CN116671323A - 智能施肥装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业智能装备技术领域，提供一种智能施肥装置及其控制方法，可用于施肥作业机组上，包括施肥控制器以及与施肥控制器电性连接的排肥驱动器、作业状态传感器、卫星定位测速传感器和地轮转速传感器；施肥作业机组包括地轮和施肥机构，作业状态传感器用于检测施肥机构的作业状态，排肥驱动器用于驱动排肥轴转动，卫星定位测速传感器用于检测施肥作业机组的作业速度，地轮转速传感器用于检测地轮的转速并根据地轮的转速解析施肥作业机组的作业速度；施肥控制器可根据施肥机构的作业状态、地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度以及卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度制定相应的施肥策略，以精准调控施肥量。

Description

智能施肥装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业智能装备技术领域，尤其涉及一种智能施肥装置及其控制方法。

背景技术

施用化肥是农作物种植管理的重要环节之一，施用化肥是实现农业高产、高效与粮食安全的重要保证。但是过量施用化肥会导致成本增加、土壤板结、水体富营养化等环境问题，施肥不足会造成减产。而影响施肥质量的主要因素就是施肥技术与机械。目前主流施肥播种机的施肥方式是通过地轮驱动排肥轴进行施肥，施肥播种机的施肥部分主要由驱动地轮、传动链、施肥量调节链轮组、排肥轴、肥箱组成。当进行施肥播种作业时，驱动地轮转动，通过链轮传动的方式驱动排肥轴，从而带动排肥槽轮进行排肥作业。其中，链轮传动系统中间设置了两个链轮组，装有不同直径和齿数的链轮，通过链条匹配两个链轮组不同的链轮可以实现施肥量调节。

但是，现有农作物施肥播种机的施肥动力主要来自地轮驱动，机械机构复杂，施肥稳定性差，容易出现因地轮打滑造成施肥量不一致。而且现有施肥播种机施肥量的调节主要依靠更换不同的齿轮组对，通过改变地轮与排肥轴的转速比来实现排肥量的调节，不易操作，施肥量不能精准调控。

因此，有必要提供一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种智能施肥装置及其控制方法，用以解决现有施肥播种机容易出现施肥量不一致，以及施肥量不能精准调控的问题。

本发明提供一种智能施肥装置，用于搭载在施肥作业机组上，所述施肥作业机组包括牵引机构和施肥机构，所述施肥机构包括用于排肥的排肥轴，所述牵引机构包括用于驱动所述施肥作业机组行进的地轮，所述智能施肥装置包括施肥控制器以及与所述施肥控制器电性连接的排肥驱动器、作业状态传感器、卫星定位测速传感器以及地轮转速传感器；

其中，所述作业状态传感器设置在所述牵引机构的牵引部，用于检测所述施肥机构的作业状态，并将所述作业状态发送至所述施肥控制器；

所述排肥驱动器的输出轴与所述排肥轴相连接，用于驱动所述排肥轴转动以进行排肥作业；

所述卫星定位测速传感器设置在所述施肥作业机组上，用于检测所述施肥作业机组的位置和作业速度，并将检测到的所述施肥作业机组的位置和作业速度发送至所述施肥控制器；

所述地轮转速传感器设置在所述地轮上，用于检测所述地轮的转速并根据所述地轮的转速解析所述施肥作业机组的作业速度，并将检测到的所述施肥作业机组的作业速度发送至所述施肥控制器；

当所述施肥机构处于施肥作业状态，并且所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度大于0时，所述施肥控制器根据所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度来确定基准作业速度，并根据所述基准作业速度和目标施肥量控制所述排肥驱动器的转速，其中，所述基准作业速度为所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度和所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度中的一者。

本发明还提供一种如上所述的智能施肥装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，施肥作业时，所述施肥控制器接收所述作业状态传感器检测的所述施肥机构的作业状态，并判断所述施肥机构是否处于施肥作业状态，若是，则执行步骤S2，否则执行步骤S4；

步骤S2，所述施肥控制器接收所述地轮转速传感器解析的所述施肥作业机组的作业速度，并判断所述地轮转速传感器解析的所述作业速度是否大于0，若是，则执行步骤S3，否则执行步骤S4；

