CN112840772B - 依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置 - Google Patents

依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，属于农机设备技术领域。本发明能够根据麦茬的留茬量判断土地肥力，根据冬小麦秸秆还田量计算出秸秆矿化时需要的氮素，还能根据秸秆还田的钾素带入量计算出当季夏玉米钾肥用量，较精准地确定氮磷钾养分配比和施用量，达到精量化施肥，在节约化学肥料的同时还能满足夏玉米养分需求。避免秸秆腐解时争夺土壤中的氮肥引起植物缺氮和钾素施用过量造成钾肥资源浪费。前茬的冬小麦秸秆灭茬时可避免扬尘，减少环境污染，提高秸秆矿化速度，快速提升土壤有机质含量，并防治二点委夜蛾显著，减施农药投入。本发明对化学肥料精量化施用及化学农药减施具有重要作用，同时省工省时，减少劳动力投入。

Description

依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置
技术领域
本发明属于农机设备技术领域，更具体地说，是涉及一种依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置。
背景技术
华北平原是冬小麦、夏玉米的主产区，主要采用冬小麦-夏玉米复种轮作制度。不同的冬小麦留茬数量对播种施肥质量、秸秆矿化时与夏玉米植株争夺土壤氮素量、秸秆钾素投入量、病虫害的发生与防控具有重要影响。该区大部分播种施肥装置是在冬小麦收割后，直接铁茬(留茬)播种夏玉米，还有部分播种施肥机械在播种施肥区域进行条状翻土除茬，但大部分麦茬未粉碎灭茬。这些机械设备在连续作业时，施肥量和氮磷钾养分配比不易调整，导致肥料用量和氮磷钾养分配比都是固定的，由于有些地块冬小麦秸秆留茬量不同，容易造成氮磷钾投入比例及用量不合适，过多造成化肥资源浪费或烧苗现象，过少造成植株生长矮小，降低产量；另一方面这些带有灭茬功能的施肥设备在使用时会产生大量的尘土，不利于环境保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，包括车架、行走机构、施肥机构、储肥机构、混合机构、图像采集器、处理器、控制器、灭茬机构和除尘机构，行走机构设在车架上；施肥机构设在车架上，用于向土壤中施肥；储肥机构设在车架上，且设有至少两个储仓，用于放置不同的肥料，每个储仓上均设有用于控制出料量的电控出料阀；混合机构设在车架上，且进料端分别与储仓连接，出料端对应施肥机构设置，用于将混合后的肥料导入施肥机构开好的沟中；图像采集器设在车架前端，用于采集留茬量图像；处理器与图像采集器电连接，用于分析处理图像采集器采集到的留茬量图像、获得留茬量数据；控制器分别与每个储仓上的电控出料阀和处理器电连接，用于根据留茬量数据对每个电控出料阀进行控制、以控制每个储仓的出料量；灭茬机构设在车架上，且位于图像采集器与施肥机构之间，用于进行灭茬；除尘机构设在车架上，且与灭茬机构对应设置，用于对灭茬机构激起的尘土进行除尘。
在本发明的一个实施例中，灭茬机构包括伸缩架组件、灭茬辊和第一动力组件，伸缩架组件设在车架上，且具有竖向伸缩自由度、以控制灭茬深度；灭茬辊转动设置在伸缩架组件下端，且设有周向设有多组灭茬刀，用于翻土灭茬；第一动力组件设在伸缩架组件上，且与灭茬辊连接，用于驱动灭茬辊转动。
在本发明的一个实施例中，除尘机构包括集尘罩、火焰喷头、燃料仓、集尘管、引风机、供水管和混合管，集尘罩与伸缩架组件连接，且罩设在灭茬辊上；火焰喷头设在集尘罩内，用于喷火灼烧灭茬辊翻起的土壤；燃料仓设在车架上，且与火焰喷头连接，用于向火焰喷头供给燃料；集尘管设在集尘罩上，用于烟尘进入；引风机设在车架上，且进风口通过引风管与集尘管连接；供水管用于供水；混合管一端与引风机的排风口和供水管的排水端连接，另一端与混合机构连接。
在本发明的一个实施例中，除尘机构还包括水箱、水泵和喷淋组件，水箱设在车架上；水泵进水端通过吸水管与水箱连接，排水端与供水管的进水端连接；喷淋组件设在混合管前段，且与供水管连接，用于对经过的气体进行喷淋冲洗。
