伟业机械3-3-1：湖南省工业转型升级专项创新发展项目申请报告
湖南省工业转型升级专项创新发展项目
申
请
报
告
申报单位：南县伟业机械制造有限公司
项目名称：农田激光土地平整机研制及产业化
所在地：湖南省南县经济开发区
申报时间：2017年1月20日
目录
一、申报材料真实性承诺 (2)
二、项目单位情况表 (3)
三、项目申请表 (4)
四、项目可行性研究报告 (5)
1、项目单位情况 (5)
2、项目情况 (6)
3、技术开发实施方案 (12)
4、研发投入预算 (16)
5、成果产业化前景预测 (17)
五、相关附件 (19)
1、企业资质 (20)
2、项目备案文件 (21)
3、专利证书 (22)
4、财务报表 (25)
5、企业荣誉证书 (27)
6、产品及生产设备 (28)
二、湖南省工业转型升级专项创新项目
单位情况表
注：组织机构代码共9位，由各级质量技术监督部门核发。
三、湖南省工业转型升级专项
创新项目申报表
单位：万元
四、项目可行性研究报告
（一）项目单位情况
1、项目单位简介
南县伟业机械制造有限公司成立于2013年9月，公司位于南县经济开发区新颜村工业园，由自然人刘建伟（资产占比70％）和张建华（资产占比30％）注册500万元资金合伙组成，法人代表刘建伟，公司资产2250万元。目前拥有员工75人，其中：中高层管理及技术工程师共15人，占总人数的20％；中职专及以上学历人员28人，占总人数的37％。
公司拥有各式车床、铣床、线切割、金属带锯床、激光切割、油压机等30多台生产制造装备。公司注重技术研发，在农业机械精耕领域中有着湘北第一的优势地位，取得了一些列丰硕的成果，获得国家专利11项。被益阳市科技局授予“农业科技成果示范推广基地”，中国农业机械工业协会授予“全国农业机械创新100强企业”，湖北省产品质量协会授予“用户满意产品诚信服务企业”等荣誉称号。
2、生产经营情况
2016年公司全年生产总产值2919.71万元、销售利润489.87万元、上缴税金490.37万元。预计到2020年，公司新项目全部上马之后，年度销售收入可达到一亿元。公司规划在未来五年，抓住国家对农业土地流转及良田改造的大好契机，大力应用高新科技技术打造农田精耕、深耕、施肥、平田、播种等系列产品。紧跟国家产业发展政策，已计划引进和培养高端
制造人才、新增智能生产装备，按照企业自身发展需求和引领行业发展为己任，稳步将农业机械化推向工业4.0领域。拓宽市场视野，积极参与国内和国际农业机械展，将公司业务打向国际市场，规划五年后占据省内行业第一的市场地位。
（二）项目情况
1、国内外相关产品与技术发展的概况
将激光技术应用于农用平地机械,美国首先并取得了巨大的经济效益和社会效益,目前该技术在美、英、日、俄等国的农业生产中已有广泛应用。国外多采用红色氦氖激光器产生基准光线,其接收与控制系统精度较高,田间地面相对高程的标准偏差一般小于1.2 cm(美国)和1.7 cm(葡萄牙),控制半径为400～600 m.但其价格十分昂贵。近几年我国河南豪峰及安徽格林等企业也开始应用激光技术开发水田平整机械，但基本在国内还处于初始研究阶段。
从激光调平技术技术上看,激光调平技术所需的关键元件如激光发射器、激光接收器、高度传感器、水平传感器、电磁液压控制阀等研制问题大部分已解决,多数元件也已有厂家生产,完全适应农用平地机的使用要求，国内研制激光平田机械时机已经成熟。
2、企业在相关产品和技术研发上已取得的最新阶段成果和达到的技术水平
