CN110663335A - 一种液体肥田间施肥机及其施肥方法 - Google Patents

一种液体肥田间施肥机及其施肥方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液体肥田间施肥机及其施肥方法。液体肥田间施肥机包括安装有对待施肥区域喷药施肥的肥料加注器的液体肥储罐；携带所述液体肥储罐行走在待施肥区域内的行车；安装在所述行车上的控制系统。控制系统包括：速度传感器；电动球阀一；流量传感器；电动球阀二；液位传感器；控制器。本发明通过使用电动球阀和速度传感器之间的配合，将预设速度值与所测得实际速度值进行比较，并对实际测得的速度进行补偿处理，使得速度测量的更加准确，根据比较的大小值通过控制系统控制实现对电动球阀的开合度的调节，从而调节供油量的大小，使得施肥机能够科学有效的进行施肥，提高了施肥效率。

Description

一种液体肥田间施肥机及其施肥方法
技术领域
本发明涉及农业设备领域中的一种施肥机，尤其涉及一种液体肥田间施肥机。
背景技术
液体施肥机用于对液体肥料进行施肥的机器，主要包括拖拉机式、拖车式和卡车式等施肥机，现有技术中的施肥机在施肥过程中的车体的运动都是通过油箱供油产生动力，而供油系统中油箱直接通过动力油管与发动机进行连接，供油量无法控制，在田间施肥过程中由于土质的不同对施肥机的速度会有影响，而速度与供油量息息相关，如果供油量不进行控制影响行车速度；此外在施肥管路上仅通过流量计控制液体肥料的流量，施肥量控制不准确，行车速度与施肥量控制不准确容易影响施肥的效率。
发明内容
为提高施肥效率，本发明提供一种液体肥田间施肥机。
本发明采用以下技术方案实现：一种液体肥田间施肥机，其包括：
液体肥储罐，其安装有用于对待施肥区域喷药施肥的肥料加注器；
行车，其用于携带所述液体肥储罐行走在待施肥区域内；
所述液体肥田间施肥机还包括安装在所述行车上的控制系统，所述控制系统包括：
速度传感器，其用于检测所述行车的车速V1；
电动球阀一，其用于调整所述行车的油路输出管道的出油量，所述出油量决定车速V1，且与车速V1成正比；
流量传感器，其用于检测所述肥料加注器的加注流量Q1；
电动球阀二，其用于调整所述加注流量Q1；
液位传感器，其用于检测所述液体肥储罐内的液位h1；
控制器，其用于对车速V1进行补偿处理，补偿后的车速V1为V1(1+f(X1)+f(X2)+f(h1))，其中，f(X1)为待施肥区域内土质对车速V1的影响函数，
Figure BDA0002250101050000021
X1为待施肥区域内的土质系数，
Figure BDA0002250101050000022
为土质系数方差；f(X2)为待施肥区域内农作物对车速V1的影响函数，X2为待施肥区域内的农作物系数，
Figure BDA0002250101050000024
为农作物系数方差；f(h1)为变量，表征所述液体肥储罐内的液位h1对车速V1的影响函数，f(h1)＝Kh1，K为负值的常数；所述控制器还用于判断补偿后的车速V1是否在一个预设车速范围内，当所述控制器判断补偿后的车速V1在所述预设车速范围内时，继续判断加注流量Q1是否在一个预设加注流量范围内，是则控制所述液体肥田间施肥机继续当前的喷药作业模式。
作为上述方案的进一步改进，所述控制器判断补偿后的车速V1不在所述预设车速范围内时，通过控制所述电动球阀一的开合度直至补偿后的车速V1位于所述预设车速范围内。
作为上述方案的进一步改进，所述控制器判断加注流量Q1不在所述预设加注流量范围内时，通过控制所述电动球阀二的开合度直至加注流量Q1在所述预设加注流量范围内。
作为上述方案的进一步改进，所述控制器还用于判断液位h1是否小于一个预设液位值，是则进行液位过低报警提示。
作为上述方案的进一步改进，所述液位传感器采用超声波液位变送器，所述超声波液位变送器安装在所述液体肥储罐的内侧。
作为上述方案的进一步改进，所述电动球阀一安装在所述油路输出管道上；
和/或；
所述电动球阀二安装在所述液体肥储罐与所述肥料加注器之间的管路上。
本发明还公开了一种液体肥田间施肥机的施肥方法，所述液体肥田间施肥机包括：
