本发明属于控制技术领域，特别涉及一种注肥机控制方法及控制系统。
背景技术：
果林种植包括水肥管理、花果管理、精细修剪、病虫防治等作业。果园作业机械化正逐步显现其重要性，尤其对于水肥管理作业这一块，通过机械化实施，不但可有效减少劳动强度，减少病虫害，提高果品品质，还能实现果园的规模化管理，提高能效。但是随着传统果园机械作业的发展，其出现的问题也逐渐呈现，生产效率低、劳动强度大、生产成本高等等，在一定程度上限制了传统果园机械非自动化作业模式在实际中的应用，如何研究果园机械自动化作业，提高作业效率，现已逐渐成为国内外研究的主要问题。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，解决现有技术中作业效率不高的技术问题，提供一种注肥机控制方法及控制系统，本发明实现水肥管理机械化实施的自动化作业，提高作业效率。
本发明的目的是这样实现的：一种注肥机控制方法，包括以下步骤：
（1）准备一台注肥机，将注肥机运输至需要注肥的区域；
（2）输入预设参数信息，选择开始动作指令，注射机开始动作，根据预设参数信息驱动电动推杆动作以控制注射杆在左右方向上的展开；
（3）判断电动推杆是否到达预设位置，到达预设位置后注射杆停止任何动作，否则，返回步骤（2）中输入预设参数信息之后的步骤；
（4）使用土壤硬度检测仪检测注射杆正下方的土壤硬度并输入土壤硬度信息，输入土壤硬度信息，根据土壤硬度信息得到刚入土时的气铲工作气压p01；
（5）注射机再次动作，控制液压杆收缩，使注射杆下降，气铲不动作；
（6）判断注射杆下降的速度是否降低，若速度降低，调用气铲预设执行参数和气铲工作气压p01，使注射杆顺利入土；钻土过程中，根据推算得到的土壤硬度信息调整气铲工作气压pt，注射杆钻土，否则返回步骤（5）；
（7）判断位移传感器检测到的注射杆下降位移信号值是否异常，位移信号值异常，控制气铲停止工作且液压杆停止动作，重新选择区域，返回步骤（3），否则，判断注射杆钻入土壤内的深度是否到达预设深度，若达到预设深度，控制气铲停止动作、液压杆停止动作且开始松土动作，否则，返回检测位移信号值是否异常这一步骤；
（8）松土结束后，判断预设参数信息中是否有注射液肥，若需注射液肥，控制液泵打开，往注射杆内通入液肥，判断液肥是否注射结束，若注射结束，控制液泵关闭和注射杆回升，判断注射杆是否抬升至指定高度，若注射杆已抬至指定高度，控制电动推杆反向动作，电动推杆回到初始状态，松土注肥结束；否则，控制注射杆继续回升。
为了实现注射机的松土动作，所述步骤（7）中，松土动作具体的为，控制与注射杆的上部连接的气路通道一上的电磁阀得电，调用预设参数信息中的气压参数p1，往注射杆内通入气压值为p1的压缩空气。
为了进一步提高松土效果，所述步骤（7）中，往注射杆内通入压缩空气时，根据位移信号值推算得到的所需气爆压力p2，反馈气压差值（p2-p1），调整气路通道中的气压，若气压差值大于0，则补偿气路通道一中的气压；否则，保持气路通道一中的原始气压即可。
为了实现精准定量施肥，所述步骤（8）中，往注射杆内注射液肥时且液泵打开后，液泵与注射杆之间连接的液路管道上的流量传感器检测液肥的流量，根据预设液肥流量参数和液肥总量调整液泵的输出流量，直至施入液肥的量和流量参数与设定的参数对应为止。
为了实现气路通道一的气压补偿，补偿气路通道一的气压，具体的为，控制空压机打开，控制空压机与储气罐之间的气路通道二上的电磁阀得电打开，不断给储气罐充气，增大储气罐的输出气压。
为了进一步提高松土动作的可控性，还包括以下步骤：（701）判断松土是否结束，若松土结束，则进入步骤（8），若松土没有结束，则返回步骤（7）中开始松土动作后的步骤。
实施以上控制方法使用的控制系统，包括松土注肥信息采集模块、松土人机交互处理器和气路通道、液路通道上连接的若干电磁阀；
