CN201995301U - 智能玉米精量播种机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种智能玉米精量播种机，其包括用于控制种穴补水装置及施肥装置启动、关闭、输出速率的农用物料控制***，该农用物料控制***包括定位模块、肥量控制模块、水量控制模块、输入/输出模块、中央处理器。中央处理器与上述各功能模块连接，用于根据定位模块采集的地理位置信息及不同农田小区具有的不同环境因素，对肥量控制模块、水量控制模块输出不同的控制信号，实现不同农田小区投入不同农用物料的精准耕作。本实用新型可以根据小区处方图、调控差异，精准调整农用物料的施用位置、数量、时间，优化作物生产管理，提高农业物料的科学利用率，在节本增效的同时减少剩余化肥、农药对环境的污染，实现农业可持续发展。

Description

智能玉米精量播种机
技术领域
本实用新型涉及一种智能玉米精量播种机，尤其涉及一种能够根据不同农田小区的环境因素信息对不同农田小区投入不同农用物料的智能玉米精量播种机。
背景技术
精准农业是一种新兴耕作技术，其核心是获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形植物营养、含水量、病虫草害等)实际存在的空间和时间差异性信息，例如某些农田小区杂草较多但是其土壤墒情较好，某些农田小区肥料欠缺但是其杂草较少。据此，分析影响农田小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，改变传统的农业大面积、大样本平均投入资源的浪费作法，对作物栽培管理实施精准定位，按需变量投入，包括播种、施肥、喷雾、灌溉等变量作业。
由于不同的农田小区具有不同的环境因素，因此在精准农业中，需根据不同农田小区的属性采用不同的农用物料组合，但是目前尚缺少能够同时进行变量播种、施肥、喷雾或灌溉作业的播种机，不同的农用物料(种子、农药、化肥、灌溉用水等)分别采取不同的农业机械进行精准耕作，不但耕作繁杂、效率底下、耕作成本高，而且难以保证作业质量，而且精准农业的成效。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种智能玉米精量播种机，用于解决目前精准农业中存在的因缺少对多种农用物料同时进行精准作业的联合式农业机械导致的耕作效率底下、作物种植成本高的缺点。
为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供的智能玉米精量播种机包括用于精量播种的播种装置、用于向种子浇水的种穴补水装置和用于向种子输送肥料的施肥装置，其中，还包括用于控制所述种穴补水装置及施肥装置启动、关闭、输出速率的农用物料控制***，该农用物料控制***包括：定位模块：用于检测所述智能玉米精量播种机的地理位置信息；肥量控制模块：与所述施肥装置连接，用于控制所述施肥装置的启动、关闭、肥料输出速率；水量控制模块：与所述种穴补水装置连接，用于控制所述种穴补水装置的启动、关闭；中央处理器：与所述定位模块、肥量控制模块、水量控制模块连接，用于根据所述定位模块采集的所述地理位置信息及不同农田小区具有的不同环境因素，对所述肥量控制模块、水量控制模块输出不同的控制信号，实现不同农田小区投入不同农用物料的精准耕作；输入/输出模块：与所述中央处理器连接，用于修改所述农用物料控制***的设置、输出所述农用物料控制***的运行信息。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，还包括用于喷施苗前除草剂的农药喷雾机；所述农用物料控制***还包括药量控制模块，所述药量控制模块与所述农药喷雾机、中央处理器连接，用于根据所述中央处理器的指令控制所述农药喷雾机的启动、关闭。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，所述农用物料控制***还包括用于采集地面杂草信息的图像采集模块，所述图像采集模块与所述中央处理器连接以使所述中央处理器根据不同农田小区的杂草信息选择性的启动和关闭所述农药喷雾机。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，所述定位模块为GPS定位模块。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，所述农用物料控制***还包括用于检测所述智能玉米精量播种机前进速度的速度测量模块，所述速度测量模块与所述中央处理器连接以使所述中央处理器根据所述智能玉米精量播种机的前进速度控制所述施肥装置的肥料输出速率。