步骤S3，所述施肥控制器接收所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度，根据所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度确定基准作业速度，并根据所述基准作业速度和目标施肥量控制所述排肥驱动器的转速；

步骤S4，所述施肥控制器控制所述排肥驱动器停止转动。

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

本发明的智能施肥装置及其控制方法，通过在施肥作业机组上设置施肥控制器以及与施肥控制器电性连接的排肥驱动器、作业状态传感器、卫星定位测速传感器和地轮转速传感器，当作业状态传感器检测的施肥机构为施肥作业状态，并且地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度大于0时，施肥控制器根据卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度来确定基准作业速度，其中基准作业速度为地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度或者卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度，施肥控制器根据基准作业速度和目标施肥量控制排肥驱动器的转速，从而实现了施肥作业全程施肥量的精准调控，避免了因地轮打滑而造成施肥量不一致的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的智能施肥装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的智能施肥装置的各部件的连接关系示意图；

图3为本发明实施例提供的智能施肥装置的控制方法流程图；

图4为本发明实施例提供的智能施肥装置的控制方法中步骤S3的流程图。

附图标记：

1、智能交互终端；2、GPRS天线；3、作业状态传感器；4、施肥控制器；5、肥箱；6、卫星定位测速传感器；7、排肥驱动器；8、种箱；9、排种驱动器；10、导种管；11、播种传感器；12、施肥量传感器；13、导肥管；14、排肥轴；15、地轮转速传感器；100、牵引机构；200、施肥机构；300、播种机构；101、地轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。

请参阅图1和图2，本发明提供一种智能施肥装置，该智能施肥装置用于搭载在施肥作业机组上，施肥作业机组包括牵引机构100和施肥机构200，牵引机构100通过牵引部（如拖拉机的三点悬挂的下拉杆）牵引施肥机构200。其中，牵引机构100包括用于驱动施肥作业机组行进的地轮101，施肥机构200包括肥箱5、与肥箱5连通的导肥管13以及用于排肥的排肥轴14。智能施肥装置包括智能交互终端1、施肥控制器4以及与施肥控制器4电性连接的排肥驱动器7、作业状态传感器3、卫星定位测速传感器6以及地轮转速传感器15。

其中，作业状态传感器3设置在牵引机构100的牵引部，用于检测施肥机构200的作业状态，并将作业状态发送至施肥控制器4。具体地，作业状态传感器3主要功能是通过监测施肥机构200的姿态或者悬挂位置等信息来判断施肥机构200是处在抬起还是落下的状态，其中，将施肥机构200处在抬起的状态定义为非施肥作业状态，将施肥机构200处在落下的状态定义为施肥作业状态。

卫星定位测速传感器6设置在施肥作业机组上，具体可固定在施肥机构200的肥箱5上或者牵引机构（拖拉机）100的顶棚上。卫星定位测速传感器6主要功能是通过卫星天线等装置实时监测施肥作业机组的位置和作业速度，并将检测到的施肥作业机组的位置和作业速度发送至施肥控制器4。

地轮转速传感器15设置在地轮101上，用于检测地轮101的转速并根据地轮101的转速来解析施肥作业机组的作业速度，并将检测到的施肥作业机组的作业速度发送至施肥控制器4。

排肥驱动器7的中空输出轴与排肥轴14固定连接，排肥驱动器7可以是电机或者液压马达等执行部件，可替代传统地轮驱动装置，主要用于驱动排肥轴14转动，以使排肥轴14按照施肥控制器4的指令转速进行排肥作业。

智能交互终端1安装在牵引机构100的驾驶室内，方便驾驶员观看和操作，智能交互终端1与施肥控制器4电性连接。施肥控制器4可固定在施肥机构200的机架上。智能交互终端1的主要功能是图形化显示各种作业状态和参数，接收人工输入、直接导入或者无线传输的信息和指令，支持基于测土配方的变量施肥，支持无线远程施肥作业监管，支持CAN连接，可对接智能或者无人拖拉机实现自动作业。

本实施例提供了一种智能施肥装置的控制策略，如下表1所示，本策略根据作业速度和作业状态控制排肥驱动器7的启停实现施肥自动化，综合卫星测速稳定但是信号有延迟以及地轮测速响应快但不准（地轮高速复杂环境下易打滑）优缺点，制定了如下策略：地头低速起步阶段和地尾低速结束阶段排肥量按照地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度控制施肥量，以及中间高速作业阶段排肥量按照卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度控制施肥量，从而实现了施肥作业全程排肥量随速度自适应精准调控。

