CN110741779B - 一种水肥种一体自动播种机及其播种方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水肥种一体自动播种机及其播种方法，属于农业机械技术领域，包括行走装置、喷水装置、排种装置、排肥装置、种肥混合装置和自动播种控制系统；所述行走装置包括底盘及前轮和后轮，所述底盘设置有电动机、电瓶、增程发电机和链盒；所述喷水装置包括水箱、水泵和喷头；所述排种装置包括排种电机、排种器和导种管；所述排肥装置包括肥箱、排肥电机、搅肥机构、排肥机构和导肥管；所述种肥混合装置包括种肥杯和挡肥盖；所述自动播种控制系统包括PLC控制器、编码器、计数传感器。通过精确控制排种、排肥、落肥、喷水、种子数量和行走距离，使各部分联动逻辑清晰，排种量、排肥量和穴距精确，种子发芽率高，播种效率高，适应性强。

Description

一种水肥种一体自动播种机及其播种方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种水肥种一体自动播种机及其播种方法。

背景技术

目前直播技术中主要采用条播和穴播方式。条播方式下种子和肥料均匀性难以控制，会造成种肥浪费严重，并且幼苗生长空间狭小，不利于根系生长，后期间苗工作量大。而穴播方式下种子和肥料的均匀性可以得到较好的控制，可以有效地避免上述缺点。

相关研究表明，带肥播种可以有效促进作生长，同时配合播前喷水，有利于种子快速发芽。因此，通过播前喷水的带肥精量穴播可以提高生产效率和作物生长质量，减少种肥浪费，降低劳动强度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水肥种一体自动播种机及其播种方法，可实现同位喷水、播种和施肥，其结构简单、工作效率高，可有效提高种肥利用率以及种子发芽率。

本发明之一通过以下技术方案实现：

一种水肥种一体自动播种机，包括行走装置、喷水装置、排种装置、排肥装置、种肥混合装置和自动播种控制系统；

所述行走装置包括底盘及固定在底盘下方的前轮和后轮，所述底盘为可升降底盘，其上方设置有电动机、电瓶、增程发电机和链盒，所述电瓶与增程发电机及电动机电性连接，所述电动机通过链盒与后轮驱动连接；

所述喷水装置包括设置在底盘前侧的水箱、水泵和喷头，所述水箱、水泵和喷头通过喷水管路连通，所述喷头上设置有喷头闸阀；

所述排种装置包括设置在底盘中部的排种电机、排种器和导种管，所述排种电机通过传动轴与排种器传动连接，所述排种器的出口与导种管连接；

所述排肥装置包括设置在底盘后侧的肥箱、排肥电机、搅肥机构、排肥机构和导肥管，所述肥箱横向设置在所述底盘上，所述排肥机构和搅肥机构平行设置在所述肥箱内部，且沿所述肥箱的长度方向设置，

所述搅肥机构包括与排肥电机主轴连接的搅肥传动轴和设置在搅肥传动轴上的搅拌叶片；

所述排肥机构包括通过直角换向器与所述搅肥传动轴传动连接的排肥传动轴和设置在所述排肥传动轴上的排肥叶片；

所述种肥混合装置包括设置在底盘下方的种肥杯和挡肥盖，所述导种管与导肥管分别与种肥杯连通，所述挡肥盖通过种肥混合排出电机可旋转固定在种把杯的出口处；

所述自动播种控制系统包括PLC控制器、显示屏、编码器、计数传感器、继电器及喷头闸阀泵，所述计数传感器设置在所述导种管出口处，所述编码器设置在所述后轮上，所述PLC控制器与排肥电机、排种电机、种肥混合排出电机、显示屏、水泵、编码器、计数传感器、继电器及喷头闸阀电性连通。

进一步，所述喷头沿底盘左右方向设置多个，且成排设置；所述排种器、导种管、排肥器、排肥口、导肥管、种肥杯、挡肥盖数量均与所述喷头一一对应设置。

进一步，所述杯体内设置有两头大中间小的混合通道，所述混合通道的上端设置有机肥入口和种子入口，所述有机肥入口连通设置在导肥管的下方，所述种子入口连通设置在导种管的下方，所述混合通道的下端设置有种肥落口，所述种肥落口与杯体方向呈倾斜设置。

