CN114375619B - 水田平地装置及平地方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水田平地装置及平地方法，水田平地装置包括：高程调节机构、刮平机构、浮动机构、车载定位天线、定位基站以及控制模块；高程调节机构的第一端与牵引装置的悬挂机构活动连接；高程调节机构的第一端与浮动机构连接，高程调节机构的第二端分别与刮平机构及车载定位天线连接；高程调节机构的第二端能够相对于第一端沿竖直方向升降；定位基站和车载定位天线采集水田的第一高程信息和刮平机构的第二高程信息；控制模块根据第一高程信息与第二高程信息，调节高程调节机构的第二端的升降状态，以实现对刮平机构的刮平高度的控制。本发明的水田平地装置，通过高程调节机构精确地控制刮平机构沿着竖直方向升降，有利于提高平地作业的质量。

Description

水田平地装置及平地方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种水田平地装置及平地方法。

背景技术

在农作物机械化生产中，平整的水田有利于农业规模化和精细化的推进，水田耕整的工序一般为旋耕、水田打浆、水田平整，水田平整质量的好坏直接影响到水稻播种和机械插秧的效果，目前我国在水田平整环节缺少精准作业。

在进行水田平地的相关技术中，多是通过激光信号的对位来判断平地铲的高度，通过高程液压油缸和平行连杆机构调节平地铲的高度，以实现土地精平。但是，激光平地技术易受外界因素影响，在强光、雨雾、大风条件下工作会使平地精度产生较大误差，同时，由于激光接收器的垂直接收范围有限，在大面积坡面平整时，会出现激光信号丢失的现象。此外现有技术中多是以水田硬底层的高程变化作为基准调节平地铲的高度，水田硬底层的高程变化不能真实地反映水田的高程变化，导致不能精准地进行水田的平整。

发明内容

本发明提供一种水田平地装置及平地方法，用以解决当前难以准确获取水田泥土表面的高程变化及刮平机构的刮平高度，导致水田平整质量不佳的问题。

第一方面，本发明提供一种水田平地装置，包括：高程调节机构、刮平机构、浮动机构、车载定位天线、定位基站以及控制模块；

所述高程调节机构的第一端用于与牵引装置的悬挂机构活动连接；所述高程调节机构的第一端与所述浮动机构连接，所述高程调节机构的第二端分别与所述刮平机构及所述车载定位天线连接；所述高程调节机构的第二端能够相对于第一端沿竖直方向升降；

所述定位基站、所述车载定位天线分别与所述控制模块连接，所述控制模块与所述高程调节机构连接；

其中，所述定位基站和所述车载定位天线用于采集水田的第一高程信息和所述刮平机构的第二高程信息；所述控制模块根据所述第一高程信息与所述第二高程信息，调节所述高程调节机构的第二端的升降状态，以实现对所述刮平机构的刮平高度的控制。

根据本发明提供的一种水田平地装置，所述高程调节机构为平行四连杆机构，所述平行四连杆机构包括固定支架、移动支架、第一连杆、第二连杆及伸缩驱动机构；

所述固定支架与所述悬挂机构活动连接，所述移动支架与所述固定支架平行设置；所述第一连杆与所述第二连杆平行布设，所述第一连杆的一端与所述固定支架铰接，所述第一连杆的另一端与所述移动支架铰接；所述第二连杆的一端与所述固定支架铰接，所述第二连杆的另一端与所述移动支架铰接；

所述伸缩驱动机构的一端与所述固定支架铰接，所述伸缩驱动机构的另一端与所述移动支架铰接，所述车载定位天线与所述移动支架的顶端连接，所述刮平机构与所述移动支架的底端连接。

