[實(shí)用新型]一種變量施肥控制裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720173440.2
• 申請(qǐng)日: 2007-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201083996Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春江;黃文倩;孟志軍;陳立平;付衛(wèi)強(qiáng);王秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉長(zhǎng)威

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及自動(dòng)控制裝置領(lǐng)域，特別涉及一種將手動(dòng)和自動(dòng)設(shè)計(jì)成一體化的變量施肥控制器，能自動(dòng)接收或通過(guò)手動(dòng)輸入施肥量，利用單片機(jī)內(nèi)閉環(huán)控制算法精確地實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的輸出。

背景技術(shù)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是近年來(lái)國(guó)際上農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。精確農(nóng)業(yè)的含義就是按照田間每一操作單元的具體條件，精細(xì)準(zhǔn)確地調(diào)整各項(xiàng)土壤和作物管理措施，最大限度地優(yōu)化各項(xiàng)農(nóng)業(yè)投入，以獲取最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)土地等農(nóng)業(yè)自然資源。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施與新近發(fā)展的高新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。目前精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)主要從兩個(gè)方面進(jìn)行，一是基于地理信息裝置(GIS)、全球衛(wèi)星定位裝置(GPS)、遙感技術(shù)(RS)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制裝置的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，也就是所謂的基于“3S”的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；二是基于傳感器技術(shù)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。目前，基于管理對(duì)象的不同，采用的技術(shù)基礎(chǔ)各異。但無(wú)論其基于的技術(shù)如何，最終實(shí)現(xiàn)的是對(duì)農(nóng)業(yè)措施的變量控制。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的本質(zhì)就是根據(jù)收集到的土壤作物空間變異信息，在生產(chǎn)中針對(duì)地塊的具體情況確定出相應(yīng)的農(nóng)業(yè)措施。由于地塊的空間變異性，因此一些耕作措施也必須能在操作的過(guò)程中做出相應(yīng)的變化。需要變化的耕作措施內(nèi)容是很多，主要包括灌溉、農(nóng)藥的施用、除草劑、播種、施肥等等，其中變量施肥是一項(xiàng)重要的措施。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施可以說(shuō)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，前期大量工作結(jié)果將集中要一張操作指揮裝置圖上，圖上提出地塊中不同地點(diǎn)相應(yīng)農(nóng)藝措施的要求，而實(shí)施措施的變化就需要有能記載這張操作指揮裝置圖的計(jì)算機(jī)、需要有相應(yīng)的設(shè)備能知道當(dāng)前機(jī)具所在地塊上的位置、又能從操作指揮裝置圖上讀取得當(dāng)前對(duì)農(nóng)事措施的要求，然后按照要求命令機(jī)具去執(zhí)行。

變量施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的重要內(nèi)容，其基本原理就是根據(jù)土壤的養(yǎng)分含量特點(diǎn)，在土壤養(yǎng)分高的地方減少施肥量，而在土壤養(yǎng)分低的地方增加肥料投入量，力求在保證一定產(chǎn)量目標(biāo)的情況下，提高化肥利用效率。變量施肥機(jī)械在GPS的導(dǎo)航下，能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地獲得其所在作業(yè)位置的地理坐標(biāo)，在控制裝置的控制下，根據(jù)事先生成的施肥處方圖進(jìn)行施肥，自動(dòng)地在土壤養(yǎng)分低的地方多施肥，在土壤養(yǎng)分高的地方減少施肥，在不需施肥的地方停止施肥。這樣的施肥裝置大大提高了化肥的利用效率。

目前國(guó)內(nèi)外已有適于精準(zhǔn)播種和施肥的機(jī)具，實(shí)現(xiàn)變量施肥使用的設(shè)備是根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備組裝起來(lái)的。地塊圖的繪制、土樣的采取和測(cè)定、根據(jù)土樣測(cè)試結(jié)果確定施肥量的變化、最后形成的操作指揮裝置圖輸入到計(jì)算機(jī)。

計(jì)算機(jī)可以導(dǎo)入已做好的地塊圖，可以接收GPS提供的信號(hào)，也可以配合導(dǎo)航設(shè)備，引導(dǎo)拖拉機(jī)按地塊圖上設(shè)定的行駛路線運(yùn)行，還能夠根據(jù)GPS提供的當(dāng)前位置讀取操作指揮裝置圖上當(dāng)前應(yīng)采用的農(nóng)事措施信息，如施用多少肥料的信息等。

計(jì)算機(jī)可讀出當(dāng)前位置應(yīng)該施用多少肥料的信息。而閥門驅(qū)動(dòng)電子模塊提供控制液壓馬達(dá)變化以控制肥料施用量。

該裝置的工作原理是：控制臺(tái)根據(jù)GPS信號(hào)和施肥量信號(hào)控制閥門驅(qū)動(dòng)電子模塊，模塊將信號(hào)傳到液壓控制閥改變液壓的壓力大小，液壓的大小變化改變液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速的改變通過(guò)鏈軌改變轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速變動(dòng)施肥量也就得到控制。

目前的變量施肥控制器往往是一些單獨(dú)的控制模塊，或者通過(guò)串口與其他模塊進(jìn)行通訊，其擴(kuò)展性較差，不能形成一個(gè)完善的裝置。

在我國(guó)變量施肥控制器尚處于起步階段，目前主要依靠引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)，進(jìn)行消化吸收，而且引進(jìn)的設(shè)備價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且操作困難。

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本實(shí)用新型的目的設(shè)計(jì)一種具單片機(jī)控制器的變量施肥控制裝置，使得該裝置具有處理速度快、可與多種外圍設(shè)備聯(lián)接、資源豐富、性能穩(wěn)定和易于實(shí)現(xiàn)許多種控制算法，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用一種變量施肥控制裝置，包括單片機(jī)，用于接收外部存儲(chǔ)信息、輸入信息、反饋信息、通訊信息，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)算處理后輸出控制信息、顯示信息、存儲(chǔ)信息、通訊信息，所述控制信息是對(duì)排肥機(jī)械排肥量的控制；

所述存儲(chǔ)信息是將存儲(chǔ)器與單片機(jī)連接，用于將預(yù)先存儲(chǔ)的信息輸入到單片機(jī)，或?qū)纹瑱C(jī)的輸出信息予以保存；

所述輸入信息是將鍵盤與單片機(jī)連接，用于輸入作業(yè)參數(shù)；

所述通訊信息是單片機(jī)通過(guò)串行接口或擴(kuò)展總線接口與其他外圍設(shè)備的連接，用于單片機(jī)接收排肥量信息；

所述顯示信息是將液晶顯示器與單片機(jī)連接，用于裝置工作狀態(tài)或輸入作業(yè)參數(shù)的顯示；