运机具刀口的初始位置根据平地设计高程确定后，无论田面地形如何起伏，受激光发射和接收系统的影响，控制器始终经液压升降系统将铲运刀口与平地参照面间的距离保持在某一恒定值，土地平整的精度很高。 !p]T6_t]Q  
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激光控制平地成套设备一般由四个基本部分构成，即激光发射装置、激光接收装置、控制器、平地铲运设备。 l?[{?Luq  
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激光发射装置是一个由电池驱动的激光发生器，常被水平地安装在矗立于田间的三角支架上。它产生的激光光束被高速旋转的棱镜反射，在田面上方产生一个激光平面作为平整土地作业的照面，替代常规土地平整方法中利用地面高程测量得到的、由不连续网格点构成的平整作业基准面。根据需要，激光发射装置可分为单一零坡度控制（平地参照面为水平面）和任意坡度控制（平地参照面为倾斜平面）两种类型。 XysFwi  
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激光接收装置是垂直安装在平地铲运设备桅杆上的信号接收器。平地作业过程中，来自激光发射器的光束首先被接收器检测，确定此时平地参照面与接收器中心控制点间的相对距离，随后向控制器发出调整信号，由控制器指挥铲运设备的升降，使接收器中心控制点位于平地参照平面内。 ri/t(m^{W  
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控制器的功能是根据激光接收装置传递的调整信息，自动控制液压系统不断地上下调节行进中的平地铲运刀口，完成田面挖填方工作。由于激光控制器的自控灵敏性高，故平地精度较高。 i_|9<7a  
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平地铲运设备由铲运机具液压升降系统构成。作为牵引动力的拖拉机的功率应与设备铲运能力相匹配，以适应铲运机具频繁升降对液压系统的工作需求。 @wd!&%yzO  
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利用激光平地技术前，先按网格状采用水准仪完成田间地形测量工作，网格间距一般为5～10米，得到田块内各测点处的相对高程。再根据测量结果进行平地设计，确定平地设计相对高程。其原则是通过选择适当的平地设计高程，使平地作业中的挖方量与填方量基本相等。 i&A{L}eCr:  
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然后在田块适当位置处安装激光发射器，确保发射的激光束平面高于田内任何障碍物，以便使激光接收装置能时刻感应到来自发射器的光束。接着再根据平地设计高程，在田块内确定铲运机具的起始位置点，将铲运刀口落地后，上下调节安装在设备桅杆上激光接收器的高度，当接收器中心控制点位于激光控制参照面内时，固定该接收器的位置。做好上述准备工作后，从平地起始位置点开始，由拖拉机牵引铲运设备在田块内往复作业，挖高填低，搬运土方，自动完成土地平整工作。平整作业完毕后，再按相同的网格形式进行地面复测，评价平地的效果。 l?3vNa FeR  
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激光控制平地技术及设备 a(PjcQ4dY  
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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。