深施型液态肥变量施肥控制系统

以深施型液态施肥机为依托,采用单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计了深施型液态变量施肥控制系统.设计了与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令.喷肥针施肥量控制误差台架试验结果表明,该系统可实现深施型液态变量施肥,施肥误差不超过0.5 mL/次,满足液态变量施肥作业要求.     

变量施肥的实现过程及其发展前景

介绍了精细农业的基本概念及国内外的发展现状、着重介绍了目前国内变量施肥机的研究情况和变量施肥的实现过程，并通过对变量施肥机的实施效果分析，阐述了变量施肥的发展前景。     

探针注入式深层施肥机构的运动分析

目前,我国化肥存在着施用不合理、利用率低及对环境污染严重等问题.为此,针对农业传统施用化肥存在的问题,设计了液态施肥机的探针注入式深层施肥机构,建立了探针的运动方程.作业试验表明,探针注入式深层施肥机构能够较好地深施液态肥料,可获得良好的液态肥料施用深度;液态施肥机满足了各种农艺要求,能够保证深施液态肥料的作业质量;探针注入式深层施肥机构设计合理,具有实用可行的特点.     

精细农业变量作业研究现状

精细农业变量作业具有保护环境,促进农业可持续发展的重要意义.介绍了国内外变量施肥和变量播种技术的研究现状,分析了各研究的技术特点和系统运行机理,并提出了精细农业变量作业的两种不同思路,为进一步的发展精细农业变量作业技术提供了理论依据和实例分析.     

SYJ-2型液肥变量施肥机设计与试验

变量施肥技术是精准农业的重要组成部分,依据农业生产要求设计了与轮式拖拉机配套的SYJ-2型三点悬挂式液肥变量施肥机。以单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计编写了液肥变量控制系统以及与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令;关键部件内腔式旋转扎穴机构采用5个全等椭圆齿轮传动,液肥在内腔流动,在减少外部连接软管的同时,防止了管路缠绕;液肥分配器的功能是适时开启和关闭,实现液肥的不连续射出,进而完成穴施作业;同时对内腔式旋转扎穴机构和液肥分配器进行了结构设计。田间试验结果表明,施肥深度为地表12~15 cm,施肥精度为99.1%,满足液态变量施肥作业要求。     

变量施肥机具的设计

从分步实施精确农业的思路出发,分别进行了手控变量施肥机和自控变量施肥机的研究。重点阐述了手控变量施肥机的工作原理及关键部件设计。试验表明,该机施肥量调节方便,性能稳定,有应用前景。分析了能够实现精确农业意义上的自动变量施肥系统。     

基于嵌入式通信系统的变量施肥虚拟样机优化设计

为了达到液态施肥机高速作业的目标,提出了一种新的施肥机施肥变量控制的方法,该方法主要采用Pro/E和ADMAS联合仿真的方式对机构的机械运动轨迹进行验证,采用模糊控制和二阶差分算法降低施肥量的误差,使用PLC实现施肥数据的处理和通信。为了验证该方法的有效性和可靠性,应用三维造型设计软件Pro/E,绘制机构各零部件模型并装配,通过改变保存文件的类型实现Pro/E与ADAMS数据交换,在ADAMS中建立机构虚拟样机和运动学仿真,得到了施肥机虚拟样机的运动轨迹。最后,通过PLC嵌入式通信系统的优化,得到了虚拟样机施肥量随速度变化曲线,并将优化前后的施肥准确度和效率进行了对比。通过对比发现:使用PLC嵌入式系统优化后的施肥机,施肥的精确性得到了明显的改善,且施肥效率较高,为变量施肥控制的研究提供了理论参考。     

变量施肥装备的研究现状及展望

介绍了精准农业背景下的变量施肥及其实现流程,阐述了目前国内外变量施肥机的研究现状,对国内外典型变量施肥机的结构、特点及控制系统进行了比较,并对其性能、适应性等进行了分析。总结了我国变量施肥机械存在的问题和不足,提出了应在我国规模化、机械化水平较高的新疆棉区大力发展变量施肥机械的建议。探讨了变量施肥机械的发展趋势。     