在本发明的一个实施例中，储仓上设有密封盖；集尘罩罩设在灭茬辊的上部和两侧，集尘罩后部设有铰接板。
在本发明的一个实施例中，图像采集器包括摄像头，摄像头通过支架安装在车架的前端；车架上还设有控制箱，处理器和控制器均设在控制箱内。
在本发明的一个实施例中，施肥机构包括动作支架、调节板和犁铧，动作支架设在车架上，用于在开始作业时将犁铧下放开沟、并在完成作业时将犁铧收回，调节板设在动作支架的动作端，犁铧设在调节板上，且犁铧上设有贯穿犁铧、且与混合机构连通的漏料孔；调节板上设有用于调节犁铧伸出长度的调节组件。
在本发明的一个实施例中，电控出料阀包括转轴、拨料轮和步进电机，步进电机设在车架上，且与控制器电连接，拨料轮设在储仓的出料口内，转轴分别与步进电机和拨料轮连接。
在本发明的一个实施例中，拨料轮边缘与储仓的出料口的侧壁密闭接触，拨料轮上环向设有若干用于盛放肥料的凹槽。由于凹槽的容量固定，因此通过拨料轮的转动圈数定量控制肥料的释放量。
在本发明的一个实施例中，混合机构包括混合仓、搅拌辊、第二动力组件和导料波纹管，混合仓设在车架上，且通过导料管分别与各储仓连接，搅拌辊设在混合仓内，且具有多个搅拌叶片，第二动力组件设在混合仓一侧，且动力输出端与搅拌辊连接；导料波纹管一端与混合仓连接，另一端与施肥机构连接；混合仓内壁上部还设有导料板。
本发明提供的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过车架、行走机构、施肥机构、储肥机构、混合机构、图像采集器、处理器、控制器、灭茬机构和除尘机构的配合，能够根据麦茬的留茬量判断土地肥力，根据冬小麦秸秆还田量计算出秸秆矿化时需要的氮素，还能根据秸秆还田的钾素带入量计算出当季夏玉米钾肥用量，较精准地确定氮磷钾养分配比和施用量，达到精量化施肥的效果，在节约化学肥料的同时还能满足夏玉米养分需求，并避免秸秆腐解时争夺土壤中的氮肥引起植物缺氮和钾素施用过量造成钾肥资源浪费。同时，前茬的冬小麦秸秆灭茬时可避免扬尘，减少环境污染，提高秸秆矿化速度，快速提升土壤有机质含量，并对防治二点委夜蛾等虫害作用显著，能够减施农药，降低投入成本。因此，本发明对化学肥料精量化施用及化学农药减施具有重要作用，而且省工省时，能够减少劳动力投入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明一种实施例提供的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置的结构示意图，内含部分剖视结构；
图2为图1中所示A部分的放大结构示意图；
图3为本发明一种实施例提供的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置的储肥机构部位的俯视结构示意图；
图4为本发明另一种实施例提供的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置的结构示意图。
其中，图中各附图标记如下：
1、车架；2、行走机构；3、储肥机构；4、储仓；5、导料管；6、混合仓；7、动作支架；8、调节板；9、犁铧；10、导料波纹管；11、转轴；12、拨料轮；13、步进电机；14、搅拌辊；15、第二动力组件；16、伸缩架组件；17、壳体；18、灭茬辊；19、集尘管；20、引风机；21、引风管；22、混合管；23、水箱；24、水泵；25、吸水管；26、供水管；27、图像采集器；28、控制箱。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
现对本发明提供的一种依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置进行说明。
