精准变量施肥机的制作流程
基于ARM的精确变量施肥控制系统的设计
Ａ Ｒ Ｍ［ Ｊ 】 ． Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｇ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ２ ０ １ ３ ， ３ ４ （ ４ ） ： １ ３ ０ － １ ３ ３
０ 引 言
我 国作 为一 个 农业 大 国 ．农 业 的发展 至 关 重要
陈 广 大， 王悦 刚， 陈思 睿 ， 赵海鹏． 基于 Ａ Ｒ Ｍ 的 精 确 变量 施 肥 控 制 系 统 的设 计 ［ Ｊ ］ ． 中 国农 机 化 学 报 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ４ （ ４ ） ： １ ３ ０ ～ １ ３ ３
Ｃｈ ｅ ｎ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ａ ，Ｗ ａ ｎ ｇ Ｙｕ ｅ ｇ ａ ｎ ｇ ， Ｃｈ ｅ ｎ Ｓ ｉ ｒ ｕ ｉ ， Ｚ ｈ ａ ｏ Ｈａ ｉ ｐ ｅ ｎ ｇ ，Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｖ ａ ｉ ｒ ａ ｂ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｆ ｅ ｒ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
第 ３期
陈广 大 等 ： 基于Ａ Ｒ Ｍ 的 精确 变 量 施 肥 控 制 系 统 的 设 计
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２年 ８月 ３ ０日
修 回 日期 ：２ ０ １ ２年 ９月 １ ８日
变量施肥机关键机构的设计及制造工艺研究
变量施肥机关键机构的设计及制造工艺研究变量施肥机关键机构的设计及制造工艺研究摘要：本文针对农业机械中的变量施肥机关键机构进行了设计及制造工艺的研究。
通过结合理论研究和实际应用，对变量施肥机的工作原理和施肥效果进行了分析。
在此基础上，提出了一种改进的设计方案，并介绍了相关的制造工艺，为农业生产提供了一种更加高效、精准的施肥机具。
关键词：变量施肥机；机构设计；制造工艺；施肥效果1. 引言农业施肥是增加作物产量、提高质量的重要手段之一。
随着科技的进步，传统的施肥方式已经无法满足现代农业的需求。
因此，发展一种能够根据不同作物的生长需求进行精准施肥的变量施肥机成为了迫切需要解决的问题。
本文将从变量施肥机的关键机构设计和制造工艺两个方面展开研究。
2. 变量施肥机的工作原理分析变量施肥机是根据不同作物的生长需求，通过改变施肥量与施肥速度来实现精准施肥的机械设备。
其主要由控制系统、输肥系统、传动系统和喷洒系统等关键机构组成。
2.1 控制系统：变量施肥机的控制系统包括传感器、单片机和执行器等。
通过传感器感知土壤中营养成分和湿度等参数，并传输给单片机进行分析处理。
单片机根据预设的施肥方案，通过执行器调整施肥量和施肥速度，实现精准施肥。
2.2 输肥系统：输肥系统是变量施肥机的关键组成部分，其主要包括肥料箱、输送管道和输送器。
肥料箱用于储存不同种类的肥料，输送管道将肥料从肥料箱输送到喷洒系统。
输送器通过控制施肥量和速度，将正确的肥料输送到喷洒系统中。
2.3 传动系统：传动系统是变量施肥机的动力来源，其主要由电机、传动装置和传动轴组成。
电机提供动力，传动装置将电机的运动传递给输送器和喷洒系统，传动轴起到连接各个部件的作用。
2.4 喷洒系统：喷洒系统包括喷头和喷洒管，用于将肥料均匀喷洒到作物根部或叶面。
喷洒系统需要根据作物的生长需求和土壤条件进行精确调节，确保肥料的均匀施放。
3. 变量施肥机关键机构的设计3.1 控制系统的设计：根据不同农作物的生长需求和肥料的特性，选择合适的传感器和单片机，并设计相应的控制算法。
农业用施肥精准控制装置的制作方法
农业用施肥精准控制装置的制作方法随着农业技术的不断发展，传统的施肥方式已经无法满足现代农业的需求，因此施肥精准控制装置的应用越来越广泛。