液体肥储罐，其安装有用于对待施肥区域施肥的肥料加注器；
行车，其用于携带所述液体肥储罐行走在待施肥区域内；
所述施肥方法包括以下步骤：
检测所述行车的车速V1；
检测所述肥料加注器的加注流量Q1；
检测所述液体肥储罐内的液位h1；
对车速V1进行补偿处理，补偿后的车速V1为V1(1+f(X1)+f(X2)+f(h1))，其中，f(X1)为待施肥区域内土质对车速V1的影响函数，X1为待施肥区域内的土质系数，为土质系数方差；f(X2)为待施肥区域内农作物对车速V1的影响函数，
Figure BDA0002250101050000033
X2为待施肥区域内的农作物系数，
Figure BDA0002250101050000034
为农作物系数方差；f(h1)为变量，表征所述液体肥储罐内的液位h1对车速V1的影响函数，f(h1)＝Kh1，K为负值的常数；
判断补偿后的车速V1是否在一个预设车速范围内；
当补偿后的车速V1在所述预设车速范围内时，继续判断加注流量Q1是否在一个预设加注流量范围内；
当加注流量Q1在一个预设加注流量范围内时，则控制所述液体肥田间施肥机继续当前的喷药作业模式。
作为上述方案的进一步改进，所述施肥方法采用电动球阀一调整所述行车的油路输出管道的出油量，所述出油量决定车速V1，且与车速V1成正比；当补偿后的车速V1不在所述预设车速范围内时，通过控制所述电动球阀一的开合度直至补偿后的车速V1位于所述预设车速范围内；
和/或；
所述施肥方法还采用电动球阀二调整所述加注流量Q1；当加注流量Q1不在所述预设加注流量范围内时，通过控制所述电动球阀二的开合度直至加注流量Q1在所述预设加注流量范围内。
本发明的液体肥田间施肥机，通过使用电动球阀一和速度传感器之间的配合，将预设速度值与所测得实际速度值进行比较，并对实际测得的速度进行补偿处理，使得速度测量的更加准确，根据比较的大小值通过控制系统控制实现对电动球阀的开合度的调节，从而调节供油量的大小，使得施肥机能够科学有效的进行施肥，提高了施肥效率，合理分配了能源，降低能源浪费；通过流量计与电动球阀二之间的配合，将流量计测得的实际流量与预设的流量值进行比较，若实际流量与预设流量存在差异，则可以控制电动球阀的开合度调节流量的大小从而使得流量与设定值吻合，达到预定的施肥流量，从而提高施肥效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的液体肥田间施肥机的功能模块示意图；
图2为图1中控制系统的控制方法流程图；
图3为本发明实施例2的液体肥田间施肥机的液体肥储罐示意图。
图中：1液体肥储罐、101水罐、102液体肥罐、103混合罐、104进水管、105进肥管、106流量阀、107浓度测量计、108过滤网、109导流板、2行车、3速度传感器、4电动球阀二、5流量传感器、6电动球阀一、7液位传感器、8控制器、9肥料加注器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1，本发明的液体肥田间施肥机包括液体肥储罐1、行车2、控制系统。液体肥储罐1安装有用于对待施肥区域施肥的肥料加注器9。行车2用于携带液体肥储罐1行走在待施肥区域内。控制系统用于控制液体肥田间施肥机在待施肥区域内的施肥作业。
控制系统包括速度传感器3、电动球阀一4、流量传感器5、电动球阀二6、液位传感器7、控制器8。请结合图2，控制系统的具体控制方法包括以下步骤。
a、通过速度传感器3检测行车2的车速V1。速度传感器3有很多种，可以根据实际需要进行挑选。
b、通过电动球阀一4调整行车2的油路输出管道的出油量，出油量决定车速V1，且与车速V1成正比。出油量与车速V1之间的比例系数可以通过实验获取。电动球阀一4可安装在所述油路输出管道上，只要能用于控制油路输出管道的出油量即可。
c、通过流量传感器5检测肥料加注器9的加注流量Q1。
d、通过电动球阀二6调整加注流量Q1。电动球阀二6可安装在所述液体肥储罐1与肥料加注器9之间的管路上，只要能用于控制加注流量Q1即可。利用电动球阀的开合度，能够更加精确的控制油量或液体肥的流量。
