肥量配比全变量施肥装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种肥量配比全变量施肥装置，包括三个肥料箱、与三个肥料箱分别对应的三排排肥器、三个排肥轴和三个排肥轴驱动电机及混掺落肥管、混掺搅龙、搅龙驱动电机、落肥管固定板和电器控制部分；本实用新型专利技术是在电气控制部分的控制下，在线实时实现精确的氮、磷、钾元素肥量和配比全变量智能施肥控制，更容易平衡土壤肥力分布的时空差异与作物营养需求差异的矛盾。装置结构简单，排肥过程时滞小，依据变量施肥处方和装置所处地理位置，不需要驾驶员管理，操作极为方便。本实用新型专利技术将肥料的混掺工艺从工厂化混掺后置到施肥作业过程中，消除了混掺（BB）肥在储运过程中的肥料颗粒容易分层，造成包装内养分分布不均匀的问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是农业机械
的一种智能施肥装置，特别涉及一种可同时在线调整颗粒肥料各主要营养元素的配比和排肥量的全变量施肥装置及其控制方法。
技术介绍
作为植物生长的养分来源，化肥中的三种主要常量营养元素氮、磷、钾可以大大提 高农产品的产量和品质。我国开展的精准农业大范围的平衡施肥和配方施肥，其主要目的是根据土壤营养状况和作物确定合理的氮磷钾等主要营养元素的配比和施肥量。一方面，目前我国肥料市场以颗粒肥为主。其中，单元颗粒肥料只含有一种主要营养元素，主要有尿素、过磷酸钙、氯化钾等。颗粒复合肥主要有二元复合肥料(含有氮、磷、钾中的两种元素组合)和三元颗粒复合肥料(含有氮、磷、钾三种元素)。其优点在于氮、磷、钾含量高，营养元素种类较多，一次施用可同时供应作物两种以上的营养元素。然而复合肥也存在两个主要缺点①养分比例固定，难以满足不同土壤和各种作物的差异化需求。②各种养分在土壤中运动速率各不相同，被土壤固定和流失的程度不同，因而在施用时间、施肥位置等很难满足精准施肥技术的要求。国外发展很快的另一种肥料散装掺混肥料(Bulk Blending Fertilizer,简称BB肥)是将几种颗粒状由单一肥料或复合肥料按一定的比例掺混而成的一种复混肥料。其特点是①养分全面，浓度高，相比复合肥可以少施40% ;②氮磷钾及微量元素的配比灵活，可根据作物营养、土壤肥力和产量水平等条件的不同而灵活调整生产线上的混掺比例，弥补了一般通用型复合肥因固定养分配比而容易造成某种养分不足或过剩的缺点。BB肥可以提高农作物施肥的针对性、降低施肥成本，是测土配方施肥技术的最理想载体。然而这种BB肥的按照配比混掺是在生产流水线上可调的，一旦混掺完成后氮、磷、钾比例不再可调。另一方面，随着环保意识和农业生产可持续发展的呼声日益增强，人们逐渐意识到化肥的过量使用会改变土壤结构，进而对环境造成破坏，精准农业作为可行的解决方案已经被社会广为接受。作为精准农业重要内容之一，精准变量施肥技术根据小尺度田块之间不同的土壤营养分布和作物养分需求差异，施以不同质量和不同比例的肥料，从而减少施肥量、提高肥料利用率。理想的变量施肥应该依据土壤营养情况和作物目标产量决策施肥作业处方，该处方不仅要求各个局部网格点的施肥量，还应当有相应的主要营养成分，特别是氮、磷、钾的配比处方，然后施肥装备根据其行进速度和当前机具位置，自动实时调整主要营养元素的施肥量和配比。经对现有技术文献检索发现，中国专利技术专利“精准变量施肥机”，申请号02149019，该专利公开了一种变量施肥机通过三点悬挂机构与行走机械挂接的变量施肥机，变量施肥机通过液压马达调节排肥轮转速可以调整的施肥量，该机同时具有旋耕功能。该机配备的排肥箱和排肥器，可以完成一种复合肥或单一肥料的肥量调整。中国专利技术专利“开口转速双调节精确变量播种施肥机”，专利号200510028681. 3，该专利公开了一种开口转速双调节精确变量播种施肥机，三点悬挂与播种施肥机机架连接，可以在作业过程中完成旋耕、播种和施肥三种功能。变量施肥机控制器通过控制排肥播种轴的开度和转速PID调节，完成肥料箱中的一种复合肥或单一肥料的肥量调整。上述两种用于排施颗粒肥料的变量施肥机均能按照施肥处方的要求完成一种复合肥或单元肥料排肥量的调整。