一種連續(xù)施肥機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及農業(yè)機械技術領域，尤其涉及一種連續(xù)施肥機。該施肥機包括行走裝置、刨土分土裝置、下肥器、中央控制器、施肥深度定位裝置、肥料流量控制裝置、土壤肥料含量檢測裝置和施肥點位置定位裝置。所述的下肥器包括底座、底座高度調節(jié)裝置及底座下方呈矩陣排列的若干下肥器注頭，每個注頭上均設有肥料入土檢測器，施肥深度定位裝置位于底座上，各肥料入土檢測器與中央控制器連接，中央控制器接收到某個注頭的肥料入土信號時即控制土壤肥料含量檢測裝置采集該注頭下的土樣，檢測其中的肥料含量，中央控制器根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷該點施肥量情況并做出補加或超量記錄。
【專利說明】
一種連續(xù)施肥機
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及農業(yè)機械技術領域，尤其涉及一種連續(xù)施肥機。
【背景技術】
[0002]隨著農業(yè)機械自動化的發(fā)展，播種、施肥等農耕操作都逐步被機器所取代，減輕了農民的負擔，有效提高了農耕的效率。但外界環(huán)境變化多端，機器操作難以及時適應環(huán)境變化，導致播種、施肥效果達不到要求。常見的一種情況就是受土壤不平或機械本身結構的影響，現(xiàn)有的施肥機在行進時施肥過程會被中斷，不能連續(xù)施肥，導致施肥不均，田地中氮磷鉀的含量也無法得到精準控制。

【發(fā)明內容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種連續(xù)施肥機，能對施肥后的土壤及時檢測肥料含量，不合格及時補加，實現(xiàn)了對施肥過程的精準控制。
[0004]本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0005]—種連續(xù)施肥機，包括行走裝置、刨土分土裝置和下肥器，刨土分土裝置位于行走裝置前方，用于將地表層的土壤分開，減少行進中的土壤阻力；還包括中央控制器、施肥深度定位裝置、肥料流量控制裝置、土壤肥料含量檢測裝置和施肥點位置定位裝置;肥料流量控制裝置與中央控制器輸出端連接，用于調節(jié)下肥器的肥料流量;所述的下肥器包括底座、底座高度調節(jié)裝置及底座下方呈矩陣排列的若干下肥器注頭，每個注頭上均設有肥料入土檢測器，施肥深度定位裝置位于底座上，底座高度調節(jié)裝置接收中央控制器發(fā)出的高度調節(jié)指令，施肥深度定位裝置對底座到達的高度進行實時測量，當達到指定高度時，向中央控制器發(fā)出信號，中央控制器停止高度調節(jié)，開始施肥；各肥料入土檢測器與中央控制器連接，中央控制器接收到某個注頭的肥料入土信號時即控制土壤肥料含量檢測裝置采集該注頭下的土樣，檢測其中的肥料含量，中央控制器將土壤肥料含量數(shù)據(jù)與理論值比較，當該點肥料含量不夠理論值時，則控制下肥器加注肥料，當該點肥料含量超過理論值時，則控制施肥點位置定位裝置對該點進行定位，中央控制器對超量位置及超量值進行記錄;該施肥機所在位置下所有注頭檢測完畢后，行走裝置動作，帶動施肥機移動到下一個位置。
[0006]本發(fā)明中施肥機每行進到一個位置，即在下肥器注頭矩陣下方對應一個矩形工作面，對工作面處的每個點完成施肥、肥料含量檢測、補加和位置記錄后，再行進到下一個位置，形成下一個工作面，再進行施肥和檢測工作。施肥機移動時，參考注頭矩陣的行距、列距移動，保證兩工作面的間距符合行距、列距要求，保證施肥點間距的統(tǒng)一。同時能避免重復施肥。
