快速测量智能配方施肥机的制作方法

本实用新型涉及农用机械领域，具体而言，涉及一种快速测量智能配方施肥机。

背景技术：

肥料是农业发展的重要资料，是土壤里不能提供农作物生长发育所需的养分时，对农作物进行人为补充的营养元素，而不合理的施肥，不仅没有促进作物的产量的增加，反而导致土壤面源性污染，土壤中重金属超标，水体严重富营养化，温室气体排放较大，因此合理肥料施用是农业可持续发展的重要途径。而目前施肥尽管有多种多样的施肥机，但仍然不能进行精确施肥，导致施肥不均、肥量不降，不仅影响了作物生长，而且仍然污染的土壤环境，如申请号为CN201520412466.2、CN201310662947.4、CN201510330824.X等专利，主要针对液体肥料，固定式的水肥混合控制机械或方法，可根据植物生长过程进行给肥，无法对土壤空间的养分差异进行调节，进行精确施肥，虽冠名智能，却没达到智能。所以，在施肥时必然会存在施肥过多或过少的情况发生，从而影响农作物的生长，导致农作物的产量和品质下降。由于土壤空间差异较大，而传统的配方施肥测土，取样少，一般很难达到精确。但是随着计算机技术和测试技术的发展，及“互联网+”的完善，智能施肥，精确施肥成为可能，本实用新型基于现有技术进行集成和研究，实用新型了一种快速测量智能配方施肥机，能够快速检测土壤养分，并可根据所栽培的作物营养需求进行施肥量的精确控制，不仅免去了测土的繁琐过程和空间差异的不精准，而且还减少施肥量、降低成本，使施肥更科学更合理，同时也让施肥也变的更加简便。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种快速测量智能配方施肥机，能够对待测土壤表面的营养元素含量进行快速检测，并根据检测到的土壤表面的营养元素含量控制电磁阀的开启程度，以实现施肥量的精确控制，减少环境污染，做到按需施肥。

为了达到上述的目的，本实用新型提供的快速测量智能配方施肥机采用的技术方案如下：

一种快速测量智能配方施肥机，包括：机架，以及分别设置于所述机架上的犁头、储肥箱、控制器、激光器和CCD图像传感器，所述储肥箱内设置有电磁阀；所述控制器分别与所述激光器、所述CCD图像传感器和所述电磁阀电性连接；

所述激光器用于向所述犁头表面的待测土壤输出脉冲激光以在待测土壤表面激发形成等离子光谱，所述CCD图像传感器用于将所述等离子光谱转化成电信号并上传给所述控制器，所述控制器用于将接收到的所述电信号进行解析得到待测土壤表面的营养元素含量，并根据得到待测土壤表面的营养元素含量控制所述电磁阀的开启程度以控制施肥量。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，所述犁头上设置有透视窗，所述激光器包括激光器主体、发射端和将所述激光器主体与所述发射端连接的第一光纤，所述激光器主体设置于所述机架上，所述发射端设置于所述犁头的后端面并位于所述透视窗处，所述CCD图像传感器包括传感器主体和与所述传感器主体连接的第二光纤，所述传感器主体设置于所述机架上，所述第二光纤远离所述传感器主体的一端设置于所述犁头的后端面并位于所述透视窗处。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，所述透视窗的数量为多个，多个所述透视窗均匀分布于所述犁头的两侧。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，快速测量智能配方施肥机还包括施肥管，所述施肥管与所述电磁阀连通。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，快速测量智能配方施肥机还包括覆土器，所述覆土器与所述机架连接并位于所述储肥箱的后端。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，所述储肥箱的数量为多个，每个所述储肥箱内均设置有一个所述电磁阀。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，快速测量智能配方施肥机还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块与所述控制器电性连接，所述GPS定位模块用于检测所述快速测量智能配方施肥机的当前位置信息。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，快速测量智能配方施肥机还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制器电性连接，所述无线通信模块用于将所述GPS定位模块检测到的当前位置信息和待测土壤表面的营养元素含量发送给与之建立通信连接的智能终端。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，所述储肥箱的底部设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器电性连接，所述压力传感器用于检测所述储肥箱底部的压力值。

如上所述的快速测量智能配方施肥机，优选地，还包括选择操作面板，所述选择操作面板与所述控制器电性连接，所述控制器还用于根据得到待测土壤表面的营养元素含量和所述选择操作面板对应的操作指令控制所述电磁阀的开启程度以控制施肥量。