施肥精准控制装置可以根据不同作物的需求，自动调整施肥量，提高施肥效率和减少浪费。
下面将介绍一种农业用施肥精准控制装置的制作方法。
一、设备和材料准备1. 控制器：使用现成控制器或自行设计控制板。
2. 传感器：土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器和PH值传感器。
3. 电源：使用适配器供电。
4. 水泵：选用适合的水泵根据具体需求。
5. 液体储存容器：选用耐酸碱的饮料瓶或专用桶。
6. 水管：选用适用于农业的常规水管。
二、制作步骤1. 连接传感器：将各传感器连接到控制器上。
土壤温度和湿度传感器安装在土壤深度15-20cm处。
光照传感器安装在充分接近作物的地方。
PH值传感器则需要安装在液体储存容器中。
2. 编写程序：根据实际需求编写程序。
在编写程序时，应该考虑到不同作物的需求，以及控制器可以通过传感器读取的数据。
例如，番茄生长需要光照充足，湿度适宜，土壤PH值在6-7之间。
因此，程序应该针对这些特点进行优化。
3. 连接水泵：将水泵连接到控制器上。
在安装水泵过程中，需要保证水管的连接处牢固，以免出现漏水现象。
4. 连接液体储存容器：将液体储存容器与水泵连接。
在制作液体储存容器时，应该使用耐酸碱的容器，以确保不会出现腐蚀现象。
在连接容器和水泵时，需要注意水泵吸管的位置应该低于容器中液面的位置，避免空气进入水管。
5. 程序调试：将系统调试到适当的运行状态。
在调试系统时，应该逐一测试每一个传感器的工作状态，确保读取传感器的数值是准确的。
同时，也要确保水泵可以正常工作，给植物提供所需的肥料水。
三、注意事项1. 根据不同作物进行调整：不同作物的生长环境有所不同，因此，程序需要根据实际情况进行调整。
在编写程序时，应该将主要的生长环境因素考虑进去，如光照、温度、湿度，土壤肥力等等。
2. 维护设备：定期检查和维护设备可以延长设备的寿命。
变量施肥处方生成技术
变量施肥处方生成技术随着农业现代化的发展，农业生产逐渐向着智能化、精准化的方向发展，农业技术也不断得到更新。
变量施肥处方生成技术便是农业领域中一种重要的技术，它能够根据农田土壤和作物需求的变化，精准生成适合的施肥处方，提高农田施肥效率，减少资源浪费，保护环境，提高农作物产量和质量。
一、变量施肥处方生成技术的背景传统的施肥方式往往是按照统一的比例和定量进行施肥，而不考虑不同地块、不同土壤和不同作物的实际需求。
这种施肥方式容易造成农田土壤养分不平衡，浪费肥料同时也容易造成环境污染。
传统施肥方式已经不能满足现代农业的发展需求。
为了提高施肥效率，保护生态环境，农业技术人员开始积极研究和开发变量施肥处方生成技术。
该技术主要利用农业大数据、先进的传感技术和智能化的分析算法，结合作物生长发育的特点和农田土壤状况进行分析，从而为农田生成适合的施肥处方。
二、变量施肥处方生成技术的原理1. 数据采集：农业大数据是变量施肥处方生成技术的重要基础。
利用传感器、遥感技术等手段对农田土壤、作物生长等信息进行采集，形成庞大的数据库。
2. 数据分析：通过先进的数据分析算法，对采集的农田土壤、作物生长等信息进行分析，识别出不同地块、不同作物的需肥特点。
3. 智能生成：根据数据分析结果，利用智能化算法生成适合不同地块、不同作物的变量施肥处方，包括施肥时间、施肥量、施肥种类等。
4. 实时调整：通过定期采集农田信息，实时调整施肥处方，保证农田施肥的精准性和实效性。
三、变量施肥处方生成技术的应用1. 降低施肥成本：通过变量施肥处方生成技术的应用，可以根据不同地块和不同作物的实际需求进行精准施肥，避免了过量施肥导致的养分浪费，降低了施肥成本。
2. 提高农田产量和品质：根据农田土壤和作物的需肥特点，合理施肥可以提高作物的养分吸收效率，增加产量，改善作物品质。
3. 保护环境：精准施肥可以避免养分过量积累，减少农田肥料残留，并降低对环境的污染。
变量施肥试验台的设计
１ 变 量施肥 机械 现状 １ １ 国外发 展现 状 ． 、 美 国凯 斯公 司精 准农业 系 统 在世 界 上一 直 处 于
种子 或肥 料 的 比率 。可 完 成 多 种 作 物 的 作 业 ， 玉 如 米、 大豆 、 麦 及 水 稻 等 。具 备 简 便 、 控制 、 确 、 小 易 精 可靠性高等优点 ， 但价格昂贵， 成本较高。Ｃ ｓ 公司 ａｅ Ｓ ８ ０型空 气 输 送 式 变 量 施 肥 播 种 机 ｊ 施 肥 作 业 Ｔ２ ，
