[發(fā)明專利]一種施肥裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711059675.3
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107976921B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 孫紅;劉豪杰;孫梓淳;張俊逸;王旭;李民贊;鄭立華
• 申請（專利權）人: 中國農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種施肥裝置，其特征在于，包括：作物光譜信息采集裝置、施肥量決策控制裝置和肥料輸出裝置；

所述作物光譜信息采集裝置，包括面陣光譜傳感器和設置在所述面陣光譜傳感器左右兩側的兩個點陣光譜傳感器；所述面陣光譜傳感器，用于采集自身下方的面狀區(qū)域內(nèi)的作物冠層的光譜圖像信息；所述點陣光譜傳感器，用于采集自身正下方的多個點狀區(qū)域內(nèi)的作物冠層的多組反射光信號；其中，每一個點狀區(qū)域具有一組反射光信號；所述多個點狀區(qū)域位于所述面狀區(qū)域內(nèi)；

所述施肥量決策控制裝置，用于根據(jù)所述光譜圖像信息和所述多組反射光信號，獲取作物的氮素營養(yǎng)狀態(tài)信息；并根據(jù)所述作物的氮素營養(yǎng)狀態(tài)信息，決策施肥量信息；并根據(jù)所述施肥量信息，控制所述肥料輸出裝置輸出相應的施肥量；

所述肥料輸出裝置，用于給作物施加肥料；

所述施肥量決策控制裝置，進一步用于：

根據(jù)所述兩個點陣光譜傳感器正下方的多個點狀區(qū)域內(nèi)的作物冠層的多組反射光信號，獲取每一組反射光信號在對應的一個特定波長處的反射率；

根據(jù)多組反射光信號在對應的多個特定波長處的反射率，利用插值算法，獲取所述面陣光譜傳感器正下方區(qū)域內(nèi)的作物冠層在所述多個特定波長處的反射率；

將所述面狀區(qū)域劃分為三個小區(qū)；對于每一小區(qū)，根據(jù)每一小區(qū)內(nèi)的作物冠層的反射光信號在對應的特定波長處的反射率，獲取第一實際植被指數(shù)和第二實際植被指數(shù)；

對于每一小區(qū)，通過每一小區(qū)內(nèi)的光譜圖像信息，獲取每一小區(qū)內(nèi)的作物覆蓋率參數(shù)；并根據(jù)所述作物覆蓋率參數(shù)，對所述第一實際植被指數(shù)和第二實際植被指數(shù)進行修正，以獲取第一修正植被指數(shù)和第二修正植被指數(shù)；

根據(jù)每一小區(qū)的第一修正植被指數(shù)和第二修正植被指數(shù)，獲取面狀區(qū)域內(nèi)的第一植被指數(shù)和第二植被指數(shù)；

根據(jù)第一植被指數(shù)和第二植被指數(shù)，獲取在所述面狀區(qū)域內(nèi)的作物的氮素營養(yǎng)狀態(tài)信息；并根據(jù)所述氮素營養(yǎng)狀態(tài)信息，決策施肥量信息；并根據(jù)所述施肥量信息，控制肥料輸出裝置輸出相應的施肥量。

2.根據(jù)權利要求1所述的施肥裝置，其特征在于，所述點陣光譜傳感器具有多個光學通道，所述多個光學通道與所述多個點狀區(qū)域一一對應；其中，每一個光學通道，用于采集對應的點狀區(qū)域內(nèi)的作物冠層在一個特定波長處的反射光信號。

3.根據(jù)權利要求2所述的施肥裝置，其特征在于，所述多個光學通道至少為三個；其中，三個光學通道分別采集對應的點狀區(qū)域內(nèi)的作物冠層在可見光波段內(nèi)的任一波長處、在紅邊波段內(nèi)的任一波長處和在近紅外光波段內(nèi)的任一波長處的反射光信號。

4.根據(jù)權利要求1所述的施肥裝置，其特征在于，所述施肥量決策控制裝置包括：上位機、地理位置信息獲取模塊、速度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器；

所述上位機，用于根據(jù)所述光譜圖像信息和所述多組反射光信號，獲取作物的氮素營養(yǎng)狀態(tài)信息；并根據(jù)所述作物的氮素營養(yǎng)狀態(tài)信息、所述地理位置信息獲取模塊獲取的所述施肥裝置的位置信號、所述速度傳感器獲取的所述施肥裝置的速度信號、所述流量傳感器獲取的所述肥料輸出裝置的流量信號和所述壓力傳感器獲取的所述肥料輸出裝置的壓力信號，決策施肥量信息；并根據(jù)所述施肥量信息，控制所述肥料輸出裝置輸出相應的施肥量。

5.根據(jù)權利要求1所述的施肥裝置，其特征在于，所述肥料輸出裝置包括：控制器、與所述控制器電連接的流量調(diào)節(jié)閥組、與所述流量調(diào)節(jié)閥組連接的肥料箱和與所述肥料箱連接的噴桿機構；

所述控制器，用于接收所述施肥量決策控制裝置發(fā)送的施肥量信息；并根據(jù)所述施肥量信息，調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥組，以使得所述噴桿機構輸出相應的施肥量；

所述肥料箱，用于裝載肥料。