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，所述肥量控制模块为变频步进电机或液压马达，所述变频步进电机或液压马达的输出轴与所述施肥装置的肥料箱中的排肥轴连接以使所述排肥轴以不同转速运行。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，所述农用物料控制***还包括用于检测种子落入土壤的种粒检测模块，所述种粒检测模块与所述中央处理器连接，用于将种子落入土壤的信息输出至所述中央处理器以使所述中央处理器决策所述肥量控制模块、水量控制模块运行状态。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，所述农用物料控制***还包括用于存储不同农田小区的环境因素信息及农用物料信息的存储器，所述存储器与所述中央处理器连接。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，所述农用物料控制***还包括种量控制模块，所述种量控制模块与所述播种装置、中央处理器连接，用于根据所述中央处理器的指令控制所述播种装置的输出速率。
根据上述智能玉米精量播种机的一种优选实施方式，其中，所述输入/输出模块为触摸屏。
综上，为了使不同农田小区采用不同的物料组合，本实用新型采用了农用物料控制***作为变量控制***，该变量***的核心部件是作为变量控制器的中央处理器，其接收外部设备采集的数据以及人工输入的数据，再根据预设的目标，针对不同的农田小区计算出最佳的农用物料组合，来控制物料的理论排放速率，向执行机构发送实际排放速率的指令。可见本实用新型可以实现定位、测量、一体化控制、计算机数据处理等功能。能够根据小区处方图、调控差异，精准调整农用物料的施用位置、数量、时间，优化作物生产管理，提高农业物料的科学利用率，在节本增效的同时减少剩余化肥、农药对环境的污染，改善生态环境，实现农业可持续发展。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例的农用物料控制***原理结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
为了能够高效且低成本地实现根据农田小区的不同环境因素和目标产量，对各农田小区施以不同的农用物料，本实用新型提供了一种智能玉米精量播种机。
图1示意性的示出了本实用新型优选实施例的控制***的原理结构，由于本优选实施例的机械机构多为公知技术或者结合下面的描述，本领域技术人员可显而易见的推知，因此对本优选实施例的机械结构不再详细赘述。
本实用新型优选实施例包括用于精量播种的播种装置、用于向种子浇水的种穴补水装置、用于向种子输送肥料的施肥装置和用于喷施苗前除草剂的农药喷雾机。为了精确控制各种农用物料的施用，本优选实施例进一步包括用于控制种穴补水装置、施肥装置、农药喷雾机的启动、关闭、输出速率的农用物料控制***，如图1所示，该农用物料控制***包括：用于接收并处理信息、发出控制指令的中央处理器2；与中央处理器2耦接并用于数据采集的速度测量模块11、定位模块12、图像采集模块13、种粒检测模块14；连接于中央处理器2的输入/输出模块21、存储器22；与中央处理器2耦接并用于控制各种农用物料施用的肥量控制模块31、药量控制模块32、水量控制模块33。虽然本优选实施例具有肥量控制、药量控制、水量控制、种量控制功能，但是本实用新型并不以此为限，本领域技术人员可以根据具体需求，选择性取舍各种功能及相应的结构，例如在将本实用新型应用大豆播种时，由于大豆具有合成氮肥的能力，因此可以不对其施用化肥，相应的也可省略肥量控制模块等。
在本优选实施例中，速度测量模块11用于检测本优选实施例的前进速度，以使中央处理器根据该前进速度控制肥量控制模块31、药量控制模块32，进而控制施肥装置的肥料输出速率、农药喷雾机的苗前除草剂的输出速率。定位模块12用于检测本优选实施例的当前地理位置信息，其可以为GPS定位模块，或者说GPS导航仪，定位模块12不但可以获取本优选实施例的地理位置信息，而且可以提供给中央处理器2在不同时间点的地理位置信息，中央处理器2可以根据本优选实施例在不同时间点所处的不同位置计算在一时间段的速度，如此本优选实施例也可以省略速度测量模块11，在设定一速度时，也可省略速度测量模块。图像采集模块13用于采集地面杂草信息，并输出至中央处理器2，中央处理器2经过信息分析，识别出地面的杂草类型及数量，继而向药量控制模块32发出指令，使农药喷雾机能够根据不同农田小区的杂草信息选择性的启动和关闭，并结合本优选实施例的前进速度，选择农药喷雾机的喷雾量。