本發(fā)明涉及精細(xì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種施肥設(shè)備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

精細(xì)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的一個(gè)分支，其目的在于提高農(nóng)業(yè)中各種資源的利用率，減少資源浪費(fèi)。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，精密播種機(jī)構(gòu)逐漸代替了傳統(tǒng)的播種機(jī)構(gòu)，目前的精細(xì)播種機(jī)大多數(shù)使用的是機(jī)械式和氣力式播種機(jī)，播種機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，播種機(jī)構(gòu)的封閉性以及作業(yè)速度的提高導(dǎo)致很難使用人工去判斷作業(yè)質(zhì)量。例如在作業(yè)過(guò)程中，由于田間地面的復(fù)雜性，導(dǎo)致播種機(jī)輪胎打滑，此時(shí)若不進(jìn)行播種和肥量的控制，將導(dǎo)致播種以及肥量不均。種子和肥量的不均勻性又將導(dǎo)致在農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中由于肥料不均而產(chǎn)生生長(zhǎng)不一致性，這給田間管理以及收獲帶來(lái)了難題，不便于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的實(shí)施，同時(shí)若施肥量過(guò)少，造成田間作物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)不足，減少作物產(chǎn)量，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，若施肥量過(guò)多，容易出現(xiàn)燒苗現(xiàn)象，造成大量種子及肥料等資源的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有施肥技術(shù)隨著施肥設(shè)備移動(dòng)速度的變化會(huì)造成施肥量無(wú)法達(dá)到最近標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，提供一種施肥設(shè)備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，所采用的技術(shù)方案是：

一種施肥設(shè)備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)肥料流量信息的檢測(cè)單元i、用于檢測(cè)機(jī)械行走速度信息的檢測(cè)單元ii、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊ii、電源模塊、處理器模塊、執(zhí)行模塊和顯示模塊，電源模塊為檢測(cè)單元i、檢測(cè)單元ii、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊ii、處理器模塊、執(zhí)行模塊和顯示模塊提供所需電能，檢測(cè)單元i和檢測(cè)單元ii通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊1與處理器模塊連接，處理器模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊ii將信號(hào)輸出給執(zhí)行單元和顯示單元，

檢測(cè)單元i包含壓電薄膜和信號(hào)調(diào)理電路，通過(guò)與自動(dòng)施肥設(shè)備中肥料存儲(chǔ)裝置連接的壓電薄膜來(lái)檢測(cè)肥料流量變化信息，壓電薄膜根據(jù)不同的施肥流量下剩余肥料對(duì)其壓力不同產(chǎn)生不同的感應(yīng)信號(hào)，壓電薄膜產(chǎn)生的感應(yīng)信號(hào)測(cè)得肥料流量信息，并將肥料流量信息通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i傳輸給處理器模塊，

檢測(cè)單元ii包含差分gps基準(zhǔn)臺(tái)、車(chē)載gps收發(fā)模塊和gps信號(hào)調(diào)理模塊，差分gps基準(zhǔn)臺(tái)對(duì)車(chē)載gps收發(fā)模塊檢測(cè)到的gps信息進(jìn)行差分處理得到速度信息，速度信息經(jīng)過(guò)gps信號(hào)調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換為plc可處理的數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i傳輸給處理器模塊；

處理器模塊對(duì)速度信息和流量信息進(jìn)行處理后發(fā)出指令控制執(zhí)行單元?jiǎng)幼鞑⒔Y(jié)果通過(guò)顯示單元輸出。

所述的執(zhí)行單元為播量調(diào)節(jié)單元。

所述的處理器模塊采用plc控制器。

所述的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i和無(wú)線(xiàn)傳輸模塊ii均采用jf24d收發(fā)模塊，jf24d收發(fā)模塊的pin1接3.2v直流電源電源正極，pin10接地，pin2接輸出數(shù)據(jù)端口，pin5接輸入數(shù)據(jù)端口。

利用所述的一種施肥設(shè)備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

步驟一:通過(guò)田間試驗(yàn)采集不同的作業(yè)速度v對(duì)應(yīng)的播量l，建立變量施肥標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

步驟二：檢測(cè)單元1檢測(cè)播種機(jī)gps速度信息，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖速度信號(hào)v1；同時(shí)檢測(cè)單元2檢測(cè)種肥流量信息，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖流量信號(hào)l1；同時(shí)將v1信號(hào)和l1信號(hào)傳輸給處理器模塊；

