CN112930811A - 智能水稻种植同步精量穴深施肥机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及种植技术领域，公开了一种智能水稻种植同步精量穴深施肥机，包括种植机构、位于种植机构一侧的化肥箱和高压箱，高压箱内固定安装有气动件，气动件的输出轴上固定有吸肥板，吸肥板的下方设置有与高压箱连通的单向阀，单向阀与化肥箱连通；高压箱的一侧连通有阀门，阀门连通有泵组件，高压箱的下部连通有喷头，喷头与高压箱之间设置有闭合阀。本发明结构简单，可按水稻生长每穴所需肥量精量对种植位置以喷肥的方式将化肥打入秧田一定深度进行穴施肥，以达到提升化肥利用率和降低化肥流失浪费的目的。
Description
技术领域
本发明涉及种植技术领域，具体公开了一种智能水稻种植同步精量穴深施肥机。
背景技术
水稻种植过程中，施肥环节一直比较粗放，方法传统简单，前些年，主要依靠人工直接撒施到田中，少量使用撒肥机械进行撒施到田中，均是撒施后再旋耕，旋耕过程中，会导致化肥与水混合溶解，插秧或直播时要求田面保持1-3cm浅水，多余水均需放出，导致大量化肥随水带走，同时撒施肥不均匀，不仅化肥浪费严重、化肥利用率低，还带来农业面源污染等问题。
近年来，水稻施肥方式上又有了一定创新，全国很多地方在开始推广水稻插秧侧深施肥，该技术是在水稻插秧过程中，在行中间拉开沟槽，再将化肥呈条带状排施在沟槽中，相比满田撒施，该技术能较大节省施肥用量，同时深施入泥中，减少流失损失。但是，但其不足之处也较明显：一是普通化肥颗粒硬度低，吸湿性大，施用时易黏结堵塞施肥机的施肥管，必须拆卸进行清理干燥后，才可继续使用，影响施肥机的使用效率。二是施肥管伸入泥面下5cm，靠插秧机行走强行拉动，增加插秧机行进阻力，增加燃油及动能消耗，易导致插秧深陷。三是所施肥呈连续条带状，距离插秧位置较远处化肥养分吸收降低，化肥利用率降低。四是施肥深浅难保持一致，田间不同区域泥脚深浅及泥土不同软硬度将导致插秧机和施肥管下沉深浅不一，从而导致施肥深浅度难一致。
发明内容
本发明意在提供一种智能水稻种植同步精量穴深施肥机，以对水稻种植时，进行精量施肥。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种智能水稻种植同步精量穴深施肥机，包括种植机构、位于种植机构一侧的化肥箱和高压箱，高压箱内固定安装有气动件，气动件的输出轴上固定有吸肥板，吸肥板的下方设置有与高压箱连通的单向阀，单向阀与化肥箱连通；高压箱的一侧连通有阀门，阀门连通有泵组件，高压箱的下部连通有喷头，喷头与高压箱之间设置有闭合阀。
本发明的原理以及有益效果：在进行种植时，气动件带动吸肥板竖向滑动，以使得高压箱内差生负压，以使得高压箱通过单向阀从化肥箱内吸入化肥，本方案中，以控制吸肥板竖向滑动的距离，进而控制吸入化肥的量，以控制高压箱吸肥量，进而达到定量吸肥的目的。
吸入化肥之后，打开阀门和泵组件，泵组件通过阀门向高压箱内送入高压气体，在高压气体的作用下将化肥送入至闭合阀并从喷头喷出，进而将化肥喷入需要种植的位置，对一个种植位置进行喷化肥后，插秧机行进，喷头对另一个种植位置进行喷化肥，种植机构将秧苗等同步种植在前一个喷有化肥的种植位置。
本方案中，利用气动件和吸肥板的作用，以将化肥吸入高压箱内，再利用泵组件的气压将化肥以“高压气弹”的形式喷入至种植位置。当然也可以调节气压，以控制化肥喷入种植位置的深度。对种植位置进行定量精准施化肥(固体颗粒复合肥)。本方案克服了现有施肥管伸入泥面下，靠插秧机行走强行拉动，增加插秧机行进阻力，增加燃油及动能消耗的问题，本方案更为节能环保。
本方案中通过将化肥喷入至种植位置的方式，实现穴施，相较于水稻侧深施肥呈条带状不间断施于沟槽中，精量穴施更加节省用肥量。利用喷肥的方式一方面保证了化肥集中在种植位置，克服了化肥被秧苗等吸收效果的问题，另一方面将化肥喷入至泥土中基本不会破坏泥土的结构，当肥粒喷入泥层后，泥面会立即回复，不影响后续种植。
进一步，种植机构包括放秧板和插秧爪，插秧爪位于放秧板的一侧。
有益效果：通过插秧爪将放秧板上的秧苗插入至施肥的位置，利用实现插秧与施肥联动同步，保障在目标位置喷入化肥后，立即插秧至施肥位置。