根据本发明提供的一种水田平地装置，所述定位基站包括支架、电台、定位天线以及接收天线；

所述电台与所述定位天线设于所述支架上，所述接收天线设于所述牵引装置；所述电台与所述定位天线电性连接，所述电台上集成有发射天线，所述发射天线与所述接收天线连接。

第二方面，本发明提供一种水田平地装置的平地方法，包括：

获取水田的第一高程信息与刮平机构的第二高程信息；

根据所述第一高程信息与所述第二高程信息，确定高程差；

根据所述高程差，调节高程调节机构的第二端的升降状态，以实现对刮平机构的刮平高度的控制。

根据本发明提供的一种水田平地装置的平地方法，所述获取水田的第一高程信息的步骤，包括：

获取水田的高程数据和水田的位置数据，基于最小二乘法对所述水田的高程数据和所述水田的位置数据进行处理，获取水田的表层泥土所对应的推荐平面的高程信息。

根据本发明提供的一种水田平地装置的平地方法，所述根据所述第一高程信息与所述第二高程信息，确定高程差的步骤，包括：ΔH＝H_s－H_j；

其中，ΔH为高程差，H_j为水田的表层泥土所对应的推荐平面的第一高程值，H_s为刮平机构所在位置的泥土的表面的第二高程值。

根据本发明提供的一种水田平地装置的平地方法，在H_s与H_j的差值大于预设值的情况下，ΔH＝H_s－H_j－H_tz；

其中，所述H_tz为所述第一高程值的调节量。

根据本发明提供的一种水田平地装置的平地方法，根据高程差ΔH所处的阈值范围，确定高程调节机构对应的伸缩驱动机构的长度，以实现对高程调节机构的第二端的升降状态的调节。

根据本发明提供的一种水田平地装置的平地方法，所述调节所述高程调节机构的第二端的升降状态的步骤，包括：

在高程差ΔH处于阈值范围内的情况下，控制所述高程调节机构的第二端的位置保持当前状态；

在高程差ΔH小于阈值范围的最小值的情况下，控制所述高程调节机构的第二端上升；

在高程差ΔH大于阈值范围的最大值的情况下，控制所述高程调节机构的第二端下降。

根据本发明提供的一种水田平地装置的平地方法，所述根据高程差ΔH所处的阈值范围，确定高程调节机构对应的伸缩驱动机构的长度，以实现对高程调节机构的第二端的升降状态的调节的步骤，包括：

根据公式确定所述伸缩驱动机构的目标长度；

根据所述伸缩驱动机构的目标长度与初始长度的差值，确定所述伸缩驱动机构的伸缩长度；

根据所述伸缩长度，执行对所述伸缩驱动机构的伸缩控制；

其中，A为移动支架沿竖直方向的长度，B为第二连杆的长度，L₂为伸缩驱动机构的目标长度，L₁为伸缩驱动机构的初始长度，α为第二连杆与水平面的夹角，α是根据公式ΔH＝H_s－H_j－H_tz与ΔH＝B*sinα获取的，所述H_tz为所述第一高程值的调节量。

本发明提供的水田平地装置及平地方法，浮动机构确保水田平地装置在水田中处于浮动状态，刮平机构和车载定位天线均与高程调节机构的第二端连接，通过车载定位天线和定位基站采集水田的第一高程信息以及刮平机构当前位置所在的泥土表面的第二高程信息，由第一高程信息和第二高程信息得到第一高程值和第二高程值，控制模块根据第二高程值和第一高程值的差值，控制高程调节机构的第二端的升降状态，从而精确地控制刮平机构沿着竖直方向上升或下降，进行相应的填土作业或者挖土作业，有利于提高平地作业的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的水田平地装置的结构示意图之一；

图2是本发明提供的水田平地装置的结构示意图之二；

图3是本发明提供的水田平地装置的局部结构示意图；

图4是本发明提供的水田平地装置的平地方法的流程图；

附图标记：

1：牵引装置； 2：显控终端；

3：接收天线； 4：控制模块；

5：三点悬挂机构； 6：固定支架；

7：第一连杆； 8：油缸；

9：车载定位天线； 10：定位天线；

11：支架； 12：电台；

13：移动支架； 14：刮平机构；

15：第二连杆； 16：浮动机构；

1601：浮动支架； 1602：浮体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图3描述本发明实施例的水田平地装置。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的水田平地装置，包括：高程调节机构、刮平机构14、浮动机构16、车载定位天线9、定位基站以及控制模块4。

