CN111279840B - 一种智能开沟器及其开沟深度智能调控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能开沟器及其开沟深度智能调控方法及系统，所述智能开沟器包括：机架、电动推杆、开沟器立柱、拐架、含水率传感器、开沟器、限深轮、拉杆；开沟器立柱的一端焊接机架，开沟器立柱的另一端焊接开沟器；开沟器立柱与机架垂直；拉杆的一端与机架铰接；拉杆的另一端与限深轮连接；电动推杆的一端与机架铰接；电动推杆的另一端与拉杆铰接；限深轮与地面的距离可通过电动推杆的伸长和缩短来调节；拐架的一端与含水率传感器连接；拐架的拐角与开沟器立柱铰接。本发明通过含水率传感器实时检测土壤的含水率，并通过电动推杆根据土壤含水率变化来控制开沟器的开沟深度，使作物种子始终播种在适宜湿度的土壤中，提高了作物出苗率。

Description

一种智能开沟器及其开沟深度智能调控方法及系统

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种智能开沟器及其开沟深度智能调控方法及系统。

背景技术

现有开沟器的开沟深度都是根据经验确定一个较宽泛的范围，导致作物出苗率差异较大或者不能保证种子播在湿度合适的土层中；如当土壤含水率较高时，如果继续开传统经验的深度，则可能导致种子腐烂不出苗，所以应该减少开沟深度以免种子的腐烂；如土壤含水率较低时，如果继续开传统播种深度，则导致种子与干土接触，丧失了种子发芽的条件，也降低了作物出苗率，所以应该适当增加播种深度。

可见现有开沟深度的确定全凭经验，而未考虑土壤含水率对作物的影响，从而导致作物的出苗率低或者出苗不整齐。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能开沟器及其开沟深度智能调控方法及系统，以解决现有开沟器的开沟深度依据经验确定，而未考虑土壤含水率对作物影响，导致的作物出苗率低或者出苗不整齐的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种智能开沟器，包括：机架、电动推杆、开沟器立柱、拐架、含水率传感器、开沟器、限深轮、拉杆；

所述开沟器立柱的一端焊接于所述机架，所述开沟器立柱的另一端焊接于所述开沟器；所述开沟器立柱与所述机架垂直；

所述拉杆的一端与所述机架的一端铰接；所述拉杆的另一端与所述限深轮连接；所述电动推杆的一端与所述机架铰接；所述电动推杆的另一端与所述拉杆铰接；所述限深轮与开沟器底部的距离通过所述电动推杆的伸长和缩短来调节；

所述拐架的一端与所述含水率传感器连接；所述拐架的拐角与所述开沟器立柱铰接。

可选的，所述机架上设置有第一销座、第二销座；所述拉杆的一端通过销钉铰接在所述第一销座上；所述电动推杆的一端通过销钉铰接在所述第二销座上；所述拉杆上设置有第三销座；所述电动推杆的另一端通过销钉铰接在所述第三销座上；所述拉杆与所述机架的夹角小于45°。

可选的，所述限深轮位于所述开沟器一侧，且所述限深轮与所述开沟器底面的垂直距离为播种深度。

可选的，所述拐架包括：上端连杆和下端连杆；所述上端连杆的一端和所述下端连杆的一端固接，构成所述拐架的拐角；所述开沟器立柱上设置有第四销座；所述拐角通过销钉铰接在所述第四销座上；所述上端连杆和所述下端连杆的夹角大于90°；所述下端连杆的长度大于所述上端连杆的长度；所述下端连杆的另一端与所述含水率传感器连接。

可选的，所述机架的另一端设置有弹簧座；所述上端连杆的另一端通过弹簧与所述弹簧座连接。

可选的，所述开沟器立柱上设置有定位座；所述定位座高度可调；所述含水率传感器为滚轮结构；所述含水率传感器在所述弹簧和所述定位座的作用下，与所述开沟器的底面平齐；所述含水率传感器与所述开沟器的底面的压力大小通过调节所述定位座的高度来实现。

