CN104604411B - 新型点状液体注肥装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型点状液体注肥装置和方法，其中，装置包括牵引机车，牵引机车通过悬挂机构牵引注肥机；牵引机车内设置有地理信息接收系统、中央处理单元、施肥控制器；地理信息接收系统，用于接收并处理全球定位系统GPS定位信息；中央处理单元，根据定位信息，获得定位信息对应的施肥量控制参数并发送到施肥控制器；施肥控制器，用于处理施肥量控制参数，并根据处理后的施肥量控制参数控制注肥机注肥量。方法包括：地理信息接收系统接收全球定位系统GPS定位信息；中央处理单元根据定位信息，获得定位信息对应的施肥量控制参数并发送到施肥控制器；施肥控制器根据施肥量控制参数控制注肥机的注肥量，实现根据各地块土壤特点因地制宜施肥，节约化肥用量，提高施肥量的精确性。

Description

新型点状液体注肥装置和方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术，尤其涉及一种新型点状液体注肥装置和方法。

背景技术

随着耕地面积的减少和人口剧烈增长，化肥在保障粮食生产和经济发展中的作用受到了空前的关注，合理的化肥用量不但可以增加粮食产量，而且可以减少对环境的污染。

但是现有的液肥机械结构简陋，不能根据土壤的养分含量、播种作物肥料需求，灵活、精确调整液肥的施肥量，肥料过多造成环境污染和肥效流失；肥料过少又导致农作物发育不良。因此，为了因地制宜施肥，减少肥料投入量，亟需研制一种能够根据不同地块土壤养分含量信息，精确、高效施加该地块所需的液肥量，从而合理施肥的装置。

发明内容

本发明提供一种新型点状液体注肥装置和方法，可以根据各个地块的土壤养分含量信息，预先生成各个地块的变量施肥处方图，从而根据各个地块土壤特点因地制宜施肥，不但节约化肥用量，而且提高了施肥量的精确性。

本发明提供一种新型点状液体注肥装置，包括：牵引机车，所述牵引机车通过悬挂机构牵引注肥机；所述牵引机车内设置有地理信息接收系统、中央处理单元、施肥控制器；

所述地理信息接收系统，用于接收并处理全球定位系统GPS定位信息；

所述中央处理单元，根据所述定位信息，获得所述定位信息对应的施肥量控制参数并发送到所述施肥控制器；

所述施肥控制器，用于处理所述施肥量控制参数，并根据处理后的施肥量控制参数控制所述注肥机注肥量。

本发明还提供一种新型点状液体注肥方法，包括：地理信息接收系统接 收全球定位系统GPS定位信息；中央处理单元根据所述定位信息，获得所述定位信息对应的施肥量控制参数并发送到施肥控制器；所述施肥控制器根据所述施肥量控制参数控制注肥机的注肥量。

本发明的新型点状液体注肥装置和方法，通过设置：用于接收并处理GPS定位信息的地理信息接收系统、用于根据定位信息获得与定位信息对应的施肥量控制参数并发送到施肥控制器的中央处理单元、用于处理施肥量控制参数，并根据处理后的施肥量控制参数控制注肥机注肥量的施肥控制器，从而使该新型点状液体注肥装置根据各个地块的土壤养分含量信息，预先生成各个地块的变量施肥处方图，并根据各个地块土壤特点因地制宜施肥，不但节约化肥用量，而且提高了施肥量的精确性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的新型点状液体注肥装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的新型点状液体注肥装置的部分结构示意图；

图3a为本发明实施例一提供的新型点状液体注肥装置的注肥轮的主视图；

图3b为图3a的侧视剖面图；

图3c为图3a的局部剖视图；

图4为本发明实施例一提供的新型点状液体注肥方法的流程图。

具体实施方式

图1为本发明实施例一提供的新型点状液体注肥装置的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的新型点状液体注肥装置的部分结构示意图；如图1-2所示，本实施例提供一种新型点状液体注肥装置，包括：牵引机车1，牵引机车1通过悬挂机构2牵引注肥机3；牵引机车1内设置有地理信息接收系统4、中央处理单元5、施肥控制器6；地理信息接收系统4，用于接收并处理全球定位系统GPS定位信息；中央处理单元5，根据定位信息，获得定位信息对应的施肥量控制参数并发送到施肥控制器6；施肥控制器6，用于处理施肥量控制参数，并根据处理后 的施肥量控制参数控制注肥机3的注肥量。