在此需要补充说明的是，本优选实施例的农药喷雾机为变量喷雾机，其包括流量控制阀、喷杆阀、流量和压力传感器。在田间作业时，接收药量控制模块的指令后，变量喷雾机能够按照控制指令自动开关喷头和调节喷雾量大小，并且能够自动记录喷雾过程中的数据，作业完成后提供作业量图。种粒检测模块14用于检测种子落入土壤的信息，种粒检测模块14将种子落入土壤的信息输出至中央处理器2以使中央处理器2决策肥量控制模块31、水量控制模块33的运行状态，也即只有当种粒检测模块14检测到种子落入土壤，本优选实施例才会向肥量控制模块31、水量控制模块33发出开启命令，从而避免种子落下，却没有施用化肥或进行种穴补水。种粒检测模块14可以通过多种传感器实现，例如可以在种子出口处设置红外感应器；在排种器上设置一个同步触发开关，每落入土壤一粒种子，使开关闭合一次，向中央处理器发出一触发信号。在其他实施例中，也可以不设置种粒检测模块14，默认启动本优选实施例之后，种子将按照预设程序落下，施肥装置、种穴补水装置自动运行，显然，若不设置种粒检测模块14，则有可能导致肥料、水资源的浪费。
肥量控制模块31与施肥装置连接，用于控制施肥装置的启动、关闭、肥料输出速率。公知的是施肥装置都包括一肥料箱，肥料箱的底部具有一排肥轴，排肥轴旋转时带动肥料落入导肥管，因此，本实用新型的肥量控制模块可以为变频步进电机或液压马达，变频步进电机或液压马达的输出轴与排肥轴连接，中央处理器2向变频步进电机或液压马达输出控制指令控制其启动、制动和转速，进而使排肥轴以不同转速运行，控制肥料的输出速率。水量控制模块33与种穴补水装置连接，用于控制种穴补水装置的启动、关闭，在不需要精确控制每一种穴的补水量时，可以使中央处理器2直接控制种穴补水装置的电磁阀的开闭，这样每一种穴的补水量是相同的。
在本优选实施例中，中央处理器2接收根据定位模块12采集的地理位置信息、速度测量模块11测得的速度信息、图像采集模块13采集的杂草信息以及读入存储器22中的数据，例如产量图数据、目标产量数据、测土配方施肥数据和土壤墒情监测数据等。如存储器22中缺失某些农田小区的某些数据，则通过输入/输出模块进行手动输入。中央处理器2基于上述信息或数据，对肥量控制模块31、药量控制模块32、水量控制模块33输出不同的控制信号，从而实现不同农田小区投入不同农用物料的精准耕作。
输入/输出模块21与中央处理器2连接，用于修改农用物料控制***的设置、输出农用物料控制***的运行信息，例如输入农田小区的某些环境因素信息、显示定位模块12的参数、修改中央处理器2的预设程序、显示肥量控制模块以及施肥装置的运行数据、种粒检测模块14检测到的播种速率、各功能模块发生故障的报警、种穴补水装置的水箱压力、水箱余量等，本优选实施例的输入/输出模块21可以为触摸屏，为了更直观更有效的提示操作人员，可以增设蜂鸣器作为报警装置。存储器22用于存储不同农田小区的环境因素信息及农用物料信息，存储器22可以为携带及写入数据便捷的优盘，计算机可以设定的格式将农田小区的信息写入优盘，然后直接将中央处理器2与该优盘连接，中央处理器2即可直接从优盘中读取数据。若存储器22中尚未存储精准耕作所需数据，则可以通过输入/输出模块21输入。
为了更好的实现精准农业，本优选实施例的农用物料控制***还可以包括种量控制模块，种量控制模块与播种装置、中央处理器2连接，用于根据中央处理器2的指令控制播种装置的输出速率。
在应用本优选实施例时，本优选实施例可以下述的步骤运行，但并不以此为限，例如首先进行***自检，启动农用物料控制***，进行各部分连接性能测试。如果连接正常则可进行工作；出错则报警提示。
接着，中央处理器2读入存储器22中的数据(产量图数据、目标产量数据、测土配方施肥数据和土壤墒情监测数据等)。如部分关键数据缺失，则进行手动输入。
本优选实施例开始运动，中央处理器2读入GPS坐标信息和测速信息。
排种器开始运作，种子下落触发种粒检测模块14输出信号输出及数值判断。如果有种子通过，则进行下一步操作；如无种子通过，则输出报警信息。报警值如果连续累计到5次以上，则提示驾驶员停机检查。同步进行图像采集，图像数据传入中央处理器2进行处理。
通过分析该地块的土壤墒情数据，判断土壤墒情的高低，判断储水罐的压力状况，如果墒情较低且储水罐压力符合要求，则由中央处理器2控制水量控制模块33使电磁阀完成种穴补水操作；若储水罐的压力低则进行报警提示。
判断该地块的杂草状况，如超出设定的阈值且储药罐压力符合要求，则打开喷药电磁阀进行苗前除草剂的喷施工作。
