用于农业生产的智能施肥控制方法及装置

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及用于农业生产的智能施肥控制方法及装置。

背景技术

施肥装置是用于田间施放各种化学肥料(颗粒肥、液肥)、厩肥、粪肥等的机械，施肥机械主要用于在耕地前施放基肥，其中常见的一种精准化施肥方式是放射沟(辐射状)施肥，其具体的操作方式是：由树冠下向外开沟，里面一端起自树冠外缘投影下稍内，外面一端延伸到树冠外缘投影以外；沟的条数4-8条，宽与深由肥料多少而定，施肥后覆土；这种施肥方法伤根少，能促进根系吸收，适于成年树，第二年施肥时，沟的位置应错开。这种施肥方式在挖环状分布的施肥沟的过程中，大多依靠人力进行挖掘，十分的费事费力，而小部分采用挖沟机械进行挖沟时，则存在对于挖沟的深度难以进行精准控制的问题，容易伤及树木根部。

经检索CN113973537A公开了一种用于农业生产的智能化精准施肥装置，本该装置可以更为方便快速地实现放射沟施肥操作，对于施肥过程实现了智能化精准控制。

但是经本发明人探索发现该技术方案仍然存在至少以下缺陷：

第一该方案通过挖斗向外扩张来进行挖坑操作，对于松散土壤该方案较为实用，但对于硬质土壤无法大大较好的开挖效果，因此需要改变开挖方式，其次是该方案对于肥料的投放量无法做到精准控制，单片土地内部的微量元素含量各不相同，施肥量过多会造成作物生长过于迅速，从而导致坐果率下降，施肥量过低则会导致作物生长缓慢，因此需要做到智能化施肥，提高作物生长效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出用于农业生产的智能施肥控制方法及装置，以解决上述的问题。

基于上述目的，本发明提供了用于农业生产的智能施肥控制方法及装置。

用于农业生产的智能施肥控制装置，包括安装底座，所述安装底座底部一端中间位置处设有第一安装架，所述第一安装架下部横向转动插设有轮轴，所述轮轴外周面套设有行走轮，所述安装底座底部远离行走轮一端对称设有转向轮，所述安装底座靠近行走轮一端设有开挖沟槽的三角沟头，所述安装底座底部设有用于控制三角沟头振动的联动挤压组件，所述轮轴一端设有用于控制三角沟头运动的驱动组件，所述安装底座远离三角沟头一端横向对称设有连接座，所述连接座均竖向转动插设有转轴，所述转轴底部均设有用于回填土壤的土壤回填组件，所述安装底座顶部靠近行走轮一端竖向插设有输料管，所述输料管顶部设有储料仓，所述输料管内部对称设有挡料板，所述挡料板顶端均插设有转杆，所述转杆均转动贯穿于输料管外壁。

进一步的，联动挤压组件包括有竖向对称设于安装底座底部的吊杆，所述吊杆下部均横向滑动插设有滑杆，所述滑杆一端均与三角沟头端部固连，所述轮轴两端均套设有不规则凸轮，所述不规则凸轮凸起部位均与相邻一侧的滑杆端部滑动相抵。

通过上述技术方案，利用不规则凸轮对滑杆端部形成挤压，进而控制三角沟头对土壤形成挤压，使得土壤开槽效果更加。

进一步的，驱动组件包括有设于安装底座底部的驱动电机，所述驱动电机输出轴同轴设有驱动轴，所述驱动轴外周面对称套设有轴承座，所述轴承座均固定于安装底座底部，所述驱动轴端部与轮轴端部均套设有链轮，所述链轮套设有同一传动链条。

通过上述技术方案，利用驱动电机驱动链轮与传动链条配合作业，使得行走轮转动，使得三角沟头匀速前进，且无需手动施加推力，大大降低作业难度。

进一步的，土壤回填组件包括有均同轴设于转轴底部的转盘，所述转盘外周面均等距离分布有多个拨杆，所述转轴顶部均设有用于控制拨杆转动的传动组件。

通过上述技术方案，利用拨杆与转盘配合，转动并将土壤向沟槽中心拨动，即可将土壤进行快速回填大大提高作业效率。

进一步的，传动组件包括有套设于转轴外周面的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮顶部均啮合有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮横向同轴设有同一传动轴，所述传动轴外周面对称套设有第二安装架，所述第二安装架端部均横向设有连接座，所述连接座均固定于安装底座端部。