水稻由于其特殊的生长要求, 对水田的平整要求很高。平整的水田由于水平高度相差无几，所以同时漫过地表所需用水会大大减少，同时由于一般杂草不能能生长在被水覆盖的土壤。所以经过精细平整后的水田由于能全部被水掩盖, 可有效抑制杂草的生长。所以水田精细平整技术是在水稻生产过程中节约灌溉用水、抑制杂草生长, 进而提高水稻产量、减少生产成本的重要措施。
传统的耕作方式，对耕作区先进行耕作，再利用水耙轮多次碾压，多次进地，这样不仅效率很低，而且由于进地次数多，容易破坏土壤结构；后改进的水田搅浆机虽可以一次进地，可是却存在作业后水田不平整，沉浆厚度不一等问题，国内河南豪峰及安徽格林等企业最近研制的激光平地机成本较高，作业过程不稳定，对外界环境要求高，并且不易与其他水田整地机械联合作业。
本项目按照当前水稻插前的平整度要求，研究的农田激光土地平整机，设计了一种与水田搅浆机配套使用的水田挠性宽幅折叠平地机。该机可配置安装在目前大多数品牌搅浆机上进行搅浆平地作业，与搅浆机挠性连接，可自动实现水平，特有的单片式刮板可有效防止土壤拥堵，并对搅浆后的大土块进行挤压，利于碎土。工作过后平整精度能够达到节水灌溉，抑制杂草的目的，并满足机械插秧等农艺要求。
控制系统主要由激光发射器、激光接收器、控制器和液压工作站组成。其工作原理是：激光发射器发出一定直径的基准圆平面（也可以提供基准坡度），装在刮土铲支撑杆上的接收器将采集到的信号经控制器处理后控
制液压执行机构，液压机构按要求控制刮土铲上下动作，即可完成水田土地平整作业。该项目已经申报专利四项。
3、产品和技术研发目标及创新
①要达到的技术性能指标和参数
⑴产品主要技术参数
外型尺寸(长×宽×高) mm 3900×2530×2590
整机质量（㎏）1356
工作幅宽（m） 2.5 ～3.9（可自动调整）
配套动力（kW） 66.2～73.5 入土角（°）60～75 工作直径（m）800
接收器高度范围（cm）28.5
作业速度（km/h） 5
生产效率（h㎡/h） 0.30～0.53（根据高度差大小决定）
挂接方式牵引式运输间隙(mm) 320 2、
⑵系统配置参数
②重大改进、突破和创新
⑴根据南方水田硬底不平的特点,平地机具与拖拉机采用三点悬挂方式连接,并用两个双作用油缸代替三点悬挂装置的两个直拉杆,两油缸的动作可分别控制,可保证平地机具始终处于某一水平位置工作。
⑵平地机具采用平地铲、缺口圆盘耙、直齿耙和滚筒的结构形式,既可将高出平均高程的泥土推至低处,又可将露出田面的杂草、稻茬等轧入土内,保证了水田平整质量。
⑶平地机具采用激光控制系统和由倾角传感器及其控制器组成的水平控制系统联合控制的方式,控制效果优于采用两套激光控制系统,且成本较低。
⑷田间试验结果表明,采用本文研制的水田激光平地机,在水田的平整精度能基本满足水稻生产过程中的精细平地要求。
③可能形成的自主知识产权
⑴编制报备企业标准一套
⑵申报发明专利四项
4、项目实施意义及市场需求预测
当前我国农业用水占全国总用水的65%以上，水资源供需缺口主要在农业，因此，农业节水事关全局，必须高度重视和积极发展。地面灌溉是
我国目前采用最多的一种灌水方式，现有地面灌溉面积约占全国总灌溉面积的85％以上，预计今后相当长一段时间内，仍将占主导地位。据分析，地面灌溉用水损失中，田间部分损失占到35%左右，说明田间节水潜力很大。造成田间用水损失的原因是畦块过大，地块大平小不平，致使灌水不均匀，深层渗漏严重。因此，实施平田整地，改善农田平整状况，提高地面灌溉水利用率是一项投资省效益大、节水增产效果良好的重要措施，是我国农业节水发展的必然要求。采用激光技术平田,提高工效15%以上,降低功耗10%左右,平地精度提高3倍以上,平均节水10%左右。充分反映了田地平整对发展现代农业的重要意义。