请一并参阅图1至图4，本发明提供的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，包括车架1、行走机构2、施肥机构、储肥机构3、混合机构、图像采集器27、处理器、控制器、灭茬机构和除尘机构，行走机构2设在车架1上；施肥机构设在车架1上，用于向土壤中施肥；储肥机构3设在车架1上，且设有至少两个储仓4，用于放置不同的肥料，每个储仓4上均设有用于控制出料量的电控出料阀；混合机构设在车架1上，且进料端分别与储仓4连接，出料端对应施肥机构设置，用于将混合后的肥料导入施肥机构开好的沟中；图像采集器27设在车架1前端，用于采集留茬量图像；处理器与图像采集器27电连接，用于分析处理图像采集器27采集到的留茬量图像、获得留茬量数据；控制器分别与每个储仓4上的电控出料阀和处理器电连接，用于根据留茬量数据对每个电控出料阀进行控制、以控制每个储仓4的出料量；灭茬机构设在车架1上，且位于图像采集器27与施肥机构之间，用于进行灭茬；除尘机构设在车架1上，且与灭茬机构对应设置，用于对灭茬机构激起的尘土进行除尘。
本发明提供的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置的使用方法和原理如下：
在作业使用前，先将不同氮磷钾等元素含量的肥料放入不同的储仓4中，如果需要同时进行播种，可以将其中一个储仓4中装入种子，其余的装肥料。例如一个装高钾肥，一个装高氮肥，一个装高磷肥，一个装种子。
在作业时，可以将本装置挂设在大马力拖拉机等牵引设备上，装置整体在行走机构2的带动下沿垄前进，图像采集器27采集到麦茬的图像后，传递至处理器，处理器对图像进行处理，根据垄上麦茬的留茬量，即麦茬的疏密和粗细等特征，与已有的数据进行比较和分析，判断该部位土壤对各种元素的需求量，并根据各储仓4中的肥料的元素含量对各储仓4肥料的释放量进行分配，之后将分析结果转换成指令传递给控制器，控制器通过控制电控出料阀来控制各储仓4肥料的释放量和释放时机，例如在秸秆较多时，多加氮肥少加钾肥，接着在混合机构混合后形成需要的肥料，通过施肥机构施入土壤中，完成施肥或播种；同时，灭茬机构对采集完图像后的麦茬进行灭茬，以避免麦茬对施肥和种子破土产生影响，对二点委夜蛾防治效果明显，能够减施化学农药的施用，除尘机构还能对灭茬机构激起的尘土进行除尘。
本发明提供的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，与现有技术相比，通过车架1、行走机构2、施肥机构、储肥机构3、混合机构、图像采集器27、处理器、控制器、灭茬机构和除尘机构的配合，能够根据麦茬的留茬量判断土地肥力，并较为精准地进行施肥，能够避免烧苗、缺肥等情况的发生，并有利于节约肥料、节省人力，同时还能避免扬尘等造成的环境污染。
请一并参阅图1和图4，作为本发明提供的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置的一种具体实施方式，灭茬机构包括伸缩架组件16、灭茬辊18和第一动力组件，伸缩架组件16设在车架1上，且具有竖向伸缩自由度、以控制灭茬深度；灭茬辊18转动设置在伸缩架组件16下端，且设有周向设有多组灭茬刀，用于翻土灭茬；第一动力组件设在伸缩架组件16上，且与灭茬辊18连接，用于驱动灭茬辊18转动。
除尘机构包括集尘罩17、火焰喷头、燃料仓、集尘管19、引风机20、供水管26和混合管22，集尘罩17与伸缩架组件16连接，且罩设在灭茬辊18上；火焰喷头设在集尘罩17内，用于喷火灼烧灭茬辊18翻起的土壤；燃料仓设在车架1上，且与火焰喷头连接，用于向火焰喷头供给燃料；集尘管19设在集尘罩17上，用于烟尘进入；引风机20设在车架1上，且进风口通过引风管21与集尘管19连接；供水管26用于供水；混合管22一端与引风机20的排风口和供水管26的排水端连接，另一端与混合机构连接，用于将混有烟尘的空气与水混合并经由混合机构和施肥机构排回至土壤中。
集尘罩17罩设在灭茬辊18的上部和两侧，集尘罩17后部设有铰接板，铰接板自由端能够根据地形贴地运行，以便于提高集尘罩17的集尘效果。