变量施肥机下位机控制系统的设计

为实现变量施肥机氮磷钾(N/P/K)配比施肥,本文设计基于下位单片机的电控液压传动闭环变量施肥控制系统,该系统与上位控制系统共同组成变量施肥机施肥控制系统,下位控制器完成对上位机控制系统施肥信息数据帧解析并实现对3组液压马达与电磁比例调速阀的控制,同时将采集到施肥机状态数据信息发送给上位机系统,确保变量施肥控制系统实现施肥机N/P/K按需配比施肥功能,对我国变量施肥技术的发展具有重要意义。     

变量施肥机的设计

随着农村产业结构的变化,作物种植面积不断扩大,传统的施肥方式已不能实现肥量的精确控制,与之相应的耕种施肥技术需要提高和改进.近几年推广的精准农业技术,由于成本高和技术性强等原因还不能得到广泛应用.精准农业的推广急需一种简易、轻便、造价低廉、适合一般用户使用的变量施肥机械.为此,在已有施肥机的基础上,设计了与拖拉机配套使用的变量施肥机.     

基于单片机的电动变量施肥装置控制系统设计

随着我国农业的不断发展,传统的施肥装置已不能满足生产需求,而近几年推出的变量施肥装置因操作复杂和价格昂贵等原因不适宜大面积推广。为此,设计一款操作简便、造价低和适用于大多数用户的新型电动变量施肥装置。该装置采用单片机作为控制核心,运用自动控制算法,根据需要调节施肥量,实现变量施肥,有效提高化肥的利用率,减少因化肥使用不当而造成的环境污染和食品安全问题。该装置采用汽车蓄电池供电和全电动的施肥过程,简化了复杂的机械传动机构,可完全取代传统纯机械式驱动的施肥装置。经实际应用证明,该电动变量施肥装置性能稳定可靠。     

基于传感器的变量施肥机定位方法

简述了一种应用传感器代替GPS的变量施肥机定位方法。控制器读取传感器的脉冲信号,计算施肥机的行走距离,由自动网格识别算法实现施肥机自动网格识别。本文给出了传感器测距累积误差校正方法以提高定位精度。对于垄长为40m的网格,要使定位误差小于6%,累积误差应小于2.4m。实验结果表明,经过校正,拖拉机行走距离为250 m的时候,光电编码器和接近开关传感器测距累积误差分别为2.32 m和2.34 m(定位误差小于6%)。如果在此定位误差条件下,增加操作单元垄长方向划分的距离,可满足更长地块作业的定位要求。     

基于ZigBee的液肥变量深施系统设计与试验

为了提高液肥深施效率,设计了一种基于ZigBee的液肥变量深施系统.该系统采用远程电脑终端与STM32F103RET6控制器同步结合实现液肥输出监测与控制:监控液肥水位值的同时利用流量传感器采集当前流量值,并通过ZigBee无线通讯协议传输数据;根据流量预设值,利用增量式PID算法动态调整变频器频率,最终使试验系统能够精确控制液肥流量输出.在试验系统的基础上,通过液肥深施试验以探讨施肥深度、变频器频率、注肥压力、系统用泵的回水开度等参数对流量精确控制的影响,并利用试验数据建立精准控制流量的数学模型.果园试验结果表明,液肥变量深施系统整机施肥精度最高可达99.52%,单次施肥的液肥损耗量最大值为0.22 L/min;在改变施肥深度的情况下,系统液肥输出流量的最大差值为0.15 L/min,变频器频率的最大差值为0.79 Hz.在改变回水开度的情况下,确定了试验中系统的最佳工作参数,即回水开度在40%时,系统工作最为稳定,流量输出误差小,液肥损耗量少.     