进一步，所述杯体与所述挡肥盖之间设置有转动轴，所述转动轴与杯体之间为转动连接，所述转动轴与挡料盖之间为固定连接，所述种肥混合排出电机的主轴与转动轴固定。

进一步，所述杯体外部设置有用于与播种机固定的固定板，所述固定板上设置有固定孔。

进一步，所述底盘的后方设置有扶手。

进一步，所述链盒与电动机的输出轴及后轮轴之间均为铰链连接，所述底盘上设置有与链盒可转动连接的伸缩推杆。

本发明之二通过以下技术方案实现：

上述一种水肥种一体自动播种机的播种方法：播种机匀速前进，编码器检测速度和位移，排种电机旋转排出种子，进入种肥杯，计数传感器检测排出数量，种子数达到额定数量时，控制器发出排肥信号，排肥电机工作，有机肥进入种肥杯与种子混合，播种机前进到额定距离时，控制器发出排种肥信号，种肥混合电机工作，挡料盖打开，种肥混合物排出，同时控制喷头喷水，排出的种肥刚好落在喷水后的穴位上，完成播种。

进一步，在排肥之前，还包括对有机肥搅拌的过程。

本发明的有益效果在于：

1.本发明通过行走装置、喷水装置、排种装置、排肥装置及种肥混合装置可以实现同位喷水、施肥和播种，有利于提高种肥利用率和种子发芽率。

2.本发明的行走装置可以通过改变链盒角度来实现底盘升降，可适应不同的作业环境，适应性增加。

3.本发明通过两头大中间小的混合通道一方面使有机肥和种子在狭小处充分混合，利于形成团状以适应穴施，另一方面，位于上方的进料口由于直径较大，方便接收来料，不易洒出，位于下方的出料口直径较大，出料阻力小，出料更顺利，使通道不会堵塞，方便连续工作，以提高工作效率。

4.本发明通过自动播种控制系统记录种子数量，并控制有机肥与种子混合，从而实现有机肥与种子按比例混合，使施肥量足够，但不浪费。

5.本发明还通过挡料盖，实现种肥混合物间歇落下，与行进速度相匹配，提高适应性。

6.本发明的肥箱里装有搅肥机构和排肥机构，可通过改变排肥机构的电机转速和时间来实现排肥量的精确控制，同时横向布置搅肥机构可避免肥料镂空现象。

7.本发明通过自动播种控制系统对排种、排肥、落肥、喷水、种子数量检测和行走距离检测进行精确控制，使各部分联动逻辑清晰，排种量、排肥量和穴距精度高，种子发芽率高，播种效率高，适应性强。

附图说明

图1为本发明第一视角的结构示意图；

图2为本发明第二视角的结构示意图；

图3为肥箱的结构示意图；

图4为种肥杯的结构示意图；

图5为挡肥盖的结构示意图；

图6为种肥混合装置的结构示意图；

图7为种子及有机肥下落状态示意图；

图8为种子及有机肥混合状态示意图；

图9为形成种肥混合物示意图；

图10为本发明的控制原理图。

附图标记说明：

1－底盘；2－前轮；3－后轮；4－扶手；5－电动机；6－电瓶；7－增程发电机；8－链盒；9－伸缩推杆；10－水箱；11－喷头；12－喷头闸阀；13－排种电机；14－排种器；15－导种管；16－肥箱；17－排肥电机；18－导肥管；19－搅肥传动轴；20－搅拌叶片；21－直角换向器；22－种肥杯；23－挡肥盖；24－种肥混合排出电机；25－PLC控制器；26－显示屏；27－编码器；28－计数传感器；29－凸起；30－混合通道；31－有机肥入口；32－种子入口；33－种肥落口；34－固定板；35－固定孔；36－排肥传动轴；37－转动轴；38－继电器；39－水泵；40－控制系统保护盒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

