CN109089499A - 一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业生产技术领域，公开了一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置及方法，包括：土壤电导率检测机构、牵引装置、变量施肥控制***以及有机肥抛撒机构，土壤电导率检测机构、变量施肥控制***以及有机肥抛撒机构均设于牵引装置上，土壤电导率检测机构用于检测土壤电导率，变量施肥控制***通过土壤电导率来控制有机肥抛撒机构有机肥施用量。本发明通过土壤电导率检测机构在线测量土壤电导率，生成处方图，并通过变量施肥控制***计算并控制有机肥抛撒机构变量精准施肥，能够减小劳动力成本，撒肥均匀，工作效率高，在线变量精准施肥，提高了机械化和自动化程度。
Description
技术领域
本发明涉及农业生产技术领域，特别是涉及一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置及其方法。
背景技术
由于现代农业生产过程中，主要依靠增施无机化肥来提高产量，少施或几乎不施有机肥料，导致土壤有机质含量低，出现大面积板结，土壤肥力不足，因此提升土壤肥力，增施有机肥已迫在眉睫。
而现有的有机肥撒肥机存在工作幅宽小，撒肥不均匀，不能在线变量精准施用等问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置及其方法，解决现有技术中有机肥撒肥机存在工作幅宽小，撒肥不均匀，不能在线变量精准施用等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置，包括：土壤电导率检测机构、牵引装置、变量施肥控制***以及有机肥抛撒机构；其中：
所述土壤电导率检测机构、变量施肥控制***以及有机肥抛撒机构均设于所述牵引装置上，所述有机肥抛撒机构与所述变量施肥控制***连接，所述变量施肥控制***与所述土壤电导率检测机构连接；
所述土壤电导率检测机构用于检测土壤电导率，所述变量施肥控制***通过土壤电导率来控制所述有机肥抛撒机构有机肥施用量。
其中，所述土壤电导率检测机构包括三对平行设置的电极，其中一对电极为电流端，两对电极为电压端。
其中，所述土壤电导率检测机构与所述牵引装置通过平行四连杆机构铰接，所述平行四连杆机构上设有液压缸。
其中，所述变量施肥控制***包括液压装置和单片机，所述液压装置和所述单片机连接，所述单片机用于控制所述液压装置调节所述有机肥抛撒机构有机肥施用量。
其中，所述变量施肥控制***还包括速度传感器和GPS模块，所述速度传感器和所述GPS模块均设于所述牵引装置上，且均与所述单片机连接。
其中，所述有机肥抛撒机构包括流量阀、肥料箱、送肥装置和抛肥装置，所述流量阀设于所述肥料箱的出肥口处，并与所述变量施肥控制***连接，所述抛肥装置通过所述送肥装置与所述肥料箱连接。
其中，所述抛肥装置包括驱动装置和多个离心撒肥盘，所述驱动装置和所述离心撒肥盘连接，且所述驱动装置设于所述离心撒肥盘的底部。
其中，所述送肥装置上还设有转速传感器，所述转速传感器与所述变量施肥控制***连接。
本发明公开一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置的施用方法，包括：
S1、土壤电导率检测机构测量土壤电导率，
S2、变量施肥控制***通过土壤电导率和土壤有机质的关系换算出土壤有机质含量分布，再结合GIS软件处理得到施肥处方图；
S3、有机肥抛撒机构根据施肥处方图实时变量施肥。
其中，步骤S3还包括利用速度传感器检测牵引装置的行进速度，利用GPS模块检测牵引装置的位置，利用转速传感器检测有机肥抛撒机构的送肥装置的转速，根据牵引装置的行进速度、位置以及送肥装置的转速和施肥处方图控制有机肥抛撒机构实时变量施肥。
(三)有益效果
本发明提供的一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置及其方法，通过土壤电导率检测机构在线测量土壤电导率，生成处方图，并通过变量施肥控制***计算并控制有机肥抛撒机构变量精准施肥。本发明能够减小劳动力成本，撒肥均匀，工作效率高，在线变量精准施肥，提高了机械化和自动化程度。
附图说明
图1为本发明一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置的结构示意图；
图2为本发明一种基于电导率检测的有机肥变量施用方法的流程图。
图中，1、土壤电导率检测机构；2、牵引装置；3、变量施肥控制***；41、肥料箱；42、送肥装置；43、抛肥装置；5、速度传感器；6、GPS模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