与现有技术相比，本实用新型提供的快速测量智能配方施肥机具有如下的有益效果：

本实用新型提供的快速测量智能配方施肥机，在土地翻耕时，其激光器可通过多束光纤向经过犁头表面的待测土壤表面输出多个点的脉冲激光以形成等离子光谱，CCD图像传感器可将形成的等离子光谱转化成电信号并上传给控制器，通过控制器的解析得到待测土壤表面的营养元素含量，从而控制电磁阀的开启程度，以达到精确控制施肥量的效果，避免因施肥过多或过少而影响农作物的生长，提高农作物的产量和品质，降低肥料的施入量，实现精确施肥，降低土壤环境的污染。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型第一实施例提供的快速测量智能配方施肥机的结构示意图；

图2示出了本实用新型第一实施例提供的快速测量智能配方施肥机的电路框图；

图3示出了本实用新型第二实施例提供的快速测量智能配方施肥机的电路框图。

主要元件符号说明：

机架101，犁头102，透视窗1021，储肥箱103，控制器104，激光器105，激光器主体1051，第一光纤1052，CCD图像传感器106，传感器主体1061，第二光纤1062，电磁阀107，施肥管108，覆土器109，无线通信模块110，GPS定位模块111，压力传感器112，选择操作面板113。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1和图2，本实用新型提供了一种快速测量智能配方施肥机，该快速测量智能配方施肥机包括有机架101以及设置在机架101上的犁头102、储肥箱103控制器104、激光器105、CCD图像传感器106以及用于行走的行走轮，储肥箱103内的底部设置有电磁阀107。控制器104分别与激光器105、CCD图像传感器106和电磁阀107电性连接。其中，激光器105在施肥过程中用于向犁头102的上表面的待测土壤输出脉冲激光以在待测土壤表面激发形成等离子光谱，CCD图像传感器106用于将形成的等离子光谱进行转化成电信号并上传给控制器104，控制器104用于将接收到的电信号进行解析得到待测土壤表面的营养元素含量，并根据得到待测土壤表面的营养元素含量以及将种植作物品种的养分基础需求量的基础上，控制电磁阀107的开启程度以控制施肥量。

具体的，犁头102通过连接转轴与机架101连接，通过该连接转轴，当快速测量智能配方施肥机转向时，也能够十分方便的对土壤表面进行开槽以便进行施肥。犁头102上设置有由透明材料制成的透视窗1021。激光器105包括有激光器主体1051、发射端(图中未示出)和将发射端与激光器主体1051连接的第一光纤1052，激光器主体1051设置在机架101上，而发射端则设置在犁头的后端面位于透视窗1021处的位置。如此，激光器105发出的激光脉冲可经其发射端和透视窗1021入射至犁头102前端面的土壤表面，并在土壤表面激发形成等离子光谱。CCD图像传感器106则包括有传感器主体1061和第二光纤1062，传感器主体1061设置在机架101上，第二光纤1062的一端连接传感器主体1061，另一端的光纤接头则设置在犁头102的后端面位于透视窗1021处的位置。形成的等离子光谱可经透视窗1021后耦合进第二光纤1062并传输至传感器主体1061，在被传感器主体1061转化为电性号后上传给控制器104。由于每种元素的原子机构不同，因此激发形成不同波长的等离子光谱，因此激发形成不同波长的等离子光谱可被转化为不同的电性号。控制器104根据传感器主体1061上传的不同电性号解析出土壤表面的营养元素含量，然后根据土壤表面的营养元素含量和所要种植的作物营养需求控制电磁阀107的开启程度以控制施肥量的大小，确保施肥量满足农作物最佳生长要求，避免因施肥过多或过少而影响农作物的生长，减少污染环境，提高农作物的产量和品质。本实施例中，第一光纤1052和第二光纤1062的数量优选为多束。

本实施例中，透视窗1021的数量可以为多个。如图1所示，犁头102的两侧各设置3个透视窗1021。这样可在犁头每侧的后端面位于该每个透视窗1021处的位置分别设置一发射端。如此，可以实现对犁头102前端面上的待测土壤表面的多处位置进行营养元素含量的检测，进一步提高检测的准确性。

需要说明的是，连接转轴可以是机架101的一部分，这样控制器104、激光器105和CCD图像传感器106可设置在连接转轴上。如图1所示，本实施例中，CCD图像传感器106即是设置在连接转轴上。

由于储肥箱103安装在机架101上，其与犁头102在土壤上开设的槽具有一定的高度差，因此在施肥时可能会存在肥料无法准确的施放至犁头102在土壤上开设的槽内，影响施肥效果。鉴于此，本实施例提供的快速测量智能配方施肥机还设置有施肥管108，施肥管108设置于储肥箱103的下方并与电磁阀107连通，且在施肥时施肥管108的下端刚好位于犁头102在土壤上开设的槽的正上方。如此，在施肥时能确保肥料能准确的施放至犁头102在土壤上开设的槽内。

另外，本实施例提供的快速测量智能配方施肥机还设置有覆土器109，覆土器109与机架101连接且设置在储肥箱103的后方。随着快速测量智能配方施肥机的行走，覆土器109可自动将犁头102开设的槽内施放的肥料进行覆土，省去了人工覆土步骤，提高用户的施肥效率，减少施肥成本。覆土器109的结构可以为现有技术，因此不再详细说明。

