[发明专利]一种水田船型深施肥开沟器及监测方法

权利要求书

1.一种水田船型深施肥开沟器，包括开沟体(1)及进肥管(2)，所述开沟体(1)包括船体(6)、上盖板(5)、均肥板(7)及刀刃(8)；所述船体(6)包括两块左右对称布置的弧面板(61)，所述刀刃(8)连接在两块所述弧面板(61)前对接处形成的弧形前船脊(62)处，所述上盖板(5)安装在两块所述弧面板(61)对接后的顶面，所述均肥板(7)内置在所述上盖板(5)与所述船体(6)围合形成的空腔中，所述进肥管(2)安装在所述上盖板(5)的进肥孔(52)处，所述船体(6)的中后方底部开设有排肥口(63)；其特征在于：还包括排气装置(4)，所述排气装置(4)包括连接于所述上盖板(5)排气孔(51)上的排气管(44)和排气压力调节装置，其中，排气压力调节装置包括通过螺纹套置连接在所述排气管(44)中上部的气压调节套筒(41)及内衬在所述排气管(44)内的活塞(43)，以及一端抵在所述活塞(43)上、另一端抵在所述气压调节套筒(41)上的气压调节弹簧(42)；所述排气管(44)的圆周面上开始有排气通孔(45)，且所述排气通孔(45)的顶面不高于所述气压调节套筒(41)的顶面、所述排气通孔(45)的底面高于所述排气管(44)的底面。

2.根据权利要求1所述水田船型深施肥开沟器，其特征在于：还包括无线排量监测系统(3)，所述无线排量监测系统(3)包括双平行板电容传感器(33)、无线电容传感器检测系统(34)、中控上位机(36)及给所述无线电容传感器检测系统(34)供电的第一电源(35)；所述无线电容传感器检测系统(34)包括电容读取芯片MS3110及单片机CC2640R2F，电容读取芯片MS3110与单片机CC2640R2F的I/O端口双向通信，电容读取芯片MS3110的输出口与单片机CC2640R2F的A/D转换口相连，第一电源(35)分别给电容读取芯片MS3110及单片机CC2640R2F供电；同时，所述双平行板电容传感器(33)连接于电容读取芯片MS3110的电容读取端口，电容读取芯片MS3110的输出口与电容读取芯片MS3110的输入口相连；所述中控上位机(36)包括光电转速传感器(38)、上位机Raspberry Pi 3B、LED灯、蜂鸣器及第二电源(37)，第二电源(37)分别给光电转速传感器(38)及上位机Raspberry Pi 3B供电，光电转速传感器(38)与上位机Raspberry Pi 3B的第一个I/O端口双向通信，上位机Raspberry Pi3B的蓝牙接口与单片机CC2640R2F的蓝牙接口相连，LED灯及蜂鸣器均与上位机RaspberryPi 3B的第二I/O端口相连。

3.根据权利要求1所述水田船型深施肥开沟器，其特征在于：所述均肥板(7)的两侧面与所述船体(6)内侧面无缝相连、所述均肥板(7)的顶面与所述上盖板(5)底面无缝相连、所述均肥板(7)的底面延伸到所述排肥口(63)前端最底面，所述均肥板(7)与水平面夹角为40°～55°，且所述进肥孔(52)位于所述均肥板(7)的正上方且完全在均肥板(7)水平投影内。

4.根据权利要求1所述水田船型深施肥开沟器，其特征在于：所述排气孔(51)的直径小于所述排气管(44)直径。

5.根据权利要求2所述水田船型深施肥开沟器，其特征在于：所述双平行板电容传感器(33)由两组中心距为L且结构参数相同的平行板电容器组成，安装于所述排肥管(2)侧壁上，每组平行板电容器的内侧面均附着有内绝缘保护层(31)、每组平行板电容器的外侧面均附着有外绝缘保护层(32)。

6.根据权利要求1所述水田船型深施肥开沟器，其特征在于：还包括连接在所述进肥管(2)侧部的深度调节板(9)，所述深度调节板(9)的底面固定在所述上盖板(5)上，所述深度调节板(9)上沿深度调节板(9)的高度方向开设有若干个所述深度调节孔(91)。

7.一种如权利要求1所述水田船型深施肥开沟器的监测方法，其特征在于：所述监测方法如下：

1)首先测得两组平行板电容器间无肥料颗粒时的电压值U₀，再测两组平行板电容器间充满肥料颗粒时电压值U₁及两组平行板电容器间平均肥料质量m₁，当测肥料质量为m_x、对应电压值U_x时，m_x与U_x满足结构参数确定的两组平行板电容器之间空间体积为常数，记为V，则肥料流的平均固相浓度为

2)肥料流先后经过两组平行板电容器时会产生两组电压值及其变化相同但时间戳不同的信号，单片机CC2640R2F将上下游两组电容输出的包含电压值及时间戳的信号获取后，对比信号相似性，找到肥料流先后流经两组平行板电容器间的越渡时间t_x；肥料流的平均速度则为L为两组结构参数相同的平行板电容器之间的中心距；

3)气固两相流体的瞬时质量流量M(t)＝kSρ_xv_xd，式中，k为比例系数，S为进肥横截面积，ρ_x为肥料流平均固相浓度，v_x为肥料流平均流速，d为肥料真实密度；一般S、d已知，故肥料流计算公式可合并为即最终仅需对K进行标定便可得到开沟器处肥料流量；

4)特定形式及结构参数确定的排肥器，其单圈拍肥量为常数(即排肥器结构和尺寸定了，它转一圈排出来的肥料数量也是确定的)，记为q，光电转速传感器可测排肥器转速n并通过I/O端口输出到上位机，则排肥器排出肥料流量为M₁(t)＝qn；

5)上位机将M(t)、M₁(t)进行对比，若其相对误差大于预期值，则通过I/O口使LED警示灯及蜂鸣器向机具驾驶者发送警示信息。