高程调节机构的第一端用于与牵引装置1的悬挂机构活动连接；高程调节机构的第一端与浮动机构16连接，高程调节机构的第二端分别与刮平机构14及车载定位天线9连接，高程调节机构的第二端能够相对于第一端沿竖直方向升降。

定位基站、车载定位天线9分别与控制模块4连接，控制模块4与高程调节机构连接；

其中，定位基站和车载定位天线9用于采集水田的第一高程信息和刮平机构14的第二高程信息；控制模块4根据第一高程信息与第二高程信息，调节高程调节机构的第二端的升降状态，以实现对刮平机构14的刮平高度的控制。

具体地，牵引装置1可以为拖拉机，牵引装置1的牵引端设有悬挂机构，悬挂机构为三点悬挂机构5，高程调节机构的第一端和第二端可以为相互平行的两个框架，在水田中某一位置进行平地作业时，高程调节机构的第一端相对固定，高程调节机构的第二端能够沿着竖直方向上升或下降。

三点悬挂机构5与高程调节机构的第一端连接，浮动支架1601安装于高程调节机构的第一端的底部。浮动机构16包括浮动支架1601和浮体1602，浮动支架1601的长度方向与高程调节机构的长度方向一致，沿浮动支架1601的长度方向间隔设有多个浮体1602。浮动支架1601可以采用铝型材制作，浮体1602采用塑料制作，浮体1602的形状不做具体限制，浮体1602与水田泥土表面接触，浮体1602借助泥浆的浮力与水田泥土表面承载力使整个水田平地装置在水田中保持浮动状态，同时浮体1602与水田泥土表面产生轻微接触，不会造成浮体1602陷入水田泥底层中。

车载定位天线9与高程调节机构的第二端的顶部连接，刮平机构14与高程调节机构的第二端的底部连接，刮平机构14和车载定位天线9可以随高程调节机构的第二端沿竖直方向同步移动，刮平机构14与高程调节机构的第二端在竖直方向移动的高度相等，车载定位天线9能够实时采集刮平机构14当前位置所在的水田泥土表面的第二高程信息，第二高程信息包括第二高程值，第二高程值为刮平机构14当前位置所在的泥土表面的高度。刮平机构14包括刮平铲，通过刮平铲在水田里进行相应的填土作业或者挖土作业。

通过车载定位天线9和定位基站能够采集水田中多个测量点的高程数据和位置数据，对多个测量点的高程数据和位置数据进行平面拟合得到水田的第一高程信息，第一高程信息具有相同的高度，将此相同的高度值定义为第一高程值。第一高程信息构成推荐平面，推荐平面作为水田平地装置在水田中进行平地作业时的作业基准面，控制模块4根据第二高程值和第一高程值的差值，控制高程调节机构的第二端的升降状态，高程调节机构带动刮平机构14沿着竖直方向上升或者下降，在上升或者下降的过程中执行不同的作业。例如高程调节机构的第二端不移动，刮平机构14无需进行挖填作业；或者高程调节机构的第二端上升，刮平机构14随高程调节机构的第二端沿竖直方向上升，进行填土作业；或者高程调节机构的第二端下降，刮平机构14随高程调节机构的第二端沿竖直方向下降，进行挖土作业。

在本发明实施例中，浮动机构16确保水田平地装置在水田中处于浮动状态，刮平机构14和车载定位天线9均与高程调节机构的第二端连接，通过车载定位天线9和定位基站采集水田的第一高程信息以及刮平机构14当前位置所在的泥土表面的第二高程信息，由第一高程信息和第二高程信息得到第一高程值和第二高程值，控制模块4根据第二高程值和第一高程值的差值，控制高程调节机构的第二端的升降状态，从而精确地控制刮平机构14沿着竖直方向上升或下降，进行相应的填土作业或者挖土作业，有利于提高平地作业的质量。