Ａｂｓｒ ｔ： ｏｌｉ ｓ ｍｐ ｒａ ｔｒ ｓ ｕ ｃ ｆａ ｒｃ ｌｕ ａ ．ｅ ｔｌ ｅ ｓｉ ｈ ｔｒａ ａ ｅ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｇ ｔａｃ Ｓ ｉ ｓａｍｏ ｔｉ ｏ ｔ ｎ ｅ ｏ ｒ ｅ ｏ ｇ ｉｕ ｔ ｒ １ ｆ ｒｉｉ ｒ Ｓｔ ｅ ｍａｅ ｉ ｌｂ ｓ ｏｄｅ ｅ ｏ ｉ ｇ ａ — ｚ
ｒ ｕ ｕ ａ． ｅｏ ｅｍｏｔｉ ｏ ａ ｔｆｃｏｓｆｒｔｅｆｒ ｌ ｅ ｆ ｃ ｉ ｆｒｉｚｒｅｅ ｔｒ Ａ ｒｓ ｎ ， ｕｔ ｇ ｉ ｈ ｒ １Ｏｎ ｆｔ ｓ ｍｐ ｒ ｎ ａ ｔｒ ｏ ｅ ｉ ｚｄ ｅｆ ｔ Ｓ ｅ ｌ ｅ ｉｃｏ． ｔｐ ｅｅ ｔｐ ｔ ｎ ｃ ｈ ｔ ｈ ｔ ｉ ｅ ｔ ｉ ｉ
变量施肥系统的设计与研究
变量施肥系统的设计与研究变量施肥系统的设计与研究引言在农业生产过程中，合理的施肥是保证农作物正常生长和丰收的关键因素之一。
然而，传统的施肥方法常常存在着浪费、不均匀施肥和环境污染等问题。
为了解决这些问题，变量施肥系统应运而生。
本文将探讨变量施肥系统的设计和研究，以期为农业生产提供更加科学、高效、环保的施肥方案。
1. 变量施肥系统的意义传统的施肥方法通常采用均匀施肥的方式，无法满足不同农田的不同需求。
而变量施肥系统利用现代信息技术和智能控制技术，根据土壤养分、作物需求、气象条件等多种因素进行施肥调控，能够实现精准施肥，提高施肥效果，减少农业生产的资源消耗和环境污染。
2. 变量施肥系统的设计原理变量施肥系统的设计原理主要包括参数获取、决策与控制、施肥调控等几个环节。
首先，通过土壤样品采集和实时监测技术获取土壤养分数据，并结合作物生长模型预测作物需求。
然后，根据土壤养分数据和作物需求，通过决策与控制算法确定施肥方案。
最后，通过施肥调控设备将相应的养分溶液或粒状肥料投放到指定位置，实现变量施肥。
3. 变量施肥系统的关键技术为了实现变量施肥系统的设计和研究，需要应用多种关键技术。
首先是土壤养分检测技术，通过离线或在线方式获取土壤养分信息，为后续的施肥调控提供数据支持。
其次是作物生长模型技术，通过建立作物生长模型，预测作物对养分的需求量。
再次是智能决策与控制技术，根据土壤养分数据和作物需求，采用优化算法和控制策略，制定最佳施肥方案。
最后是施肥调控技术，通过可编程控制器和施肥设备，实现变量施肥的精确调控。
4. 变量施肥系统的优势和挑战变量施肥系统相较于传统的均匀施肥方法具有明显的优势。
首先，能够根据实时监测的土壤养分数据和作物需求，实现精准施肥，提高施肥效果，最大限度地减少养分浪费。
其次，可以根据不同农田的特点和需求，制定个性化的施肥方案，提高农作物的产量和质量。
然而，变量施肥系统的设计和实施也面临一些挑战，如土壤养分检测技术的准确性、作物生长模型的建立和验证、决策与控制算法的优化等问题，需要进一步的研究和完善。
精准变量施肥技术
精准变量施肥技术嘿，咱今天就来聊聊这个精准变量施肥技术！你说这地啊，就跟咱人似的，也得“吃”对东西，“吃”得好才能长得壮实。
咱平常种地施肥，有时候是不是感觉挺盲目的呀？撒一把肥下去，也不知道到底够不够，或者是不是太多了。
但有了这精准变量施肥技术，那就不一样啦！它就像是给土地请了个私人营养师一样。
你想想看啊，每一块地的肥力情况那能一样吗？有的地方肥沃些，有的地方可能就贫瘠一点。
要是还用一样的施肥方法，那不就等于让胖的人吃大鱼大肉，瘦的人也跟着吃一样多，这能合理吗？精准变量施肥技术呢，就是能精确地判断出每一块小地方需要多少肥料，不多不少，刚刚好。
就好比说，咱种玉米吧。
有的地方玉米长得特别好，绿油油的，那可能就不需要太多肥料了；可有的地方玉米长得又瘦又小，那肯定得多给点营养呀！这时候精准变量施肥技术就能发挥大作用啦，它能准确地给那些需要肥料的地方补上，让整片玉米地都长得棒棒的。
而且啊，这技术还能省钱呢！以前咱施肥可能浪费了不少，现在能精确控制了，不就省了一笔开销嘛。
