[实用新型]一种喷射式变量施肥系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种联合作业机械领域，尤其涉及一种可以进行变量施肥的施肥机械。

背景技术

随着现代农业科学技术的发展，科学，合理的施肥是保持土地养分充足、农作物长势、产量稳定的基本保障。对于大面积耕种农田来说更是如此。由于土地广阔，不同地区的土质差别较大，土壤中养分含量也相差较大，因此，需要采用能够根据土壤质量进行变量施肥的设备，达到平衡土壤养分的目的。

精准农业变量施肥技术（简称精确施肥或变量施肥）是以作物成长模型、作物养羊专家系统为支持，以高产、优质、环保为目的的施肥技术，要求对农业生态系统进行养分平衡研究，从而可以实现在每一操作单元上因作物营养水平的差异而按需施肥，有效控制物质循环中养分的输入和输出，减少化肥对环境的污染和破坏，大大提高了肥料的利用率，降低生产成本，增加农民收入。

基于全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）、计算机自动控制等技术，国内外已对农作物变量施肥技术开展了大量研究工作，取得一些研究成果，如中国专利ZL02149019.8，ZL200910095897.X、ZL200710175341.2，日本专利JP20030154427、JP19980080779等。这些施肥技术大多应用GPS、GIS技术，通过测定往年土壤养分、地形地貌、作物产量等信息，获取土壤变量施肥处方图，知道当季作物生长施肥，往往只变量控制一种肥料的施用量（比如氮肥），而作物生长期土壤养分已经发生了很大的变化，而且单位面积的N、P、K元素的需求比例不同，需要实时精确控制。

因此，需要一种适合作物成长全周期的变量施肥机械，尤其是一种可是进行单位面积施肥的且无需在田中行走的即可施肥的变量施肥机械。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有变量施肥机器在进行大面积土地变量施肥作业中所存在的问题提供一种喷射式变量施肥系统，该系统能够对单位面积的作物根据其需要进行精确施肥，同时可以根据作物需要进行浇水、喷洒农药等操作。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种喷射式变量施肥系统，包括设在农田边的固定杆，所述固定杆下部设有肥料配制系统，所述固定杆顶端设有喷肥系统；所述喷肥系统连接肥料配制系统；

所述肥料配制系统包括流量调节机构、多光谱仪、PWM控制器、计算机、液体肥料箱、液体肥液压泵和调节阀，流量调节机构装在液体肥料箱上，所述流量调剂机构连接PWM控制器，所述PWM控制器连接计算机，所述计算机连接多光谱仪，所述多光谱仪与摄像头通过数据线连接；

所述喷肥系统包括电机、支撑座、摄像头、喷嘴、空压机和蓄压箱，所述摄像头和喷嘴固定在支撑座上，所述支撑座通过轴承套装在固定杆顶部，所述支撑座上设有大齿轮；所述电机固定在固定杆上，所述电机的电机头上设有小齿轮，所述电机头上的小齿轮与支撑座上的大齿轮咬合在一起，电机驱动小齿轮带动大齿轮运动从而带动支撑座上的喷头和摄像头转动；蓄压箱和空压机固定在固定杆上，蓄压箱通过出液管连接喷头，蓄压箱的进液管连接肥料配制系统。

进一步的，流量调节机构的调节方式有三种：液体肥液压泵来调节流量大小；在液体肥泵的入口处设置一个压力调节阀，通过控制压力调节阀，调节液体肥泵的入口处液体压力，从而控制液体肥流量；或者通过控制液体肥泵转速来调节流量大小，即通过马达或电控无级变速器来控制液体肥泵的转速，达到控制液体肥泵流量的目的。通过调节阀的开度或开闭状态来调节流量的大小。

进一步的，所述摄像头的拍摄范围为一条直线的若干个单位面积的作物信息。

变量施肥的工作过程为：利用摄像头拍摄单位面积的作物，传输给光谱仪，利用光谱仪采集作物的光谱信息输入给计算机，建立光谱特征信息与作物营养状态（氮素、钾素含量）的数学模型；然后依据作物的实测营养数据建立施肥量模糊推理表，并利用氮、钾含量估测模型诊断出变量施肥小区六个地块的生长水平，对照施肥推理表确定各个地块的氮、钾肥追施量即占空比，按照其高低不同将试验地块划分为氮高低两个等级，钾优、良好、好、中和差五个等级；最后，利用研制的一种喷射式变量施肥系统完成田间试验，变量施肥控制系统生成占空比的PWM信号并由计算机的RS232串口输出到PWM控制器，PWM控制器按照每个等级不同的PWM信号控制电磁阀的开闭时间来完成喷头的流量调节，也就是调节了施肥量，从而完成了变量施肥。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1）摄像头对单位面积的作物进行拍摄分析，实现了实时监测实时分析计算机控制参数进行施肥，使得施肥更加精确。