一种智能开沟器的开沟深度智能调控方法，所述方法包括：

获取含水率传感器采集的土壤含水率；

根据所述土壤含水率确定理论开沟深度；

获取限深轮与开沟器底面的垂直距离；

判断所述垂直距离是否大于1.1倍的理论开沟深度，生成第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述垂直距离大于1.1倍的理论开沟深度，则电动推杆伸长预设长度；

若所述第一判断结果为所述垂直距离小于或等于1.1倍的理论开沟深度，则判断所述垂直距离是否小于0.9倍的理论开沟深度，生成第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述垂直距离小于0.9倍的理论开沟深度，则所述电动推杆缩短预设长度；

若所述第二判断结果为所述垂直距离大于或等于0.9倍的理论开沟深度，则不改变所述电动推杆的长度。

可选的，所述根据所述土壤含水率确定理论开沟深度，具体包括：

获取土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率；

根据所述土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率建立深度-含水率模型；

根据所述土壤含水率和所述深度-含水率模型确定所述理论开沟深度。

一种智能开沟器的开沟深度智能调控系统，所述系统包括：

土壤含水率获取模块，用于获取含水率传感器采集的土壤含水率；

理论开沟深度确定模块，用于根据所述土壤含水率确定理论开沟深度；

垂直距离获取模块，用于获取限深轮与开沟器底面的垂直距离；

第一开沟深度判断模块，用于判断所述垂直距离是否大于1.1理论开沟深度，生成第一判断结果；

电动推杆伸长模块，用于若所述第一判断结果为垂直距离大于1.1倍的理论开沟深度，则电动推杆伸长预设长度；

第二开沟深度判断模块，用于若所述第一判断结果为垂直距离小于或等于1.1倍的理论开沟深度，则判断所述垂直距离是否小于0.9倍的理论开沟深度，生成第二判断结果；

电动推杆缩短模块，用于若所述第二判断结果为所述垂直距离小于0.9倍的理论开沟深度，则所述电动推杆缩短预设长度；

电动推杆长度维持模块，用于若所述第二判断结果为所述垂直距离大于或等于0.9倍的理论开沟深度，则不改变所述电动推杆的长度。

可选的，所述理论开沟深度确定模块，具体包括：

土壤深度含水率获取单元，用于获取土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率；

深度-含水率模型建立单元，用于根据所述土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率建立深度-含水率模型；

理论开沟深度确定单元，用于根据所述土壤含水率和所述深度-含水率模型确定所述理论开沟深度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种智能开沟器及其开沟深度智能调控方法及系统，所述智能开沟器包括：机架、电动推杆、开沟器立柱、拐架、含水率传感器、开沟器、限深轮、拉杆；所述开沟器立柱的一端焊接所述机架，所述开沟器立柱的另一端焊接所述开沟器；所述开沟器立柱与所述机架垂直；所述拉杆的一端与所述机架活动连接；所述拉杆的另一端与所述限深轮连接；所述电动推杆的一端与所述机架连接；所述电动推杆的另一端与所述拉杆连接；所述限深轮与地面的距离可通过所述电动推杆的伸长和缩短来调节；所述拐架的一端与所述含水率传感器连接；所述拐架的拐角与所述开沟器立柱连接。本发明通过含水率传感器实时检测土壤的含水率，并通过电动推杆根据土壤含水率变化来控制开沟器的开沟深度，使作物始终播种在适宜的含水率土壤中，提高了作物出苗率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的智能开沟器的结构示意图；

图2为本发明提供的智能开沟器的控制原理图。

符号说明：

1第一销座、2机架、3电动推杆、4第二销座、5开沟器立柱、6第四销座、7弹簧、8弹簧座、9定位座、10拐架、11含水率传感器、12开沟器、13限深轮、14第三销座、15拉杆。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的是提供一种智能开沟器及其开沟深度智能调控方法及系统，以解决现有开沟器的开沟深度依据经验确定，而未考虑土壤含水率对作物影响，导致的作物出苗率低的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的智能开沟器的结构示意图。如图1所示，一种智能开沟器，包括：机架2、电动推杆3、开沟器立柱5、拐架10、含水率传感器11、开沟器12、限深轮13、拉杆15。