本实施例的新型点状液体注肥装置，通过设置：用于接收并处理GPS定位信息的地理信息接收系统、用于根据定位信息获得与定位信息对应的施肥量控制参数并发送到施肥控制器的中央处理单元、用于处理施肥量控制参数，并根据处理后的施肥量控制参数控制注肥机注肥量的施肥控制器，从而使该新型点状液体注肥装置根据各个地块的土壤养分含量信息，预先生成各个地块的变量施肥处方图，并根据各个地块土壤特点因地制宜施肥，不但节约化肥用量，而且提高了施肥量的精确性。

进一步的，在上述实施例的基础上，地理信息接收系统4包括：GPS卫星接收天线41、无线电接收天线42、GPS流动站43；其中，GPS卫星接收天线41、无线电接收天线42分别与GPS流动站43连接，以使GPS流动站43根据接收到的GPS定位信息，处理得到GPS差分信号。

具体的，该新型点状液体注肥装置的工作原理是根据土壤中养分含量的信息，结合播种作物肥料需求，生成对该土壤条件下所需施用化肥的处方图，优选的，该处方图可以通过ESRI公司的GIS产品系统中SHP文件的形式通过ATA卡导入中央处理单元5中，也可以由中央处理单元5与后台数据库通信，以获得定位信息对应的施肥量控制参数。牵引机车1通过悬挂机构2牵引注肥机3，其中，悬挂机构2优选为三点悬挂机构，牵引机车1优选为拖拉机，牵引机车1行驶到某一待施肥地块时，牵引机车1顶棚上固定设置的GPS卫星接收天线41、无线电接收天线42接收全球定位系统GPS定位信息，并通过GPS流动站43处理后获得GPS差分信号(即差分全球定位系统DGPS信号)，中央处理单元5根据GPS差分信号，确定出牵引机车1所处地块的地理位置，并与处方图中的地理位置进行匹配，获得该地块的施肥量控制参数，并发送给施肥控制器6，优选的，中央处理单元5可以选用AgGPS170田间计算机，其可以运行AgGPS田间管理软件，是目前世界上最先进的田间信息管理解决方案，具有多种功能，包括：导航、作业记录、成图、变量控制、土壤格网取样等，使得农业工作更为方便。中央处理单元5与施肥控制器6之间可以通过数据交换器7进行数据信息通信。数据交换机7可以连通中央处理单元5和施肥控制器6，使两者进行通信和数据 交互；或者通过无线通讯模块，如红外无线传输模块或者ZigBee无线传输模块进行数据信息的传递。施肥控制器6，接收到施肥量控制参数后，将以数字信号形式表示的施肥量控制参数转换成模拟信号，转换后的模拟信号施肥量控制参数可以直接用于控制注肥机3，例如控制液压节流阀的开度、直流泵电压等，从而控制药液的压力和流量。

进一步的，如图1、2、3a、3b、3c所示，其中，图3a-3c为新型点状液体注肥装置的注肥轮的结构示意图；注肥机3包括：药液传输装置8、至少一个注肥轮9、至少一个弹性装置10；药液传输装置8通过弹性装置10与注肥轮9连接；注肥轮9包括：注肥轮盘91、中轴92，注肥轮盘91的侧面上等间距固定连接有至少两个注肥针93；中轴92平行于地面贯穿注肥轮9的轴心；中轴92外套设有第一轴套94，第一轴套94外套设有第二轴套95，第二轴套95与注肥轮盘91固定连接；第二轴套95的侧壁开设有通孔951，通孔951通过第一导管96与各个注肥针93连通；中轴92与弹性装置10固定连接，中轴92为中空轴，一端通过第二导管(图中未示出)与药液传输装置8连通，另一端为封闭端；中轴92的侧壁上开设有出肥缺口921，出肥缺口921的切面平行于地面，第一轴套94对应中轴92的出肥缺口921处断开，以使药液通过第二导管流入到中轴92内，并经过出肥缺口921、第一轴套94、第二轴套95、第一导管96与注肥针93连通。