所述松土注肥信息采集模块包括设置在储气罐出气口的气压传感器、用于检测注射杆升降高度的位移传感器和用于检测液泵出口处液体流量的流量传感器；
所述松土人机交互处理器包括人机交互模块和松土注肥控制模块；
所述人机交互模块，用于输入预设控制信息、显示注肥机工作状态并将预设控制信息发送给松土注肥控制模块；
所述松土注肥控制模块，接收松土注肥信息采集模块发送过来的检测信号，对检测信号值分析处理调整后，驱动控制注肥机的电动推杆、液压站、液泵、空压机和各电磁阀的动作，经过液压站控制液压缸的动作，液压杆为液压缸的一部分。
为了进一步提高本发明中驱动控制工作的准确性，所述松土注肥控制模块包括松土注肥分析单元、松土注肥调整单元和松土注肥执行单元；
所述松土注肥分析预测单元，接收气压传感器、流量传感器和位移传感器采集到的检测信号，将分析处理得到的指令参数数据发送给松土注肥调整单元和松土注肥执行单元；
所述松土注肥调整单元，将预设参数信息和松土注肥分析预测单元推算得到的参数数据进行比较，根据比较后的差值调整松土注肥执行单元的执行参数；
所述松土注肥执行单元，根据松土分析预测单元和松土注肥调整单元共同给出的执行参数完成驱动控制注肥机的电动推杆、液压站、液泵、空压机和各电磁阀的动作。
作为本发明的进一步改进，所述松土注肥分析单元、松土注肥调整单元和松土注肥执行单元均在plc控制器中完成。
与现有技术相比，本发明实现注射机松土施肥的自动化作业，提高作业效率，实现定量施肥，降低作业成本；可应用于控制注射机施肥的工作中。
附图说明
图1为本发明中涉及到的注射机的主视图。
图2为注射机的俯视图。
图3为图1中a处的局部放大图。
图4为本发明的流程框图。
图5为本发明的结构连接框图。
其中，1排气施液孔，2转臂，3机架，4液泵，5液压站，6悬挂支架，7空压机，8气压传感器，9储气罐，10电动推杆，11位移传感器，12气铲，13液压缸，1301液压杆，14注射杆，15连接座，16滑动座，17药液箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1～图3所示的本发明中涉及到的注射机，注射机包括机架3，机架3的前侧固连有悬挂支架6，行走装置经过悬挂支架6与带动注射机的行走，行走装置可为拖拉机；机架3的底端设有支撑座，支撑座上设有液泵4、液压站5、空压机7，机架3的上侧设有储气罐9和药液箱17，在左右方向上，机架3的两端各可转动地连接有松土施肥装置，松土施肥装置包括转臂2，转臂2一端与机架3可转动地连接，转臂2的另一端连接有液压缸13，液压缸13上的液压杆1301可在高度方向上做往复直线运动，液压杆1301的顶部经过连接座15与气铲12连接在一起，连接座15的底侧设有位移传感器11，液压缸13的壳体经过两个在高度方向上相互平行的滑动座16与注射杆14连接，注射杆14可沿着滑动座16做上下直线运动，气铲12的底部与注射杆14连接，紧靠气铲12底部的注射杆14上开有用于通入气体的气体通道和用于通入药液和药液通道，注射杆14的底部连接有呈锥状的入土器，注射杆14具有排气液腔体，入土器上开设有连通排气液腔体的排气施液孔1，药液通道和气体通道连通排气液腔体；另外，液泵4与药液通道之间连接的液体管路上设有用于检测药液流量的流量传感器；药液箱17的出液口与液泵4的进液口连接的液体管道上、液泵4的出液口与药液通道之间连接的液体通道上、空压机7的出气口与储气罐9的进气口连接的气路通道二上、储气罐9的出气口与气体通道之间连接的气路通道一上、储气罐9的出气口与气铲12连接的气路通道三上均设有电磁阀。
如图4和图5所示的一种注肥机控制方法及控制系统，其中，控制方法包括以下步骤：
（1）准备一台注肥机，将注肥机运输至需要注肥的区域；
（2）输入预设参数信息，选择开始动作指令，注射机开始动作，根据预设参数信息驱动电动推杆10动作以控制注射杆14在左右方向上的展开；