如图1至图10所示，本实施例的一种水肥种一体自动播种机，包括行走装置、喷水装置、排种装置、排肥装置、种肥混合装置和自动播种控制系统，具体的：

行走装置包括底盘1及固定在底盘下方的前轮2和后轮3，底盘为可升降底盘，可根据地形需要进行调整，底盘的后方设置有扶手4，用于手动操作，在底盘的上方设置有电动机5、电瓶6、增程发电机7和链盒8，链盒与电动后轮轴之间机的输出轴及均为铰链连接，三者可相互旋转，底盘上设置有伸缩推杆9，伸缩推杆的推杆端作用在链盒上，当伸缩推杆伸缩时，链盒相对于后轮轴转动，由于车轮轴的中心不会变化，因此，只能推动底盘上升或下降，以克服旋转后高度方向的变化，本实施例的电瓶与增程发电机及电动机电性连接，电动机的输出轴驱动链轮、链条转动，从而驱动后轮轴及后轮转动，同时，还为其他动力部件动力，电瓶为装个装置供电，增程发电机可为电瓶充电；

喷水装置包括设置在底盘前侧的水箱10、水泵39和喷头11，水箱、水泵和喷头通过喷水管路连通，喷头上设置有喷头闸阀12，喷头闸阀处于常闭状态，工作时，由控制系统开启；

排种装置包括设置在底盘中部的排种电机13、排种器14和导种管15，排种电机通过传动轴与排种器传动连接，排种器的出口与导种管连接，排种电机驱动传动轴，传动器驱动排种器将种子排出，排出的种子经导种管进入种肥混合装置；

排肥装置包括设置在底盘后侧的肥箱16、排肥电机17、搅肥机构、排肥机构和导肥管18，肥箱横向设置在底盘上，排肥机构和搅肥机构平行设置在肥箱内部，且沿肥箱的长度方向设置，充分利用设备的宽度，一方面在排肥前将肥料搅拌，使其不结团，松散，利于与种子结团，另一方面可设置多组排肥装置，提高工作效率；

本实施例中，搅肥机构包括与排肥电机主轴连接的搅肥传动轴19和设置在搅肥传动轴上的搅拌叶片20；排肥机构包括通过直角换向器21与搅肥传动轴传动连接的排肥传动轴36和设置在排肥传动轴上的排肥叶片(未示出)，排肥叶片与搅拌叶片一样，都是螺旋状，分别实现搅拌和输送；

种肥混合装置包括设置在底盘下方的种肥杯22和挡肥盖23，导种管与导肥管分别与种肥杯连通，挡肥盖通过种肥混合排出电机24可旋转固定在种把杯的出口处，通过肥混合排出电机旋转驱动挡肥盖翻转，实现种肥混合物间歇落下，与行进速度相匹配；

自动播种控制系统包括PLC控制器25、显示屏26、编码器27、计数传感器28、继电器38及喷头闸阀，计数传感器设置在导种管出口处，编码器设置在所述后轮上，PLC控制器与排肥电机、排种电机、种肥混合排出电机、显示屏、水泵、编码器、计数传感器、继电器及喷头闸阀电性连通，具体连接如图10所示。通过PLC控制器对排种、排肥、落肥、喷水等电机的控制，实现对排种量、排肥量、喷水量的精度控制；通过计数传感器对种子数量检测，可以确定种子数量，进而确定肥量；通过编码器对行走距离的检测，可以匹配相应的播种速度，使穴位之间等距均匀。

本实施例中，设置有控制系统保护盒40，可以将PLC控制器、编码器等电器件进行收纳存放，不易受潮或损伤。

控制原理：

如图10所示，编码器安装在后轮(即动力轮)上，用于检测机器的速度和位移；排种电机旋转速度通过编码器的反馈与机器的前进速度相匹配，从而控制排种量的多少；计数传感器用于检测排出种子的多少，同时给排肥电机信号反馈，使得当有规定种子量播出时，排出肥料，从而使得肥种混合均匀，排肥量由排肥电机运作时间以及绞轮等机械结构等确定；当机器前进到规定距离后，编码器反馈信号给种肥混合排出电机以及继电器、泵、喷头闸阀，使得混合后的种肥在规定的距离排出，同时喷头开始喷水，喷水量由压力以及时间来控制，由于喷头与种肥排出电机的距离和机器前进的距离是相匹配的，所以排出的种肥能准确的落到喷水的位置上，保证了种子能良好的生长。