表1

其中，当施肥机构200处于施肥作业状态，同时地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度大于0时，施肥控制器4根据卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度来确定基准作业速度，并根据基准作业速度和目标施肥量控制排肥驱动器7的转速。其中，基准作业速度为地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度和卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度中的一者。

具体地，当施肥机构200处于施肥作业状态、且地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度大于0以及卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度小于预设阈值n时，施肥控制器4以地轮转速传感器15检测的作业速度作为基准作业速度。施肥控制器4根据地轮转速传感器15检测的作业速度和目标施肥量控制排肥驱动器7的转速，从而控制排肥轴14的转速，进而实现对排肥量的精准调控。

当施肥机构200处于施肥作业状态、且地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度大于0以及卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度大于或等于预设阈值n时，施肥控制器4以卫星定位测速传感器6检测的作业速度作为基准作业速度。施肥控制器4根据卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度和目标施肥量控制排肥驱动器7的转速，从而控制排肥轴14的转速，进而实现对排肥量的精准调控。

其中，预设阈值n为大于0的正数。

在一种实施例中，预设阈值n为3km/h。当地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度大于0，同时卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度大于0且小于3km/h时，则表明施肥作业机组处于地头低速起步阶段或者地尾低速结束阶段；当地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度大于0，同时卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度大于或等于3km/h时，则表明施肥作业机组处于中间高速作业阶段。其中，预设阈值n的数值并不以此为限，具体可根据实际情况而设定。

需要说明的是，基准作业速度是指用于调控排肥轴14的转速参照信息来源是地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度或者卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度。

当施肥机构200处于施肥作业状态，且地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度等于0时，即施肥作业机组还没有开始向前行进，施肥控制器4控制排肥驱动器7停止转动，即此时未开启排肥。

当施肥机构200处于非施肥作业状态时，施肥控制器4控制排肥驱动器7停止转动，即此时未开启排肥。

进一步的，智能施肥装置还包括施肥量传感器12和第一转速传感器，施肥量传感器12和第一转速传感器均与施肥控制器4电性连接。施肥量传感器12设置在导肥管13上，用于检测施肥机构200单位时间内的排肥量（即施肥量），并将排肥量发送至施肥控制器4。第一转速传感器设置在排肥驱动器7的输出轴上，用于检测排肥驱动器7的转速，并将排肥驱动器7的转速发送至施肥控制器4以反馈排肥量控制误差信息。其中，施肥控制器4根据排肥驱动器7的转速以及施肥量传感器12检测的排肥量以计算实际排肥量（即实际施肥量）与目标施肥量的偏差，并根据该偏差调整排肥轴14的转速，以对排肥量进行实时修正。由于排肥轴14的转速与排肥驱动器7的转速是同步的，而排肥轴14的转速直接影响到单位时间内的排肥量，通过设置能够向施肥控制器4反馈排肥驱动器7的转速信息的第一转速传感器，可以实时对实际排肥量进行监控，当检测到实际排肥量与目标施肥量的偏差超出第一预设偏差范围时，施肥控制器4可以通过调整排肥驱动器7的转速从而实现施肥量精准自适应控制。

其中，第一预设偏差即目标施肥量和实际施肥量在施肥作业中允许的误差范围。

在一种实施例中，第一转速传感器可以集成在排肥驱动器7上，即排肥驱动电机自带电机编码器，从而能够向施肥控制器4反馈排肥驱动电机的转速。

在一种实施例中，施肥作业机组上还可以搭载播种机构300，播种机构300连接在施肥机构200上，也就是说本实施例的智能施肥装置兼具施肥和播种的功能。播种机构300包括种箱8、导种管10、播种传感器11、排种驱动器9以及排种轴（未图示）。播种传感器11设置在导种管10上并与施肥控制器4电性连接，播种传感器11用于检测播种机构300单位时间内的播种量，并将播种量发送至施肥控制器4。排种驱动器9与施肥控制器4电性连接，且排种驱动器9的输出轴与排种轴相连接，用于驱动排种轴转动以进行排种作业。