e、通过液位传感器7检测液体肥储罐1内的液位h1。在本实施例中，液位传感器7可为超声波液位传感器，超声波液位传感器可安装在肥料加注器9的顶壁内侧。超声波液位传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器，超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应，其主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波，其工作频率就是压电晶片的共振频率，当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
f、控制器8对车速V1进行补偿处理，补偿后的车速V1为V1(1+f(X1)+f(X2)+f(h1))。
其中，f(X1)为待施肥区域内土质对车速V1的影响函数，
Figure BDA0002250101050000061
X1为待施肥区域内的土质系数，土质系数可以对不同土质的土地进行实验检测得到；
Figure BDA0002250101050000062
为土质系数方差。令待施肥区域内的土质系数服从高斯分布，土质系数太软速度太慢，太硬速度太快，都不利于农药喷洒作业，因此需要根据实际情况对速度进行补偿。
f(X2)为待施肥区域内农作物对车速V1的影响函数，
Figure BDA0002250101050000063
X2为待施肥区域内的农作物系数，农作物系数可以通过对不同的农作物实验获得；
Figure BDA0002250101050000064
为农作物系数方差。令待施肥区域内的农作物系数服从高斯分布，农作物系数越小，农作物高度越小，农作物矮小，速度太快，农作物高大，速度肯定越慢越好，但是肯定不利于农药喷洒，因此需要适中的速度。
f(h1)为变量，表征液体肥储罐内的液位h1对车速V1的影响函数，f(h1)＝Kh1，K为负值的常数。即为速度随液位h1的变化斜率，表示其他参数相同的情况下，速度与液位成反比，液位越高，代表液体肥储罐的重量越大，行车的速度越慢。
g、控制器8判断补偿后的车速V1是否在预设车速范围内。
h、当补偿后的车速V1不在预设车速范围内时，控制器8可通过控制电动球阀一的开合度直至补偿后的车速V1位于预设车速范围内。在本实施例中，若车速V1大于所设定车速范围，则控制器8降低电动球阀一4的开合度，使得供油量减少，从而使得速度V1下降至所设定的车速范围内；若车速V1小于所设定车速范围，则控制器8扩大电动球阀一4的开合度，使得供油量增大，从而使得速度V1增加至所设定的车速范围内。
i、控制器8判断加注流量Q1是否在预设加注流量范围内。
j、当加注流量Q1不在预设加注流量范围内时，控制器8可通过控制电动球阀二6的开合度直至加注流量Q1在预设加注流量范围内。在本实施例中，若加注流量Q1大于预设加注流量范围内，则控制器8降低电动球阀二6的开合度，从而减小加注流量Q1至所设定的车速范围；若加注流量Q1小于预设加注流量范围，则控制器8扩大电动球阀二6的开合度，从而提高加注流量Q1至所设定的车速范围内。
在其他实施例中，控制器8还可判断液位h1是否小于一个预设液位值，是则控制器8进行液位过低报警提示。这样当液体肥储罐1内部的液体肥低于预设液位值时，可以提醒用户肥料不足，从而增加肥料继续施肥，防止对液体肥储罐1空抽的情况。控制器8可采用语音播报方式进行液位过低报警提示，也可采用蜂鸣器鸣笛方式进行液位过低报警提示，也可采用灯光闪烁方式进行液位过低报警提示。通过不同报警方式提示用户，使得用户能更加迅速的了解液体肥储罐内的实时情况。
本实施例的液体肥田间施肥机在待施肥区域内喷药作业时，其施肥方法包括以下步骤：
检测行车1的车速V1；
检测肥料加注器3的加注流量Q1；
检测液体肥储罐2内的液位h1；
对车速V1进行补偿处理，补偿后的车速V1为V1(1+f(X1)+f(X2)+f(h1))，其中，f(X1)为待施肥区域内土质对车速V1的影响函数，
Figure BDA0002250101050000071
X1为待施肥区域内的土质系数，
Figure BDA0002250101050000072