如图1、图2和图3所示，在可选的实施例中，高程调节机构为平行四连杆机构，平行四连杆机构包括固定支架6、移动支架13、第一连杆7、第二连杆15及伸缩驱动机构。

固定支架6与悬挂机构活动连接，移动支架13与固定支架6平行设置；第一连杆7与第二连杆15平行布设，第一连杆7的一端与固定支架6铰接，第一连杆7的另一端与移动支架13铰接；第二连杆15的一端与固定支架6铰接，第二连杆15的另一端与移动支架13铰接。

伸缩驱动机构的一端与固定支架6铰接，伸缩驱动机构的另一端与移动支架13铰接，车载定位天线9与移动支架13的顶端连接，刮平机构14与移动支架13的底端连接。

具体地，固定支架6包括两根横杆和多根竖杆，横杆和竖杆垂直设置，两根横杆和多根竖杆围成一个框架，框架所在的平面与牵引装置1的行驶方向相垂直，固定支架6与悬挂机构铰接，悬挂机构为三点悬挂机构5。移动支架13与固定支架6的结构类似，移动支架13包括两根横杆和多根竖杆，横杆和竖杆垂直设置，两根横杆和多根竖杆围成一个框架，移动支架13所在的平面与固定支架6所在的平面相互平行，移动支架13与固定支架6间隔一定距离。第一连杆7和第二连杆15沿高度方向依次布设，第一连杆7和第二连杆15的数量相同，例如第一连杆7和第二连杆15的数量都为一个，第一连杆7和第二连杆15安装于固定支架6和移动支架13的中部；例如第一连杆7和第二连杆15的数量都为两个，两个第一连杆7分别安装于平行四连杆机构的两端，两个第二连杆15分别安装于平行四连杆机构的两端。

在第一连杆7和第二连杆15的数量都为两个的情况下，一个第一连杆7的两端分别与固定支架6的第一端的顶部和移动支架13的第一端的顶部铰接；一个第二连杆15的两端分别与固定支架6的第一端的底部和移动支架13的第一端的底部铰接。另一个第一连杆7和另一个第二连杆15安装于固定支架6和移动支架13的第二端，安装方式与前述类似，不再赘述，第一连杆7和第二连杆15同步平行绕铰接点转动，两个第一连杆7和两个第二连杆15有利于刮平机构14上升或下降的稳定性。

车载定位天线9安装于移动支架13上位于其顶部的横杆上，刮平机构14安装于移动支架13上位于其底部的横杆上，车载定位天线9与刮平机构14随移动支架13同步运动，车载定位天线9能够实时地采集刮平机构14当前位置的水田泥土表面的第二高程信息，同时车载定位天线9位于移动支架13的顶部，能够更加灵敏地感知刮平机构14的高程变化，确保了采集数据的准确性。

伸缩驱动机构可以为油缸8或者气缸等，以油缸8为例进行说明，油缸8的固定端与固定支架6上位于其底部的横杆铰接，油缸8的伸缩端与移动支架13上位于其顶部的横杆铰接；固定支架6、油缸8、第一连杆7、第二连杆15及移动支架13构成平行四连杆机构。水田平地装置在水田中进行平地作业时，在刮平机构14的当前位置，固定支架6的高度保持不变，控制模块4控制油缸8的活塞杆做伸缩动作，基于平行四连杆机构的连动作用，带动移动支架13相应地沿竖直方向进行上升或下降，移动支架13带动刮平机构14进行上升或下降，刮平机构14在上升或下降的过程中进行相应的挖填作业。

在本发明实施例中，第一连杆7与第二连杆15平行布设，第一连杆7的两端分别与固定支架6的顶部和移动支架13的顶部铰接，第二连杆15的两端分别与固定支架6的底部和移动支架13的底部铰接，车载定位天线9安装于移动支架13的顶部，刮平机构14安装于移动支架13的底部，通过伸缩驱动机构的伸缩，带动刮平机构14沿着竖直方向上升或下降，进行相应的挖填作业，有利于提高作业效率。

如图1所示，在可选的实施例中，定位基站包括支架11、电台12、定位天线10以及接收天线3；电台12与定位天线10设于支架11上，电台12与定位天线10电性连接，电台12上集成有发射天线，发射天线与接收天线3连接。