火焰喷头可以为若干组，可以分别设在集尘罩17的边缘和铰接板上，且朝向集尘罩17内部，以便能够对准灭茬机构翻起的秸秆和土壤，对其进行高温杀菌杀虫，同时将草籽、麦茬等有机可燃物充分焚烧，一方面由于烟尘中含有大量的灰分，可以通过除尘机构使灰分及尘土与水混合后还田，增加土壤肥力，另一方面避免较大的麦茬等吸入引风管21和混合管22导致的管路堵塞或缠绕在引风机20上，同时为混合机构增压，便于混合机构中混合后的肥料更迅速地被排至土壤中，有利于提高肥料转移速度，提高设备的行进速度，进而提高作业效率。另外，在混合管22中注水与灰分及尘土混合能够避免扬尘的产生，并溶解部分氮氧化物、硫化物等污染性气体，有利于保护环境，还能够利用水对高温的烟气进行降温冷却，避免高温导致一些肥料发生分解，肥力下降，同时还能将粘附在管壁上的肥料、灰分及尘土冲洗下来，避免管路堵塞。
除尘机构还包括水箱23、水泵24和喷淋组件，水箱23设在车架1上；水泵24进水端通过吸水管25与水箱23连接，排水端与供水管26的进水端连接；喷淋组件设在混合管22前段，且与供水管26连接，用于对经过的气体进行喷淋冲洗。
储仓4上设有密封盖，以保持储仓4和混合机构中的具有一定的压强，避免肥料等在混合机构中逆流影响效果。
图像采集器27包括摄像头，摄像头通过支架安装在车架1的前端；车架1上还设有控制箱28，处理器和控制器均设在控制箱28内。
施肥机构包括动作支架7、调节板8和犁铧9，动作支架7设在车架1上，用于在开始作业时将犁铧9下放开沟、并在完成作业时将犁铧9收回，调节板8设在动作支架7的动作端，犁铧9设在调节板8上，且犁铧9上设有贯穿犁铧9、且与混合机构连通的漏料孔；调节板8上设有用于调节犁铧9伸出长度的调节组件。
电控出料阀包括转轴11、拨料轮12和步进电机13，步进电机13设在车架1上，且与控制器电连接，拨料轮12设在储仓4的出料口内，转轴11分别与步进电机13和拨料轮12连接。
拨料轮12边缘与储仓4的出料口的侧壁密闭接触，拨料轮12上环向设有若干用于盛放肥料的凹槽。由于凹槽的容量固定，因此通过拨料轮12的转动圈数定量控制肥料的释放量。
混合机构包括混合仓6、搅拌辊14、第二动力组件15和导料波纹管10，混合仓6设在车架1上，且通过导料管5分别与各储仓4连接，搅拌辊14设在混合仓6内，且具有多个搅拌叶片，第二动力组件15设在混合仓6一侧，且动力输出端与搅拌辊14连接；导料波纹管10一端与混合仓6连接，另一端与施肥机构连接；混合仓6内壁上部还设有导料板。
以上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 (8)

1.一种依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，其特征在于，包括：
车架(1)；
行走机构(2)，设在所述车架(1)上；
施肥机构，设在所述车架(1)上，用于向土壤中施肥；
储肥机构(3)，设在所述车架(1)上，且设有至少两个储仓(4)，用于放置不同的肥料，每个所述储仓(4)上均设有用于控制出料量的电控出料阀；
混合机构，设在所述车架(1)上，且进料端分别与储仓(4)连接，出料端对应所述施肥机构设置，用于将混合后的肥料导入施肥机构开好的沟中；
图像采集器(27)，设在所述车架(1)前端，用于采集留茬量图像；
处理器，与所述图像采集器(27)电连接，用于分析处理图像采集器(27)采集到的留茬量图像、获得留茬量数据；
控制器，分别与每个储仓(4)上的所述电控出料阀和所述处理器电连接，用于根据所述留茬量数据对每个所述电控出料阀进行控制、以控制每个所述储仓(4)的出料量；
灭茬机构，设在所述车架(1)上，且位于所述图像采集器(27)与所述施肥机构之间，用于进行灭茬；
除尘机构，设在所述车架(1)上，且与所述灭茬机构对应设置，用于对灭茬机构激起的尘土进行除尘；
所述灭茬机构包括伸缩架组件(16)、灭茬辊(18)和第一动力组件，所述伸缩架组件(16)设在所述车架(1)上，且具有竖向伸缩自由度、以控制灭茬深度；所述灭茬辊(18)转动设置在所述伸缩架组件(16)下端，且设有周向设有多组灭茬刀，用于翻土灭茬；第一动力组件设在所述伸缩架组件(16)上，且与灭茬辊(18)连接，用于驱动所述灭茬辊(18)转动；