进一步，种植机构包括种子箱和与种子箱连通的种子管，种子管与种子箱之间设置有漏斗，漏斗与种子管之间设置有放种板，放种板由动力件驱动。
有益效果：动力件带动放种板水平滑动，以将漏斗打开，种子箱内的种子从漏斗掉落至种子管，并通过种子管导向施肥位置，以达到撒播种子的目的。将种子直播至施肥位置，保障在目标位置喷入化肥后，立即直播至施肥位置。
进一步，闭合阀包括与高压箱转动连接的封闭板，封闭板与高压箱之间固定安装有复位件。
有益效果：本方案中，在高压气体的作用下，封闭板会挤压复位件，以使得高压箱与喷头连通，进而化肥能够经过喷头喷出，当高压箱内失去高压气体的作用时，在复位件的作用下封闭板复位。与现有技术相比，本方案所设计的闭合阀可以大大的降低化肥在阀门内的残留，进一步提高喷出化肥的精度。
进一步，泵组件与高压箱之间设置有补水机构，补水机构包括文氏管和水箱，文氏管的喉管部与水箱连通，文氏管的一端与泵组件连通，文氏管的一端与阀门连通。
有益效果：泵组件向文氏管内送入高压气体，以通过阀门进入至高压箱内，高压气体在文氏管内高速流动时，文氏管的喉管部会形成负压，以从水箱内吸入液体，液体也进入至高压箱内，液体对高压箱内的化肥进行冲刷，以降低化肥在高压箱上的残留，进而提高高压箱喷出化肥的精度。
进一步，还包括控制器，控制器与阀门和气动件均电连接，控制器控制气动件和阀门的启闭。
有益效果：控制器以控制气动件工作，气动件完成工作后，控制器控制阀门打开，以使得泵组件向高压箱内充入高压气体，通过智能控制，减少人工操作，提高施肥效率。
进一步，还包括检测机构，检测机构包括检测气缸，检测气缸的输出轴上固定安装有检测针，检测气缸电连接有阻尼传感器，阻尼传感器获取检测气缸的阻尼信息，控制器基于阻尼信息以控制高压箱内的压强。
有益效果：检测气缸推动检测针伸入至泥土内，此时，当检测气缸受到的阻力过大或过小时，阻尼传感器会将阻尼信息发送至控制器，控制器基于阻尼信息判断需要喷入泥土的压力，再对高压箱喷出压力进行控制，以保证化肥能够喷入至泥土适宜的深度。
进一步，控制器与泵组件电连接。
有益效果：控制器基于阻尼信息判断需要喷入泥土的压力，则控制器控制泵组件的功率，泵组件一次向高压箱送入的高压气体越多则高压箱内的压力越大，泵组件一次向高压箱送入的高压气体越少，则高压箱内的压力越小，如此调控高压箱内的压力，以保证高压箱内压力，进而保证将化肥喷入泥土的压力。
进一步，放料管上固定安装有振动器。
有益效果：振动器振动，以带动放料管内的种子发生一定的振动，降低种子在种子管内发生堵塞的几率。
进一步，封闭板上设置有阻尼层。
有益效果：封闭板将高压箱封闭时，封闭板和高压箱的挤压作用会使得阻尼层发生变形，阻尼层将封闭板与高压箱之间的间隙封闭，以避免化肥从间隙掉落。
附图说明
图1为本发明实施例一中智能水稻种植同步精量穴深施肥机的正视图；
图2为本发明实施例二中智能水稻种植同步精量穴深施肥机的正视图；
图3为本发明实施例一、二中智能水稻种植同步精量穴深施肥机的电路示意图；
图4为本发明实施例三中施肥机构的示意图；
图5为本发明实施例三中文氏管结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：机架11、高压气泵12、化肥箱13、气管14、阀门141、文氏管142、水管143、吸肥管15、单向阀151、检测气缸16、检测针161、阻尼传感器17、吸肥气缸18、吸肥板181、封闭板19、弹簧191、喷头20、放秧板21、插秧爪22、水箱23、种子箱31、漏斗32、动力气缸33、放种板34、种子管35。
实施例一：
基本如附图1和附图3所示：一种智能水稻种植同步精量穴深施肥机，包括安装于插秧机上的种植机构，本实施例中种植机构包括安装在插秧机上的放秧板21、插秧爪22，当插秧爪22工作时，以将放秧板21上的秧苗插入至泥土中，此为现有技术不再赘述。
