GPS衛(wèi)星平地/激光平地技術(shù)的運(yùn)用
GPS衛(wèi)星平地/激光平地技術(shù)的運(yùn)用
精細(xì)化乃至精準(zhǔn)化的作業(yè)模式是農(nóng)場(chǎng)此類大農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向,高效、精準(zhǔn)的大型機(jī)械化作業(yè)將逐步取代人工和小型機(jī)械作業(yè)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中土地平整度差嚴(yán)重制約了大型機(jī)械化作業(yè),如兩麥白菜的播種、水稻機(jī)插秧、水稻直播等需要較高的土地平整度;同時(shí)平整度差的地塊不能迅速的實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、排水,容易形成局部旱澇從而影響作物高產(chǎn)。
1 傳統(tǒng)平整作業(yè)特點(diǎn)
1.1傳統(tǒng)旱田整地作業(yè)
傳統(tǒng)的旱地整地通過(guò)耕地-耙地來(lái)完成,耕地、耙地作業(yè)能夠在土地整體落差不大、局部落差小的情況下起到一定平整作用;但不能解決整體平整度差的問(wèn)題,耕耙作業(yè)只能為播種作業(yè)提供較好的墑情和通透的土壤環(huán)境。
1.2傳統(tǒng)水田整地作業(yè)
傳統(tǒng)的水田平整作業(yè)程序?yàn)椋焊亍伟濉矧?qū)動(dòng)耙 ,水田平整作業(yè)對(duì)作業(yè)人員的依賴性較大,作業(yè)質(zhì)量受田塊本身平整度和操作人員的技術(shù)水平影響。操作人員以水層作為參照面對(duì)田塊進(jìn)行平整,往往水層上方的高丘能夠刮平但洼塘在作業(yè)時(shí)很難分辨,導(dǎo)致作業(yè)后局部低洼。另外部分田塊本身存在較大落差,水田機(jī)械不能有效的起到運(yùn)土作用,作業(yè)完成后仍然會(huì)出現(xiàn)單邊過(guò)低或局部低洼或高丘等現(xiàn)象。由于水田作業(yè)時(shí)正常都是單丘塊作業(yè),而丘塊的長(zhǎng)度正常為50-100米,即使丘塊內(nèi)平整效果較好,但整田落差通過(guò)水田作業(yè)不能明顯改善。
圖1傳統(tǒng)水田作業(yè)效果圖
2 GPS衛(wèi)星平地、激光平地作業(yè)
2.1GPS衛(wèi)星、激光平地作業(yè)配套設(shè)備
GPS衛(wèi)星平地作業(yè)采用我場(chǎng)最新引進(jìn)的鏟運(yùn)機(jī)結(jié)合北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng),具有誤差小,操作便捷,效率高等特點(diǎn)。
2.1.1主要組成
GPS衛(wèi)星平地機(jī)主要由主機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、衛(wèi)星平地設(shè)備組成。鏟運(yùn)機(jī)采用KFNJ-30型鏟拖式鏟運(yùn)機(jī),工作寬度3.2m,具體參數(shù)見(jiàn)表1。 該鏟運(yùn)機(jī)與1JP-3.5相比作業(yè)寬度相近,但高度大幅增加,整機(jī)質(zhì)量更重,具有更好的鏟土和運(yùn)土能力,配套280馬力輪式拖拉機(jī)能夠起到較好的運(yùn)土和平整作用,一次可降低最大高程10cm。
激光平地機(jī)主要由主機(jī)、平地鏟、激光平地設(shè)備組成。采用1JP-3.5平地機(jī)配套180馬力輪式拖拉機(jī),作業(yè)寬度3米。該平地機(jī)尺寸稍小,自重較輕,操作更加靈活,且平地精度較高,一次可降低最大高程2cm。
表1 兩種型號(hào)平地鏟參數(shù)對(duì)比
2.1.2工作原理