所述开沟器12通过所述开沟器立柱5焊接于所述机架2上，具体的，所述开沟器立柱5的一端焊接所述机架2，所述开沟器立柱5的另一端焊接所述开沟器12；所述开沟器立柱5与所述机架2垂直。

所述拉杆15的一端与所述机架2的一端铰接；所述拉杆15的另一端与所述限深轮13连接。所述电动推杆3的一端与所述机架2铰接；所述电动推杆3的另一端与所述拉杆15铰接。所述限深轮13与开沟器底部的距离通过所述电动推杆3的伸长和缩短来调节。

所述拐架10的一端与所述含水率传感器11连接；所述拐架10的拐角与所述开沟器立柱5铰接。

所述机架2上设置有第一销座1、第二销座4。所述拉杆15的一端通过销钉铰接在所述第一销座1上。所述电动推杆3的一端通过销钉铰接在所述第二销座4上。所述拉杆15上设置有第三销座14；所述电动推杆3的另一端通过销钉铰接在所述第三销座14上。所述第三销座14处于拉杆15中点偏下位置，以减少电动推杆3的推拉力。所述拉杆15与所述机架2的夹角小于45°。

所述限深轮13位于所述开沟器12一侧，且所述限深轮13与所述开沟器12底面的垂直距离为h(播种深度)。

所述拐架10包括：上端连杆和下端连杆；所述上端连杆的一端和所述下端连杆的一端连接，构成所述拐架10的拐角。所述开沟器立柱5上设置有第四销座6；所述拐角通过销钉铰接在所述第四销座6上。所述上端连杆和所述下端连杆的夹角大于90°。所述下端连杆的长度大于所述上端连杆的长度。所述下端连杆的另一端与所述含水率传感器11连接。

所述机架2的另一端设置有弹簧座8；所述上端连杆的另一端通过弹簧7与所述弹簧座8连接。

所述开沟器立柱5上还设置有定位座9；所述定位座9高度可调。所述含水率传感器11为滚轮结构。所述含水率传感器11在所述弹簧7和所述定位座9的作用下，与所述开沟器12的底面平齐。所述含水率传感器11与所述开沟器12的底面的压力大小通过调节所述定位座9的高度来实现，以满足不同深度的检测要求。

图2为本发明提供的智能开沟器的控制原理图。参见图2，本发明所述智能开沟器的开沟深度智能调控方法，具体包括：

获取土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率；

根据所述土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率建立深度-含水率模型；

具体的，所述深度-含水率模型为h＝k/w+b，其中h为播种深度，k为比例常数，通过回归的方法来确定k；w为土壤含水率，b为常数项，通过回归的方法确定b。

获取含水率传感器11采集的土壤含水率w；

根据所述土壤含水率w和所述深度-含水率模型，确定所述理论开沟深度h₀；

获取限深轮13与开沟器12底面的垂直距离h；

判断所述垂直距离h是否大于1.1倍的理论开沟深度h₀，生成第一判断结果；

若所述第一判断结果为垂直距离h大于1.1倍的理论开沟深度h₀，则电动推杆3伸长预设长度，带动限深轮13向下运动，以减小开沟深度；并返回所述获取含水率传感器11采集的土壤含水率的步骤；

若所述第一判断结果为垂直距离h小于或等于1.1倍的理论开沟深度h₀，则判断所述垂直距离h是否小于0.9倍的理论开沟深度h₀，生成第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述垂直距离h小于0.9倍的理论开沟深度h₀，则所述电动推杆3缩短预设长度，带动所述拉杆15逆时针转动，从而带动所述限深轮13向上运动，增加开沟深度；并返回所述获取含水率传感器11采集的土壤含水率的步骤；