（3）判断电动推杆10是否到达预设位置，到达预设位置后注射杆14停止任何动作，否则，返回步骤（2）中输入预设参数信息之后的步骤；
（4）使用土壤硬度检测仪检测注射杆14正下方的土壤硬度并输入土壤硬度信息，输入土壤硬度信息，根据土壤硬度信息得到刚入土时的气铲12工作气压p01；
（5）注射机再次动作，控制液压杆1301收缩，使注射杆14下降，气铲12不动作；
（6）判断注射杆14下降的速度是否降低，若速度降低，调用气铲12预设执行参数和气铲12工作气压p01，使注射杆14顺利入土；钻土过程中，根据推算得到的土壤硬度信息调整气铲12工作气压pt，注射杆14钻土，否则返回步骤（5）；
（7）判断位移传感器11检测到的注射杆14下降位移信号值是否异常，位移信号值异常，控制气铲12停止工作且液压杆1301停止动作，重新选择区域，返回步骤（3）；否则，判断注射杆14钻入土壤内的深度是否到达预设深度，若达到预设深度，控制气铲12停止动作、液压杆1301停止动作且开始松土动作，否则，返回检测位移信号值是否异常这一步骤；
（8）松土结束后，判断预设参数信息中是否有注射液肥，若需注射液肥，控制液泵4打开，往注射杆14内通入液肥，判断液肥是否注射结束，若注射结束，控制液泵4关闭和注射杆14回升，判断注射杆14是否抬升至指定高度，若注射杆14已抬至指定高度，控制电动推杆10反向动作，电动推杆10回到初始状态，松土注肥结束；否则，控制注射杆14继续回升。
为了实现注射机的松土动作，步骤（7）中，松土动作具体的为，控制与注射杆14的上部连接的气路通道一上的电磁阀得电，调用预设参数信息中的气压参数p1，往注射杆14内通入气压值为p1的压缩空气。
为了进一步提高松土效果，步骤（7）中，往注射杆14内通入压缩空气时，根据位移信号值推算得到的所需气爆压力p2，反馈气压差值（p2-p1），调整气路通道中的气压，若气压差值大于0，则补偿气路通道一中的气压；否则，保持气路通道一中的原始气压即可。
为了实现精准定量施肥，步骤（8）中，往注射杆14内注射液肥时且液泵4打开后，液泵4与注射杆14之间连接的液路管道上的流量传感器检测液肥的流量，根据预设液肥流量参数和液肥总量调整液泵4的输出流量，直至施入液肥的量和流量参数与设定的参数对应为止。
为了进一步提高松土动作的可控性，还包括步骤（701）：判断松土是否结束，若松土结束，则进入步骤（8），若松土没有结束，则返回步骤（7）中开始松土动作后的步骤；其中，根据气路通道一中通入气压值不小于p2的时间t1来判断是否松土结束，若t1达到了设定的时间参数，则松土结束，否则，松土没有结束。
为了实现气路通道一的气压补偿，补偿气路通道一的气压，具体的为，控制空压机7打开，控制空压机7与储气罐9之间的气路通道二上的电磁阀得电打开，不断给储气罐9充气，增大储气罐9的输出气压。
为了实现注射机的松土施肥，包括松土注肥信息采集模块、松土人机交互处理器和气路通道、液路通道上连接的若干电磁阀；
松土注肥信息采集模块包括设置在储气罐9出气口的气压传感器8、用于检测注射杆14升降高度的位移传感器11和用于检测液泵4出口处液体流量的流量传感器；
松土人机交互处理器包括人机交互模块和松土注肥控制模块；
人机交互模块，用于输入预设控制信息、显示注肥机工作状态并将预设控制信息发送给松土注肥控制模块；其中，输入预设控制信息和显示注肥机工作状态优选地通过触摸屏实现；
松土注肥控制模块，接收松土注肥信息采集模块发送过来的检测信号，对检测信号值分析处理调整后，驱动控制注肥机的电动推杆10、液压站5、液泵4、空压机7和各电磁阀的动作，经过液压站5控制液压缸13的动作，液压杆1301为液压缸13的一部分。
为了进一步提高本发明中驱动控制工作的准确性，松土注肥控制模块包括松土注肥分析单元、松土注肥调整单元和松土注肥执行单元；