但是其缺点也很明显①肥料的配比受到复合肥中主要营养比例和种类的限制，因而不能针对土壤营养分布和作物长势差异，在不同施肥网格中实现营养成分的按需配比。②测土配方施肥和精准变量施肥中使用的施肥处方包含的氮磷钾比例信息无法由此类变量施肥机完成，这样就不能完全实现精准农业的思想。特别是随着颗粒肥的发展已为肥料在线配比调节做好了肥料上的准备，现有变量施肥机仅能调整排肥量而不能调整投入的营养元素配比带来的功能缺失问题愈来愈明显。经进一步检索发现，中国专利技术专利“一种水稻智能变量施肥机及其变量施肥方法”，专利号201010017129. 5，该专利公开了一种水稻智能变量施肥机及其变量施肥方法，该变量施肥方法通过高光谱遥感系统和图像采集系统的信息融合，检测水稻的N，P，K含量，并根据其营养盈亏状况对水稻进行按需施肥。但是其排肥机构是通过输肥搅龙分别将氮、磷、钾肥输送至混流室，这种输肥搅龙排肥方式无法进行精确排肥量控制。混掺机构采用在混流室中的氮、磷、钾肥进行混合搅匀操作，经外槽轮排肥器进行排肥。但是，当随着牵弓丨机具的行进，农田所需氮、磷、钾肥的混掺比例发生变化时，由于混流室内已存在混合好的氮、磷、钾肥成分，经过螺旋搅龙的混掺，混掺后的营养元素比例并不是所目前农田网格节点所需要的元素配比，其变量施肥控制的时滞很大，因而不能根据农田网格节点的不同而实时在线控制所需要的氮、磷、钾元素肥量和配比变量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种肥量配比全变量施肥装置，是一种排肥量和营养元素配比全变量的智能施肥装置，该装置具有变量施肥时滞小和响应快的特点，可以根据牵引机具行进的速度及施肥装置位置所在的农田网格节点的不同而实时计算控制不同农田网格节点所需要的氮、磷、钾元素肥量和配比变量。一种肥量配比全变量施肥装置，包括三个肥料箱、与三个肥料箱分别对应的三排排肥器、三个排肥轴和三个排肥轴驱动电机及混掺落肥管、混掺搅龙、搅龙驱动电机和落肥管固定板。所述的排肥器分别位于其对应的肥料箱下部，通过螺栓与肥料箱底部固联接；所述的排肥器采用外槽轮式排肥器，由排肥漏斗、排肥外槽轮和用于固定的挡板、销钉组成；所述的排肥漏斗位于排肥外槽轮上方，排肥漏斗底部端面与排肥器上端面对接，使肥料从肥料箱流入排肥器；与每个肥料箱对应的一排排肥器的每个排肥外槽轮均安装在同一排肥轴上，三个肥料箱对应三个排肥轴，分别由对应的排肥轴驱动电机驱动。排肥轴驱动电机安装在施肥装置机架上，排肥轴驱动电机轴经一对减速齿轮与排肥轴相联。所述的混掺落肥管包括排肥管和混肥部；所述的三排排肥器中每一列对应的三个排肥器组成一个排肥器混掺单元，每个排肥器混掺单元的排肥器出口通过混掺落肥管的上部排肥管连接至混掺落肥管的混肥部，混肥部内安装有对应的混掺搅龙，每一排混掺搅龙都通过一个搅龙转轴联在一起，通过搅龙驱动电机驱动搅龙转轴，经混掺搅龙搅拌后进行三种不同肥料的均匀混掺。排肥轴驱动电机通过控制排肥轴转速，从而控制该排肥器的排肥率。通过控制三个排肥轴转速可以分别控制每个肥料箱的排肥量，从而使三个肥料箱装填的不同单元肥料或复合肥分别按氮磷钾三营养元素的比例进行均匀混掺。由于混掺搅龙混掺过程时滞很小，因而能够在电气控制部分的控制下实现精确的氮、磷、钾元素肥量和配比变量施肥控制。所述电气控制部分包括GPS接收模块、变量施肥控制器、GPRS无线通讯模块、三个排肥轴控制模块，上述模块集成安装在电气控制柜中，可安装到挂载本专利技术施肥装置的牵引机具上。所述电气控制部分还包括用于检测排肥轴转速的编码器传感器、牵引机具行进速度传感器以及为排肥轴驱动电机和变量施肥控制器等提供电源的蓄电池。GPS接收模块、GPRS无线通讯模块和变量施肥控制器通过串口通信方式联接，进行信息传递和控制命令的发送。所述的GPS接收模块用于获取作业机具的地理位置信息，并通过串口发送到变量施肥控制器。接收天线安装在拖拉机驾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苑进，刘雪美，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：实用新型
国别省市：