本發(fā)明涉及精細農業(yè)領域，尤其是涉及一種施肥設備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術：

精細農業(yè)是現(xiàn)代化農業(yè)的一個分支，其目的在于提高農業(yè)中各種資源的利用率，減少資源浪費。隨著農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，精密播種機構逐漸代替了傳統(tǒng)的播種機構，目前的精細播種機大多數(shù)使用的是機械式和氣力式播種機，播種機在作業(yè)過程中，播種機構的封閉性以及作業(yè)速度的提高導致很難使用人工去判斷作業(yè)質量。例如在作業(yè)過程中，由于田間地面的復雜性，導致播種機輪胎打滑，此時若不進行播種和肥量的控制，將導致播種以及肥量不均。種子和肥量的不均勻性又將導致在農作物生長過程中由于肥料不均而產生生長不一致性，這給田間管理以及收獲帶來了難題，不便于農業(yè)機械化的實施，同時若施肥量過少，造成田間作物生長營養(yǎng)不足，減少作物產量，造成巨大經濟損失，若施肥量過多，容易出現(xiàn)燒苗現(xiàn)象，造成大量種子及肥料等資源的浪費。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有施肥技術隨著施肥設備移動速度的變化會造成施肥量無法達到最近標準的問題，提供一種施肥設備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是：

一種施肥設備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)，包括用于檢測肥料流量信息的檢測單元i、用于檢測機械行走速度信息的檢測單元ii、無線傳輸模塊i，無線傳輸模塊ii、電源模塊、處理器模塊、執(zhí)行模塊和顯示模塊，電源模塊為檢測單元i、檢測單元ii、無線傳輸模塊i，無線傳輸模塊ii、處理器模塊、執(zhí)行模塊和顯示模塊提供所需電能，檢測單元i和檢測單元ii通過無線傳輸模塊1與處理器模塊連接，處理器模塊通過無線傳輸模塊ii將信號輸出給執(zhí)行單元和顯示單元，

檢測單元i包含壓電薄膜和信號調理電路，通過與自動施肥設備中肥料存儲裝置連接的壓電薄膜來檢測肥料流量變化信息，壓電薄膜根據(jù)不同的施肥流量下剩余肥料對其壓力不同產生不同的感應信號，壓電薄膜產生的感應信號測得肥料流量信息，并將肥料流量信息通過信號調理電路轉換為數(shù)字信號，并通過無線傳輸模塊i傳輸給處理器模塊，

檢測單元ii包含差分gps基準臺、車載gps收發(fā)模塊和gps信號調理模塊，差分gps基準臺對車載gps收發(fā)模塊檢測到的gps信息進行差分處理得到速度信息，速度信息經過gps信號調理模塊轉換為plc可處理的數(shù)字信號，并通過無線傳輸模塊i傳輸給處理器模塊；

處理器模塊對速度信息和流量信息進行處理后發(fā)出指令控制執(zhí)行單元動作并將結果通過顯示單元輸出。

所述的執(zhí)行單元為播量調節(jié)單元。

所述的處理器模塊采用plc控制器。

所述的無線傳輸模塊i和無線傳輸模塊ii均采用jf24d收發(fā)模塊，jf24d收發(fā)模塊的pin1接3.2v直流電源電源正極，pin10接地，pin2接輸出數(shù)據(jù)端口，pin5接輸入數(shù)據(jù)端口。

利用所述的一種施肥設備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

步驟一:通過田間試驗采集不同的作業(yè)速度v對應的播量l，建立變量施肥標準數(shù)據(jù)庫。

步驟二：檢測單元1檢測播種機gps速度信息，并轉化為數(shù)字脈沖速度信號v1；同時檢測單元2檢測種肥流量信息，并轉化為數(shù)字脈沖流量信號l1；同時將v1信號和l1信號傳輸給處理器模塊；