其中，播种机构300和施肥机构200共同由牵引机构100进行牵引，牵引机构100可以同时抬起或落下播种机构300和施肥机构200，以实现施肥和播种同步作业。具体地，当施肥机构200处于施肥作业状态，同时地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度大于0时，施肥控制器4还根据基准作业速度和目标播种量控制排种驱动器9的转速，从而控制排种轴的转动以进行排种作业。

类似的，此处基准作业速度还指用于调控排种轴的转速参照信息来源是地轮转速传感器15检测的施肥作业机组的作业速度或者卫星定位测速传感器6检测的施肥作业机组的作业速度。

进一步的，智能施肥装置还包括第二转速传感器，第二转速传感器设置在排种驱动器9的输出轴上并与施肥控制器4电性连接，第二转速传感器用于检测排种驱动器9的转速，并将排种驱动器9的转速发送至施肥控制器4以反馈播种量控制误差信息。其中，施肥控制器4根据排种驱动器9的转速以及播种传感器11检测的播种量以计算实际播种量与目标播种量的偏差，并根据该偏差调整排种轴的转速，以对播种量进行实时修正。由于排种轴的转速与排种驱动器9的转速是同步的，而排种轴的转速直接影响到单位时间内的播种量，通过设置能够向施肥控制器4反馈排种驱动器9的转速信息的第二转速传感器，可以实时对实际播种量进行监控，当检测到实际播种量与目标播种量的偏差超出第二预设偏差范围时，施肥控制器4可以通过调整排种驱动器9的转速从而实现播种量或排种量的精准自适应控制。

其中，第二预设偏差即目标播种量和实际播种量在播种作业中允许的误差范围。

在一种实施例中，第二转速传感器可以集成在排种驱动器9上，即排种驱动电机自带电机编码器，从而能够向施肥控制器4反馈排种驱动电机的转速。

在一种实施例中，智能施肥装置还可以包括GPRS天线2，GPRS天线2固定在牵引机构100的驾驶室顶棚，通过线缆连接智能交互终端1。

在一种实施例中，智能施肥装置还具有系统自检和报警功能，智能施肥装置的系统加电开机后会自检CAN通讯、无线通讯、卫星信号、传感器等零部件的状态，出现异常智能交互终端1会报警提示。施肥作业时，施肥量传感器也会监控缺肥少肥，当出现缺肥少肥的异常情况智能交互终端1也会报警提示。当排肥马达的转速与目标转速误差加大或者排肥马达的输出轴不转时，系统会自动停止工作并报警“马达转速异常”，提示机手去检查排肥轴是否卡死或者其他硬件故障，以免继续工作造成施肥部件损坏或者施肥量不准。

一般在驱动排肥过程中，更换不同的化肥或者作业环境变化大时都需要进行施肥量的标定，但现有标定过程繁琐，有时需要进行多次标定才能成功。

本实施例的智能施肥装置的智能交互终端1还包括自动标定系统，可快速进行施肥标定，通过程序化施肥标定流程，在智能交互终端1上输入施肥机构作业幅宽、排肥管个数等基本信息，根据智能交互终端1的提示输入标定时排肥驱动马达转速或者目标排肥量信息，系统就会在规定时间或者距离内完成排肥作业，把所排肥量称重输入系统，系统自动算出排肥轴每转的排肥量，有了排肥轴每转的排肥量，系统就会根据目标排肥量和作业速度实时调控排肥驱动马达的转速来实现精准变量施肥，实现了根据界面提示即可简单完成施肥量标定。施肥作业环境变化较大（作业速度、地面颠簸程度、肥量干湿度等因素）或者更换不同化肥时会造成实际施肥量和目标施肥量有较大误差，这时可以启动本系统的动态自动标定功能，系统会在前期排肥量标定的基础上借助施肥量实时反馈信息，形成目标施肥量和实际施肥量的信息闭环，控制系统就会根据施肥量传感器（要提前校正）信息的反馈及时修正单管每转排肥量的参数，直到目标施肥量和实际施肥量控制在允许的误差范围内，完成作业状态下排肥量自动标定。