[0007]進一步，所述的施肥深度定位裝置為距離傳感器，安裝在底座底部，用于測量底座距離地面的高度，進而得出注頭插入地面的深度。由于注頭的長度是一定的，通過調整底座距離地面的高度，即可獲知注頭位于地面上方的長度，減去該長度值，即可得出注頭深入地面的長度，進而得出施肥的深度。
[0008]進一步，所述的施肥點位置定位裝置包括設在施肥機左后角第一個注頭上方的測距儀和方位角傳感器以及位于田地東北角的信號標桿，測距儀用于測量第一個注頭與信號標桿的距離S，方位角傳感器用于測量測距儀從正北方向順時針轉過的角度A，上述數(shù)據(jù)送入中央控制器，由其計算施肥機所在位置左后角第一個施肥點的坐標，并且根據(jù)施肥機行駛方向及注頭的行距CU、列距d2計算出該位置其他施肥點的坐標。
[0009]中央控制器計算各施肥點坐標過程如下:設下肥器注頭矩陣的行數(shù)為m，列數(shù)為n，施肥機南向行駛，則施肥機所在位置從北往南、從東往西各注頭對應施肥點的坐標如下:
[0010]第I行:(s*sinA，s*cosA)、(s*sinA+d2，s*cosA)、…、(s*sinA+(n_l)d2，s*cosA)；[0011 ]第2行:(s*sinA，s*cosA+di)、(s*sinA+d2，s*cosA+di)、…、(s*sinA+(n_l )d2，s*cosA+di)；
[0012]依此順推，第m行:(s*sinA，s*cosA+(m_l)di)、(s*sinA+d2，s*cosA+(m_l )di)、…、(s*sinA+(n_l)d2，s*cosA+(m_l)di)；
[0013]施肥機北向行駛時，則施肥機所在位置從南往北、從西往東各注頭對應施肥點的坐標如下:
[0014]第I行:(s*sinA，s*cosA)、(s*sinA_d2，s*cosA)、…、(s*sinA-(n_l)d2，s*cosA)；
[0015]第2行:(s*sinA，s*cosA_di)、(s*sinA_d2，s*cosA_di)、…、(s*sinA-(n_l)d2，s*cosA-di)；
[0016]依此順推，第m行:(s*sinA，s*cosA-(m_l)di)、(s*sinA_d2，s*cosA-(m_l )di)、…、(s*sinA-(n_l)d2，s*cosA-(m_l)di)。
[0017]優(yōu)選的，所述的肥料入土檢測器采用紅外傳感器，紅外傳感器的發(fā)射器和接收器分居注頭下部兩側的管壁上，肥料經過時紅外傳感器發(fā)出脈沖信號給中央控制器。每個肥料入土檢測器分別對應中央控制器的一個輸入端子，分別接收信號，便于區(qū)分哪個施肥點發(fā)來的信號，以便分別控制土壤肥料含量檢測器到相應的注頭采樣檢測。
[0018]進一步，所述的土壤肥料含量檢測裝置包括分析儀、排空管、設于各注頭處的取樣器及連接取樣器和分析儀的輸送管，取樣器用于從土壤中抽取土樣，輸送管用于將每個取樣器取到的土樣傳送到分析儀，分析儀用于分析土壤中氮磷鉀的含量，排空管用于將檢測完畢的土樣排出。同樣，每個土壤肥料含量檢測裝置的取樣器對應中央控制器的一個控制端，分別控制采樣，中央控制器接收各個施肥點的土壤肥料含量值進行分析，以便分別反饋控制和記錄。
[0019]本發(fā)明同時設置多個下肥器注口，并對每個注口的施肥情況進行控制和檢測，并對相應數(shù)據(jù)進行記錄，提高了施肥效率，實現(xiàn)了對施肥過程的精準控制。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例的整體結構示意圖；
[0021 ]圖2是下肥器的結構示意圖；
[0022]圖3是土壤肥料含量檢測裝置的組成結構示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)系統(tǒng)框圖；