步驟三：處理器模塊對步驟二中獲取的速度信號v1和流量信號l1進行處理，包括如下步驟：

a)將檢測的v1信號對比標準數(shù)據(jù)庫得到理論的播量l0；

b)將檢測的l1信號與理論播量l0進行比較，如果l1>l0，計算種肥流量誤差值δs，根據(jù)誤差信息輸出種肥流量控制信號，控制執(zhí)行單元減小種肥流量，使其達到理論值l0；l1<l0，計算播量誤差值δs，根據(jù)誤差信息輸出種肥流量控制信號，控制執(zhí)行單元增大種肥流量，使其達到理論值l0；l1=l0，此時表示播量與理論值接近，保持種肥流量不變；

步驟四：將步驟二中檢測到的播量信息l1以及gps位置信息和步驟三中計算得出的實際播量信息l0傳輸至顯示單元中顯示，以便于用戶通過播種機駕駛艙中的顯示器及時查看播量及位置信息。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明益于提高目前播種機施肥作業(yè)過程的效率，精確控制施肥量，保證了田間作物需要的營養(yǎng)信息，即可避免施肥量過大造成燒苗現(xiàn)象的產生，節(jié)省肥料，又可避免因施肥量不足，造成二次追肥，節(jié)省人力物力，有助于提高產量，節(jié)省資源，可為農民帶來巨大經濟效益。

附圖說明

圖1為速度與施肥量同步控制裝置結構圖。

圖2為速度與施肥量同步控制系統(tǒng)方塊圖。

具體實施方式

圖中所示，具體實施方式如下：

一種施肥設備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)，包括用于檢測肥料流量信息的檢測單元i、用于檢測機械行走速度信息的檢測單元ii、無線傳輸模塊i，無線傳輸模塊ii、電源模塊、處理器模塊、執(zhí)行模塊和顯示模塊，電源模塊為檢測單元i、檢測單元ii、無線傳輸模塊i，無線傳輸模塊ii、處理器模塊、執(zhí)行模塊和顯示模塊提供所需電能，檢測單元i和檢測單元ii通過無線傳輸模塊1與處理器模塊連接，處理器模塊通過無線傳輸模塊ii將信號輸出給執(zhí)行單元和顯示單元，

檢測單元i包含壓電薄膜和信號調理電路，通過與自動施肥設備中肥料存儲裝置連接的壓電薄膜來檢測肥料流量變化信息，壓電薄膜根據(jù)不同的施肥流量下剩余肥料對其壓力不同產生不同的感應信號，壓電薄膜產生的感應信號測得肥料流量信息，并將肥料流量信息通過信號調理電路轉換為數(shù)字信號，并通過無線傳輸模塊i傳輸給處理器模塊，

信號調理電路包含運算放大器電路，adc0809芯片，集成采樣保持器lf398。檢測信號通過集成采樣保持器lf398，然后經過運算放大器放大，再通過adc0809芯片轉換為數(shù)字信號傳輸給信號處理模塊。

檢測單元ii包含差分gps基準臺、車載gps收發(fā)模塊和gps信號調理模塊，差分gps基準臺對車載gps收發(fā)模塊檢測到的gps信息進行差分處理得到速度信息，速度信息經過gps信號調理模塊轉換為plc可處理的數(shù)字信號，并通過無線傳輸模塊i傳輸給處理器模塊；gps輸出的速度信號為實際位移速度信號，例如當作業(yè)機械輪胎打滑時，并不產生位移信號，此時速度為零,可以避免施肥。

在施肥的作業(yè)過程中，由于田間地形的復雜性，采用檢測傳動軸的轉速或地輪的轉速，常常會出現(xiàn)誤差。本設計采用gps監(jiān)測速度與位置信號，提高了檢測作業(yè)速度的精度及位置信息。