具体地，支架11架设在水田的田边，支架11可以为三脚架，以确保在地面上安装的稳定性，定位基站的电台12与定位天线10电性连接，通过车载定位天线9和定位天线10采集水田中多个测量点的泥土表面的高程数据和位置数据，高程数据和位置数据基于发射天线与接收天线3的无线通讯，传输至牵引装置1上的控制模块4，控制模块4与显控终端2通信连接，显控终端2根据最小二乘法对多个测量点的高程数据和位置数据进行平面拟合得到水田的第一高程信息，进一步由第一高程信息得到第一高程值。

如图4所示，本发明实施例提供的水田平地装置的平地方法，包括：

获取水田的第一高程信息与刮平机构14的第二高程信息；

根据第一高程信息与第二高程信息，确定高程差；

根据高程差，调节高程调节机构的第二端的升降状态，以实现对刮平机构14的刮平高度的控制。

具体地，牵引装置1牵引水田平地装置在水田中行驶，尽量以“S型”路线行进，确保行走路径覆盖整个水田，例如牵引装置1为拖拉机，拖拉机行进时，浮体1602受到泥浆的浮力以及水田泥土表面承载力的作用，整个水田平地装置是漂浮在水田泥土表面。由于拖拉机与水田平地装置通过三点悬挂机构5连接，水田平地装置在竖直方向不受拖拉机三点悬挂机构5挂接点的反作用力，因此水田泥土表面高程产生变化时，水田平地装置随着水田泥土表面高程的变化在竖直方向产生移动，进而车载定位天线9也在竖直方向同步升降，通过车载定位天线9和定位基站采集水田泥土表面的多个测量点的高程数据和位置数据。

完成水田泥土表面的高程数据和位置数据采集后，显控终端2可以采用最小二乘法对采集到的高程数据与位置数据进行平面拟合，得到第一高程信息，第一高程信息构成水田的表层泥土所对应的推荐平面，推荐平面作为水田平地装置在水田中进行平地作业时的作业基准面，第一高程信息具有相同的高度，将此相同的高度值作为第一高程值，第一高程值存储于控制模块4中。

车载定位天线9能够实时采集刮平机构14当前位置所在的泥土表面的第二高程信息，将第二高程信息中的高度值作为第二高程值，第二高程值存储于控制模块4中，控制模块4根据第二高程值和第一高程值的差值，控制高程调节机构的第二端的升降状态，高程调节机构带动刮平机构14沿着竖直方向上升或者下降，在上升或者下降的过程中执行不同的作业。例如高程调节机构的第二端不沿竖直方向移动，刮平机构14无需进行挖填作业；或者高程调节机构的第二端上升，刮平机构14随高程调节机构的第二端沿竖直方向上升，进行填土作业；或者高程调节机构的第二端下降，刮平机构14随高程调节机构的第二端沿竖直方向下降，进行挖土作业。

获取第一高程值后，启动水田平地装置开始进行平地作业，车载定位天线9实时采集刮平机构14当前位置所在的泥土表面的第二高程信息，控制模块4实时获取第二高程信息的第二高程值，控制模块4根据第二高程值和第一高程值的差值，精确控制高程调节机构的第二端沿着竖直方向上升或者下降，刮平机构14随高程调节机构的第二端沿着竖直方向同步上升或下降，进行相应的挖填作业。

在可选的实施例中，根据第一高程信息与第二高程信息，确定高程差的步骤，包括：ΔH＝H_s－H_j；

其中，ΔH为高程差，H_j为水田的表层泥土所对应的推荐平面的第一高程值，H_s为刮平机构所在位置的泥土的表面的第二高程值。

具体地，第一高程信息构成水田的表层泥土所对应的推荐平面，第一高程信息具有相同的高度值，将此相同的高度值作为第一高程值H_j，拖拉机牵引水田平地装置在水田中移动，刮平机构14移动至不同位置，通过车载定位天线9能够实时采集刮平机构14当前位置所在的泥土的表面的第二高程信息，控制模块4将第二高程信息中的高度值作为第二高程值H_s，控制模块4实时获取第二高程信息的第二高程值H_s，根据第二高程值H_s和第一高程值H_j的差值得到高程差ΔH。