这就好像咱去超市买东西，以前乱买一通，现在知道自己需要啥，只买对的，不买贵的，那不是能省下不少钱嘛！你再想想，要是所有种地的都用上了这技术，那咱的庄稼产量不得蹭蹭往上涨啊！到时候，收获的时候那得多开心呀，满满的都是丰收的喜悦。
咱农民种地不容易，一年到头就盼着有个好收成。
这精准变量施肥技术不就是给咱的种地事业添了一把火嘛！让咱的地更肥，庄稼长得更好，咱的生活也能跟着越来越好。
这多好的事儿呀，咱可得好好利用起来，可别浪费了这么个好技术呀！它真的能让咱的土地焕发出新的活力，就像给土地施了魔法一样。
咱也跟着沾沾光，享受享受这技术带来的好处，让咱的农田变得更有生机，更有希望！难道不是吗？。
移动式温室精准注肥机的研制
强， 这就 形成 了企 业 之间 既合 作 又竞 争 的局 面 。上 述 两方 面原 因 的相互 作用 ， 已成 为全 球化 制造 业 发
展 的强大 动力 。制造 业 和制造 技术 的全 球化 ， ２ 是 １ 世纪最 重要 的发展 趋势之 一
参 考文献 ：
的主要策略是综合利用各个学科 、 各种先进技术和 方法 （ 工智 能 、 人 神经 网络 、 糊控 制 、 模 计算 机 技术 、 人类 学 、 信息 科学 、 理科 学 等 ） 决 和处 理制 造 系 管 解
ｆｌ郭 卫 ． 武 成 ． 制 造技 术在 机 械行 业 的 ４ 杨 先进
应用Ｊ起重运输机械， ０， 期： ４ Ｉ． ］ ２ ６第６ １ 田 ０ ～
时， 传感 电路 断路 ， 时 继 电器 常 开 电路 接 通 ， 动 此 启 警报器 报警 ， 而继 电器 常闭 电路 断路 ， 电磁 阀关 闭 。
版 社 ，０ ４ ２０．
【 ２ ］李 梦群 ． 学 慧 ． 进 制 造技 术 导 论 『 匕 庞 先 Ｍ
京 ． 防 工 业 出版 社 ．０ ５ 国 ２０ ． 【 ３ 】课 题 组 ． 业 市 场 应 变 能 力 及 先 进 制 造 技 术 企
造技 术 、 品的 回收 和循 环再 造制 造 。使 产 品在 生 产
时设 定施 肥 的肥水 比为 １ ０ 。 ： ０ １ ２２均 匀性评 价 标 准 ．
肥 时 间 和施 肥 量 由操 作 者 控 制 ，适 合 于喷 施 叶 面
的适 应性 和友好性 。对 于人 ， 调安全 Ｉ 强 生和友 好 ｌ 生；
（ ）制造全 球 化 ： ８ 目前 世 界 经济 已经步 入 了全
球化 经 济 的时代 ， 方 面国 际和 国 内市 场竞 争越 来 一
机械驱动式精密变量施肥播种机的研制
２ 关键 部件 的研 制
２ １ 电控 无级 变 速 器 ．
电控 无级变速器 由无级变速 器 、ｌ ０Ｗ 磁直流 电动机 、直线位 移传 感器 （ Ｄ 直 滑式导 电 ２ ６ 永 Ｖ ＷＬ
收稿 日期：２ ０ ３ ２ ０６０－８ 作者简介；赵军 （ ９ ９ ） １６ 一 ，男 ，副教授 ，东北林业大学在读博士研究生 。
０ 前 言
变 量施肥 自动控 制播种机 是机械装备 的一个重 要组成部分 。 根据 土壤化验 结果 、 粮食产 量预期 、 田问高程 、作物 品种 、气候条件 等信息 ，通过农业专 家决策系统 ，制定变量 施肥 处方 图，并将变 量
施肥数据输 入到播种机 自动控 制系统 中，实现施肥量 自动变量控 制 。变量 施肥播 种机 的研 制成功 是 Ｇ Ｓ技术、 田问地 理信息 Ｇ Ｓ技术 、传感 器应用技术 、计算机 技术 、单 片计算机 技术应用 集成 ，是 Ｐ Ｉ
ｓ ｔｓａ ｔ ｙ． ａ ｉｆ ｃ ｏｒ
Ｋ ｅ ｏ ｄ ： ｖ ｒ ｂ ｅｒｔ ｅ ｔ ｉａ ｉｎ ｓ ｅ ｉ ｇｍａ ｈ ｎ ； ｐ ｅ ｉｉ ｎａ ｒ ｕｔ ｒ ． ｒ ｓ ａ ｃ ｙｗ ｒ ｓ ａ ｉ ｌ ａｅｆｒｉ ｚ ｔ ； ｅ ｄｎ ｃ ｉｅ ａ ｌ ｏ ｒ ｃｓｏ ｇ ｉ ｌ ｅ ｃ ｕ ｅ ｅ ｒｈ
关键词 ：变量施肥；播种机；精准农业｛研究
中图分 类号 ；Ｓ ３ ．；Ｐ ２ ． ２３ ２ ２８ ４
文献标识码 ：Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｃｏ ｓ ａ ｃ ｎＡ ｍｂ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｎ ｅ ｔｌ ｅ ｉ ｆ ｉ ｅ ｅ ｄ ａ ｄ Ｆ ｒ ｉｉ ｒＤｒ ｌ ｏ ｚ ｌ