播种示例：

播种机以60米/分匀速前进，编码器检测速度和实际位移，排种电机旋转排出种子，进入种肥杯，计数传感器检测排出数量，种子数达到4粒时，控制器发出排肥信号，排肥电机工作，有机肥进入种肥杯与种子混合，播种机前进到0.33米时，控制器控制喷头喷水，并发出排种肥信号，种肥混合电机工作，挡料盖打开，种肥混合物排出，排出的种肥刚好落在喷水后的穴位上，完成播种。

上述示例中，在排肥之前，还包括对有机肥搅拌的过程，这样可对结团的有机肥松散、蓬松，利于与种子结团，包裹种子，提高成活率。

作为本实施例的改进，如图1所示，喷头沿底盘左右方向设置多个，且成排设置；排种器、导种管、排肥器、排肥口、导肥管、种肥杯、挡肥盖数量均与喷头一一对应设置。这样，构成多套播种结构，可提高播种效率。

作为本实施例的改进，杯体内设置有两头大中间小的混合通道30，即成葫芦状结构，当然，如果采用等厚材料制成，外形也为葫芦状，如图7所示，位于中间狭窄部分可以对有机肥和种子充分混合，且易于成团，便于穴施，混合通道的上端设置有机肥入口31和种子入口32，混合通道的下端设置有种肥落口33，位于上方的有机肥入口和种子入口由于直径较大，方便接收来料，不易洒出，位于下方的种肥落口直径也较大，出料阻力小，出料更顺利，使通道不会堵塞，方便连续工作，有机肥入口连通设置在导肥管的下方，种子入口连通设置在导种管的下方。

作为本实施例的改进，杯体与挡肥盖之间设置有转动轴37，如图7所示，转动轴与杯体之间为转动连接，转动轴与挡料盖之间为固定连接，肥混合排出电机的主轴与转动轴固定，具体实施时，将转动轴与杯体孔之间设置为间隙配合，转动轴与挡料盖之间设置为过盈配合，即可实现对挡料盖的旋转驱动。

本实施例中，转动轴与杯体孔之间也可为异形孔配合，如为D形孔，转动轴旋转时，也可带动挡料盖旋转，如图5所示。

作为本实施例的进一步改进，有机肥入口和种子入口为相互独立的开口。方便两者分别与有机肥输送装置和种子输送装置进行连通，实现两者的独立输送，确保按比例混合。同时，种子入口与杯体的轴线方向倾斜设置，即与杯体方向呈一定夹角，如图7至图9所示，这样，使得种子在下降过程中，有一定缓冲，可以降低下落速度，使之与肥料速度相匹配。

作为本实施例的进一步改进，种肥落口与杯体方向呈倾斜设置，且朝挡料盖方向倾斜。如图7所示，种肥落口与杯体的轴线方向呈夹角α设置，这种设置减小了挡肥盖在闭合旋转的角度，能保证挡肥盖上的残余种肥混合物获得的速度不会太大，从而减小了种肥混合物的抛洒对成穴的影响。

本实施例并不限定夹角α的大小，其值可根据实际需要进行选择。

作为本实施例的进一步改进，杯体外部设置有用于与播种机固定的固定板34，固定板上设置有固定孔35，如图5所示，用螺钉或螺栓穿过固定孔与播种机连接和固定。

作为本实施例的进一步改进，挡肥盖的边缘四周设置有凸起29，如图5所示，能保证在闭合状态时即使挡肥盖与种肥落口之间有缝隙也不会有种肥混合物漏出，保证种肥混合物成穴的质量，也避免肥料洒出，减少浪费。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种水肥种一体自动播种机，其特征在于：包括行走装置、喷水装置、排种装置、排肥装置、种肥混合装置和自动播种控制系统；