具体的，注肥机3是非动力装置，其动力来源于牵引机车1的驱动作用，注肥机3的注肥轮9在牵引机车1的牵引下转动，以使注肥针93顺序扎入土壤，注肥针93的针口喷出药液，实现注肥和土壤覆盖作业一次完成，且注肥机3自身不需要驱动力，只借助牵引机车1的悬挂机构2的拉力，因此动力输出小，对土壤的破坏小。此外，该注肥机3的机械核心部分为注肥轮9，第二轴套95及注肥针93均采用螺栓螺母固定在注肥轮盘91上，注肥针93与注肥轮盘91间的固定螺母如图3b的标号97所示；第一轴套94与中轴92间用固定螺栓98固定，中轴92与弹性装置10固定连接，从而使该中轴92不会随注肥轮盘91的转动而转动；第二轴套95与注肥针93以第一导管96连接，其中，第一导管96优选为PU管，中轴92与第二轴套95之间安装第一轴套94，第一轴套94优选为尼龙轴套，尼龙轴套具有小摩擦系数、防腐蚀性好、耐热性好、机械强度高等优点， 适宜注肥轮盘91旋转过程中的长时间摩擦。第一轴套94由螺栓固定在中轴92上，且在中轴92的出肥缺口921处断开，断口如图3c的标号941所示，以保证药液流到注肥针93中，其中，中轴92的侧壁上开设有出肥缺口921，且该出肥缺口921的切面平行于地面，以使每个旋转到该出肥缺口921下的注肥针93连通药液，此外，为了保证药液不溢漏，在中轴92外还设置了端盖99、O型圈100、轴用挡圈101和密封圈102起密封作用。

进一步的，注肥机3中的药液传输装置8包括：基架11；基架11上固定设置有药液箱12、液肥泵13、过滤器14、溢流阀15、分流器16；药液箱12依次与液肥泵13、过滤器14、溢流阀15、分流器16连通；溢流阀15在施肥控制器6处理后的施肥量控制参数的控制作用下控制液肥泵13的压力；分流器16用于将液肥泵13泵入的药液分流至各个注肥轮9内。该药液传输装置8还包括：流量显液管17，流量显液管17与分流器16连接，用于显示各个注肥轮9内的药液流量；泄压阀18，泄压阀18与药液箱12连接，用于释放药液箱12内的残留药液。

具体的，注肥机3在开始施肥前，药液由药液箱12注入，作业时，施肥控制器6开启液肥泵13，并控制液肥泵13的电压，以调整液肥泵13的转速大小，达到调整液肥量的目的，药液通过三通连通药液箱12和液肥泵13，进而流入过滤器14、溢流阀15、分流器16、注肥轮9，最后通过注肥针93的针口注入土壤，其中，在分流器16和注肥轮9之间可以设置流量垫片管19，进一步保证进入每个注肥轮9内的药液流量均匀。药液通过三通的另一通路将药液箱12与泄压阀18连通，以使药液箱内的残留药液释放，保证药液箱内的清洁及药液混合的纯度。

此外，为了进一步保证该新型点状液体注肥装置的可靠性及施肥量精准性，设置施肥控制开关20，以强制控制施肥的开始与停止；设置导向器21、测速雷达22；导向器21根据定位信息对牵引机车1进行导向；测速雷达22设置于牵引机车1的车架上，用于测量牵引机车1的前进速度。施肥控制器6根据牵引机车1前进的速度和处方图上提供的施肥量控制参数确定出牵引机车1上液压马达转速的快慢，进而调节注肥轮9转动的快慢，从而进一步控制施肥量的精准度。此外，新型点状液体注肥装置中所有部件的电 源供应由设置在牵引机车1中的电瓶23，经过电源分线盒24提供，以达到安全供电及单独测试各个用电部件功能的目的。