摘 要 ： 根据精准农业变量投入的技术要求，研制成功 国产变量施肥播种机。该播种机由变量控制器控制机械式
一种变量喷施农药无人机的制作方法
一种变量喷施农药无人机的制作方法引言近年来，随着农业技术的不断发展，喷施农药无人机逐渐成为现代化农业生产中的重要工具。
目前市场上大多数无人机仍采用固定喷施药液量的方式，无法根据作物的实际需求进行变量喷施。
为此，我们设计了一种变量喷施农药无人机的制作方法，旨在提高农药利用率、降低环境污染，并满足作物生长的需要。
设备准备1. 无人机平台选择选择适合喷施农药的无人机平台非常重要。
常见的无人机平台有多旋翼和固定翼两种类型。
考虑到变量喷施的需求，我们推荐选择多旋翼无人机平台。
在多旋翼无人机平台中，四旋翼和六旋翼都是比较常见的选择。
2. 喷施装置的选择喷施装置是实现变量喷施的核心设备。
首先，需要选择合适的喷施泵，常见的有活塞泵和离心泵。
其次，还需要选择合适的药液储存罐和喷施喷嘴。
这些设备需要具备良好的耐腐蚀性和可靠的喷施控制性能。
系统设计1. 喷施量感知系统为了实现变量喷施，我们需要设计一个喷施量感知系统，用于实时监测作物的需药量。
该系统可以使用光谱传感器、摄像头等装置对目标作物进行检测，并通过图像处理算法计算出作物的叶面积、病虫害情况等信息，从而确定作物的需药量。
2. 喷施控制系统喷施控制系统负责根据喷施量感知系统的反馈信息，控制喷施装置的喷施量。
该系统可以采用单片机、传感器等电子元件搭建而成，通过编程实现对喷施装置的控制。
具体来说，当感知系统检测到喷施量不足时，控制系统会调整泵的喷施速度，增加喷施量；当感知系统检测到喷施量过多时，控制系统会相应减少喷施量，以达到变量喷施的目的。
制作步骤1. 组装无人机平台首先，按照无人机平台的说明书，将各个零部件进行组装。
确保飞行控制器的安装合理，并进行必要的校准工作。
此外，还需要连接电调、电机等设备，确保无人机平台的正常运行。
2. 安装喷施装置在无人机平台上安装喷施装置。
将喷施泵、储存罐等设备进行固定，确保设备的稳定性。
同时，连接控制系统和喷施装置，确保二者之间的正常通信。
精确施肥技术的操作规程和质量要求
精确施肥技术的操作规程和质量要求一、精确施肥技术的操作规程1、土壤数据和植物营养实时数据的采集。
对于长期相对稳定的土壤变量参数，如土壤质地、地形、地貌、微量元素含量等，可一次分析长期受益或多年后再对这些参数作抽样复测。
对于中短期土壤变量参数，如N,P,K、有机质、土壤水分等，应以GPS定位或导航实时实地分析，也可通过遥感（RS技术和地面分析结合获得生长期植物养分丰缺情况。
这是确定基肥、追肥施用量的基础。
2、差分全球定位系统（DGPS）。
全球定位系统（GPS为精确施肥提供了基本条件，GPS接收机可以在地球表面的任何地方，任何时间、任何气象条件下获得4颗以上的GPS卫星发出的定位定时信号，而每一颗卫星的轨道信息由地面监测中心监测而精确知道，GPS接收机根据时间和光速信号通过三角测量法确定自己的位置。
3、决策分析系统。
决策分析系统是精确施肥的核心，它包括地理信息系统（GIS和模型专家系统两部分。
植物生长模型是将植物及气象和土壤等环境作为一个整体，应用系统分析的原理和方法，综合大量植物生理学、生态学、农学、土壤肥料学、农业气象学等学科理论和研究成果，对植物的生长发育、光合作用、器官建成和产量形成等生理过程与环境和技术的关系加以理论概括和数量分析，建立相应的数学模型，它是环境信息与植物生长的量化表现。
植物营养专家系统用于描述植物的养分需求，有待进一步发展和提高。
4、控制施肥。
现有两种形式：一是实时控制施肥，根据监测土壤的实时传感器信息，控制并调整肥料的投入数量，或根据实时监测的植物光谱信息分析调节施肥量。
二是处方信息控制施肥，根据决策分析后的电子地图提供的处方施肥信息，对田块中的肥料的撒施量进行定位调控。
二、精确施肥技术的操作规程1、20世纪90年代以来，土壤实时采样分析的新技术、新仪器有了长足的发展，如基于土壤溶液光电比色法开发的主要营养元素测定仪、基于近红外多光谱分析技术和半导体多离子选择效应晶体管的离子敏传感技术、基于近红外多光谱分析技术和传输阻抗变换理论的水分测量仪、基于光谱探测和遥感理论的植物营养监测技术等2、但由于卫星信号受电离层和大气层的干扰，产生的定位误差可达100m,所以为满足精确施肥需要，还需给GPS接收机提供差分信号即差分定位系统DGPS。