激光平田机械的市场前景十分广阔。就按湖南省水田种植面积预测,一个农业县至少需要200台，整个湖南省至少需求1万台以上，若该技术向全国推广,需求量更多。
5、项目实施的基础和条件
公司共有科研人员8人，其中研究生学历3人，本科学历7人；高级职称1人，中级职称3人。公司科研队伍专业素质高，技术素养高，开发能力强，创新意识强，团队精神好，为企业发展提供了可靠的技术保障。
项目负责人：刘建伟，男，1972年生，湖南南县人，本科学历，公司法人代表，执行董事。1995年本科毕业后曾在南县农机局工作，后辞职创业，创办了该公司。刘建伟生有着较高的实践经验，善于领导和管理团队，能充分挖掘和整合企业人力、物力和财力，大力发展企业生产，提倡树立认知度较高的企业文化，走创新道路。
总工程师：张润青，1966年10月生，1987年武汉理工大学毕业后分配到中国航天部湖南航天局华星机电仪器总厂，从事军事产品工艺设计及工、模具设计工作。几年后停薪留职下海，先后在广州、深圳几家外资企业从事产品研发及管理工作。后继续深造于重庆大学机械设计与自动化专业取得学士学位，主修课程有：高等数学、线性代数、概率论与数理统计、物理学、化学、画法几何、机械制图学、机械原理学、机械零件、工差、机械设计、热工学、传热学、金属工艺学、材料力学、理论力学、结构力学、弹性力学、流体力学、气动原理与装置、液压传动、电工学、电子学、制冷与空气调节、润滑材料、动力学、计算机与算法语言等。2001年进入中联重工，从事产品研发设计工作。2013年受刘建伟邀请加入本公司，担任总工程师，责产品开发和技术公关等工作。
工程师：陈键，男，1963年出生，湖南南县人，高级工程师。1984年毕业于湖南理工学院。主要学习及工作经历：1988-7至1996-7，在铁道部武昌车辆厂工作，对全厂所有工艺流程实习一年，并被评定为助理工程师。1995-7至1998-7，作为机械工程师，负责台车分厂的技术改造和技术革新工作，其间取得的主要成果与荣誉有：1、《铁路滚动轴承自动清洗线》项目获1997年度武汉市科技进步二等奖；2、《全程自控平车》项目获1997年度铁路推广项目一等奖；3、《转8型侧架自动翻转胎》项目获1998年度全厂技术革新一等奖。1998-7至1999-7，作为质量管理工程师，负责台车分厂的全面质量管理工作，其间取得的主要成果与荣誉有：1、领导各QC 小组，组织质量攻关，如《消除转7转向架燃轴隐患》的课题论文获铁道部1988年度QC论文三等奖；2、扩大QC成果，向外推广经验，如《解决
⊿L超差的一种简易方法》发表在《机车车辆工人报》等；3、深化专业程度。扩大影响，如《关于控制车轮内侧距离L偏差的几点建议》发表在全国专业权威杂志《铁道车辆》上【1990年第8期】等。1999-5成为中国科学技术协会会员。1999-12至2002-7，在湖南省益阳市南县机械公司工作，先后担任生产厂长，工程师等职务。
（三）技术开发实施方案
1、关键技术和工艺创新措施及技术路线
①该项目关键技术内容:
⑴激光调平装置及配套平地机的选型、试验及国产化；
⑵液压伺服控制系统研究；
⑷激光校准电子控制系统研究；
⑸光、液、机、电一体化系统特性研究；
⑹平地机结构设计。