本实施例提供的智能施肥装置，当进行玉米施肥播种作业时，施肥控制器4根据接收到的卫星定位测速传感器6、地轮转速传感器15的信息判断机组（牵引机构100、施肥机构200和播种机构300）行进速度，再根据接收到的作业状态传感器3的信号判断作业机具（施肥机构200和播种机构300）所处的状态，当同时满足机组行进速度不为零和作业机具已下放时，施肥控制器4分别控制排肥驱动器7和排种驱动器9进行施肥和播种作业，并根据作业速度的大小选择排肥轴和排种轴的转速参照信息来源是地轮转速还是卫星测速，并根据速度的大小和所设定的目标施肥量、目标播种量来调控排肥驱动器7和排种驱动器9的转速，排肥驱动器7和排种驱动器9的转速精度可由自带编码器反馈信息，排肥量和播种量分别由施肥量传感器12和播种传感器11进行实时监测反馈，实现播种施肥量精准自适应控制。

请参阅图3和图4，本发明实施例还提供了上述智能施肥装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，施肥作业时，施肥控制器接收作业状态传感器检测的施肥机构的作业状态，并判断施肥机构是否处于施肥作业状态，若是，则执行步骤S2，否则执行步骤S4。

其中，步骤S1包括以下步骤：

步骤S101，施肥控制器接收作业状态传感器检测的施肥机构的作业状态；

步骤S102，判断施肥机构是否处于施肥作业状态。

步骤S2，施肥控制器接收地轮转速传感器解析的施肥作业机组的作业速度，并判断地轮转速传感器解析的作业速度是否大于0，若是，则执行步骤S3，否则执行步骤S4。

其中，步骤S2包括以下步骤：

步骤S201，施肥控制器接收地轮转速传感器解析的施肥作业机组的作业速度；

步骤S202，判断地轮转速传感器解析的作业速度是否大于0。

步骤S3，施肥控制器接收卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度，根据卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度确定基准作业速度，并根据基准作业速度和目标施肥量控制排肥驱动器的转速。

其中，施肥控制器接收卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度，并根据卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度确定基准作业速度的步骤包括：

步骤S31，施肥控制器判断卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度是否小于预设阈值，若是，则执行步骤S32，否则执行步骤S33；

步骤S32，施肥控制器以地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度作为基准作业速度；

步骤S33，施肥控制器以卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度作为基准作业速度。

步骤S4，施肥控制器控制排肥驱动器停止转动。

其中，基准作业速度指用于调控排肥轴的转速参照信息来源是地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度或者卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度；预设阈值的参数具体可参照上述实施例中的描述，此处不再赘述。

在步骤S1之前即施肥作业之前，控制方法还可以包括以下准备步骤：智能交互终端加电启动参数初始化模块，读取或者输入播种施肥机具（施肥机构和播种机构）基本物理参数信息、目标施肥量、目标播种量等参数信息。

在本实施例中，施肥控制器通过卫星定位测速传感器、地轮转速传感器、作业状态传感器等传感装置采集施肥作业机组作业状态和作业环境等信息，并按设定好的施肥策略方法进行施肥作业，根据目标施肥量、作业状态、作业速度等信息调控排肥轴的转速进行变量施肥作业。从而能够智能化精准控制施肥量，按需施肥，提高肥料的利用率，有利于我国农业绿色高效的长远发展。

在一种实施例中，智能施肥装置还包括与施肥控制器电性连接的第一转速传感器。因此本实施例在步骤S3之后，控制方法还可以包括以下步骤：

步骤S301，施肥控制器接收施肥量传感器检测的施肥机构单位时间内的排肥量，以及第一转速传感器检测的排肥驱动器的转速，并根据排肥驱动器的转速以及排肥量计算实际排肥量与目标施肥量的偏差；

步骤S302，施肥控制器根据实际排肥量与目标施肥量的偏差调整排肥轴的转速。

由此，可通过第一转速传感器实时对实际排肥量进行监控，当检测到实际排肥量与目标施肥量的偏差超出第一预设偏差范围时，施肥控制器可以通过调整排肥驱动器的转速从而实现施肥量精准自适应控制。

在一种实施例中，施肥作业机组上还可以搭载播种机构，播种机构连接在施肥机构上，即智能施肥装置兼具施肥和播种的功能。因此本实施例在步骤S3之后，控制方法还可以包括以下步骤：