为土质系数方差；f(X2)为待施肥区域内农作物对车速V1的影响函数，
Figure BDA0002250101050000073
X2为待施肥区域内的农作物系数，
Figure BDA0002250101050000074
为农作物系数方差；f(h1)为变量，表征液体肥储罐2内的液位h1对车速V1的影响函数，f(h1)＝Kh1，K为负值的常数；
判断补偿后的车速V1是否在一个预设车速范围内；
当补偿后的车速V1在预设车速范围内时，继续判断加注流量Q1是否在一个预设加注流量范围内；
当注流量Q1在一个预设加注流量范围内时，则控制液体肥田间施肥机继续当前的喷药作业模式；
当补偿后的车速V1不在预设车速范围内时，通过控制电动球阀一的开合度直至补偿后的车速V1位于预设车速范围内。即若车速V1大于所设定车速范围，则降低电动球阀一的开合度，使得供油量减少，从而使得速度V1下降至所设定的车速范围内；若车速V1小于所设定车速范围，则扩大电动球阀一的开合度，使得供油量增大，从而使得速度V1增加至所设定的车速范围内；
当加注流量Q1不在预设加注流量范围内时，通过控制电动球阀二7的开合度直至加注流量Q1在预设加注流量范围内。即若加注流量Q1大于预设加注流量范围内，则降低电动球阀二7的开合度，从而减小加注流量Q1至所设定的车速范围；若加注流量Q1小于预设加注流量范围，则扩大电动球阀二7的开合度，从而提高加注流量Q1至所设定的车速范围内。
实施例2
在本实施例中，本发明还对液体肥储罐1进行了改进，如图3所示。液体肥储罐1包括水罐101、液体肥罐102以及混合罐103。
混合罐103位于水罐101和液体肥罐102的底部，水罐101呈L状，水罐101的底部设置有分别与液体肥罐102、混合罐103连通的出口，水罐101和液体肥罐102的体积和等于混合罐103的体积，且出口处设置有流量阀106。水罐101、液体肥罐102上分别设置有进水管104和进肥管105，混合罐103内腔的底部设有浓度测量计107，浓度测量计107与控制系统电信号连接。
控制器8根据农作物的环境设定液体肥料的浓度，将已知浓度的液体肥料与水粗配比通过流量阀106通入混合罐103内，然后通过浓度测量计107测量混合药的浓度，将浓度值与预设值进行对比，通过控制系统对数据进行处理，通过流量阀106将水或者液体肥料通入混合罐103内部从而达到设定的浓度，进一步对农作物进行施肥。
此外，进水管104和进肥管105的入口处均可拆卸安装有过滤网108，这样可以在水或者液体肥料进入储罐之前进行过滤一遍，可以防止储罐内部的阀门被杂质堵塞。
在本实施例中，水罐101、液体肥罐22的底部可呈漏斗状，为的是方便水源与肥料能够更好的进入混合罐内部，降低水罐101与液体肥罐102内部的原料残留。
在本实施例中，液体肥罐102的顶部与水罐101出口处可设置有导流板109，导流板109可设有向下的倾斜角，且导流板109远离出口的一端延伸至液体肥罐102的罐壁且留有缝隙，当水源进入液体肥罐102时，首先进入到导流板109上，水通过导流板109的作用顺着其向下流至液体肥罐102的侧壁，这样使得水源直接从侧壁进行冲洗，不仅能够高效的对罐体进行清洗，而且还能够节约水资源，使用更少对水达到更好的清洗效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液体肥田间施肥机，其包括：
液体肥储罐，其安装有用于对待施肥区域喷药施肥的肥料加注器；
行车，其用于携带所述液体肥储罐行走在待施肥区域内；
其特征在于：所述液体肥田间施肥机还包括安装在所述行车上的控制系统，所述控制系统包括：
速度传感器，其用于检测所述行车的车速V1；
电动球阀一，其用于调整所述行车的油路输出管道的出油量，所述出油量决定车速V1，且与车速V1成正比；
流量传感器，其用于检测所述肥料加注器的加注流量Q1；
电动球阀二，其用于调整所述加注流量Q1；
液位传感器，其用于检测所述液体肥储罐内的液位h1；
控制器，其用于对车速V1进行补偿处理，补偿后的车速V1为V1(1+f(X1)+f(X2)+f(h1))，其中，f(X1)为待施肥区域内土质对车速V1的影响函数，