其中,核心工作部件，激光调平装置,包括激光发射装置、激光接收装置、调节伸缩杆、电气控制箱以及坡度控制装置等的研究和试制拟采用三套方案:一是在对国外引进产品进行充分考察、试验、分析的基础上,在国内研制农用激光发射装置;二是在国产化难度大的情况下,考虑引进部分关键元件进行组装式生产;三是国产化产品和引进产品并举,分别应用于不同的使用条件和用户条件。
②技术工艺路线
该项目的主要由基础性研究、技术性研究、工艺性能研究、试制定型
及检测鉴定五个方面组成。在项目实施之前，本公司进行了多次的市场情况调查及目标客户群体调查。针对调研结果结合技术信息进行了严谨的可行性分析和专家咨询，最终形成确定该项目研究开发的主要技术工艺路线。如下图：
技术工艺路线图
2、关键技术和工艺创新实施方式
农田激光土地平整机主要由二个部分组成，一是平田机械部分、二是激光控制部分。水田平地部分主要由机架主梁、侧梁、前梁、挠性梁、连接梁、液压油缸、拉杆、拉筋、连接板、平地铲配合搅浆机等组成并使用。总体结构如图1所示：
平地铲（1）焊接在机架（2、10）上，并随液压油缸（7）的伸缩而升降；两侧机架在升起过程中，在液压油缸（7）、拉杆（3）和重力的作用下绕着销轴转动，当到达上限位时，侧梁（2）上的拉筋扣会在弹簧的作用下将其自动锁住。平地机通过连接板（6）固定于水田搅浆（11）机梁上，搅浆机通过标准的三点悬挂与拖拉机连接。工作时，拖拉机悬挂水田平地搅浆机前进，拖拉机通过动力输出轴带动水田搅浆机完成碎土、搅浆、埋茬作业，平地铲将泥浆拖压平整，并通过重力以及平衡作用将微小的地面坡度抹平。最终联合完成碎土、搅浆、埋茬及平地作业。
该机工作时如图1所示：首先通过连接板（6）与搅浆机连接并通过转动连接板调整初始的角度和位置，然后将两边的侧梁通过扳动拉筋的方式放下。都调整好以后通过液压控制平地机的初始与工作位置。同时因为后面平底主梁与搅浆机连接梁之间设计成挠性机构，所以平地机始终是浮动的，不随搅浆机的倾斜而倾斜，并且在一定幅度内不随搅浆机的起伏而起
伏，始终保持水平状态。将平地机角度调整合适以后，焊接在主梁侧梁上的特殊形状的单片式平地铲间隔排开，像是一把“梳子”将田面梳理平整，并对大土块进行挤压，使其细碎，从而达到平地，整地的作用。
1.平地铲
2.侧梁
3.拉杆
4.挠性梁
5.连接梁
6.连接板
7.液压油缸
8.拉筋
9.前梁10.机架主梁11.搅浆机
激光发射器发射出极细的能旋转360°的光束线，在作业地块的定位高度上形成一光平面，此光平面就是平地机组作业时平整土地的基准平面，光面可以呈水平，也可以与水平呈一倾角（用于坡地平整作业）。激光接收器安装在靠近刮土铲铲刃的伸缩杆上，当接收器检测到激光信号后，不停地向控制箱发送电信号，控制箱收到标高变化的电信号后，进行自行修正，修正后的电信号控制液压控制阀，以改正液压油输向油缸的流向与流量，自动控制刮土铲的高度，最终达到精密平整土地的目的。
3、技术开发进度计划
项目研制时间为2016年5月开始直至2017年5月完成，项目主体由本公司自主研究，部分技术委外研究，该项目大致分为四个阶段：
⑴2016年5月前，完成相关市场调研、资料查阅收集、咨询行业专家、确定项目构思、验证技术原理、攻克关键技术堡垒、确定项目计划等工作。
⑵2016年5月直至2017年1月，完成项目可行性报告、项目方案整体设计、功能模块设计、外观设计、系统自动化设计、内部审核、试验、专利申报等工作。
⑶在2017年2月前，完成项目试制所有模具的设计与制作。完成加工零部件所需工艺的编制和完善，完成工装夹具的设计，并完善制作。完成检具、量具的的设计与制作。完成样品试制、试验，针对样品出现的问题进行技术论证与优化，确保样品的合格。