分析该地块产量图数据、测土配方施肥数据，判断该地块肥力情况，若该地块肥力低，则控制肥量控制模块31调整排肥轴的转速，达到变量施肥的目标。
记录数据操作记录，完成作业图制作。
使用存储器或网络传输数据至农田管理部门。
综上所述，本实用新型采用实时定位，结合当前地块中的“作物产量图”、“作物目标产量数据”、“测土配方施肥数据”和“土壤墒情数据”等，通过农用物料控制***进行实时决策分析与输出，通过对各输出控制模块进行控制，实现“精量播种、种穴补水、变量施肥、可控喷药”的智能化的精准耕作，可见本实用新型在节本增效的同时，还可减少剩余化肥、农药对环境的污染，改善生态环境，实现农业可持续发展，此外，本实用新型还具有操作简单，性能可靠的优点。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种智能玉米精量播种机，包括用于精量播种的播种装置、用于向种子浇水的种穴补水装置和用于向种子输送肥料的施肥装置，其特征在于，还包括用于控制所述种穴补水装置及施肥装置启动、关闭、输出速率的农用物料控制***，该农用物料控制***包括：
定位模块：用于检测所述智能玉米精量播种机的地理位置信息；
肥量控制模块：与所述施肥装置连接，用于控制所述施肥装置的启动、关闭、肥料输出速率；
水量控制模块：与所述种穴补水装置连接，用于控制所述种穴补水装置的启动、关闭；
中央处理器：与所述定位模块、肥量控制模块、水量控制模块连接，用于根据所述定位模块采集的所述地理位置信息及不同农田小区具有的不同环境因素，对所述肥量控制模块、水量控制模块输出不同的控制信号，实现不同农田小区投入不同农用物料的精准耕作；
输入/输出模块：与所述中央处理器连接，用于修改所述农用物料控制***的设置、输出所述农用物料控制***的运行信息。
2.根据权利要求1所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，还包括用于喷施苗前除草剂的农药喷雾机；
所述农用物料控制***还包括药量控制模块，所述药量控制模块与所述农药喷雾机、中央处理器连接，用于根据所述中央处理器的指令控制所述农药喷雾机的启动、关闭。
3.根据权利要求2所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，所述农用物料控制***还包括用于采集地面杂草信息的图像采集模块，所述图像采集模块与所述中央处理器连接以使所述中央处理器根据不同农田小区的杂草信息选择性的启动和关闭所述农药喷雾机。
4.根据权利要求1所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，所述定位模块为GPS定位模块。
5.根据权利要求1所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，所述农用物料控制***还包括用于检测所述智能玉米精量播种机前进速度的速度测量模块，所述速度测量模块与所述中央处理器连接以使所述中央处理器根据所述智能玉米精量播种机的前进速度控制所述施肥装置的肥料输出速率。
6.根据权利要求1所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，所述肥量控制模块为变频步进电机或液压马达，所述变频步进电机或液压马达的输出轴与所述施肥装置的肥料箱中的排肥轴连接以使所述排肥轴以不同转速运行。
7.根据权利要求1所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，所述农用物料控制***还包括用于检测种子落入土壤的种粒检测模块，所述种粒检测模块与所述中央处理器连接，用于将种子落入土壤的信息输出至所述中央处理器以使所述中央处理器决策所述肥量控制模块、水量控制模块运行状态。
8.根据权利要求1所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，所述农用物料控制***还包括用于存储不同农田小区的环境因素信息及农用物料信息的存储器，所述存储器与所述中央处理器连接。
9.根据权利要求1所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，所述农用物料控制***还包括种量控制模块，所述种量控制模块与所述播种装置、中央处理器连接，用于根据所述中央处理器的指令控制所述播种装置的输出速率。
10.根据权利要求1所述的智能玉米精量播种机，其特征在于，所述输入/输出模块为触摸屏。
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