本实施例中还包括化肥箱13和高压箱，化肥箱13内安装有摄像头，摄像头电连接有显示屏，操作人员通过摄像头和显示屏以观察化肥箱13内的化肥量，以对操作人员起到警示作用。化肥箱13和高压箱均螺栓固定在插秧机上，高压箱内设置有气动件，本实施例中气动件为吸肥气缸18，吸肥气缸18的输出轴上螺栓固定有吸肥板181，吸肥板181与高压箱竖向滑动连接，吸肥板181的下方设置有螺钉固定在高压箱上的单向阀151，单向阀151连通有吸肥管15，吸肥管15上安装有振动器，振动器振动仪以降低化肥管15堵塞的几率，吸肥管15与化肥箱13连通。高压箱上螺钉固定有阀门141，本实施例中阀门141为现有的电磁阀，阀门141连通有高压气管14，高压气管14连通有泵组件，本实施例中泵组件为高压气泵12，高压气泵12螺栓固定在插秧机上。高压箱的底部连通有闭合阀，本实施例中闭合阀包括封闭板19和复位件，复位件为弹簧191，封闭板19一端与高压箱转动连接，封闭板19另一端与高压箱相抵，弹簧191位于封闭板19的下方，弹簧191的一端焊接固定在高压箱上，弹簧191的另一端焊接固定在封闭板19上，封闭板19上粘接固定有由橡胶材料制成的阻尼层。高压气箱连通有位于封闭板19下方的管道，管道连通有喷头20，喷头20螺钉固定在插秧机上，以使得喷头20与泥土有一定的间距，避免喷头20将受到泥土阻力。
还包括与喷头20不在同一直线的检测机构，检测机构包括检测气缸16，检测气缸16的输出轴上同轴螺钉固定有检测针161，检测气缸16电连接有阻尼传感器17，阻尼传感器17电连接有控制器，本实施例中，控制器与吸肥气缸18、阀门141和高压气泵12均电连接。
按照如下方法进行种植施肥：
步骤一：精准施肥用量以水稻不同目标亩产要求，结合亩插秧密度推算出每穴所需施肥用量(如按目标亩产600kg，1.1万穴/亩测算，每穴施复合肥量约5克130粒)，高压箱中吸肥板移动位移与吸入化肥量精准匹配。
步骤二：施肥前，秧田已经耕整地作业，种植时，田面多数区域无明水或局部浅水(浅水深度为：1-3cm)。
步骤三：控制器每间隔10s控制检测气缸16工作，检测气缸16带动检测针161插入至泥土内，检测针161受到泥土的阻力时，检测气缸16的输出轴也会受到阻力，阻尼传感器17会获取检测气缸16的阻尼信息，并且将阻尼信息发送至控制器，控制器基于阻尼信息，判断将化肥喷入泥土内所需要的压强，进而控制器控制高压气泵12的功率，以调节高压气泵12需要送入高压箱的高压气体量。检测气缸16实时对稻田的泥土进行压力检测，以保证化肥喷入种植位置的深度合适，施肥深度基本保证在5cm。
控制器以控制吸肥气缸18工作，吸肥气缸18带动吸肥板181向上滑动，以使得高压箱产生一定的负压，在负压的作用下，化肥通过吸肥管15和单向阀151进入至高压箱内。2s后，控制器控制吸肥气缸18复位并打开阀门141，高压气泵12产生的高压气体通过高压气管14和阀门141进入至高压箱内，吸肥气缸18复位时，吸肥气缸18会推动吸肥板181挤压高压箱内的气体，并且在高压气体的共同作用下，推动封闭板19转动以将高压箱打开，同时，化肥通过喷头20喷入至种植位置。由于控制器基于阻尼信息可以调节高压气泵12的功率，调节送入高压箱内的气体量，以调节高压箱内的压强，进而可以调节喷头20将化肥喷入种植位置的深度。时时监测田间泥土硬度变化情况，时时动态智能调节喷射压力大小，确保施肥深度一致。本实施例中施肥时无田面接触阻力，喷头不直接接触田面，相较于侧深施肥机无接触阻力，吸肥、喷肥力强，不易堵塞，喷射端因高压作用，更不易堵塞。
当控制器再次控制吸肥气缸18工作时，阀门141关闭，在弹簧191的作用下，弹簧191会推动封闭板19再次将高压箱封闭。此时，整个插秧机向右移动，种植机构对准喷有化肥的种植位置，插秧爪22将秧苗插入至喷有化肥的位置。本实施例中，施肥频率与插秧频率联动同步，化肥喷射间隔时间与插秧机行走位移时间一致。本实施例达到智能化喷肥以及种植秧苗的目的，大大的提高了秧苗的种植效率。
实施例二：
实施例二与实施例一的不同之处在于，如附图2所示，本实施例中种植机构包括螺栓固定在机架11上的种子箱31，种子箱31的下方连通有漏斗32，漏斗32的下方连通有种子管，种子管与漏斗32之间设置有放种板34，放种板34与插秧机的机架11水平滑动连接。机架11上螺栓固定有动力件，本实施例中动力件为动力气缸33，动力气缸33与控制器电连接。种子管35上螺钉固定有与控制器电连接的振动器。
具体实施过程如下：