所述除尘机构包括集尘罩(17)、火焰喷头、燃料仓、集尘管(19)、引风机(20)、供水管(26)和混合管(22)，集尘罩(17)与所述伸缩架组件(16)连接，且罩设在所述灭茬辊(18)上；火焰喷头设在所述集尘罩(17)内，用于喷火灼烧所述灭茬辊(18)翻起的土壤；燃料仓设在所述车架(1)上，且与所述火焰喷头连接，用于向所述火焰喷头供给燃料；集尘管(19)设在所述集尘罩(17)上，用于烟尘进入；引风机(20)设在所述车架(1)上，且进风口通过引风管(21)与所述集尘管(19)连接；供水管(26)用于供水；混合管(22)一端与所述引风机(20)的排风口和所述供水管(26)的排水端连接，另一端与混合机构连接，用于将混有烟尘的空气与水混合并经由混合机构和施肥机构排回至土壤中。
2.如权利要求1所述的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，其特征在于：所述除尘机构还包括水箱(23)、水泵(24)和喷淋组件，水箱(23)设在所述车架(1)上；所述水泵(24)进水端通过吸水管(25)与水箱(23)连接，排水端与所述供水管(26)的进水端连接；所述喷淋组件设在所述混合管(22)前段，且与所述供水管(26)连接，用于对经过的气体进行喷淋冲洗。
3.如权利要求1所述的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，其特征在于：所述储仓(4)上设有密封盖；所述集尘罩(17)罩设在所述灭茬辊(18)的上部和两侧，所述集尘罩(17)后部设有铰接板。
4.如权利要求1所述的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，其特征在于：所述图像采集器(27)包括摄像头，所述摄像头通过支架安装在所述车架(1)的前端；所述车架(1)上还设有控制箱(28)，所述处理器和所述控制器均设在所述控制箱(28)内。
5.如权利要求1所述的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，其特征在于：所述施肥机构包括动作支架(7)、调节板(8)和犁铧(9)，动作支架(7)设在所述车架(1)上，用于在开始作业时将犁铧(9)下放开沟、并在完成作业时将犁铧(9)收回，调节板(8)设在所述动作支架(7)的动作端，所述犁铧(9)设在所述调节板(8)上，且所述犁铧(9)上设有贯穿所述犁铧(9)、且与所述混合机构连通的漏料孔；所述调节板(8)上设有用于调节犁铧(9)伸出长度的调节组件。
6.如权利要求1所述的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，其特征在于：所述电控出料阀包括转轴(11)、拨料轮(12)和步进电机(13)，所述步进电机(13)设在所述车架(1)上，且与所述控制器电连接，所述拨料轮(12)设在所述储仓(4)的出料口内，所述转轴(11)分别与步进电机(13)和所述拨料轮(12)连接。
7.如权利要求6所述的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，其特征在于：所述拨料轮(12)边缘与所述储仓(4)的出料口的侧壁密闭接触，所述拨料轮(12)上环向设有若干用于盛放肥料的凹槽。
8.如权利要求1所述的依据冬小麦留茬量的夏玉米精量施肥装置，其特征在于：所述混合机构包括混合仓(6)、搅拌辊(14)、第二动力组件(15)和导料波纹管(10)，所述混合仓(6)设在所述车架(1)上，且通过导料管(5)分别与各储仓(4)连接，所述搅拌辊(14)设在所述混合仓(6)内，且具有多个搅拌叶片，所述第二动力组件(15)设在所述混合仓(6)一侧，且动力输出端与所述搅拌辊(14)连接；导料波纹管(10)一端与混合仓(6)连接，另一端与所述施肥机构连接；混合仓(6)内壁上部还设有导料板。
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