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。
如图1所示，本发明公开一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置，包括：土壤电导率检测机构1、牵引装置2、变量施肥控制***3以及有机肥抛撒机构；其中：
所述土壤电导率检测机构1、变量施肥控制***3以及有机肥抛撒机构均设于所述牵引装置2上，所述有机肥抛撒机构与所述变量施肥控制***3连接，所述变量施肥控制***3与所述土壤电导率检测机构1连接；
所述土壤电导率检测机构1用于检测土壤电导率；所述变量施肥控制***3通过土壤电导率来控制所述有机肥抛撒机构有机肥施用量。
具体的，本发明通过土壤电导率检测机构1检测土壤中的电导率，并利用变量施肥控制***3根据土壤电导率与土壤有机质的关系换算得出土壤有机质含量分布，再结合GIS软件处理得到施肥处方图，控制有机肥抛撒机构在线变量精准施肥。
本发明提供的一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置及其方法，通过土壤电导率检测机构在线测量土壤电导率，生成处方图，并通过变量施肥控制***计算并控制有机肥抛撒机构变量精准施肥。本发明能够减小劳动力成本，撒肥均匀，工作效率高，在线变量精准施肥，提高了机械化和自动化程度。
其中，所述土壤电导率检测机构1包括三对平行设置的电极，其中一对电极为电流端，两对电极为电压端。电流端提供所需的测量激励信号，通过检测两对电压端的电位差换算出介电材料的电导率。具体的，本实施例中的电极为电极圆盘。具体的，检测土壤电导率的方法基本有两种，一种是本申请提到的电流电压法，优点是原位原态检测、作业周期不受限，缺点是机构复杂，受土壤状况影响大，另一种是电磁感应法，其是一种非接触式检测土壤电导率，通过发射电磁波，接收电磁波得到土壤电导率，优点是：扫描式测量，结构简单，土壤扰动较小，缺点是：作业周期受限，受空气含水量等影响大。
其中，所述土壤电导率检测机构1与所述牵引装置2通过平行四连杆机构铰接，所述平行四连杆机构上设有液压缸。通过液压缸驱动平行四连杆机构上下平移，带动连接其末端的土壤电导率检测机构1的运动至不同的检测深度，具体为，带动电极圆盘运动至不同检测深度。
其中，所述牵引装置2采用拖拉机，将土壤电导率检测机构1、变量施肥控制***3以及有机肥抛撒机构均固定于拖拉机上。
其中，所述变量施肥控制***3包括液压装置和单片机，所述液压装置和所述单片机连接，所述单片机用于控制所述液压装置调节所述有机肥抛撒机构有机肥施用量。单片机通过逻辑算法将土壤电导率检测机构1检测到的土壤电导率信息换算成土壤有机质含量，并通过GIS软件处理得到施肥处方图，判断是否需要施用有机肥和施肥用量，并驱动液压装置控制有机肥抛撒机构变量喷洒。
其中，所述变量施肥控制***3还包括速度传感器5和GPS模块6，所述速度传感器5和所述GPS模块6均设于所述牵引装置2上，且均与所述单片机连接。通过GPS模块6检测牵引装置2的地理位置，以判断在处方图中的位置，速度传感器5检测牵引装置2的行进速度以判断何时到达需要施肥地点，并将上述检测信息上传至单片机，单片机进行逻辑运算、判断并下达指令。具体的，速度传感器5采用近地开关，固定在拖拉机的后轮内侧，其信号输出端与单片机相连，通过中断程序对速度信号进行采集和校准。
其中，所述有机肥抛撒机构包括流量阀、肥料箱41、送肥装置42和抛肥装置43，所述流量阀设于所述肥料箱41的出肥口处，并与所述变量施肥控制***3连接，所述抛肥装置43通过所述送肥装置42与所述肥料箱41连接。本实施例中通过单片机控制流量阀的开度，实现有机肥量的精准调控运输；送肥装置42为链式送肥装置，其动力来源于拖拉机自身液压***，控制链条的移动速度。
优选地，所述抛肥装置43包括驱动装置和多个离心撒肥盘，所述驱动装置和所述离心撒肥盘连接，且所述驱动装置设于所述离心撒肥盘的底部。优选地，离心撒肥盘为两个。本实施例中，送肥装置42先将有机肥料从肥料箱41中运送至抛肥装置43上，再通过驱动装置驱动离心撒肥盘进行撒肥。具体的，离心撒肥盘由底部的驱动装置高速旋转驱动进行撒肥。
优选地，所述送肥装置42上还设有转速传感器，所述转速传感器与所述变量施肥控制***3连接，变量施肥控制***3的单片机根据速度传感器5反馈的牵引装置2的行进速度和转速传感器反馈的链式送肥装置的转速，进行闭环调节，使送肥更加精准。
其中，变量施肥控制***3还包括信号放大电路和触摸屏，信号放大电路有利于信号的传输，触摸屏方便工作人员进行实时监控和操作。
本发明还公开还公开一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置的施用方法，包括：
S1、土壤电导率检测机构测量土壤电导率，
S2、变量施肥控制***通过土壤电导率和土壤有机质的关系换算出土壤有机质含量分布，再结合GIS软件处理得到施肥处方图；