若所述第二判断结果为所述垂直距离h大于或等于0.9倍的理论开沟深度h₀，则不改变所述电动推杆3的长度。

基于所述智能开沟器的开沟深度智能调控方法，本发明还提供一种智能开沟器的开沟深度智能调控系统，所述系统包括：

土壤含水率获取模块，用于获取含水率传感器11采集的土壤含水率；

理论开沟深度确定模块，用于根据所述土壤含水率确定理论开沟深度h₀；

垂直距离获取模块，用于获取限深轮13与开沟器12底面的垂直距离h；

第一开沟深度判断模块，用于判断所述垂直距离h是否大于1.1理论开沟深度h₀，生成第一判断结果；

电动推杆伸长模块，用于若所述第一判断结果为垂直距离h大于1.1倍的理论开沟深度h₀，则电动推杆3伸长预设长度，带动限深轮13向下运动，以减小开沟深度；并返回所述获取含水率传感器11采集的土壤含水率的步骤；

第二开沟深度判断模块，用于若所述第一判断结果为垂直距离h小于或等于1.1倍的理论开沟深度h₀，则判断所述垂直距离h是否小于0.9倍的理论开沟深度h₀，生成第二判断结果；

电动推杆缩短模块，用于若所述第二判断结果为所述垂直距离h小于0.9倍的理论开沟深度h₀，则所述电动推杆3缩短预设长度，带动所述拉杆15逆时针转动，从而带动所述限深轮13向上运动，增加开沟深度；并返回所述获取含水率传感器11采集的土壤含水率的步骤；

电动推杆长度维持模块，用于若所述第二判断结果为所述垂直距离h大于或等于0.9倍的理论开沟深度h₀，则不改变所述电动推杆3的长度。

所述理论开沟深度确定模块，具体包括：

土壤深度含水率获取单元，用于获取土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率；

深度-含水率模型建立单元，用于根据所述土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率建立深度-含水率模型；

理论开沟深度确定单元，用于根据所述土壤含水率和所述深度-含水率模型确定所述理论开沟深度h₀。

本发明公开了一种智能开沟器及其开沟深度智能调控方法及系统，通过含水率传感器实时检测土壤的含水率，并通过电动推杆根据土壤含水率变化来控制开沟器的开沟深度，调整过程为智能化操作，简化了调控过程，且可以根据土壤含水率变化，来调整播种深度，提高了播种深度的调控精度，保证了苗全和苗齐，使作物始终播种在适宜的含水率土壤中，提高了作物出苗率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种智能开沟器，其特征在于，包括：机架、电动推杆、开沟器立柱、拐架、含水率传感器、开沟器、限深轮、拉杆；

所述开沟器立柱的一端焊接于所述机架，所述开沟器立柱的另一端焊接于所述开沟器；所述开沟器立柱与所述机架垂直；

所述拉杆的一端与所述机架的一端铰接；所述拉杆的另一端与所述限深轮连接；所述电动推杆的一端与所述机架铰接；所述电动推杆的另一端与所述拉杆铰接；所述限深轮与开沟器底部的距离通过所述电动推杆的伸长和缩短来调节；

所述拐架的一端与所述含水率传感器连接；所述拐架的拐角与所述开沟器立柱铰接；

所述限深轮位于所述开沟器一侧，且所述限深轮与所述开沟器底面的垂直距离为播种深度；

所述智能开沟器的开沟深度智能调控方法包括：

获取含水率传感器采集的土壤含水率;

获取土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率；

根据所述土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率建立深度-含水率模型；

根据所述土壤含水率和深度-含水率模型，确定理论开沟深度;

获取限深轮与开沟器底面的垂直距离；

判断所述垂直距离是否大于1.1倍的理论开沟深度，生成第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述垂直距离大于1.1倍的理论开沟深度，则电动推杆伸长预设长度；

若所述第一判断结果为所述垂直距离小于或等于1.1倍的理论开沟深度，则判断所述垂直距离是否小于0.9倍的理论开沟深度，生成第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述垂直距离小于0.9倍的理论开沟深度，则所述电动推杆缩短预设长度，带动所述拉杆逆时针转动，从而带动所述限深轮向上运动，增加开沟深度；

若所述第二判断结果为所述垂直距离大于或等于0.9倍的理论开沟深度，则不改变所述电动推杆的长度。

2.根据权利要求1所述的智能开沟器，其特征在于，所述机架上设置有第一销座、第二销座；所述拉杆的一端通过销钉铰接在所述第一销座上；所述电动推杆的一端通过销钉铰接在所述第二销座上；所述拉杆上设置有第三销座；所述电动推杆的另一端通过销钉铰接在所述第三销座上；所述拉杆与所述机架的夹角小于45^o。