通过上述技术方案，利用第一锥齿轮与第二锥齿轮配合传动，使得拨杆同步同向转动。

进一步的，传动轴外周面中间位置处套设有第二同步轮，所述驱动轴外周面中间位置处套设有第一同步轮，所述第一同步轮与第二同步轮套设有同一同步带。

通过上述技术方案，利用第一同步轮与第二同步轮配合传动，使得驱动轴在传动的同时控制转盘同步转动，大大提高传动效果。

进一步的，滑杆外周面均套设有挡环，所述滑杆靠近挡环与吊杆之间位置处外周面均套设有压缩弹簧。

通过上述技术方案，利用压缩弹簧与挡环配合可以使得三角沟头快速复位，配合上不规则凸轮的挤压使得三角沟头形成快速的振动效果，进而在对硬质黏土进行开挖时也能够轻松开挖。

进一步的，安装底座顶部靠近转向轮一端顶部设有推把，所述推把顶部设有控制器，所述安装底座顶部设有土壤扫描仪，所述安装底座顶部设有蓄电池，所述蓄电池与驱动电机形成电性连接。

通过上述技术方案，利用土壤扫描仪对土壤成分进行扫描，即可快速完成施肥量的计算，极大地提高了施肥的智能化。

进一步的，转杆一端均设有扇齿轮，且互相啮合，其中一个所述转杆远离扇齿轮一端横向设有伺服电机，所述伺服电机固定于输料管外壁，所述伺服电机与蓄电池形成电性连接。

通过上述技术方案，利用扇齿轮与转杆配合，可快速调整挡料板的开口间隙，进而达到控制出料速度的效果。

用于农业生产的智能施肥装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：将土壤扫描仪与控制器连接，确保能够实时传输扫描数据给控制器，所述控制器接收来自土壤扫描仪的数据，对数据进行处理和分析，以确定土壤中缺少的微量元素具体需求量，根据分析结果，计算出相应的施肥量；

步骤二：伺服电机接收控制器的信号，调整挡料板的开口间隙，进而达到控制出料速度的效果，确保出料速度能够满足根据扫描数据计算得出的施肥量；

步骤三：驱动电机驱动安装底座运动并带动三角沟头同步运动，将土壤推开形成沟槽，肥料落入沟槽内部完成施肥；

步骤四：施肥完成转盘带动拨杆转动并将土壤向沟槽中心拨动，进而完成土壤回填即可。

本发明的有益效果：

1.本发明通过设置的联动挤压组件与滑杆配合使用，利用压缩弹簧与挡环配合可以使得三角沟头快速复位，配合上不规则凸轮的挤压使得三角沟头形成快速的振动效果，进而在对硬质黏土进行开挖时也能够轻松开挖，且开挖土壤转动散落在沟槽两侧，便于肥料投放。

2.本发明通过设置的自动控制系统将土壤扫描仪、控制器和自动放料机构相互整合，实现了精准施肥，通过实时监测土壤微量元素含量，系统能够根据实际需求进行准确施肥，避免了过量或不足施肥的情况，提高了施肥的效率和准确性。这一方案带来了许多益处，包括节约成本、提升产量和质量、实时监控与反馈、自动化操作、环保效益以及可持续发展，为农业生产带来了显著的经济和环保效益。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，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为本发明实施例的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的立体结构示意图；

图3为本发明实施例的联动挤压组件结构示意图；

图4为本发明实施例的驱动组件结构示意图；

图5为本发明实施例的放料机构结构示意图；

图6为本发明实施例的图5的A处局部结构放大示意图；

图7为本发明实施例的土壤回填组件结构示意图；

图8为本发明实施例的传动组件结构示意图。

图中标记为：

1、安装底座；2、第一安装架；3、行走轮；4、轮轴；5、转向轮；6、吊杆；7、三角沟头；8、滑杆；9、推把；10、驱动电机；11、轴承座；12、驱动轴；13、链轮；14、传动链条；15、不规则凸轮；16、挡环；17、压缩弹簧；18、储料仓；19、输料管；20、转杆；21、挡料板；22、扇齿轮；23、伺服电机；24、第一同步轮；25、同步带；26、第二同步轮；27、传动轴；28、第一锥齿轮；29、第二安装架；30、连接座；31、第二锥齿轮；32、转轴；33、转盘；34、拨杆；35、控制器；36、蓄电池；37、土壤扫描仪。

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明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图8所示，用于农业生产的智能施肥控制方法及装置，包括安装底座1，安装底座1底部一端中间位置处设有第一安装架2，第一安装架2下部横向转动插设有轮轴4，轮轴4外周面套设有行走轮3，安装底座1底部远离行走轮3一端对称设有转向轮5，安装底座1靠近行走轮3一端设有开挖沟槽的三角沟头7，安装底座1底部设有用于控制三角沟头7振动的联动挤压组件，轮轴4一端设有用于控制三角沟头7运动的驱动组件，安装底座1远离三角沟头7一端横向对称设有连接座30，连接座30均竖向转动插设有转轴32，转轴32底部均设有用于回填土壤的土壤回填组件，安装底座1顶部靠近行走轮3一端竖向插设有输料管19，输料管19顶部设有储料仓18，输料管19内部对称设有挡料板21，挡料板21顶端均插设有转杆20，转杆20均转动贯穿于输料管19外壁。