本实施例的新型点状液体注肥装置，通过设置：用于接收并处理GPS定位信息的地理信息接收系统、用于根据定位信息获得与定位信息对应的施肥量控制参数并发送到施肥控制器的中央处理单元、用于处理施肥量控制参数，并根据处理后的施肥量控制参数控制注肥机注肥量的施肥控制器，从而使该新型点状液体注肥装置根据各个地块的土壤养分含量信息，预先生成各个地块的变量施肥处方图，并根据各个地块土壤特点因地制宜施肥，不但节约化肥用量，而且提高了施肥量的精确性，该新型点状液体注肥装置实现了液肥的入土变量施肥，施肥量的调节通过调节液肥泵的转速达到调整施肥量的目的，其优点为动力能量输出要求不高，且较少对土壤产生破坏，符合保护性耕作的要求，提高肥料利用率，提高粮食产量，减少不合理使用化肥对环境造成的影响。

图4为本发明实施例一提供的新型点状液体注肥方法的流程图，如图4所示，本实施例提供的新型点状液体注肥方法，包括：

步骤101、地理信息接收系统接收全球定位系统GPS定位信息。

步骤102、中央处理单元根据定位信息，获得定位信息对应的施肥量控制参数并发送到施肥控制器。

步骤103、施肥控制器根据施肥量控制参数控制注肥机的注肥量。

本实施例的新型点状液体注肥方法可以采用上述新型点状液体注肥装置的实施例予以实施，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种新型点状液体注肥装置，其特征在于，包括：

牵引机车，所述牵引机车通过悬挂机构牵引注肥机；所述牵引机车内设置有地理信息接收系统、中央处理单元、施肥控制器；

所述地理信息接收系统，用于接收并处理全球定位系统GPS定位信息；

所述中央处理单元，根据所述定位信息，获得所述定位信息对应的施肥量控制参数并发送到所述施肥控制器；

所述施肥控制器，用于处理所述施肥量控制参数，并根据处理后的施肥量控制参数控制所述注肥机注肥量；

所述注肥机包括：药液传输装置、至少一个注肥轮、至少一个弹性装置；所述药液传输装置通过所述弹性装置与所述注肥轮连接；

所述注肥轮包括：注肥轮盘、中轴，所述注肥轮盘的侧面上等间距固定连接有至少两个注肥针；所述中轴平行于地面贯穿所述注肥轮的轴心；所述中轴外套设有第一轴套，所述第一轴套外套设有第二轴套，所述第二轴套与所述注肥轮盘固定连接；所述第二轴套的侧壁开设有通孔，所述通孔通过第一导管与各个所述注肥针连通；所述中轴与所述弹性装置固定连接，所述中轴为中空轴，一端通过第二导管与所述药液传输装置连通，另一端为封闭端；所述中轴的侧壁上开设有出肥缺口，所述出肥缺口的切面平行于地面，所述第一轴套对应所述中轴的所述出肥缺口处断开，以使药液通过所述第二导管流入到所述中轴内，并经过所述出肥缺口、所述第一轴套、所述第二轴套、所述第一导管与所述注肥针连通。

2.根据权利要求1所述的新型点状液体注肥装置，其特征在于，所述地理信息接收系统包括：GPS卫星接收天线、无线电接收天线、GPS流动站；所述GPS卫星接收天线、所述无线电接收天线分别与所述GPS流动站连接，以使所述GPS流动站根据接收到的所述GPS定位信息，处理得到GPS差分信号。

3.根据权利要求1所述的新型点状液体注肥装置，其特征在于，所述药液传输装置包括：基架；所述基架上固定设置有药液箱、液肥泵、过滤器、溢流阀、分流器；所述药液箱依次与所述液肥泵、所述过滤器、所述溢流阀、所述分流器连通；所述溢流阀在所述施肥控制器所述处理后的施肥量控制参数的控制作用下控制所述液肥泵的压力；所述分流器用于将所述液肥泵泵入的药液分流至各个所述注肥轮内。

4.根据权利要求3所述的新型点状液体注肥装置，其特征在于，所述药液传输装置，还包括：流量显液管；所述流量显液管与所述分流器连接，用于显示各个所述注肥轮内的药液流量。

5.根据权利要求4所述的新型点状液体注肥装置，其特征在于，所述药液传输装置，还包括：泄压阀；所述泄压阀与所述药液箱连接，用于释放所述药液箱内的残留药液。

6.根据权利要求5所述的新型点状液体注肥装置，其特征在于，还包括导向器、测速雷达；所述导向器根据所述定位信息对所述牵引机车进行导向；所述测速雷达设置于所述牵引机车的车架上，用于测量所述牵引机车的前进速度。