3.根据权利要求1所述的智能开沟器，其特征在于，所述拐架包括：上端连杆和下端连杆；所述上端连杆的一端和所述下端连杆的一端固连，构成所述拐架的拐角；所述开沟器立柱上设置有第四销座；所述拐角通过销钉铰接在所述第四销座上；所述上端连杆和所述下端连杆的夹角大于90^o；所述下端连杆的长度大于所述上端连杆的长度；所述下端连杆的另一端与所述含水率传感器连接。

4.根据权利要求3所述的智能开沟器，其特征在于，所述机架的另一端设置有弹簧座；所述上端连杆的另一端通过弹簧与所述弹簧座连接。

5.根据权利要求4所述的智能开沟器，其特征在于，所述开沟器立柱上设置有定位座；所述定位座高度可调；所述含水率传感器为滚轮结构；所述含水率传感器在所述弹簧和所述定位座的作用下，与所述开沟器的底面平齐；所述含水率传感器与所述开沟器的底面的压力大小通过调节所述定位座的高度来实现。

6.一种智能开沟器的开沟深度智能调控方法，所述方法应用于权利要求1-5任意一项所述的智能开沟器，其特征在于，所述方法包括：

获取含水率传感器采集的土壤含水率;

根据所述土壤含水率确定理论开沟深度;

获取限深轮与开沟器底面的垂直距离；

判断所述垂直距离是否大于1.1倍的理论开沟深度，生成第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述垂直距离大于1.1倍的理论开沟深度，则电动推杆伸长预设长度；

若所述第一判断结果为所述垂直距离小于或等于1.1倍的理论开沟深度，则判断所述垂直距离是否小于0.9倍的理论开沟深度，生成第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述垂直距离小于0.9倍的理论开沟深度，则所述电动推杆缩短预设长度；

若所述第二判断结果为所述垂直距离大于或等于0.9倍的理论开沟深度，则不改变所述电动推杆的长度。

7.根据权利要求6所述的智能开沟器的开沟深度智能调控方法，其特征在于，所述根据所述土壤含水率确定理论开沟深度，具体包括：

获取土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率；

根据所述土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率建立深度-含水率模型；

根据所述土壤含水率和所述深度-含水率模型确定所述理论开沟深度。

8.一种智能开沟器的开沟深度智能调控系统，所述系统基于权利要求1-5任意一项所述的智能开沟器，其特征在于，所述系统包括：

土壤含水率获取模块，用于获取含水率传感器采集的土壤含水率;

理论开沟深度确定模块，用于根据所述土壤含水率确定理论开沟深度;

垂直距离获取模块，用于获取限深轮与开沟器底面的垂直距离；

第一开沟深度判断模块，用于判断所述限深轮与开沟器底面的垂直距离是否大于1.1理论开沟深度，生成第一判断结果；

电动推杆伸长模块，用于若所述第一判断结果为限深轮与开沟器底面的垂直距离大于1.1倍的理论开沟深度，则电动推杆伸长预设长度；

第二开沟深度判断模块，用于若所述第一判断结果为垂直距离小于或等于1.1倍的理论开沟深度，则判断所述垂直距离是否小于0.9倍的理论开沟深度，生成第二判断结果；

电动推杆缩短模块，用于若所述第二判断结果为所述垂直距离小于0.9倍的理论开沟深度，则所述电动推杆缩短预设长度；

电动推杆长度维持模块，用于若所述第二判断结果为所述垂直距离大于或等于0.9倍的理论开沟深度，则不改变所述电动推杆的长度。

9.根据权利要求8所述的智能开沟器的开沟深度智能调控系统，其特征在于，所述理论开沟深度确定模块，具体包括：

土壤深度含水率获取单元，用于获取土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率；

深度-含水率模型建立单元，用于根据所述土壤深度和相应土壤深度的土壤含水率建立深度-含水率模型；

理论开沟深度确定单元，用于根据所述土壤含水率和所述深度-含水率模型确定所述理论开沟深度。

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