在農(nóng)田平地技術上的應用與發(fā)展

GNSS在農(nóng)田平地技術上的應用與發(fā)展授課人：XXXX20XX.XX-GNSS平地技術概述1GNSS精細平地技術的發(fā)展狀況2GNSS精細平地的技術應用3GNSS精細平地的發(fā)展前景4GNSS平地技術概述PART1GNSS平地技術概述土地平整的重要性土地的精準平整可以顯著提升農(nóng)田灌溉的效率，并增加灌水均勻度，從而提高作物對水分的吸收效果。這樣的平整方式還可以幫助提高肥料的利用率，使其更有效地為作物提供養(yǎng)分。此外，精準平整的土地可以更有效地抑制雜草的生長，減少農(nóng)業(yè)管理的壓力GNSS平地技術概述傳統(tǒng)平地工作傳統(tǒng)的旱地整地方法通過耕地和耙地來使土地變得平整。盡管這種方法能夠在土地整體落差不大、局部落差小的情況下起到一定的平整作用，但它無法解決整體平整度差的問題傳統(tǒng)的水田平整作業(yè)通常需要經(jīng)過以下步驟：耕地、刮板、水田驅(qū)動耙。然而，這個過程對操作人員的依賴程度較大，作業(yè)質(zhì)量受到田塊本身的平整度和操作人員的技術水平的影響。這意味著，如果田塊不夠平整或者操作人員技術不熟練，那么水田平整作業(yè)的質(zhì)量可能會受到影響GNSS平地技術概述激光平地技術激光平地機主要由激光發(fā)射器、接收器、控制器和電控液壓系統(tǒng)組成，可實現(xiàn)精確平整土地。操作時，激光發(fā)射器發(fā)射激光束定位平地鏟，調(diào)整接收器高度使與激光平面一致。若平地鏟高度不符設定，接收器會發(fā)送信號給控制器，通過液壓系統(tǒng)控制平地鏟升降至設定高度。從而實現(xiàn)對土地的精確平整GNSS平地技術概述激光平地技術的優(yōu)勢激光平地機的平地精確程度與人工操作平地的精確程度成倍數(shù)關系，前者是后者的10倍～50倍使用激光平地機進行農(nóng)田平整作業(yè)，相比傳統(tǒng)的人工肉眼校正平地機只能進行粗略的平整，能夠大幅提高平整精度，實現(xiàn)精確的精平作業(yè)，自動化程度更高GNSS平地技術概述激光平地技術的局限激光平地機在惡劣環(huán)境條件下難以正常工作，因此其適用范圍較小，僅適用于較小規(guī)模的農(nóng)田地塊，且地表起伏不能太大。在較大面積的坡面平整作業(yè)中，激光信號丟失會導致激光接收器無法正常工作，難以滿足農(nóng)田坡面平整的要求，進一步限制了其作業(yè)范圍GNSS平地技術概述GNSS精細平地技術GNSS平地控制設備在作業(yè)區(qū)域設立基站，將發(fā)送RTK差分信號的天線放置在三角架上，安裝在拖拉機上的GNSS移動站接收信號，對接收到的信號進行解析，獲得高程、姿態(tài)角和經(jīng)緯度等信息。該信息被傳向控制器，控制器根據(jù)信息生成相應的控制信號以驅(qū)動電磁換向閥的通電和斷電，從而使得液壓油缸進行上下動作，進行平地作業(yè)GNSS平地技術概述GNSS精細平地技術的優(yōu)勢GNSS控制系統(tǒng)可以使平地設備進行連續(xù)作業(yè)，并且能夠抵御惡劣環(huán)境的影響。它還可以適應各種復雜的地形，對高程范圍沒有限制。通過提前進行地形測量，GNSS控制系統(tǒng)可以為平地作業(yè)規(guī)劃最佳路徑，從而確保最佳的作業(yè)效果GNSS精細平地技術的發(fā)展狀況PART1GNSS精細平地技術的發(fā)展狀況GNSS精細平地技術在國外的發(fā)展GNSS精細平地技術起源于20世紀80年代初，當時為了應對全球糧食危機等問題，發(fā)達國家開始更加關注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境資源的協(xié)調(diào)問題。隨著時間的推移，GNSS技術逐漸向民間領域開放，同時電子信息技術和設備也得到了快速發(fā)展，這使得GNSS技術與農(nóng)機裝備和農(nóng)學農(nóng)藝的結合更加緊密，從而推動了精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展目前GNSS平地控制系統(tǒng)水平最高的外國設備生產(chǎn)商以美國天寶(Trimble)公司、日本拓普康(Topcon)公司為代表。其生產(chǎn)的TrimbleFieldLevelⅡ、TopconSystem310等系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中得到了良好應用GNSS精細平地技術的發(fā)展狀況GNSS精細平地技術在國內(nèi)的發(fā)展盡管我國在GNSS精細平地技術方面起步較晚，且整體技術水平在國外發(fā)達國家之后，但隨著先進技術的不斷發(fā)展，我國平地機制造技術和制造水平的提高，中國GNSS精細平地技術與國外的差距正在逐漸縮小2009年，中國農(nóng)業(yè)大學開發(fā)了一套基于RTK技術和GNSS的精細平地控制系統(tǒng)，可對地塊進行測量并實現(xiàn)土地平整2010年，華南農(nóng)業(yè)大學的趙祚喜等人研發(fā)了基于GNSS控制技術的土地平整系統(tǒng)。