自动化施肥系统
自动化施肥系统一、引言自动化施肥系统是一种利用先进的技术手段，实现农作物精确施肥的系统。
通过采集土壤和植物的相关数据，并结合预设的施肥方案，系统能够自动调节施肥设备的操作，实现对农作物的精确施肥，提高农作物的产量和品质。
本文将详细介绍自动化施肥系统的设计原理、主要组成部分以及工作流程。
二、设计原理自动化施肥系统的设计原理基于土壤养分和植物需求之间的关系。
通过对土壤中的养分含量、pH值、湿度等参数的监测，以及对植物的生长状态、养分需求等参数的分析，系统能够判断出当前土壤和植物的养分状况，并根据预设的施肥方案，自动调节施肥设备的操作，实现对农作物的精确施肥。
三、主要组成部分1. 传感器：用于监测土壤和植物的相关参数，包括土壤养分含量、pH值、湿度等，以及植物的生长状态、养分需求等。
2. 控制器：根据传感器采集的数据进行分析和处理，判断当前土壤和植物的养分状况，并根据预设的施肥方案，自动调节施肥设备的操作。
3. 施肥设备：根据控制器的指令，自动进行施肥操作，包括控制施肥剂的投放量和施肥的时间等。
四、工作流程1. 数据采集：传感器对土壤和植物的相关参数进行实时监测，并将采集到的数据传输给控制器。
2. 数据分析：控制器对传感器采集到的数据进行分析和处理，包括判断土壤和植物的养分状况，以及根据预设的施肥方案进行决策。
3. 施肥操作：控制器根据分析结果，发送指令给施肥设备，控制施肥剂的投放量和施肥的时间，实现对农作物的精确施肥。
4. 监测和反馈：系统持续监测土壤和植物的参数，并实时反馈给控制器，以便进行动态调整和优化。
五、系统优势1. 精确施肥：通过实时监测土壤和植物的相关参数，系统能够精确判断土壤和植物的养分状况，实现对农作物的精确施肥，避免了过量或不足施肥的问题。
2. 提高产量和品质：精确施肥能够满足农作物的养分需求，提高农作物的产量和品质，增加农民的收益。
3. 节约资源：系统能够根据实际需求进行施肥，避免了养分的浪费，节约了施肥成本，同时减少了对环境的污染。
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本技术属农业机械，它是由拖拉机和悬挂的施肥机用GPS定位系统通过拖拉机固定的机载电脑为机械控制系统提供定位位置处的化肥施用量信息，通过调整排肥轮的转速达到调整施肥量的目的。
排肥轮由液压马达的转速来控制，排肥开始和停止可以通过施肥控制开关强制控制。
根据预先确定整个地块的处方进行变量施肥，可提高肥料利用率40－50％，粮食产量提高30％，减少由于不合理施用化肥给环境造成的污染。
技术要求1、一种精准变量施肥机，其特征是由拖拉机(1)和通过三点悬挂机构(12)相连的施肥机构组成，施肥机机架(21)上的液压马达(13)，通过中间传动轴(14)，将动力传动到排肥轮(16)，排肥轮是普通的外槽轮，排肥轮下面由导肥管(88)和散肥器(19)，液压马达(13)通过回油管(22)、供油管(23)和拖拉机的液压系统连接；拖拉机蓬顶上固定有GPS卫星接受天线(7)和无线电接受天线(8)，驾驶室前方有数据交换器(2)，施肥控制开关(5)、AgGPS170计算机(3)、顶棚前下方固定有导向光棒(4)、顶棚右侧前方固定施肥控制器(6)、驾驶室右侧下方固定有接线盒(9)、电源分线盒(10)和GPS流动站(11)固定在右侧方，电瓶固定在拖拉机右侧梁上和拖拉机共用同一电瓶，测速雷达(24)位于施肥机架上。
2、据权利要求1所述的变量施肥机，其特征是电源和信号线路连接为：控制计算机(3)和接线盒(9)相连，通过接线盒(9)与控制系统的其他部分发生联系，导向光棒(4)与接线盒(9)相连接收由(3)发出的信息；施肥控制器(6)和施肥开关(5)、液压马达(13)、数据交换器(2)和测速雷达(24)相连；计算机(3)、施肥控制开关(6)、接线盒(9)和测速雷达(24)均和电源分线盒(10)相连获得驱动电源，GPS卫星接受天线(7)和无线电接受天线(8)与GPS流动站(11)相连，GPS流动站(11)和接线盒(9)相连为系统提供GPS信号，电源分线盒(10)与电瓶(25)相连。