本实施例中，储肥箱103的数量可以为多个，每个储肥箱103均设置电磁阀107。采用多个储肥箱103时，每个储肥箱103内可用于盛放含不同营养元素的各种肥料，控制器104可根据解析出的土壤表面的营养元素含量控制每个储肥箱103的电磁阀107的开启程度以实现同时施放不同的肥料，从而一次性完成多种不同肥料的施放，满足农作物的生长需求，提高农作物的产量和品质。

需要说明的是，本实用新型实施例中所说的待测土壤的表面是指，在施肥过程中与犁头前端上表面接触的土壤面。

第二实施例

请参阅图3，本实施例提供的快速测量智能配方施肥机在第一实施例的基础上做了进一步的改进，与第一实施例不同的是，本实施例提供的快速测量智能配方施肥机还设置有无线通信模块110、GPS定位模块111和压力传感器112，无线通信模块110、GPS定位模块111和压力传感器112均分别与控制器104电性连接。

其中，GPS定位模块111用于检测快速测量智能配方施肥机位置信息，并反馈给控制器104。无线通信模块110用于与远端的智能终端(如电脑)通信连接，从而实现控制器104与远端的智能终端的信息交互。所述无线通信模块110可以采用但不限于WIFI通信模块、Zigbee通信模块或WCDMA通信模块等。

通过设置无线通信模块110和GPS定位模块111，GPS定位模块111可实时检测快速测量智能配方施肥机的当前位置信息，并通过无线通信模块110将快速测量智能配方施肥机的当前位置信息发送至远端的智能终端。在使用前，还可将待施肥区域的坐标信息预先录入智能终端，这样可根据无线通信模块110发送的当前位置信息以及预先录入的施肥区域的坐标信息随时了解当前的施肥进度。同时，可将获得的地理位置数据与测得土壤数据进行匹配，用作环境元素评估和追踪。另外，由于设置了无线通信模块110，因此，用户可直接通过远端的智能终端向快速测量智能配方施肥机上的控制器104发送控制命令来实现快速测量智能配方施肥机的远程控制，进一步方便施肥。

压力传感器112设置于储肥箱103的底部并与控制器104电性连接。压力传感器112可实时检测储肥箱103底部的压力值并反馈给控制器104，控制器104根据压力传感器112反馈的压力值从而可判断出储肥箱103内肥料的剩余量。当储肥箱103内肥料的剩余量过少时，可通过无线通信模块110向远端的智能终端发送报警信号以提醒用户储肥箱103内肥料不足。当然，也可以通过设置与控制器104电性连接的报警器来实现报警功能，当储肥箱103内肥料的剩余量过少时，控制器104向与之电性连接的报警器发出报警控制信号，报警器收到报警控制信号后发出报警信号以提醒用户储肥箱103内肥料不足。

进一步的，请参阅图3，在不同的时期，农作物可能需要施放不同的肥料，为实现同一快速测量智能配方施肥机可实现施放不同种类的肥料的功能，本实施例提供的快速测量智能配方施肥机还设置有选择操作面板113，选择操作面板113与控制器104电性连接，选择操作面板113上设置有多个控件以用于向控制器104输入不同的操作指令，控制器104根据待测土壤表面的营养元素含量和选择操作面板113对应的操作指令来控制电磁阀107的开启程度。例如，选择操作面板113上设置有对应施放钾肥及其他肥料的控件，当储肥箱103内盛放的为钾肥时，用户选择选择操作面板113对应施放钾肥的控件。此时，控制器104根据待测土壤表面的营养元素中钾元素的含量来控制电磁阀107的开启程度，以实现钾肥施量的控制。

需要说明的是，本实施例中，选择操作面板113也可以不设置，而采用远端的智能终端来实施其功能。

综上，本实用新型提供的快速测量智能配方施肥机具有如下的有益效果：

本实用新型提供的快速测量智能配方施肥机具可通过解析得到待测土壤表面的营养元素含量来控制电磁阀的开启程度，从而可达到精确控制施肥量的效果，避免因施肥过多或过少而影响农作物的生长，提高农作物的产量和品质。同时，快速测量智能配方施肥机可实现自动覆土的功能，省去了人工覆土步骤，提高用户的施肥效率。其次，快速测量智能配方施肥机可通过GPS定位模块111和无线通信模块110实现对快速测量智能配方施肥机的当前位置的检测，方便远端的用户通过了解当前的施肥进度以及对施肥的远端控制，方便用户使用。另外，通过设置选择操作面板113，在施放不同种类的肥料时，可通过手动选择选择操作面板113的控件，以实现不同种类肥料的施肥量的精确控制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。