步驟三：處理器模塊對(duì)步驟二中獲取的速度信號(hào)v1和流量信號(hào)l1進(jìn)行處理，包括如下步驟：

a)將檢測(cè)的v1信號(hào)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)得到理論的播量l0；

b)將檢測(cè)的l1信號(hào)與理論播量l0進(jìn)行比較，如果l1>l0，計(jì)算種肥流量誤差值δs，根據(jù)誤差信息輸出種肥流量控制信號(hào)，控制執(zhí)行單元減小種肥流量，使其達(dá)到理論值l0；l1<l0，計(jì)算播量誤差值δs，根據(jù)誤差信息輸出種肥流量控制信號(hào)，控制執(zhí)行單元增大種肥流量，使其達(dá)到理論值l0；l1=l0，此時(shí)表示播量與理論值接近，保持種肥流量不變；

步驟四：將步驟二中檢測(cè)到的播量信息l1以及gps位置信息和步驟三中計(jì)算得出的實(shí)際播量信息l0傳輸至顯示單元中顯示，以便于用戶(hù)通過(guò)播種機(jī)駕駛艙中的顯示器及時(shí)查看播量及位置信息。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明益于提高目前播種機(jī)施肥作業(yè)過(guò)程的效率，精確控制施肥量，保證了田間作物需要的營(yíng)養(yǎng)信息，即可避免施肥量過(guò)大造成燒苗現(xiàn)象的產(chǎn)生，節(jié)省肥料，又可避免因施肥量不足，造成二次追肥，節(jié)省人力物力，有助于提高產(chǎn)量，節(jié)省資源，可為農(nóng)民帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為速度與施肥量同步控制裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖2為速度與施肥量同步控制系統(tǒng)方塊圖。

具體實(shí)施方式

圖中所示，具體實(shí)施方式如下：

一種施肥設(shè)備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)肥料流量信息的檢測(cè)單元i、用于檢測(cè)機(jī)械行走速度信息的檢測(cè)單元ii、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊ii、電源模塊、處理器模塊、執(zhí)行模塊和顯示模塊，電源模塊為檢測(cè)單元i、檢測(cè)單元ii、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊ii、處理器模塊、執(zhí)行模塊和顯示模塊提供所需電能，檢測(cè)單元i和檢測(cè)單元ii通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊1與處理器模塊連接，處理器模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊ii將信號(hào)輸出給執(zhí)行單元和顯示單元，

檢測(cè)單元i包含壓電薄膜和信號(hào)調(diào)理電路，通過(guò)與自動(dòng)施肥設(shè)備中肥料存儲(chǔ)裝置連接的壓電薄膜來(lái)檢測(cè)肥料流量變化信息，壓電薄膜根據(jù)不同的施肥流量下剩余肥料對(duì)其壓力不同產(chǎn)生不同的感應(yīng)信號(hào)，壓電薄膜產(chǎn)生的感應(yīng)信號(hào)測(cè)得肥料流量信息，并將肥料流量信息通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i傳輸給處理器模塊，

信號(hào)調(diào)理電路包含運(yùn)算放大器電路，adc0809芯片，集成采樣保持器lf398。檢測(cè)信號(hào)通過(guò)集成采樣保持器lf398，然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大，再通過(guò)adc0809芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給信號(hào)處理模塊。

檢測(cè)單元ii包含差分gps基準(zhǔn)臺(tái)、車(chē)載gps收發(fā)模塊和gps信號(hào)調(diào)理模塊，差分gps基準(zhǔn)臺(tái)對(duì)車(chē)載gps收發(fā)模塊檢測(cè)到的gps信息進(jìn)行差分處理得到速度信息，速度信息經(jīng)過(guò)gps信號(hào)調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換為plc可處理的數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i傳輸給處理器模塊；gps輸出的速度信號(hào)為實(shí)際位移速度信號(hào)，例如當(dāng)作業(yè)機(jī)械輪胎打滑時(shí)，并不產(chǎn)生位移信號(hào)，此時(shí)速度為零,可以避免施肥。

在施肥的作業(yè)過(guò)程中，由于田間地形的復(fù)雜性，采用檢測(cè)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速或地輪的轉(zhuǎn)速，常常會(huì)出現(xiàn)誤差。本設(shè)計(jì)采用gps監(jiān)測(cè)速度與位置信號(hào)，提高了檢測(cè)作業(yè)速度的精度及位置信息。