本實施方式采用壓電傳感器來檢測排種管中肥料流量信息，根據(jù)肥料在排種管中流動，肥料對壓電薄膜的壓力信號隨著播量機流速信息的不同而產生不同的電信號，根據(jù)matlab對不同的電信號與流量進行典型的相關性分析，得出線性回歸模型，從而根據(jù)對電信號的檢測，根據(jù)模型，得出肥料流量流速信息。顯示單元通過結合gps衛(wèi)星地圖，可記錄并顯示相關位置的施肥量信息。

處理器模塊對速度信息和流量信息進行處理后發(fā)出指令控制執(zhí)行單元動作并將結果通過顯示單元輸出。執(zhí)行單元包含播量調節(jié)單元，播量監(jiān)測單元以及排種排肥單元，將播量實時反饋到處理器中，實現(xiàn)對播量的閉環(huán)控制，同時根據(jù)gps輸出的速度信息對播量進行調整。

所述的執(zhí)行單元為播量調節(jié)單元。

所述的處理器模塊采用plc控制器。

所述的無線傳輸模塊i和無線傳輸模塊ii均采用jf24d收發(fā)模塊，jf24d收發(fā)模塊的pin1接3.2v直流電源電源正極，pin10接地，pin2接輸出數(shù)據(jù)端口，pin5接輸入數(shù)據(jù)端口。

一種利用所述的一種施肥設備用的速度與肥量同步控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

步驟一:通過田間試驗采集不同的作業(yè)速度v對應的播量l，建立變量施肥標準數(shù)據(jù)庫。

步驟二：檢測單元1檢測播種機gps速度信息，并轉化為數(shù)字脈沖速度信號v1；同時檢測單元2檢測種肥流量信息，并轉化為數(shù)字脈沖流量信號l1；同時將v1信號和l1信號傳輸給處理器模塊；

步驟三：處理器模塊對步驟二中獲取的速度信號v1和流量信號l1進行處理，包括如下步驟：

a)將檢測的v1信號對比標準數(shù)據(jù)庫得到理論的播量l0；

b)將檢測的l1信號與理論播量l0進行比較，如果l1>l0，計算種肥流量誤差值δs，根據(jù)誤差信息輸出種肥流量控制信號，控制執(zhí)行單元減小種肥流量，使其達到理論值l0；l1<l0，計算播量誤差值δs，根據(jù)誤差信息輸出種肥流量控制信號，控制執(zhí)行單元增大種肥流量，使其達到理論值l0；l1=l0，此時表示播量與理論值接近，保持種肥流量不變；

步驟四：將步驟二中檢測到的播量信息l1以及gps位置信息和步驟三中計算得出的實際播量信息l0傳輸至顯示單元中顯示，以便于用戶通過播種機駕駛艙中的顯示器及時查看播量及位置信息。

優(yōu)選的，首先在田間作業(yè)時，通過小型便攜式基站的安裝，通過基站之間相互通信，應用差分處理，提高基站位置定位的準確性。通過車載gps與基站之間的通信，提高gps定位以及測速的準確性。

優(yōu)選的，gps信號可通過相應的信號處理電路轉化為plc可直接處理的速度信號，plc通過對gps速度信號的處理，實施對執(zhí)行單元的控制。

優(yōu)選的，顯示單元自帶arm處理器，gps信號可將速度與播量信號通過自開發(fā)的田間種肥作業(yè)管理軟件顯示在顯示屏中，同時可記錄相關地圖信息，用戶可在顯示屏中觀察到不同地塊的施肥量信息。

優(yōu)選的，通過播量檢測單元對播量信息的檢測并將數(shù)據(jù)實時發(fā)送給plc處理器，plc處理器根據(jù)作業(yè)位移及速度信號做出對播量控制器的控制信號，同時接收反饋的播量信號，實時做出對播量控制器的調節(jié)。

本發(fā)明所列舉的技術方案和實施方式并非是限制，與本發(fā)明所列舉的技術方案和實施方式等同或者效果相同方案都在本發(fā)明所保護的范圍內。