精准农业液体肥变量控制技术要点

精准农业(Precision Agriculture)是在现代信息技术、生物技术、平衡施肥技术、自动测控技术、机电一体化技术等一系列高新技术的基础上发展起来的现代化农业生产技术,是“精细耕作”的传统农业在现代信息社会的延伸。为此,以精准农业技术为背景,介绍了变量施液体肥技术的由来及发展以及精准农业变量施液体肥的技术要点,包括田间的精确定位、变量施肥决策技术、精确的施肥量控制技术等。     

基于光谱探测的小麦精准追肥机设计与试验

为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥,使用近地光谱探测技术,设计了大田实时变量追肥机。追肥光谱监测系统实时获取作物冠层归一化植被指数,结合追肥策略计算出当前的目标施肥量,采用测速和测距法反馈肥料流量信息,并根据追肥机实际行进速度,实时调整追肥量,实现精准变量追肥。试验结果表明,田间小麦长势存在空间差异性,冠层的归一化植被指数可以解析此差异性;追肥机追肥控制精度达到90%以上,可以满足精准追肥的要求;变量追肥比定量均匀追肥增施氮肥28 kg/hm2左右。     

智能变量施肥技术初步试验研究

结合承担的精确农业变量施肥技术研究项目，提出了智能变量施肥技术体系和实现方法。利用美国MAPINFO公司MapInfo Proression 6．0地理系信息系统，采用MapBasic语言编程，建立了施肥地理信息与决策系统；利用89C52单片机实现智能变量施肥机控制系统。试验表明。研制的智能变量施肥机能够实现精确农业信息控制自动变量施肥作业，为精确农业的进一步试验研究提供技术依据。     

投入式液位计在液肥液位检测中的应用

针对当前液态施肥机在液肥的精确及定量控制等方面存在的不足,以单片机作为控制核心,采用投入式液位传感器进行数据采集,将液位的变化转换成电压变化,再利用A/D将模拟量转化成数字量;同时,通过单片机处理将电压值换算成相应的液位高度值及容量值并显示,并用Mat Lab分析试验数据。结果表明:液位高度值各容量值测量误差均满足实际要求,可应用于液态施肥机。     

基于柱塞泵与单片机的可控施肥机设计与喷灌试验

为了实现水肥一体化施肥装备流量精确且无水头损失,设计了一种基于柱塞泵与单片机的高精度可控施肥机,开展了恒流模式下6个流量梯度的喷灌系统施肥均匀性试验;以喷头总流量变化幅度为变量,设计了在1∶10的水肥配比下2种灌溉总流量变化幅度的不同工况,对比启、闭可控施肥机恒定水肥比例模式对水肥一体化支管内肥料浓度稳定性的影响效果.试验结果表明,高精度可控施肥机在流量分别为100,200,400,600,800,1 000 L/h的6种恒流模式时,喷灌均匀系数C_U为99.33%~99.71%、变异系数C_V为0.35%~0.75%;C_U,C_V与施肥机流量分别呈正相关与负相关关系,且喷头喷洒肥液的电导率总平均值E_C_-与施肥机流量之间具有显著的正相关性.在恒定水肥比例模式时,试验组管道内肥液浓度在160 s时趋于稳定,且稳定后肥液电导率与目标值偏差率小于4%.高精度可控施肥机恒流模式试验表明施肥机大流量下施肥均匀性变异系数仅为小流量下的50%,且改变施肥机的流量是水肥一体化喷灌系统实现高均匀度变量施肥的一种有效途径;试验证明恒水肥配比模式可有效减小支管肥料浓度受外界的影响.     

基于ARM的变量施肥控制系统的研究

介绍了一种新的精确农业变量施肥控制系统.该系统接收施肥和速度传感器输入信号,经过ARM嵌入式内核处理后,输出控制步进电机的脉冲信号,控制施肥机上排肥轴的转速,实现精确农业变量施肥.实践证明,该控制系统工作稳定,达到了精确农业变量施肥的要求.