以两个种植位置为例，对前一个种植位置进行施肥时，种植机构对后一个种植位置进行直播。
当种子管35达到种植位置时，控制器会控制动力气缸33带动放种板34水平滑动，以使得漏斗32和种子管35连通，种子箱31内的种子经过漏斗32和种子管35掉落至喷有化肥的种植位置，在放种过程中，控制器将振动器打开，振动器使得种子管35振动，并使得种子管35内的种子振动，以降低种子在种子管25内发生堵塞的几率。2s后控制器控制动力气缸33带动放种板34复位以将漏斗32封闭，进而阻止种子掉落，此时振动器关闭。当移动至下一个种植位置时，再次重复以上工作。
实施例三：
实施例三与实施例一的不同之处在于，如附图4和附图5所示，还补水机构，补水机构包括文氏管142和水箱23，文氏管142和水箱23均螺栓固定在机架11上，文氏管142的一端与高压气泵12连通，文氏管142的另一端与高压气管14连通，文氏管142的喉管段连通有水管143，水管143与水箱23连通。
具体实施过程如下：
高压气泵12工作时，高压气泵12向文氏管142和高压气管14内送入高压气体，高压气体在文氏管142内流动时，文氏管142的喉管段会产生负压，在负压的作用下会吸入水，并且高压气体和水混合进入至高压箱内，进入高压箱内的水会对高压箱侧壁上的化肥进行冲刷，以降低高压箱内化肥残留的量，进而提高喷出化肥的精度。水随高压气体从喷头20喷出，会形成一定的水柱，高压气体和水柱带着化肥喷入至泥土内，降低化肥分散，提高化肥喷入泥土的精度。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：包括种植机构、位于种植机构一侧的化肥箱和高压箱，高压箱内固定安装有气动件，气动件的输出轴上固定有吸肥板，吸肥板的下方设置有与高压箱连通的单向阀，单向阀与化肥箱连通；
高压箱的一侧连通有阀门，阀门连通有泵组件，高压箱的下部连通有喷头，喷头与高压箱之间设置有闭合阀。
2.根据权利要求1所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：种植机构包括放秧板和插秧爪，插秧爪位于放秧板的一侧。
3.根据权利要求1所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：种植机构包括种子箱和与种子箱连通的种子管，种子管与种子箱之间设置有漏斗，漏斗与种子管之间设置有放种板，放种板由动力件驱动。
4.根据权利要求3所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：闭合阀包括与高压箱转动连接的封闭板，封闭板与高压箱之间固定安装有复位件。
5.根据权利要求2或3任意一项所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：泵组件与高压箱之间设置有补水机构，补水机构包括文氏管和水箱，文氏管的喉管部与水箱连通，文氏管的一端与泵组件连通，文氏管的一端与阀门连通。
6.根据权利要求5所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：还包括控制器，控制器与阀门和气动件均电连接，控制器控制气动件和阀门的启闭。
7.根据权利要求6所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：还包括检测机构，检测机构包括检测气缸，检测气缸的输出轴上固定安装有检测针，检测气缸电连接有阻尼传感器，阻尼传感器获取检测气缸的阻尼信息，控制器基于阻尼信息以控制高压箱内的压强。
8.根据权利要求7所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：控制器与泵组件电连接。
9.根据权利要求3所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：放料管上固定安装有振动器。
10.根据权利要求9所述的智能水稻种植同步精量穴深施肥机，其特征在于：封闭板上设置有阻尼层。
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