GPS衛(wèi)星平地系統(tǒng)利用GPS衛(wèi)星和固定基站對(duì)安裝在鏟運(yùn)機(jī)上方的GNSS接收器進(jìn)行差分定位確定當(dāng)前GNSS接收器所處位置及高程,并將數(shù)據(jù)反饋給控制器,控制器對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并發(fā)出控制信號(hào)給安裝在鏟運(yùn)機(jī)上方的電磁換向閥,由電磁換向閥控制液壓油路的供油方向使得安裝在行駛輪上方的液壓油缸隨之工作實(shí)現(xiàn)鏟運(yùn)機(jī)高度變化,最終保持在工作平面。
激光平地系統(tǒng)利用水平激光束定位,接收器上分為上、中、下三段,當(dāng)接收器上端接收到激光信號(hào)時(shí)則控制器判定當(dāng)前位置過(guò)低,控制器會(huì)發(fā)出上升的電信號(hào)給安裝在鏟運(yùn)機(jī)上方的電磁換向閥,由電磁換向閥控制液壓油路的供油方向使得安裝在行駛輪上的液壓油缸隨之工作實(shí)現(xiàn)鏟運(yùn)機(jī)上升達(dá)到工作平面。
反之,當(dāng)接收器下端接收到激光信號(hào)時(shí)則控制器判定當(dāng)前位置過(guò)高,控制器會(huì)發(fā)出下降的電信號(hào)給安裝在鏟運(yùn)機(jī)上的電磁換向閥,由電磁換向閥控制液壓油路的供油方向使得安裝在行駛輪上的液壓油缸隨之工作實(shí)現(xiàn)鏟運(yùn)機(jī)下降,不論上升和下降最終使接收器中端接收到信號(hào)則達(dá)到工作位置。
無(wú)論是GPS衛(wèi)星平地系統(tǒng)還是激光平地系統(tǒng)在工作時(shí)隨著地面的高低落差變化實(shí)際工作位置也不斷變化,單通過(guò)設(shè)備的控制會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)靠近基準(zhǔn)平面,而反應(yīng)時(shí)間越短則平地靈敏度越高。在實(shí)際運(yùn)用中測(cè)得GPS衛(wèi)星平地機(jī)反應(yīng)時(shí)間約1.0秒,精度約±5cm,激光平地機(jī)反應(yīng)時(shí)間約0.2秒,精度約±1cm。
2.1.3工作方式
我場(chǎng)采用先粗平后細(xì)平的平整模式,使用一臺(tái)KFNJ—3.0鏟運(yùn)機(jī)粗平和兩臺(tái)1JP-3.5平地機(jī)細(xì)平相配套。
圖2 粗平機(jī)具2804拖拉機(jī)及KFNJ-3.0平地鏟
粗平整采用KFNJ—3.0平地機(jī)配套凱特迪爾2804拖拉機(jī)及天寶GPS衛(wèi)星平地系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)整塊地塊的信息采集能夠生成地塊高低地勢(shì)圖,直觀地顯示整個(gè)地塊的高低落差,機(jī)駕人員通過(guò)顯示器找到高點(diǎn)和低點(diǎn),采用由高向低的行走路線,將高處的土帶到低點(diǎn)處,該系統(tǒng)自動(dòng)保持在同一水平線上,能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鏟土和放土,根據(jù)該平地鏟鏟體積較大,平地鏟精度稍低,故使用該平地鏟進(jìn)行粗平。
圖3 激光平地作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)圖片
精細(xì)平整采用兩臺(tái)G2F-3.0配套1臺(tái)紐荷蘭1804拖拉機(jī)和1臺(tái)約翰迪爾1854拖拉機(jī),配套使用兩套激光設(shè)備。通過(guò)將激光平地設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)使其與旱地平地機(jī)相結(jié)合,將激光設(shè)備與拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)的連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)平地機(jī)平地鏟高度自動(dòng)調(diào)節(jié)。自動(dòng)化程度高,作業(yè)效率高,結(jié)構(gòu)優(yōu)化,精準(zhǔn)度高。