[0024]圖5是行走裝置行進順序示意圖；
[0025]圖中，1、刨土分土裝置，2、行走裝置，3、機架，4、下肥器，41、底座高度調節(jié)裝置，42、底座，43、注頭，5、肥箱，6、中央控制器，7、肥料流量控制裝置，8、施肥深度定位裝置，9、肥料入土檢測器，10、施肥點位置定位裝置，101、方位角傳感器，102、測距儀，11、土壤肥料含量檢測裝置，111、分析儀，112、排空管，113、取樣器，114、輸送管，12、信號標桿。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。
[0027]一種連續(xù)施肥機，如圖1所示，包括行走裝置2、刨土分土裝置1、下肥器4、中央控制器6、施肥深度定位裝置8、肥料流量控制裝置7、土壤肥料含量檢測裝置11和施肥點位置定位裝置10。行走裝置2為一拖拉機，刨土分土裝置I位于拖拉機前方，用于將地表層的土壤分開，減少拖拉機行進中的土壤阻力。拖拉機后方懸掛有一機架3，機架3上設有肥箱5和下肥器4。如圖2、4所示，所述的下肥器4包括底座42、底座高度調節(jié)裝置41及底座下方呈矩陣排列的若干下肥器注頭43，每個下肥器注頭43均通過軟管與肥箱5連通。施肥深度定位裝置8采用距離傳感器，安裝于底座42底部，并與中央控制器6的信號控制端連接。肥料流量控制裝置7與中央控制器6輸出端連接，用于在施肥前根據(jù)肥料類型和農作物種類調節(jié)下肥器的肥料流量。在施肥時中央控制器控制底座高度調節(jié)裝置調節(jié)底座高度，施肥深度定位裝置同步監(jiān)測底座距離地面的高度，并在到達指定高度時通知中央控制器停止調節(jié)，從而實現(xiàn)對施肥深度的定位。注頭底部到達指定深度時，即可控制下肥器開始施肥。如圖3、4所示，所述的土壤肥料含量檢測裝置11包括分析儀111、排空管112、設于各注頭處的取樣器113及連接取樣器和分析儀的輸送管114，每個注頭43上均設有肥料入土檢測器9，肥料入土檢測器9和土壤肥料含量檢測裝置11均與中央控制器6連接。肥料入土檢測器9采用紅外傳感器，紅外傳感器的發(fā)射器和接收器分別位于注頭43下部兩側的管壁上，當肥料經過時，紅外傳感器的接收器接收不到紅外信號，會向中央控制器發(fā)出一個脈沖信號。中央控制器6接收到該點肥料入土信號后，即控制該點的取樣器113進行取樣，并通過輸送管114輸送到分析儀111，檢測其中的肥料含量。中央控制器將收到的肥料含量數(shù)據(jù)與設定的理論值比較，當該點肥料含量不夠理論值時，則控制下肥器加注肥料，當該點肥料含量超過理論值時，則控制施肥點位置定位裝置對該點進行定位，中央控制器對超量位置及超量值進行記錄。
[0028]如圖1、5所示，所述的施肥點位置定位裝置10包括設在施肥機左后角第一個注頭上方的測距儀102和方位角傳感器101以及位于田地東北角的信號標桿12，每到一個耕作區(qū)域就在東北角插上信號標桿12，以指西方向為X軸，指南方向為Y軸，建立一直角坐標系。測距儀102和方位角傳感器101通過轉軸與下肥器底座42連接，測距儀和方位角傳感器同步轉動。測距儀用于測量第一個注頭與信號標桿的距離S，方位角傳感器用于測量測距儀從正北方向順時針轉過的角度A，上述數(shù)據(jù)送入中央控制器，由其計算施肥機所在位置左后角第一個施肥點的坐標，該點坐標為(S*SinA，S*C0SA)。然后根據(jù)施肥機行駛方向及注頭的行距、列距計算出該位置其他施肥點的坐標。
[0029]假設下肥器設置了5行、3列的注頭矩陣，該矩陣行距為CU，列距為d2。中央控制器計算各施肥點的坐標公式如下:施肥機南向行駛，則施肥機所在位置從北往南、從東往西各注頭對應施肥點的坐標如下:
[0030]第I行:(s*sinA，s*cosA)、(s*sinA+d2，s*cosA)、(s*sinA+2d2，s*cosA)；
[0031 ]第2行:(s*sinA，s*cosA+di)、(s*sinA+d2，s*cosA+di)、(s*sinA+2d2，s*cosA+di)；
[0032]第3行:(s*sinA，s*cosA+2di)、(s*sinA+d2，s*cosA+2di)、(s*sinA+2d2，s*cosA+2di)；
[0033]第4行:(s*sinA，s*cosA+3di)、(s*sinA+d2，s*cosA+3di)、(s*sinA+2d2，s*cosA+3di)；
[0034]第5行:(s*sinA，s*cosA+4di)、(s*sinA+d2，s*cosA+4di)、(s*sinA+2d2，s*cosA+4di) o
[0035]施肥機北向行駛時，則施肥機所在位置從南往北、從西往東各注頭對應施肥點的坐標如下:
[0036]第I行:(s*sinA，s*cosA)、(s*sinA_d2，s*cosA)、(s*sinA_2d2，s*cosA)；
[0037]第2行:(s*sinA，s*cosA_di)、(s*sinA_d2，s*cosA_di)、(s*sinA_2d2，s*cosA_di)；
[0038]第3行:(s*sinA，s*cosA_2di)、(s*sinA_d2，s*cosA_2di)、(s*sinA_2d2，s*cosA_2di)；
[0039]第4行:(s*sinA，s*cosA_3di)、(s*sinA_d2，s*cosA_3di)、(s*sinA_2d2，s*cosA_3di)；
[0040]第5行:(s*sinA，s*cosA_4di)、(s*sinA_d2，s*cosA_4di)、(s*sinA_2d2，s*cosA_4di) o
[0041]中央控制器在檢測到某個施肥點的施肥量超標時，即可根據(jù)相應的注頭編號計算出該點的坐標位置，并將該點的施肥含量和坐標位置予以記錄，便于后期查看。該施肥機所在位置下所有注頭檢測完畢后，行走裝置帶動施肥機移動到下一個位置。施肥機移動時，遵循一定規(guī)律，南北向移動時移動距離為注頭矩陣的行距乘以行數(shù)，東西向移動時移動距離為注頭矩陣的列距乘以列數(shù)。如圖5所示，可按數(shù)字順序先由北向南行進，到田地南頭時，再轉向并移到西側一列，再由南向北行進，直至對該塊田地都施完肥。
【主權項】
1.一種連續(xù)施肥機，包括行走裝置(2)、刨土分土裝置(I)和下肥器(4)，刨土分土裝置(I)位于行走裝置(2)前方，用于將地表層的土壤分開，減少行進中的土壤阻力；其特征在于:還包括中央控制器(6)、施肥深度定位裝置(8)、肥料流量控制裝置(7)、土壤肥料含量檢測裝置(11)和施肥點位置定位裝置(10);肥料流量控制裝置(7)與中央控制器(6)輸出端連接，用于調節(jié)下肥器的肥料流量;所述的下肥器(4)包括底座(42)、底座高度調節(jié)裝置(41)及底座下方呈矩陣排列的若干下肥器注頭(43)，每個注頭(43)上均設有肥料入土檢測器(9)，施肥深度定位裝置(8)位于底座(42)上，底座高度調節(jié)裝置接收中央控制器發(fā)出的高度調節(jié)指令，施肥深度定位裝置對底座到達的高度進行實時測量，當達到指定高度時，向中央控制器發(fā)出信號，中央控制器停止高度調節(jié)，開始施肥;各肥料入土檢測器(9)與中央控制器(6)連接，中央控制器接收到某個注頭的肥料入土信號時即控制土壤肥料含量檢測裝置采集該注頭下的土樣，檢測其中的肥料含量，中央控制器將土壤肥料含量數(shù)據(jù)與理論值比較，當該點肥料含量不夠理論值時，則控制下肥器加注肥料，當該點肥料含量超過理論值時，則控制施肥點位置定位裝置對該點進行定位，中央控制器對超量位置及超量值進行記錄;該施肥機所在位置下所有注頭檢測完畢后，行走裝置動作，帶動施肥機移動到下一個位置。