3、据权利要求1所述的变量施肥机，其特征是散肥机构是由(24)个和导肥管相对应的散肥器(19)组成，散肥器上部是圆柱形下部是长方口的喇叭形机构，内部固定有三个挡肥板(26)。
说明书精准变量施肥机技术领域本技术属农业机械施肥机械背景技术化肥做为植物生长的养分来源受到了各国农民的普遍欢迎，世界各地农民普遍把化肥做为粮食增产的主要手段之一。
通常情况下农民使用化肥都是把化肥均匀地撒播在地表然后再进行相应的农艺作业，这样在土壤养分高的地方和土壤养分低的地方仍然使用相同数量的化肥就造成了化肥在这个位置处的过量使用，这些过量使用的化肥一部分在土壤中被分解掉，另外有部分就在土壤中被淋溶，这些淋溶的化肥被地下水吸收从而造成地下水污染，影响人们的身体健康。
因此随着农业生产可持续发展的呼声日益增强，化肥对环境造成的污染越来越受到有关国家的重视，多数发达国家开始制定相关的法律限制化肥的使用数量。
随着全球定位系统(GPS)技术的普及与推广，农业机械进行田间作业时在GPS系统的帮助下能够准确实时地获得其所在的地理位置，因而对土壤实施定点管理成为一项比较成熟的技术获得推广与使用。
把这一系统应用于变量机械施肥，施肥机械在控制系统的控制作用下可根据事先生成的处方施肥图进行施肥。
在缺少肥料的地方多施肥，在土壤养分高的地方减少施肥量，在不需施肥的地方停止化肥的施入。
这样化肥在施用的过程中不但要达到数量上准确，而且施肥的位置也要精确。
国外已有的变量施肥机械几乎无一例外地都是通过旋转的圆盘达到均匀撒播肥料的目的。
化肥撒播的范围通过调整圆盘的转速达到调整，通常情况下化肥撒播的范围在10-30米之间，这种结构的变量施肥机械一方面只适用于大面积地块作业，另一方面是机械的制造成本较高，农民在目前状态下难以接受。
在我国推广这些机械会由于人口多可耕种的土地面积小，使得变量施肥失去意义；再者若把这些机械引入我国推广使用成本极高，农民很少有人能够购买得起。
而我国目前的现实情况是农民拥有的拖拉机数量比较多，农民使用拖拉机完成几乎所有的田间作业，因此研究与我国拖拉机相配套使用的变量施肥机械成为我国变量施肥机械研究的重点。
我国目前变量施肥机械的研究多数是处于概念阶段，变量施肥只是可以实现对很小区域的变量施肥，不能按照处方图对整个地块进行变量施肥，这些研究成果进行实际的转化还有一定的距离。
本项技术是基于卫星全球定位系统确定机械在地块中的作业位置，通过拖拉机上固定的机载电脑为机械控制器提供定位位置处的化肥施用量信息，使机械在整个作业地块根据预先生成的处方图进行按处方变量施肥，减少化肥在整个地块的使用数量，减少化肥对环境造成的污染。
技术内容该项技术的目的是解决生产过程中化肥过量使用的问题，通过对土壤实行变量施肥减少化肥的使用量，减少过量使用化肥对环境造成的污染。
其工作原理是根据土壤中养分含量的信息，结合播种作物肥料需求，通过和专家知识结合，在办公室根据这些已有的信息生成对该土壤条件下所需施用化肥的处方图，该处方图以ESRI公司GIS产品系统中SHP 文件的形式通过ATA卡导入精准变量施肥机控制系统的计算机内，计算机把该处方图内有关施肥量的信息通过与安装在拖拉机上GPS测得的GPS地理位置信息相互匹配，取得该位置处所需施肥数量，通过数据交换器把当前位置处的施肥数量值传输给施肥控制系统的中央控制器，中央控制器把这些数字信号转换成模拟信号，转换后的模拟信号控制液压节流阀的开度，通过调整供油的数量达到控制液压泵转速的目的，液压泵的转速反过来又把该信号反馈给控制器，控制器把接收到的信号换算成施肥量反馈给计算机，计算机在显示屏幕上显示出目前位置所施肥的数量。
施肥机械田间的作业信息如拖拉机行走的轨迹、GPS信号情况、作业面积、肥料箱中所剩的肥料数量，以及田间实际的施肥量都可以由驾驶室内的计算机记录下来。
这些信息在施肥完成后都可以下载下来，有待于今后的处理与分析。
国内外现在还没有该类型与GPS系统相连的拖拉机后悬挂式通过调整排肥轮的转速达到调整施肥量的精准变量施肥机，精准变量施肥机是由拖拉机1和通过三点悬挂机构12的施肥机构组成，施肥机机架21上的液压马达13，通过中间传动轴14，将动力传动到排肥轮16，排肥轮是普通的外槽轮，排肥轮下面由导肥管18和散肥器19，液压马达13通过回油管22供油管23和拖拉机的液压系统连接。