步骤S303，施肥控制器接收播种传感器检测的播种机构单位时间内的播种量，以及第二转速传感器检测的排种驱动器的转速，并根据排种驱动器的转速以及播种量计算实际播种量与目标播种量的偏差；

步骤S304，施肥控制器根据实际播种量与目标播种量的偏差调整排种轴的转速。

由此，可通过第二转速传感器实时对实际播种量进行监控，当检测到实际播种量与目标播种量的偏差超出第二预设偏差范围时，施肥控制器可以通过调整排种驱动器的转速从而实现播种量的精准自适应控制。

综上，本发明实施例提供的智能施肥装置及其控制方法，采用电控驱动排肥替代了传统的地轮驱动排肥，避免了因驱动地轮打滑造成排肥不均的现象，提高了施肥质量的稳定性。并利用作业状态传感装置和机组行走速度组合判断施肥作业状态，通过控制排肥驱动装置（电机/液压马达）能够自动实现排肥的开始和终止。并且还结合施肥作业速度和目标施肥量，实时控制排肥驱动装置，通过改变排肥轴转速来控制施肥量。施肥控制策略地头低速作业时采取反应及时的地轮作业速度，高速作业时采用稳定的卫星测速，这样既避免了高速作业因地轮打滑造成的施肥量不均，也解决了地头启动和结束作业时因卫星信号延时造成施肥控制不及时的问题。

并且，施肥控制器会根据排肥驱动装置上的转速传感器实时反馈调整排肥轴转速，保证了排肥量的精度，也会检测排肥轴转速的异常，自动停止排肥作业并报警，避免了继续工作造成排肥部件的损坏。另外，智能施肥装置还能基于施肥量实时监测反馈，通过施肥控制器调控单管排肥量的参数，实现施肥量动态自动标定，节省了成本，提高了效率。此外，还实现了目标施肥量参数化设置，替代了传统施肥机通过更换传动链轮来调节施肥量的方式，操作简单快速，目标施肥量可便捷的精准调控。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能施肥装置，用于搭载在施肥作业机组上，所述施肥作业机组包括牵引机构和施肥机构，所述施肥机构包括用于排肥的排肥轴，所述牵引机构包括用于驱动所述施肥作业机组行进的地轮，其特征在于，所述智能施肥装置包括施肥控制器以及与所述施肥控制器电性连接的排肥驱动器、作业状态传感器、卫星定位测速传感器以及地轮转速传感器；

其中，所述作业状态传感器设置在所述牵引机构的牵引部，用于检测所述施肥机构的作业状态，并将所述作业状态发送至所述施肥控制器；

所述排肥驱动器的输出轴与所述排肥轴相连接，用于驱动所述排肥轴转动以进行排肥作业；

所述卫星定位测速传感器设置在所述施肥作业机组上，用于检测所述施肥作业机组的位置和作业速度，并将检测到的所述施肥作业机组的位置和作业速度发送至所述施肥控制器；

所述地轮转速传感器设置在所述地轮上，用于检测所述地轮的转速并根据所述地轮的转速解析所述施肥作业机组的作业速度，并将检测到的所述施肥作业机组的作业速度发送至所述施肥控制器；

当所述施肥机构处于施肥作业状态，并且所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度大于0时，所述施肥控制器根据所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度来确定基准作业速度，并根据所述基准作业速度和目标施肥量控制所述排肥驱动器的转速，其中，所述基准作业速度为所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度和所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度中的一者。

2.根据权利要求1所述的智能施肥装置，其特征在于，当所述施肥机构处于施肥作业状态、且所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度大于0以及所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度小于预设阈值时，所述施肥控制器以所述地轮转速传感器检测的作业速度作为所述基准作业速度；

当所述施肥机构处于施肥作业状态、且所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度大于0以及所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度大于或等于预设阈值时，所述施肥控制器以所述卫星定位测速传感器检测的作业速度作为所述基准作业速度。

3.根据权利要求1或2所述的智能施肥装置，其特征在于，当所述施肥机构处于施肥作业状态，且所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度等于0时，所述施肥控制器控制所述排肥驱动器停止转动；

