激光控制土地平整技術

激光控制土地平整技術是高科技激光控制技術與常規機械平地技術相結合的土地平整新技術。國家節水灌溉北京工程技術研究中心1995年引進了國外的成套設備，在國內首次進行了激光控制土地平整技術的田間應用實驗研究。

傳統的常規土地平整設備主要由推土機、鏟運機和刮平機組成，土地平整狀況一般取決於推土機和刮平機的施工精度。由於推土鏟的液壓裝置為手工控制，平地作業過程中操作人員無法準確地控制推土鏟的升降高度；而鏟運機和刮平機的鏟運刀口與設備輪胎間的相對位置是固定的，平地施工時刀口將隨地面起伏上下錯位，刮平和修整田面的效果並不理想，能達到的土地平整精度有限。而激光控制平地技術是利用激光束產生的平面作為非視覺控制手段代替操作人員的目測判斷能力，用以控制平地機具刀口的升降高度。激光控制平地作業時，一旦鏟運機具刀口的初始位置根據平地設計高程確定後，無論田面地形如何起伏，受激光發射和接收系統的影響，控制器始終經液壓升降系統將鏟運刀口與平地參照面間的距離保持在某一恆定值，土地平整的精度很高。

激光控制平地成套設備一般由四個基本部分構成，即激光發射裝置、激光接收裝置、控制器、平地鏟運設備。

激光發射裝置是一個由電池驅動的激光發生器，常被水平地安裝在矗立於田間的三角支架上。它產生的激光光束被高速旋轉的稜鏡反射，在田面上方產生一個激光平面作為平整土地作業的照面，替代常規土地平整方法中利用地面高程測量得到的、由不連續網格點構成的平整作業基準面。根據需要，激光發射裝置可分為單一零坡度控制（平地參照面為水平面）和任意坡度控制（平地參照面為傾斜平面）兩種類型。

激光接收裝置是垂直安裝在平地鏟運設備桅杆上的信號接收器。平地作業過程中，來自激光發射器的光束首先被接收器檢測，確定此時平地參照面與接收器中心控制點間的相對距離，隨後向控制器發出調整信號，由控制器指揮鏟運設備的升降，使接收器中心控制點位於平地參照平面內。

控制器的功能是根據激光接收裝置傳遞的調整信息，自動控制液壓系統不斷地上下調節行進中的平地鏟運刀口，完成田面挖填方工作。由於激光控制器的自控靈敏性高，故平地精度較高。

平地鏟運設備由鏟運機具液壓升降系統構成。作為牽引動力的拖拉機的功率應與設備鏟運能力相匹配，以適應鏟運機具頻繁升降對液壓系統的工作需求。

利用激光平地技術前，先按網格狀採用水準儀完成田間地形測量工作，網格間距一般為5～10米，得到田塊內各測點處的相對高程。再根據測量結果進行平地設計，確定平地設計相對高程。其原則是通過選擇適當的平地設計高程，使平地作業中的挖方量與填方量基本相等。

然後在田塊適當位置處安裝激光發射器，確保發射的激光束平面高於田內任何障礙物，以便使激光接收裝置能時刻感應到來自發射器的光束。接着再根據平地設計高程，在田塊內確定鏟運機具的起始位置點，將鏟運刀口落地後，上下調節安裝在設備桅杆上激光接收器的高度，當接收器中心控制點位於激光控制參照面內時，固定該接收器的位置。做好上述準備工作後，從平地起始位置點開始，由拖拉機牽引鏟運設備在田塊內往復作業，挖高填低，搬運土方，自動完成土地平整工作。平整作業完畢後，再按相同的網格形式進行地面複測，評價平地的效果。