随着科技再农业上的深度应用,科技兴农已经成为一种大的趋势。平地是农耕的基础,随着更多大面积种植场所、农场等的出现,对地表平整,种植条件,水资源使用,肥料的利用率都提出了更高的要求。激光液压导航随着GPS,北斗等GNSS高精度定位系统的应用,卫星平地机以其全天候,高精度,距离远等特点,开始在农业生产上发挥作用。 此款卫星平地机就是结合了先进的GNSS技术,通过RTK差分运算,实现厘米级的平地,为农业生产平地提供了技术保证。激光液压导航卫星平地机优点:1) 可节约灌溉水30%--50%:节约用水,降低费用,提高灌溉效率。2)可以提高产量20%--30%:平整度高,便于灌溉,有利于提高作物的出苗率,改善作物的生长环境,促进作物的均衡生长,进而提高作物的产量和品质。3)可以提高肥料利用率20%以上:平整后的土地,施用化肥能被有效的保存在作物根部,且分布均匀,所以不会出现肥料流失和脱肥现象,确保了农作物出苗率,减少了环境污染。4)土地利用率可以提高3%--7%:越是大的地块,减少了田埂,增加了可用耕地面积,提高土地的利用率。 5)科学精准的的平地操作,可提高农机具的作业效率。 6)科学有效的控制操作,可以保证平整度的误差在±2.5cm,远远优于人工平整,肉眼的平整度也不是人工操作可以媲美的,使得土地平整的一致更高,对于坡度模式的平整,可以保证土地按照统一坡度进行平整,为后续的科学种植,提供的可靠的基础保证。
为了解决在交通不便的地区使用的设备在故障诊断、维修、管理时的困难,提高设备安全,在工程机械上实现远程控制和定位很有必要。介绍了平地机远程控制和定位系统的总体构成与功能。借助于激光液压导航实现远程控制和数据通讯。着重介绍了用Siemens CPU224XP和三一自主研发的移动终端SYMT实现远程控制、定位的原理、方法。在远程控制和数据通讯中,软件设计包括数据传送的通讯协议、控制流程等。该系统结合网络通信、多传感器数据融合以及故障诊断等先进技术,对激光液压导航的运行状态、所处位置进行监测分析、故障诊断、控制,便于及时发现和排除设备故障,控制中心可随时掌握和控制设备,从而保障用户和供应商的经济效益。
01操作精度;两种平地作业的精度均达到2cm,效果非常好。02工作范围;普通激光液压导航的信号传输半径约为400米,而卫星平面信号可以达到5-10公里。03环境要求;激光操作会受到天气的很大影响,如果地形不同,则卫星平板的所有数据和操作都可以在显示屏上读取和操作,而激光液压导航则麻烦得多。05安装调试;普通激光平地在卫星平地上仅需一小时即可解决复杂的安装和调试过程。06价格因素;尽管卫星水准仪很不错,但价格却比激光水准仪的价格高得多。一套普通的激光水准仪设备的价格为30,000至50,000元,而一套卫星水准仪的价格则为80,000至100,000元。
卫星平地机是使用卫星信号作为反馈控制的农田平地机。其工作原理是卫星基站接收高精度的定位和仰角信息,并通过无线电模式将差分数据发送到卫星接收器。激光液压导航实时接收基站无线电广播数据,并获得高精度的定位和仰角信息,该信息由车辆水准仪控制。设备的主控制面板分析其差分数据,计算出实际的激光液压导航的实时高度,并连续向控制器发送信号。控制器收到高度变化信号后,将执行自动校正。校正后的信号控制液压控制阀以改变液压油流向气缸的方向和流量,并自动控制挖土机的高度以完成地面平整操作。卫星平地机主要由卫星天线,车载调平控制器,卫星接收器,卫星基站,液压系统和找平铲组成。
(1)初始化工作位置。将拖拉机开到工作区域,关闭电源输出,打开控制器,让水平铲自然下降,激光液压导航应将接收器调整到合适的位置,卫星水平仪应牢固地固定卫星天线。(2)激光液压导航应配备发射器和接收器。根据要平整的领域的面积,确定激光发射器的位置。(3)平地机工作。启动拖拉机,启动电源输出,打开控制器电源,然后按控制器的“自动”按钮。在工作区域周围驱动拖拉机并检查铲铲的刮擦状况。(4)选择平地方案。农田平整的目的是将地球的高处运输到低矮的地方,从而达到平整的目的。因此,为了减少找平过程中的土方量,可以采用分段设计和找平计划。
为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机,伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了激光液压导航自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0.8m/s时,两种实验条件下,步进激光液压导航的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。