在可选的实施例中，在H_s与H_j的差值大于预设值的情况下，ΔH＝H_s－H_j－H_tz；其中，H_tz为第一高程值的调节量。

具体地，平地作业开始后，通过车载定位天线9采集的第二高程信息得到的第二高程值与第一高程值相差较大时，预设值不做具体限制，例如预设值为5cm，第二高程值与第一高程值的差值大于5cm，可对第一高程值进行微调，调节量H_tz的取值范围为2～3cm，使得第一高程值更接***地作业实际所需的高程值。第二高程值与第一高程值的差值的绝对值在5cm以内，调节量H_tz的值为0。

在可选的实施例中，根据高程差ΔH所处的阈值范围，确定高程调节机构对应的伸缩驱动机构的长度，以实现对高程调节机构的第二端的升降状态的调节。

具体地，控制模块4将第二高程值和第一高程值的差值与阈值范围进行比较，根据比较结果确定伸缩驱动机构的长度，此处以伸缩驱动机构为油缸8进行说明。

例如阈值为一个固定的值，若当前位置地势较高，第二高程值和第一高程值的差值大于阈值，控制模块4根据第二高程值和第一高程值的差值确定油缸8缩回的长度；根据缩回的长度控制油缸8的活塞杆缩回，移动支架13沿着竖直方向下降，刮平机构14随移动支架13下降执行挖土作业；若当前位置地势较低，第二高程值和第一高程值的差值小于阈值，控制模块4根据第二高程值和第一高程值的差值确定油缸8伸出的长度，根据伸出的长度控制油缸8的活塞杆伸出，移动支架13沿着竖直方向上升，刮平机构14随移动支架13上升执行填土作业。刮平机构14在当前位置执行完相应的挖填作业后，拖拉机驱动刮平机构14移动至下一位置，刮平机构14进行下一位置的挖填作业。

在本发明实施例中，控制模块4将第二高程值和第一高程值的差值与阈值范围进行比较，根据比较结果确定伸缩驱动机构的长度，控制移动支架13沿着竖直方向上升或下降，进而精确地控制刮平机构14上升或下降，执行相应的挖填作业。

在可选的实施例中，调节高程调节机构的第二端的升降状态的步骤，包括：

在高程差ΔH处于阈值范围内的情况下，控制高程调节机构的第二端的位置保持当前状态；

在高程差ΔH小于阈值范围的最小值的情况下，控制高程调节机构的第二端上升；

在高程差ΔH大于阈值范围的最大值的情况下，控制高程调节机构的第二端下降。

具体地，定义阈值范围的最大值为第一阈值，定义阈值范围的最小值为第二阈值，第一阈值和第二阈值根据实际需求设置，例如第一阈值的取值为0.01～0.03m，第二阈值的取值为－0.01～－0.03m，将ΔH同时和第一阈值以及第二阈值进行比较，控制模块4根据比较结果控制高程调节机构的第二端的升降状态，以下以第一阈值为0.02m，第二阈值为-0.02m进行说明。

若ΔH小于等于0.02m，同时大于等于－0.02m，表明刮平机构14当前位置所在的泥土表面的地势适中，油缸8保持当前状态，刮平机构14无需进行挖填作业。

若ΔH大于0.02m，表明刮平机构14当前位置所在的泥土表面的地势较高，控制模块4根据油缸8的缩回长度控制油缸8执行缩回动作，油缸8缩回带动移动支架13沿着竖直方向下降，刮平机构14随同移动支架13沿着竖直方向下降，刮平机构14在下降的过程中执行挖土作业，刮平机构14执行完挖土作业后，刮平机构14随牵引装置1移动至下一位置进行相应的平地作业。