S3、有机肥抛撒机构根据施肥处方图实时变量施肥。
具体的，根据土壤电导率与有机质含量的相关实验数据，可以得到土壤电导率与土壤有机质呈正相关关系，利用这个关系推断出土壤有机质含量分布。
其中，步骤S3还包括利用速度传感器检测牵引装置的行进速度，利用GPS模块检测牵引装置的位置，利用转速传感器检测有机肥抛撒机构的送肥装置的转速，根据牵引装置的行进速度、位置以及送肥装置的转速和施肥处方图控制有机肥抛撒机构实时变量施肥，根据在线测量的位置和行进速度，可更加精准施肥。
本发明提供的一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置及其方法，通过土壤电导率检测机构在线测量土壤电导率，生成处方图，并通过变量施肥控制***计算并控制有机肥抛撒机构变量精准施肥。本发明能够减小劳动力成本，撒肥均匀，工作效率高，在线变量精准施肥，提高了机械化和自动化程度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于电导率检测的有机肥变量施用装置，其特征在于，包括：土壤电导率检测机构(1)、牵引装置(2)、变量施肥控制***(3)以及有机肥抛撒机构；其中：
所述土壤电导率检测机构(1)、变量施肥控制***(3)以及有机肥抛撒机构均设于所述牵引装置(2)上，所述有机肥抛撒机构与所述变量施肥控制***(3)连接，所述变量施肥控制***(3)与所述土壤电导率检测机构(1)连接；
所述土壤电导率检测机构(1)用于检测土壤电导率；所述变量施肥控制***(3)通过土壤电导率来控制所述有机肥抛撒机构有机肥施用量。
2.如权利要求1所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置，其特征在于，所述土壤电导率检测机构(1)包括三对平行设置的电极，其中一对电极为电流端，两对电极为电压端。
3.如权利要求1所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置，其特征在于，所述土壤电导率检测机构(1)与所述牵引装置(2)通过平行四连杆机构铰接，所述平行四连杆机构上设有液压缸。
4.如权利要求1所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置，其特征在于，所述变量施肥控制***(3)包括液压装置和单片机，所述液压装置和所述单片机连接，所述单片机用于控制所述液压装置调节所述有机肥抛撒机构有机肥施用量。
5.如权利要求4所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置，其特征在于，所述变量施肥控制***(3)还包括速度传感器(5)和GPS模块(6)，所述速度传感器(5)和所述GPS模块(6)均设于所述牵引装置(2)上，且均与所述单片机连接。
6.如权利要求1所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置，其特征在于，所述有机肥抛撒机构包括流量阀、肥料箱(41)、送肥装置(42)和抛肥装置(43)，所述流量阀设于所述肥料箱(41)的出肥口处，并与所述变量施肥控制***(3)连接，所述抛肥装置(43)通过所述送肥装置(42)与所述肥料箱(41)连接。
7.如权利要求6所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置，其特征在于，所述抛肥装置(43)包括驱动装置和多个离心撒肥盘，所述驱动装置和所述离心撒肥盘连接，且所述驱动装置设于所述离心撒肥盘的底部。
8.如权利要求6所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置，其特征在于，所述送肥装置(42)上还设有转速传感器，所述转速传感器与所述变量施肥控制***(3)连接。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置的施用方法，其特征在于，包括：
S1、土壤电导率检测机构测量土壤电导率，
S2、变量施肥控制***通过土壤电导率和土壤有机质的关系换算出土壤有机质含量分布，再结合GIS软件处理得到施肥处方图；
S3、有机肥抛撒机构根据施肥处方图实时变量施肥。
10.如权利要求9所述的基于电导率检测的有机肥变量施用装置的施用方法，其特征在于，步骤S3还包括利用速度传感器检测牵引装置的行进速度，利用GPS模块检测牵引装置的位置，利用转速传感器检测有机肥抛撒机构的送肥装置的转速，根据牵引装置的行进速度、位置以及送肥装置的转速和施肥处方图控制有机肥抛撒机构实时变量施肥。
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