⑷在2017年5月前，完成小批量试产、试用，针对试用出现的问题进行技术论证与优化，确定改善方案，实施该项目产业化。
（四）研发投入预算
1、研发资金来源（自筹、银行贷款、其它）。
①项目总投资：550万元，资金来源全部为公司自筹。
2016年6月前投资80万元，主要用于项目前期研究开发。项目计划期内需新增投资额为370万元，其中：生产设施技术升级以及部分设备购置投入220万元、研发设施材料投入50万元、研发人员工资福利和奖励投入80元，技术资料和差旅等其他投入20万元。
②项目主要实施内容
（1）研制水田平整机机械部分；
（2）研究激光控制应用技术；
（3）购置立式数控加工中心，数控铣床，数控车床，电火花，等生产。建成年生产（农田激光土地平整机）能力5000台规模。
（4）建立、完善企业信息化硬件设备，实现设计、经营管理数字化、信息化；
（5）改造企业门户网站，进入网络信息推广，实现由宣传展示型向功能实用型转变；
（6）开发应用相关信息等软件系统，实现企业关键业务的信息化管理，建立起从产品预订、研发、生产、销售的全过程信息化。
（五）成果产业化前景预测
1、成果产业化市场前景
目前，我国农业用水占全国总用水的65%以上，水资源供需缺口主要在农业，因此，农业节水事关全局，必须高度重视和积极发展。地面灌溉是
我国目前采用最多的一种灌水方式，现有地面灌溉面积约占全国总灌溉面积的85％以上，预计今后相当长一段时间内，仍将占主导地位。
据分析，地面灌溉用水损失中，田间部分损失占到35%左右，说明田间节水潜力很大。造成田间用水损失的原因是畦块过大，地块大平小不平，致使灌水不均匀，深层渗漏严重。因此，实施平田整地，改善农田平整状况，提高地面灌溉水利用率是一项投资省效益大、节水增产效果良好的重要措施，是我国农业节水发展的必然要求。
采用激光技术平田,提高工效15%以上,降低功耗10%左右,平地精度提高3倍以上,平均节水10%左右。充分反映了田地平整对发展现代农业的重要意义。就按湖南省水田种植面积预测,一个农业县至少需要200台，整个湖南省至少需求1万台以上，若该技术向全国推广,需求量更多，激光平田机械的市场前景十分广阔。
2、经济和社会效益分析
推广激光平地技术及其设备符合国家发展“高产、优质、低耗、高效”的现代农业方针,符合现代农业与精细农业对农业机械的要求,符合国家西部开发战略的要求,符合科技部八项重点科技发展任务的要求。激光平地技术将高新技术应用于农业机械,将加快农业机械现代化的步伐,进一步提高平地作业劳动生产率,提高人均管理定额,缓解劳动力紧张的局面。
产品效益：节水，激光平地机可以使地面平整度达到误差+-2cm，比普通灌溉可以节水30%以上。节地，用激光技术精确平地，配合相应措施，可以减少田埂占地面积3%-5%,使土地能够得到充分利用。节肥增产，由于土
地平整度提高，化肥分布均匀，减少化肥流失和脱肥现象，提高化肥利用率20%以上，确保农作物的出苗率。每亩可增产20%-30%，在增产的同时还便于灌溉，减少水土流失，增加土地产出率。该机与水田搅浆机联合作业，能够一次完成翻耕、碎土、搅浆、埋茬和平地等多项作业。
激光平地技术的实施可以大大提高农业基础设施水平,提高作物产量,节约农业用水,降低平地作业功耗,其综合经济效益十分明显。
五、相关附件
1、企业资质
2、项目备案文件
3、专利证书
4、财务报表
5、企业荣誉证书
6、产品及生产设备