若ΔH小于－0.02m，表明刮平机构14当前位置所在的泥土表面的地势较低，控制模块4根据油缸8的伸出长度控制油缸8执行伸出动作，油缸8伸出带动移动支架13沿着竖直方向上升，刮平机构14随同移动支架13沿着竖直方向上升，刮平机构14在上升的过程中执行填土作业，刮平机构14执行完填土作业后，刮平机构14随牵引装置1移动至下一位置进行相应的平地作业。

在本发明实施例中，控制模块4根据ΔH与第一阈值以及第二阈值的比较结果，根据伸缩长度控制高程调节机构的第二端上升、下降或保持当前状态，进而使得刮平机构14执行填土作业、挖土作业或者不进行挖填作业，有利于刮平机构14更精准的进行平地作业。

在可选的实施例中，根据高程差ΔH所处的阈值范围，确定高程调节机构对应的伸缩驱动机构的长度，以实现对高程调节机构的第二端的升降状态的调节的步骤，包括：

根据公式确定伸缩驱动机构的目标长度；

根据伸缩驱动机构的目标长度与初始长度的差值，确定伸缩驱动机构的伸缩长度；

根据伸缩长度，执行对伸缩驱动机构的伸缩控制；

其中，A为移动支架沿竖直方向的长度，B为第二连杆的长度，L₂为伸缩驱动机构的目标长度，L₁为伸缩驱动机构的初始长度，α为第二连杆与水平面的夹角，α是根据公式ΔH＝H_s－H_j－H_tz与ΔH＝B*sinα获取的，H_tz为第一高程值的调节量。

具体地，此处以伸缩驱动机构为油缸8进行说明，油缸8的初始长度L₁为油缸8处于初始状态时的长度L₁，初始状态指第一连杆7和第二连杆15均与水平面平行时，油缸8所处的状态，初始长度L₁指油缸8的固定端所在的铰接点与油缸8的伸缩端所在的铰接点之间的距离。初始长度L₁可以通过钢尺测量，也可以通过激光测距仪等测距仪器测量，不做具体限制，在平地作业开始前，油缸8处于初始状态。

刮平机构14与移动支架13连接，第一连杆7和第二连杆15均与移动支架13铰接，以第二连杆15为例，第二连杆15与固定支架6的铰接点定义为第一铰接点，第二连杆15与移动支架13的铰接点定义为第二铰接点，第二铰接点沿竖直方向上升或者下降的高度与刮平机构14沿竖直方向上升或者下降的高度相等，根据ΔH＝H_s－H_j－H_tz，得到刮平机构14在当前位置执行挖填作业时的高程差，ΔH表示刮平机构14在当前位置进行挖填作业时沿竖直方向需要上升或者下降的高度，在ΔH大于第一阈值或ΔH小于第二阈值时，需要计算油缸8的目标长度。

刮平机构14执行挖填作业移动至所需的最终高度定义为目标高度，定义此时第二连杆15与水平面的夹角为α，定义第二连杆15的长度为B，定义移动支架13沿竖直方向的长度为A。第二铰接点沿竖直方向移动的高度用B*sinα表示，B*sinα与H_s－H_j－H_tz相等，由此可得出第二连杆15与水平面的夹角α的值。刮平机构14移动至目标高度时，此时油缸8的长度定义为油缸8的目标长度L₂，根据余弦定理可得出目标长度L₂的值，目标长度L₂为油缸8执行缩回动作或伸出动作时移动至目标位置时，油缸8的固定端所在的铰接点与油缸8的伸缩端所在的铰接点之间的距离。

根据初始长度L₁和目标长度L₂的差值得出油缸8的伸缩长度，控制模块4根据油缸8的伸缩长度精确控制油缸8的活塞杆的伸缩动作，进一步带动刮平机构14沿着竖直方向精确地移动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于水田平地装置的平地方法，其特征在于，包括：