該系統(tǒng)以車載計算機為上位機和GNSS接收機為下位機，結合上位機決策和下位機控制，獲取農(nóng)田三維地形位置數(shù)據(jù)2015年，華南農(nóng)業(yè)大學工程學院進行了采用了限幅加權遞推平均濾波算法與PD控制算法控制平地鏟運動的GNSS試驗GNSS精細平地技術的發(fā)展狀況編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級142017年，中國農(nóng)業(yè)大學提出一種GNSS定位數(shù)據(jù)分析處理方法將基于聯(lián)合濾波算法的處理方法應用于農(nóng)田定位GNSS精細平地的技術應用PART1GNSS精細平地的技術應用GNSS平地控制設備工作流程系統(tǒng)配置：以ＲTK－GNSS接收設備為定位裝置，以車載式觸控一體機及控制器為控制中樞，以液壓系統(tǒng)平地鏟為機械動力設備一、在作業(yè)區(qū)域設立基準站，將發(fā)送RTK差分信號的天線置于三角架上GNSS精細平地的技術應用二、由安裝在拖拉機上的天線即GNSS流動站實時接受信息，對接收到的信號進行解譯，得到高程、姿態(tài)角和經(jīng)緯度等信息三、將解譯信號傳給控制器，控制器通過電磁換向閥的通電和斷電，使液壓油缸上下動作，調(diào)節(jié)平地鏟姿態(tài)來進行平地工作GNSS精細平地的技術應用GNSS定位系統(tǒng)工作時的組成部分一、基準站和流動站同時接收同一時間、同一GNSS衛(wèi)星發(fā)射的信號，基準站所獲得的觀測值與已知的位置信息進行比較，得到GNSS差分改正值二、流動站的GNSS接收機通過電纜與平地機自動控制系統(tǒng)設備相連接，將接收到的差分信號發(fā)送到放置在控制箱中的嵌入式一體機中GNSS精細平地的技術應用GNSS精細平地技術的試驗GNSS精細平地的技術應用黑龍江省八五三農(nóng)場將GNSS差分基站作為準基站將含粗平與細平功能的農(nóng)用平地機作為GNSS流動站(GNSS平地機作業(yè)應分粗平和精平兩步，先粗平高低起伏偏差較大的地塊，再細平比較平緩的地塊)，采集不同速度下的流動數(shù)據(jù)坐標點GNSS精細平地的技術應用用車載GNSS在測量地表的起伏偏差，即通過農(nóng)用車輛牽引GNSS平地機在農(nóng)田中以大S形彎行走測量農(nóng)田的動態(tài)地形圖，繪制出田地的三維立體圖在平地前，選擇田邊合適的地點架設GNSS差分站天線經(jīng)過多遍粗平后，觀察到農(nóng)田地塊地表基本平整時，調(diào)整GNSS平地控制系統(tǒng)的高程參數(shù)，開始細平，同時開始連接設置在平地機上的GNSS流動站。通過流動站采集動態(tài)數(shù)據(jù)坐標點GNSS精細平地的發(fā)展前景PART1GNSS精細平地的發(fā)展前景1目前GNSS平地控制系統(tǒng)的基本架構已經(jīng)趨于穩(wěn)定，國內(nèi)外生產(chǎn)的平地機性能幾無大差異。因此，GNSS平地精度的提高成為目前各廠家競爭的熱點2GNSS技術廣泛應用于農(nóng)業(yè)領域，比如監(jiān)測農(nóng)作物產(chǎn)量，作業(yè)路徑規(guī)劃，平地作業(yè)期間自動導航等3隨著中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的全面覆蓋和設備價格的逐漸降低，具有更高精度和效率，且符合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特定需求的GNSS精細平地控制系統(tǒng)，必將實現(xiàn)大規(guī)模的推廣應用。這一系統(tǒng)的廣泛應用，不僅會帶來農(nóng)業(yè)作業(yè)效率的顯著提升，更將為我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來革命性的改變4一方面，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的全面建成，標志著我國在衛(wèi)星導航領域取得了重大突破。該系統(tǒng)具有高精度、高穩(wěn)定性和高效率的特點，為各類行業(yè)提供了可靠的定位服務。尤其在農(nóng)業(yè)領域，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用將極大地改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，如精準播種、施肥、灌溉等環(huán)節(jié)，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量GNSS精細平地的發(fā)展前景01這不僅降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，也使得更多的農(nóng)民可以接觸到并使用上這些高科技設備，從而推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程02另一方面，隨著GNSS設備價格的逐步降低，更多的農(nóng)民可以享受到這些高科技設備帶來的便利參考文獻PART1參考文獻[1]王少農(nóng),莊衛(wèi)東,王熙.基于GNSS的農(nóng)田平地系統(tǒng)試驗研究[J].農(nóng)機化研究,2016,38(05):199-203.DOI:10.13427/ki.njyi.2016.05.040[2]胡煉,楊偉偉,許奕等.基于GPS技術的水田平地機的設計與試驗[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報,2015,36(05):130-134[3]王婷婷,莊衛(wèi)東.GNSS精準平地機的應用與發(fā)展[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2022(01):64-65[4]夏友祥,劉剛,康熙等.基于GNSS的農(nóng)田平整定位精度優(yōu)化與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2017,48(S1):40-44[6]周冬冬,林祥軍,潘星星.GPS衛(wèi)星平地/激光平地技術的運用[J].農(nóng)業(yè)機械,2019(06):99-101.DOI:10.16167/ki.1000-9868.2019.06.038[7]王少農(nóng).基于GNSS平地機自動控制系統(tǒng)的研究設計[D].黑龍江八一農(nóng)墾大學,2015[8]高韶坤，弋景剛，劉江濤．激光平地機:農(nóng)田平整中的戰(zhàn)斗機［J］．中國農(nóng)機監(jiān)理，2013(3):27．[9]陸為農(nóng)．水稻生產(chǎn)機械