松土注肥分析预测单元，接收气压传感器8、流量传感器和位移传感器11采集到的检测信号，将分析处理得到的指令参数数据发送给松土注肥调整单元和松土注肥执行单元；
松土注肥调整单元，将预设参数信息和松土注肥分析预测单元推算得到的参数数据进行比较，根据比较后的差值调整松土注肥执行单元的执行参数；
松土注肥执行单元，根据松土分析预测单元和松土注肥调整单元共同给出的执行参数完成驱动控制注肥机的电动推杆10、液压站5、液泵4、空压机7和各电磁阀的动作。
其中，松土注肥分析单元、松土注肥调整单元和松土注肥执行单元均在plc控制器中完成。
本发明工作前，工作人员通过人机交互模块的触摸屏输入预设控制信息，预设控制信息包括输送给气铲12的预设气压p0、注射杆14钻入土壤的深度、松土动作时的预设气压p1、是否需要施肥、预设的药液流量和药液总量，选择开始工作指令后，注肥机开始工作；本发明工作时，松土注肥控制模块驱动控制电动推杆10运动至预设位置，使转臂2完全展开，电动推杆10到达预设位置后，松土注肥执行单元控制注射机停止任何动作并等待新的指令，工作人员使用土壤硬度检测仪检测入土器正下方的土壤硬度，并将土壤硬度值通过触摸屏发送给土壤注肥分析预测单元，注射机又被激活再次动作，松土注肥执行单元通过液压站5控制液压缸13的液压杆1301伸缩，注射杆14下降，当注射杆14首次接触到土壤时，液压杆1301的下降速度会明显降低，即此时的位移信号与入土器接触到土壤前相比异常，土壤注肥分析预测单元通过土壤硬度值计算出气铲12的工作气压p01，土壤注肥调整单元计算出工作气压p01与预设气压p0的差值，得到调整信息并将其发送给松土注肥执行单元，松土注肥执行单元根据调整信息驱动控制空压机7的启停、气路通道三上的电磁阀的通断，入土器钻入土壤后，根据位移传感器11检测到的位移信号，可得到入土器下降的速度变化，土壤注肥分析预测单元反推出实时的土壤硬度信息，预测单元根据土壤硬度信息计算出所需的气铲12的工作气压pt（pt为随时间t变化的工作气压值），土壤注肥调整单元根据计算出的工作气压pt得到调整信息并将其发送给松土注肥执行单元，松土注肥执行单元控制气铲12作用力使入土器轻松向下钻土；入土器向下钻土的过程中，若位移传感器11检测到异常信息，即注射杆14难以继续向下钻土，可判断注射杆14碰到了土壤中的较大石头碎块等坚硬物，立刻停止钻土，松土注肥执行单元控制气路通道三上的电磁阀断电，气铲12停止动作，同时，通过液压站5控制液压杆1301回升，使注射杆14提升至土壤上方，待重新选择钻土区域再进行钻土操作；否则，注射杆14继续下降，当注射杆14达到预设位置时，钻土操作完成，松土分析预测单元通过位移传感器11采集到的位移信息反推出的土壤硬度信息，从而计算出所需气爆压力p2，反馈气压差值（p2-p1），调整气路通道中的气压，若气压差值大于0，则执行单元控制空压机7打开给储气罐9充气，增大储气罐9的输出气压，以补偿气路通道一中的气压；否则，保持气路通道一中的原始气压即可；松土结束后，判断预设参数信息中是否有注射液肥这一信息，若需注射液肥，执行单元控制液泵4打开，往注射杆14内通入液肥，结合流量传感器检测到的流量信息，根据预设液肥流量参数和液肥总量调整液泵4的输出流量，直至施入液肥的量和流量参数与设定的参数对应为止，实现定量施肥；判断液肥是否注射结束，当输出的液肥总量值等于预设的液肥总量值时，注射结束，控制液泵4关闭和注射杆14回升，判断注射杆14是否抬升至指定高度，若注射杆14已抬至指定高度，控制电动推杆10反向动作，电动推杆10回到初始状态，松土注肥结束；否则，控制注射杆14继续回升；本发明实现注射机施肥的自动化作业，提高作业效率，实现定量施肥，降低作业成本；可应用于控制注射机施肥的工作中。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明保护范围内。