获取水田的第一高程信息与刮平机构的第二高程信息；

根据所述第一高程信息与所述第二高程信息，确定高程差；

根据所述高程差，调节高程调节机构的第二端的升降状态，以实现对刮平机构的刮平高度的控制；

所述根据所述第一高程信息与所述第二高程信息，确定高程差的步骤，包括：ΔH=H_s－H_j；

其中，ΔH为高程差，H_j为水田的表层泥土所对应的推荐平面的第一高程值，H_s为刮平机构所在位置的泥土的表面的第二高程值；

在H_s与H_j的差值大于预设值的情况下，ΔH=H_s－H_j－H_tz；其中， H_tz为所述第一高程值的调节量；

根据高程差ΔH所处的阈值范围，确定高程调节机构对应的伸缩驱动机构的长度，以实现对高程调节机构的第二端的升降状态的调节；

所述根据高程差ΔH所处的阈值范围，确定高程调节机构对应的伸缩驱动机构的长度，以实现对高程调节机构的第二端的升降状态的调节的步骤，包括：

根据公式，确定所述伸缩驱动机构的目标长度；

根据所述伸缩驱动机构的目标长度与初始长度的差值，确定所述伸缩驱动机构的伸缩长度；

根据所述伸缩长度，执行对所述伸缩驱动机构的伸缩控制；

其中，A为移动支架沿竖直方向的长度，B为第二连杆的长度，L₂为伸缩驱动机构的目标长度，α为第二连杆与水平面的夹角，α是根据公式ΔH= H_s－H_j－H_tz与ΔH=B*sinα获取的，所述H_tz为所述第一高程值的调节量；

所述水田平地装置包括：高程调节机构、刮平机构、浮动机构、车载定位天线、定位基站以及控制模块；

所述高程调节机构的第一端用于与牵引装置的悬挂机构活动连接；所述高程调节机构的第一端与所述浮动机构连接，所述高程调节机构的第二端分别与所述刮平机构及所述车载定位天线连接；所述高程调节机构的第二端能够相对于第一端沿竖直方向升降；

所述高程调节机构为平行四连杆机构，所述平行四连杆机构包括固定支架、移动支架、第一连杆、第二连杆及伸缩驱动机构；所述固定支架和所述移动支架均为框架结构；

所述固定支架与所述悬挂机构活动连接，所述移动支架与所述固定支架平行设置；所述第一连杆与所述第二连杆平行布设，所述第一连杆的一端与所述固定支架铰接，所述第一连杆的另一端与所述移动支架铰接；所述第二连杆的一端与所述固定支架铰接，所述第二连杆的另一端与所述移动支架铰接；

所述伸缩驱动机构的一端与所述固定支架铰接，所述伸缩驱动机构的另一端与所述移动支架铰接，所述车载定位天线与所述移动支架的顶端连接，所述刮平机构与所述移动支架的底端连接；

所述定位基站、所述车载定位天线分别与所述控制模块连接，所述控制模块与所述高程调节机构连接；

其中，所述定位基站和所述车载定位天线用于采集水田的第一高程信息和所述刮平机构的第二高程信息；所述控制模块根据所述第一高程信息与所述第二高程信息，调节所述高程调节机构的第二端的升降状态，以实现对所述刮平机构的刮平高度的控制。

2.根据权利要求1所述的基于水田平地装置的平地方法，其特征在于，所述获取水田的第一高程信息的步骤，包括：

获取水田的高程数据和水田的位置数据，基于最小二乘法对所述水田的高程数据和所述水田的位置数据进行处理，获取水田的表层泥土所对应的推荐平面的高程信息。

3.根据权利要求1所述的基于水田平地装置的平地方法，其特征在于，调节高程调节机构的第二端的升降状态的步骤，包括：

在高程差ΔH处于阈值范围内的情况下，控制所述高程调节机构的第二端的位置保持当前状态；

在高程差ΔH小于阈值范围的最小值的情况下，控制所述高程调节机构的第二端上升；

在高程差ΔH大于阈值范围的最大值的情况下，控制所述高程调节机构的第二端下降。

4.根据权利要求1所述的基于水田平地装置的平地方法，其特征在于，所述定位基站包括支架、电台、定位天线以及接收天线；

所述电台与所述定位天线设于所述支架上，所述接收天线设于所述牵引装置；所述电台与所述定位天线电性连接，所述电台上集成有发射天线，所述发射天线与所述接收天线连接。