拖拉机外蓬顶上固定有GPS卫星接受天线7和无线电接受天线8，驾驶室前方有数据交换器2，施肥控制开关5、AgGPS170计算机3、顶棚内前下方固定有导向光棒4、顶棚内右侧前方固定施肥控制器6、驾驶室右侧下方固定有接线盒9、电源分线盒10和GPS流动站11也固定在右侧方，电瓶固定在拖拉机右侧梁上和拖拉机共用同一电瓶，测速雷达24位于施肥机架上。
控制计算机3和接线盒9相连，通过接线盒9与控制系统的其他部分发生联系，导向光棒4与接线盒9相连接收由3发出的信息。
施肥控制器6施肥开关5、液压马达13、数据交换器2和测速雷达24相连；计算机3、施肥控制开关6、接线盒9 和测速雷达24均和电源分线盒10相连获得驱动电源，GPS卫星接受天线7和无线电接受天线8与GPS流动站11相连，GPS流动站11 和接线盒9相连为系统提供GPS信号。
电源分线盒10与电瓶25相连。
散肥机构是由24个和导肥管相对应的散肥器19组成，散肥器上部是圆柱形下部是长方口的喇叭形机构，内部固定有三个挡肥板26。
外槽轮的转动由安装在肥料箱前部的一根长轴驱动，安装在变量施肥机上的所有排肥器都是通过该长轴中间传动轴驱动。
为了减少长轴弯曲造成传动系统的不稳定，传动长轴在中部断开，中间使用两个链轮通过双排链进行连接。
肥料由排肥器排出后通过导肥管流入散肥器，散肥器把导肥管流入的肥料均匀地分散开撒在地表，散肥器的结构采用独特的扇型结构，散肥器内部通过安装挡肥机构达到把从导肥管流下的肥料均匀分散开。
精准变量施肥机的液压马达由拖拉机的液压输出驱动控制，通过拔动驾驶室内的操纵手柄起到供油和停止供油的目的，而液压马达的转速控制则是根据施肥量的大小通过调整节流阀的开度达到控制液压马达转速的目的。
拖拉机驾驶室内的计算机从处方图中读出拖拉机所在位置的施肥数量，把此施肥数量依据先前设定的信号转换模式，通过与拖拉机前进的速度相互匹配后，经过数模转换后把这些数字量转换成模拟量达到控制液压节流阀的目的。
国内目前调节排肥器的转速多是通过步进电机实现，由于步进电机在地块中作业是通过拖拉机的机载电瓶来实现的，因而每个步进电机只能驱动一个排肥器，因而机械的工作幅宽较小，生产效率也比较低。
该精准施肥机可实现所有粒状肥料的变量施肥，施肥量的调节通过调节排肥轮的转速达到调整施肥量的目的。
不同的粒状肥料通过调整肥料有关的初始参数即可达到精准变量施用的目的。
本技术的优点是使用该施肥机可提高粮食产量30％，提高肥料利用率40-45％，减少不合理使用化肥给环境造成的污染。
附图说明：图1为拖拉机悬挂变量施肥机的侧视图。
图2为本技术的俯视图。
图3为变量施肥机的电源及信号线路图。
图4是散肥器的主视图。
图5是散肥器的俯视图。
图中各个图号代表的元件名称如下：1、拖拉机2、数据交换器3、AgGPS170计算机4、导向光棒5、施肥控制开关6、施肥控制器7、GPS卫星接受天线8、无线电接收天线9、接线盒 10、电源分线盒 11、GPS流动站 12、三点悬挂机构 13、液压马达总成 14、中间传动轴 15、肥料箱 16、排肥轮 17、工作踏板 18、导肥管 19、散肥器 20、地轮 21、机架 22、回油管 23、供油管 24、测速雷达 25、电瓶、26、挡肥板具体实施方式根据施肥地块的土壤信息确定土壤的施肥处方后，该处方图以.shp 的文件格式输入AgGPS170计算机3，拖拉机1上固定的GPS卫星信号接收天线7和无线电天线8，经过GPS 接收器11处理后获得GPS 差分信号(DGPS信号)。
系统软件会根据获得的差分信号确定出施肥机械在地块中所处的地理位置，AgGPS170计算机上安装的导航软件和施肥处方图的位置座标相互匹配，若二者的坐标相互吻合则计算机通过数据交换器2把这一位置处的施肥量信息传输给施肥控制器 6，控制器控制液压马达总成13，通过调整控制阀的开度大小达到调整供油量实现调整液压马达的转速，液压马达驱动中间传动轴14，由驱动轴14驱动排肥轮16达到改变排肥量的目的。
排肥开始和停止也可通过施肥控制开关5进行强制控制。
拖拉机在田间的行走通过导向光棒4上的指示信号进行导向作业。
导向光棒通过接线盒9与 AgGPS170计算机相连，AgGPS170显示屏幕上显示拖拉机在作业地块的座标位置和处方图上应该施肥的数量和实际机械的施肥量。