在具体实施方式中，联动挤压组件包括有竖向对称设于安装底座1底部的吊杆6，吊杆6下部均横向滑动插设有滑杆8，滑杆8一端均与三角沟头7端部固连，轮轴4两端均套设有不规则凸轮15，不规则凸轮15凸起部位均与相邻一侧的滑杆8端部滑动相抵，利用不规则凸轮15对滑杆8端部形成挤压，进而控制三角沟头7对土壤形成挤压，使得土壤开槽效果更加。

具体的，驱动组件包括有设于安装底座1底部的驱动电机10，驱动电机10输出轴同轴设有驱动轴12，驱动轴12外周面对称套设有轴承座11，轴承座11均固定于安装底座1底部，驱动轴12端部与轮轴4端部均套设有链轮13，链轮13套设有同一传动链条14，利用驱动电机10驱动链轮13与传动链条14配合作业，使得行走轮3转动，使得三角沟头7匀速前进，且无需手动施加推力，大大降低作业难度。

具体的，土壤回填组件包括有均同轴设于转轴32底部的转盘33，转盘33外周面均等距离分布有多个拨杆34，转轴32顶部均设有用于控制拨杆34转动的传动组件，利用拨杆34与转盘33配合，转动并将土壤向沟槽中心拨动，即可将土壤进行快速回填大大提高作业效率。

具体的，传动组件包括有套设于转轴32外周面的第二锥齿轮31，第二锥齿轮31顶部均啮合有第一锥齿轮28，第一锥齿轮28横向同轴设有同一传动轴27，传动轴27外周面对称套设有第二安装架29，第二安装架29端部均横向设有连接座30，连接座30均固定于安装底座1端部，利用第一锥齿轮28与第二锥齿轮31配合传动，使得拨杆34同步同向转动。

具体的，传动轴27外周面中间位置处套设有第二同步轮26，驱动轴12外周面中间位置处套设有第一同步轮24，第一同步轮24与第二同步轮26套设有同一同步带25，利用第一同步轮24与第二同步轮26配合传动，使得驱动轴12在传动的同时控制转盘33同步转动，大大提高传动效果。

具体的，滑杆8外周面均套设有挡环16，滑杆8靠近挡环16与吊杆6之间位置处外周面均套设有压缩弹簧17，利用压缩弹簧17与挡环16配合可以使得三角沟头7快速复位，配合上不规则凸轮15的挤压使得三角沟头7形成快速的振动效果，进而在对硬质黏土进行开挖时也能够轻松开挖。

具体的，安装底座1顶部靠近转向轮5一端顶部设有推把9，推把9顶部设有控制器35，安装底座1顶部设有土壤扫描仪37，安装底座1顶部设有蓄电池36，蓄电池36与驱动电机10形成电性连接，利用土壤扫描仪37对土壤成分进行扫描，即可快速完成施肥量的计算，极大地提高了施肥的智能化。

具体的，转杆21一端均设有扇齿轮22，且互相啮合，其中一个转杆21远离扇齿轮22一端横向设有伺服电机23，伺服电机23固定于输料管19外壁，伺服电机23与蓄电池36形成电性连接，利用扇齿轮22与转杆21配合，可快速调整挡料板21的开口间隙，进而达到控制出料速度的效果。

用于农业生产的智能施肥装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：将土壤扫描仪37与控制器35连接，确保能够实时传输扫描数据给控制器35，控制器35接收来自土壤扫描仪37的数据，对数据进行处理和分析，以确定土壤中缺少的微量元素具体需求量，根据分析结果，计算出相应的施肥量；

步骤二：伺服电机23接收控制器35的信号，调整挡料板21的开口间隙，进而达到控制出料速度的效果，确保出料速度能够满足根据扫描数据计算得出的施肥量；

步骤三：驱动电机10驱动安装底座1运动并带动三角沟头7同步运动，将土壤推开形成沟槽，肥料落入沟槽内部完成施肥；

步骤四：施肥完成转盘33带动拨杆34转动并将土壤向沟槽中心拨动，进而完成土壤回填即可。

土壤扫描仪37采用AgroCares的型号为60-603002的土壤扫描仪37，控制器35内置有微控制器单元(MCU)，负责传感器数据的采集和处理，以及控制施肥装置的操作，其与伺服电机23可通过PLC控制系统进行连接，该方法为成熟技术，不做过多赘述，土壤扫描仪37通过GPRS网络或者WiFi网络中的任意一种通讯方式向控制器35进行数据传输。

本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。