[发明专利]智能化施肥装置和方法及智能化施肥机

说明书

技术领域

本发明涉及精准农业机械装备自动化控制技术领域，特别涉及一种智能化施肥的作业机具。

背景技术

传统的施肥方式是采用均匀施肥作业，即在一个耕地区域内施加一个平均的肥量。但是同一耕地区域内的不同地块土壤肥力不同，甚至差别较大，因此，采用传统的均匀施肥会引起肥力较低的地块施肥不足，影响作物生长，而肥力较高的地块又施肥过量，不仅浪费肥料，增加生产成本，甚至还可能会导致环境污染。

目前农业领域中已采用了精准变量施肥机，通过在施肥机械上的GPS接收实时定位信息，结合施肥机所在地块的肥料需求计算，并据此通过调整排肥轴的转速以实现变量施肥。如中国专利ZL200520106231.7中，上位计算机与GPS模块和地理信息系统(GIS)模块相连接，控制器与上位计算机相连接，液压阀通过继电器与控制器相连接，通过继电器产生的控制信号调整液压阀的开度，从而驱动与液压阀连接的液压马达的转速，达到控制与液压马达齿轮连接的排肥机构的转速。由于排肥量与排肥机构的转速有一定的对应关系，因此通过控制排肥机构的转速就可以达到按需变量施肥的目的。并且可以在马达齿轮部分安装一个转速传感器，作为反馈量接入控制器，用于修正马达的转速，使其达到动态稳定。

通过液压阀开度的调节进控制排肥轴的转速，可以控制排出肥料的体积量，但是不同种类的肥料颗粒度和比重不同，精准的肥料施加量应该是以重量为单位，因此仅以控制调整肥料排出的体积来达到目标施肥量存在着较大的误差。

另外，不同地块对不同种类的肥料需求也不尽相同，在大型农业机械连续化作业过程中，仅仅施加单一配比的混合肥料也不能满足在大面积耕地区域内的不同比例和不同量的肥料需求。例如，耕地区域内的多个地块对N、P、K之间的比例和施肥量的需求各有不同，仅仅是控制单一配比混合肥料进行变量施肥，而不调整各种肥料之间的比例关系，也不能满足每个地块的个性化需求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种智能化施肥装置，以实现反馈式控制，达到精准变量施肥。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能化施肥装置，包括机架；肥箱单元，包括与机架相连的肥箱；施肥单元，包括与肥箱相连的螺旋排肥器，和通过排肥驱动轴与螺旋排肥器相连的电机；排肥单元，包括固定在螺旋排肥器的出料口下方的料斗，与料斗相连的排肥管和与排肥管相连的开沟器；控制单元，包括与施肥单元相连的控制器，用于计算施肥量，并控制施肥单元施肥；还包括施肥箱重量与施肥流量信息融合反馈单元，用于检测实际动态施肥量，并将所述实际动态施肥量作为反馈信号传输至所述控制单元。

进一步地，施肥箱重量为肥箱重量变化量，施肥流量为流经料斗的施肥流量。

进一步地，控制单元根据接收到的位置信息、行进速度、施肥处方图以及施肥箱重量和施肥流量信息，计算并控制施肥单元施肥。

进一步地，施肥重量与流量反馈单元包括称重传感器，称重传感器与机架相连并支撑所述肥箱。

进一步地，施肥重量与流量反馈单元包括悬挂式力传感器，悬挂式力传感器一端固定在所述螺旋排肥器外侧，另一端与料斗相连接。

进一步地，至少包括两个肥箱，且每个肥箱都有一套与之独立配合的料斗、施肥控制单元和施肥箱重量与施肥流量信息融合反馈单元。

本发明的另一个目的在于提供一种智能化施肥方法，以实现反馈式控制，达到精准变量施肥。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能化施肥方法，包括如下步骤：装载肥料；接收车辆位置信息、行进速度、施肥处方图和施肥箱重量与施肥流量反馈信息；根据接收的信息计算并确定目标施肥量；控制变量施肥；排出肥料。

进一步地，施肥箱重量为肥箱重量变化量；施肥流量为流经料斗的施肥流量。

进一步地，肥料为由多个肥箱分别装载的不同肥料，根据肥料的施肥处方图确定车辆所在位置的不同肥料的目标施肥比例和目标施肥量，根据所述目标施肥比例和目标施肥量，控制不同肥料进行变量施肥。

本发明的另一个目的在于提供一种智能化施肥机，具有上述智能化施肥装置，使得该施肥机可以实现反馈式控制，达到精准变量施肥。

应当理解，本发明的上述一个或多个特征可以有益地相互结合。

本发明提供的智能化施肥装置和方法，以及具有该智能化施肥装置的智能化施肥机，可以达到肥料的精准施加，节约生产成本，并可以避免因肥料施加不足影响作物生长或肥料施加过量导致浪费甚至环境污染。

附图说明