本實(shí)施方式采用壓電傳感器來(lái)檢測(cè)排種管中肥料流量信息，根據(jù)肥料在排種管中流動(dòng)，肥料對(duì)壓電薄膜的壓力信號(hào)隨著播量機(jī)流速信息的不同而產(chǎn)生不同的電信號(hào)，根據(jù)matlab對(duì)不同的電信號(hào)與流量進(jìn)行典型的相關(guān)性分析，得出線(xiàn)性回歸模型，從而根據(jù)對(duì)電信號(hào)的檢測(cè)，根據(jù)模型，得出肥料流量流速信息。顯示單元通過(guò)結(jié)合gps衛(wèi)星地圖，可記錄并顯示相關(guān)位置的施肥量信息。

處理器模塊對(duì)速度信息和流量信息進(jìn)行處理后發(fā)出指令控制執(zhí)行單元?jiǎng)幼鞑⒔Y(jié)果通過(guò)顯示單元輸出。執(zhí)行單元包含播量調(diào)節(jié)單元，播量監(jiān)測(cè)單元以及排種排肥單元，將播量實(shí)時(shí)反饋到處理器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)播量的閉環(huán)控制，同時(shí)根據(jù)gps輸出的速度信息對(duì)播量進(jìn)行調(diào)整。

所述的執(zhí)行單元為播量調(diào)節(jié)單元。

所述的處理器模塊采用plc控制器。

所述的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊i和無(wú)線(xiàn)傳輸模塊ii均采用jf24d收發(fā)模塊，jf24d收發(fā)模塊的pin1接3.2v直流電源電源正極，pin10接地，pin2接輸出數(shù)據(jù)端口，pin5接輸入數(shù)據(jù)端口。

一種利用所述的一種施肥設(shè)備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

步驟一:通過(guò)田間試驗(yàn)采集不同的作業(yè)速度v對(duì)應(yīng)的播量l，建立變量施肥標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

步驟二：檢測(cè)單元1檢測(cè)播種機(jī)gps速度信息，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖速度信號(hào)v1；同時(shí)檢測(cè)單元2檢測(cè)種肥流量信息，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖流量信號(hào)l1；同時(shí)將v1信號(hào)和l1信號(hào)傳輸給處理器模塊；

步驟三：處理器模塊對(duì)步驟二中獲取的速度信號(hào)v1和流量信號(hào)l1進(jìn)行處理，包括如下步驟：

a)將檢測(cè)的v1信號(hào)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)得到理論的播量l0；

b)將檢測(cè)的l1信號(hào)與理論播量l0進(jìn)行比較，如果l1>l0，計(jì)算種肥流量誤差值δs，根據(jù)誤差信息輸出種肥流量控制信號(hào)，控制執(zhí)行單元減小種肥流量，使其達(dá)到理論值l0；l1<l0，計(jì)算播量誤差值δs，根據(jù)誤差信息輸出種肥流量控制信號(hào)，控制執(zhí)行單元增大種肥流量，使其達(dá)到理論值l0；l1=l0，此時(shí)表示播量與理論值接近，保持種肥流量不變；

步驟四：將步驟二中檢測(cè)到的播量信息l1以及gps位置信息和步驟三中計(jì)算得出的實(shí)際播量信息l0傳輸至顯示單元中顯示，以便于用戶(hù)通過(guò)播種機(jī)駕駛艙中的顯示器及時(shí)查看播量及位置信息。

優(yōu)選的，首先在田間作業(yè)時(shí)，通過(guò)小型便攜式基站的安裝，通過(guò)基站之間相互通信，應(yīng)用差分處理，提高基站位置定位的準(zhǔn)確性。通過(guò)車(chē)載gps與基站之間的通信，提高gps定位以及測(cè)速的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，gps信號(hào)可通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)處理電路轉(zhuǎn)化為plc可直接處理的速度信號(hào)，plc通過(guò)對(duì)gps速度信號(hào)的處理，實(shí)施對(duì)執(zhí)行單元的控制。

優(yōu)選的，顯示單元自帶arm處理器，gps信號(hào)可將速度與播量信號(hào)通過(guò)自開(kāi)發(fā)的田間種肥作業(yè)管理軟件顯示在顯示屏中，同時(shí)可記錄相關(guān)地圖信息，用戶(hù)可在顯示屏中觀察到不同地塊的施肥量信息。

優(yōu)選的，通過(guò)播量檢測(cè)單元對(duì)播量信息的檢測(cè)并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給plc處理器，plc處理器根據(jù)作業(yè)位移及速度信號(hào)做出對(duì)播量控制器的控制信號(hào)，同時(shí)接收反饋的播量信號(hào)，實(shí)時(shí)做出對(duì)播量控制器的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明所列舉的技術(shù)方案和實(shí)施方式并非是限制，與本發(fā)明所列舉的技術(shù)方案和實(shí)施方式等同或者效果相同方案都在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。