当所述施肥机构处于非施肥作业状态时，所述施肥控制器控制所述排肥驱动器停止转动。

4.根据权利要求2所述的智能施肥装置，其特征在于，所述施肥机构还包括导肥管，所述智能施肥装置还包括施肥量传感器和第一转速传感器，所述施肥量传感器和所述第一转速传感器均与所述施肥控制器电性连接；

所述施肥量传感器设置在所述导肥管上，用于检测所述施肥机构单位时间内的排肥量，并将所述排肥量发送至所述施肥控制器；

所述第一转速传感器设置在所述排肥驱动器的输出轴上，用于检测所述排肥驱动器的转速，并将所述排肥驱动器的转速发送至所述施肥控制器；

所述施肥控制器根据所述排肥驱动器的转速以及所述排肥量以计算实际排肥量与所述目标施肥量的偏差，并根据所述偏差调整所述排肥轴的转速。

5.根据权利要求4所述的智能施肥装置，其特征在于，所述施肥作业机组上还搭载有播种机构，所述播种机构包括导种管、播种传感器、排种驱动器以及排种轴；

所述播种传感器设置在所述导种管上并与所述施肥控制器电性连接，所述播种传感器用于检测所述播种机构单位时间内的播种量，并将所述播种量发送至所述施肥控制器；

所述排种驱动器与所述施肥控制器电性连接，且所述排种驱动器的输出轴与所述排种轴相连接，用于驱动所述排种轴转动以进行排种作业；

当所述施肥机构处于施肥作业状态，并且所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度大于0时，所述施肥控制器根据所述基准作业速度和目标播种量控制所述排种驱动器的转速。

6.根据权利要求5所述的智能施肥装置，其特征在于，所述智能施肥装置还包括第二转速传感器，所述第二转速传感器设置在所述排种驱动器的输出轴上并与所述施肥控制器电性连接，所述第二转速传感器用于检测所述排种驱动器的转速，并将所述排种驱动器的转速发送至所述施肥控制器；

所述施肥控制器根据所述排种驱动器的转速以及所述播种量以计算实际播种量与所述目标播种量的偏差，并根据所述实际播种量与所述目标播种量的偏差调整所述排种轴的转速。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的智能施肥装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，施肥作业时，所述施肥控制器接收所述作业状态传感器检测的所述施肥机构的作业状态，并判断所述施肥机构是否处于施肥作业状态，若是，则执行步骤S2，否则执行步骤S4；

步骤S2，所述施肥控制器接收所述地轮转速传感器解析的所述施肥作业机组的作业速度，并判断所述地轮转速传感器解析的所述作业速度是否大于0，若是，则执行步骤S3，否则执行步骤S4；

步骤S3，所述施肥控制器接收所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度，根据所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度确定基准作业速度，并根据所述基准作业速度和目标施肥量控制所述排肥驱动器的转速；

步骤S4，所述施肥控制器控制所述排肥驱动器停止转动。

8.根据权利要求7所述的智能施肥装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述施肥控制器接收所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度，并根据所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度确定基准作业速度的步骤包括：

步骤S31，所述施肥控制器判断所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度是否小于预设阈值，若是，则执行步骤S32，否则执行步骤S33；

步骤S32，所述施肥控制器以所述地轮转速传感器检测的施肥作业机组的作业速度作为基准作业速度；

步骤S33，所述施肥控制器以所述卫星定位测速传感器检测的施肥作业机组的作业速度作为基准作业速度。

9.根据权利要求8所述的智能施肥装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，所述控制方法还包括以下步骤：

步骤S301，所述施肥控制器接收施肥量传感器检测的所述施肥机构单位时间内的排肥量，以及第一转速传感器检测的所述排肥驱动器的转速，并根据所述排肥驱动器的转速以及所述排肥量计算实际排肥量与目标施肥量的偏差；

步骤S302，所述施肥控制器根据所述实际排肥量与所述目标施肥量的偏差调整所述排肥轴的转速。

10.根据权利要求9所述的智能施肥装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，所述控制方法还包括以下步骤：

步骤S303，所述施肥控制器接收播种传感器检测的播种机构单位时间内的播种量，以及第二转速传感器检测的排种驱动器的转速，并根据所述排种驱动器的转速以及所述播种量计算实际播种量与目标播种量的偏差；

步骤S304，所述施肥控制器根据所述实际播种量与所述目标播种量的偏差调整排种轴的转速。