兩臺(tái)平地設(shè)備同時(shí)使用時(shí),通過(guò)同一個(gè)發(fā)射裝置發(fā)射激光平面,在工作前必須調(diào)整兩臺(tái)平地鏟工作高度一致,每次調(diào)整作業(yè)平面時(shí),兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)調(diào)整相同的高度,正常每次下調(diào)2cm。
3 水稻生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)分析
2017年通過(guò)對(duì)GPS衛(wèi)星平地、激光平地作業(yè)后的條田與正常作業(yè)條田進(jìn)行水稻同品種、同時(shí)間播種跟蹤比較分析,平整后的地塊更加便于后期管理,優(yōu)勢(shì)較為突出,總結(jié)如下:
1、平整后減少了局部旱澇,水稻出苗率大大提高;
2、平整后的地塊進(jìn)排水更加迅速,后期水層管理更加方便;
3、2017年同品種、同栽插時(shí)間的大田對(duì)比,采用GPS衛(wèi)星/激光旱平整技術(shù)技術(shù)的條田產(chǎn)量比傳統(tǒng)模式增產(chǎn)約450kg/hm2。不同地塊水稻生長(zhǎng)情況見(jiàn)表2.
表2 不同地塊水稻生長(zhǎng)情況
4 總結(jié)
4.1GPS衛(wèi)星/激光旱平整技術(shù)推廣價(jià)值
近年來(lái)GPS衛(wèi)星/激光旱平整技術(shù)在我場(chǎng)不斷推廣,優(yōu)勢(shì)明顯。該技術(shù)改善了傳統(tǒng)水田平整作業(yè)方式,解決了土地平整度難以提高的難題。該技術(shù)充分利用新興農(nóng)機(jī)技術(shù),具有高效、低耗、便捷易操作等多方面優(yōu)勢(shì),對(duì)提高土地基礎(chǔ)條件具有重要意義。
4.2優(yōu)勢(shì)對(duì)比
4.2.1經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比
2016-2017年大量推廣GPS衛(wèi)星/激光旱平整技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)提高土地平整度,田埂平均間距從約40米調(diào)整為80-120米,減少筑田埂作業(yè)費(fèi)用2元/畝;便于水層管理,有效提高了水稻成活率,減少缺穴,增產(chǎn)30公斤每畝。
4.2.2 土地平整度的提高
長(zhǎng)期的水田作業(yè)模式不能明顯提高土地平整度,GPS衛(wèi)星/激光旱平整利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)能夠有效提高土地平整度。GPS衛(wèi)星/激光旱平整技術(shù)作業(yè)可以實(shí)現(xiàn)一次作業(yè)多年受益,利于今后水稻和兩麥的種植。
4.2.3 應(yīng)對(duì)特殊天氣
GPS衛(wèi)星/激光旱平整的條田在收獲期遇連續(xù)陰雨天氣時(shí),能夠及時(shí)排除田間積水,保證田間墑情,利于水稻機(jī)械收割和后期耕地、播種等作業(yè)。與常規(guī)種植模式相比較,更加利于下一茬的種植,為來(lái)年兩麥豐收提供保障。
4.2.4 操作過(guò)程中需注意的問(wèn)題
1、在GPS衛(wèi)星/激光旱平整作業(yè)前要根據(jù)土壤土質(zhì)和硬度選擇是否進(jìn)行翻耕和破垡,土壤較酥松可不進(jìn)行耕翻、破垡作業(yè);
2、GPS衛(wèi)星/激光旱平整作業(yè)粗平整時(shí),根據(jù)田塊地勢(shì)圖顯示的實(shí)際情況選擇如何分段平整活整體平整,以達(dá)到較好的效果和效率;
3、平整到底層土壤時(shí)需要進(jìn)行翻耕,以提高效率;
4、落差過(guò)大或粗平不到位會(huì)使得激光平地時(shí)信號(hào)超出接收范圍。
(作者:周冬冬 林祥軍 潘星星)
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