Figure FDA0002250101040000011
X1为待施肥区域内的土质系数，为土质系数方差；f(X2)为待施肥区域内农作物对车速V1的影响函数，
Figure FDA0002250101040000013
X2为待施肥区域内的农作物系数，
Figure FDA0002250101040000014
为农作物系数方差；f(h1)为变量，表征所述液体肥储罐内的液位h1对车速V1的影响函数，f(h1)＝Kh1，K为负值的常数；所述控制器还用于判断补偿后的车速V1是否在一个预设车速范围内，当所述控制器判断补偿后的车速V1在所述预设车速范围内时，继续判断加注流量Q1是否在一个预设加注流量范围内，是则控制所述液体肥田间施肥机继续当前的喷药作业模式。
2.如权利要求1所述的液体肥田间施肥机，其特征在于：所述控制器判断补偿后的车速V1不在所述预设车速范围内时，通过控制所述电动球阀一的开合度直至补偿后的车速V1位于所述预设车速范围内。
3.如权利要求1所述的液体肥田间施肥机，其特征在于：所述控制器判断加注流量Q1不在所述预设加注流量范围内时，通过控制所述电动球阀二的开合度直至加注流量Q1在所述预设加注流量范围内。
4.如权利要求1所述的液体肥田间施肥机，其特征在于：所述控制器还用于判断液位h1是否小于一个预设液位值，是则进行液位过低报警提示。
5.如权利要求4所述的液体肥田间施肥机，其特征在于：所述控制器采用语音播报方式进行液位过低报警提示，或者采用蜂鸣器鸣笛方式进行液位过低报警提示，或者采用灯光闪烁方式进行液位过低报警提示。
6.如权利要求1所述的液体肥田间施肥机，其特征在于：所述液位传感器采用超声波液位变送器，所述超声波液位变送器安装在所述液体肥储罐的内侧。
7.如权利要求1所述的液体肥田间施肥机，其特征在于：
所述电动球阀一安装在所述油路输出管道上；
和/或；
所述电动球阀二安装在所述液体肥储罐与所述肥料加注器之间的管路上。
8.一种液体肥田间施肥机的施肥方法，所述液体肥田间施肥机包括：
液体肥储罐，其安装有用于对待施肥区域施肥的肥料加注器；
行车，其用于携带所述液体肥储罐行走在待施肥区域内；
其特征在于：所述施肥方法包括以下步骤：
检测所述行车的车速V1；
检测所述肥料加注器的加注流量Q1；
检测所述液体肥储罐内的液位h1；
对车速V1进行补偿处理，补偿后的车速V1为V1(1+f(X1)+f(X2)+f(h1))，其中，f(X1)为待施肥区域内土质对车速V1的影响函数，X1为待施肥区域内的土质系数，
Figure FDA0002250101040000031
为土质系数方差；f(X2)为待施肥区域内农作物对车速V1的影响函数，
Figure FDA0002250101040000032
X2为待施肥区域内的农作物系数，
Figure FDA0002250101040000033
为农作物系数方差；f(h1)为变量，表征所述液体肥储罐内的液位h1对车速V1的影响函数，f(h1)＝Kh1，K为负值的常数；
判断补偿后的车速V1是否在一个预设车速范围内；
当补偿后的车速V1在所述预设车速范围内时，继续判断加注流量Q1是否在一个预设加注流量范围内；
当加注流量Q1在一个预设加注流量范围内时，则控制所述液体肥田间施肥机继续当前的喷药作业模式。
9.如权利要求8所述的液体肥田间施肥机的施肥方法，其特征在于：所述施肥方法采用电动球阀一调整所述行车的油路输出管道的出油量，所述出油量决定车速V1，且与车速V1成正比；当补偿后的车速V1不在所述预设车速范围内时，通过控制所述电动球阀一的开合度直至补偿后的车速V1位于所述预设车速范围内；
和/或；
所述施肥方法还采用电动球阀二调整所述加注流量Q1；当加注流量Q1不在所述预设加注流量范围内时，通过控制所述电动球阀二的开合度直至加注流量Q1在所述预设加注流量范围内。
10.如权利要求9所述的液体肥田间施肥机的施肥方法，其特征在于：所述施肥方法采用的液体肥田间施肥机为如权利要求1至7中任意一项所述的液体肥田间施肥机。
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