优化后的卫星平地斗主要由集成控制终端、自主差分GNSS接收设备、液压系统以及平地铲运设备几部分构成;以Visual Studio2008为系统软件开发环境,GNSS精细平整集成软件能够实现农田地势测量、基准设计及平整作业等功能。该智能平地系统在中国农业大学上庄试验站进行了长时间平整实验,平面平整后较大高程差从20.9降到10.5 cm,高程标准差从10.6降到5.5 cm,平地误差小于5 cm的测点累积百分比从77%上升到90%左右,卫星平地斗平整效果良好。坡面平整的坡度从0.239%降到0.120%,符合设计要求。结果表明,系统工作稳定可靠,作业精度满足土地精细平整要求,适用于在中国推广应用。
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,设计了卫星平地斗自动转向执行机构,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,步进卫星平地斗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。
(1)土壤环境调查;在智能农业的示范和应用过程中,种植农作物之前,有必要检查农田的种植环境,对土壤环境进行技术调查,并根据相关技术选择农作物和种植计划参数。(2)作物生长监测;在农业生产中,农作物的生长周期较长,其生长效果受天气条件,土壤,水源和肥料施用等多种因素的影响。在这一过程中,卫星平地斗对作物进行必要的监测和加强种植过程的管理具有重要意义。(3)农机运行质量监测;传统的卫星平地斗监控工作效率低下,现代技术的应用能力不足,制约了农田作业机械化的发展水平。
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。卫星平地斗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,计算出实际的卫星平地斗的实时高度,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,卫星平地斗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)卫星平地斗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。
稻田激光平地机的高程系统主要接收激光信号,并用于在设定平面上控制铲子。它的动态特性是保证平地机整平作业质量的重要保证。激光发射器是调平系统的重要组成部分。因此,在安装卫星平地斗时,应注意以下几点:对用过的电池和备用电池充满电;将其安装在比工作地点高50-100厘米的平坦地面上。注意支持水平;发射范围的直径通常应控制在800 m之内,并且在工作范围内没有障碍物。卫星平地斗的安装应注意以下几点:接收器应安装在激光平地上刮板的支撑伸缩杆的较高位置。在安装过程中,请注意拧紧紧固螺栓。连接的另一端需要插入信号端口的位置。注意连接线并用胶带捆扎。其他可移动的机械部件会因摩擦而损坏,并且在激光接收器接收到激光信号时,应保留刮刀在伸缩杆上支撑的距离。