所述行走装置包括底盘及固定在底盘下方的前轮和后轮，所述底盘为可升降底盘，其上方设置有电动机、电瓶、增程发电机和链盒，所述电瓶与增程发电机及电动机电性连接，所述电动机通过链盒与后轮驱动连接；

所述喷水装置包括设置在底盘前侧的水箱、水泵和喷头，所述水箱、水泵和喷头通过喷水管路连通，所述喷头上设置有喷头闸阀；

所述排种装置包括设置在底盘中部的排种电机、排种器和导种管，所述排种电机通过传动轴与排种器传动连接，所述排种器的出口与导种管连接；

所述排肥装置包括设置在底盘后侧的肥箱、排肥电机、搅肥机构、排肥机构和导肥管，所述肥箱横向设置在所述底盘上，所述排肥机构和搅肥机构平行设置在所述肥箱内部，且沿所述肥箱的长度方向设置，

所述搅肥机构包括与排肥电机主轴连接的搅肥传动轴和设置在搅肥传动轴上的搅拌叶片；

所述排肥机构包括通过直角换向器与所述搅肥传动轴传动连接的排肥传动轴和设置在所述排肥传动轴上的排肥叶片；

所述种肥混合装置包括设置在底盘下方的种肥杯和挡肥盖，所述导种管与导肥管分别与种肥杯连通，所述挡肥盖通过种肥混合排出电机可旋转固定在种肥杯的出口处；

所述自动播种控制系统包括PLC控制器、显示屏、编码器、计数传感器、继电器及喷头闸阀泵，所述计数传感器设置在所述导种管出口处，所述编码器设置在所述后轮上，所述PLC控制器与排肥电机、排种电机、种肥混合排出电机、显示屏、水泵、编码器、计数传感器、继电器及喷头闸阀电性连通，

所述喷头沿底盘左右方向设置多个，且成排设置；所述排种器、导种管、排肥器、排肥口、导肥管、种肥杯、挡肥盖数量均与所述喷头一一对应设置，

所述种肥杯内设置有两头大中间小的混合通道，所述混合通道的上端设置有机肥入口和种子入口，所述有机肥入口连通设置在导肥管的下方，所述种子入口连通设置在导种管的下方，所述混合通道的下端设置有种肥落口，所述种肥落口与种肥杯方向呈倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的一种水肥种一体自动播种机，其特征在于：所述种肥杯与所述挡肥盖之间设置有转动轴，所述转动轴与种肥杯之间为转动连接，所述转动轴与挡料盖之间为固定连接，所述种肥混合排出电机的主轴与转动轴固定。

3.根据权利要求1所述的一种水肥种一体自动播种机，其特征在于：所述种肥杯外部设置有用于与播种机固定的固定板，所述固定板上设置有固定孔。

4.根据权利要求1所述的一种水肥种一体自动播种机，其特征在于：所述底盘的后方设置有扶手。

5.根据权利要求1所述的一种水肥种一体自动播种机，其特征在于：所述链盒与电动机的输出轴及后轮轴之间均为铰链连接，所述底盘上设置有与链盒可转动连接的伸缩推杆。

6.根据权利要求1－5任一所述的一种水肥种一体自动播种机的播种方法，其特征在于：播种机匀速前进，编码器检测速度和位移，排种电机旋转排出种子，进入种肥杯，计数传感器检测排出数量，种子数达到额定数量时，控制器发出排肥信号，排肥电机工作，有机肥进入种肥杯与种子混合，播种机前进到额定距离时，控制器发出排种肥信号，种肥混合电机工作，挡料盖打开，种肥混合物排出，同时控制喷头喷水，排出的种肥刚好落在喷水后的穴位上，完成播种。

7.根据权利要求6所述的自动播种方法，其特征在于：在排肥之前，还包括对有机肥搅拌的过程。

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