2.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)施肥機，其特征在于:所述的施肥深度定位裝置(8)為距離傳感器，安裝在底座(42)底部，用于測量底座距離地面的高度。3.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)施肥機，其特征在于:所述的施肥點位置定位裝置(10)包括設在施肥機左后角第一個注頭上方的測距儀(102)和方位角傳感器(101)以及位于田地東北角的信號標桿(12)，測距儀用于測量第一個注頭與信號標桿的距離S，方位角傳感器用于測量測距儀從正北方向順時針轉過的角度A，上述數(shù)據(jù)送入中央控制器，由其計算施肥機所在位置左后角第一個施肥點的坐標，并且根據(jù)施肥機行駛方向及注頭的行距CU、列距d2計算出該位置其他施肥點的坐標。4.根據(jù)權利要求3所述的連續(xù)施肥機，其特征在于:設下肥器注頭矩陣的行數(shù)為m，列數(shù)為n，施肥機南向行駛，則施肥機所在位置從北往南、從東往西各注頭對應施肥點的坐標如下:(s^sinA^s^cosA)^ (s;!<sinA+d2?s^cosA)、...、(s*sinA+(n—l)d2，s*cosA)； 第2行:(s*sinA，s*cosA+di)、(s*sinA+d2，s*cosA+di)、…、(s*sinA+(n_l )d2，s*cosA+di); 依此順推，第m行:(s*sinA，s*cosA+(m_l )di)、(s*sinA+d2，s*cosA+(m_l )di)、…、(s*sinA+(n_l)d2，s*cosA+(m_l)di)； 施肥機北向行駛時，則施肥機所在位置從南往北、從西往東各注頭對應施肥點的坐標如下: 第I對亍:(s^sinA^s^cosA)^ (s*sinA—d2，s*cosA)、...、(s*sinA—(n—l)d2，s*cosA)； 第2對亍:(s^sinA? s^cosA-di)、(s*sinA—d2，s*cosA—di)、...、(s*sinA—(n—I )d2，s^cosA-di); 依此順推，第m行:(s*sinA，s*cosA-(m_l )di)、(s*sinA_d2，s*cosA-(m_l )di)、…、(s*sinA_(n_l)d2，s*cosA-(m-l)di)05.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)施肥機，其特征在于:所述的肥料入土檢測器(9)采用紅外傳感器，紅外傳感器的發(fā)射器和接收器分居注頭下部兩側的管壁上，肥料經過時紅外傳感器發(fā)出脈沖信號給中央控制器。6.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)施肥機，其特征在于:所述的土壤肥料含量檢測裝置(I I)包括分析儀(111)、排空管(112)、設于各注頭處的取樣器(113)及連接取樣器和分析儀的輸送管(114)，取樣器用于從土壤中抽取土樣，輸送管用于將每個取樣器取到的土樣傳送到分析儀，分析儀用于分析土壤中氮磷鉀的含量，排空管用于將檢測完畢的土樣排出。
【文檔編號】A01C15/00GK105993334SQ201610270569
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】李宗新, 劉開昌, 趙海軍, 王慶成, 張慧, 薛艷芳, 于正貴, 孫旭東, 溫立玉
【申請人】山東省農業(yè)科學院玉米研究所