一种肥料自动配比装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种农业生产中的肥料配比技术领域，尤其涉及ー种分散农户进行变量施肥作业的肥料自动配比装置及方法。
背景技术：
肥料在粮食增产中起着至关重要的作用，在粮食增产贡献率中，肥料约占35% 40%。据统计，2011年全球化肥消费总量达到2. 27亿吨，而我国拥有占世界7%的耕地，年化肥消费量占到全球消费总量的1/3。在实际施肥生产作业中，往往存在高养分土壌的地方和低养分土壌的地方施撒了相同剂量的化肥，甚至在高养分土壌的地方施撒了更多剂量的肥料，如此便会造成肥料在这些地方的过量施撒。过量施撒化肥会造成破坏生态环境，甚至地下水污染，影响人们身体健康，而施肥剂量太少，满足不了植物生长的需要，降低经济效益，农民利润难以保障。
在20世纪90年代以来，精准农业的兴起为精准施肥的实现提供了平台与支点。随着精准农业的发展和深入，变量施肥日益成熟。通过变量施肥作业，可以大大提高化肥使用效率，降低生产成本，尽可能减小施肥环节对环境产生的影响。在国外精准农业发达国家，变量施肥技术已基本取代传统施肥作业。目前国内外对精准施肥的研究大都偏重于针对农场、同一土壤类型或更大范围的尺度。然而由于我国农业生产方式从南到北存在着较大的差异，农户的生产规模也存在分散、小規模、中等规模和大規模种植方式，単一形式的智能化变量施肥装置无法实现各种规模种植条件下的所有施肥作业。尤其对于分散经营农户由于土地经营面积小，无法实现机械辅助作业下的变量施肥作业，但农民又迫切需要根据种植作物品种，实现均衡化营养施肥。目前市场上供应的化肥，不能够完全满足不同肥力条件下农作物对肥カ养分的需求，两种或两种以上的颗粒化肥按照所需配比进行施肥，更具有增产效果。为此，针对分散经营模式下提供一种能够按需进行肥料配比的装置，实现分散经营条件下进行变量施肥作业，对土壤进行平衡施肥尤为重要，同时可进一步实现分散农户施肥作业环节的高效、科学，减少农民生产投入。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供ー种肥料自动配比装置和方法，以克服现有单一形式的智能化变量施肥装置无法实现各种规模种植条件下的所有施肥作业，尤其对于分散经营农户由于土地经营面积小，无法实现机械辅助作业下的变量施肥作业等问题。(ニ)技术方案本发明提供的技术方案为ー种肥料自动配比装置，其包括肥料箱、肥料传输装置、肥料混合装置、驱动装置和控制器，所述肥料传输装置安装在肥料箱底部，肥料箱中间隔断成多个小肥料箱，肥料传输装置包括与小肥料箱数量相等的输送搅轮，每个输送搅轮分别与驱动装置相连，驱动装置与控制器相连，以分别控制每个输送搅轮的转速。其中，驱动装置包括与输送搅轮数量相等的步进电机，每个输送搅轮与一个步进电机相连，步进电机与控制器相连，以控制步进电机的转速。其中，每个输送搅轮设置在一个搅轮筒内，搅轮筒为柱形，搅轮筒的内表面与输送搅轮滑动接触，并与搅轮叶片形成封闭间隔。其中，所述小肥料箱、输送搅轮、搅轮筒的数量均为2个或3个。其中，每个搅轮筒均横向设置，其上部设有与肥料箱底部相连通的进肥ロ，下部设有落肥ロ，与肥料混合装置连接。其中，所述肥料混合装置包括漏斗型集料器和肥料混合搅拌装置，漏斗型集料器·的广ロ斗与搅轮筒的落肥ロ固定连接，肥料混合搅拌装置包括搅拌部件和搅拌电机。其中，所述搅拌部件由两排三角形搅拌单元通过搅拌轴固定连接，且两排三角形搅拌单元在同一平面，通过搅拌轴连接分别形成菱形结构；搅拌轴与搅拌电机连接，所述搅拌电机与控制器相连。其中，其特征在干，每个小肥料箱内设置有撑肥装置。其中，所述撑肥装置包括倒V型撑肥部件、撑肥部件连接臂和连接臂固定梁，倒V型撑肥部件与撑肥部件连接臂固定连接，撑肥部件连接臂与连接臂固定梁连接，连接臂固定梁两端与肥料箱内侧两边固定，撑肥部件连接臂设有分级孔，以调整其在小肥料箱中的高低位置。其中，所述肥料自动配比装置还包括称量装置和支撑座，称量装置固定在肥料箱下，肥料传输装置设置在支撑座上。其中，所述支撑座包括支撑腿，支撑腿下面设有减震块；所述称量装置为称重传感器，其与控制器相连。另外，本发明还提供ー种肥料自动配比方法，其包括以下步骤SI.将需要配比的肥料分别装入小肥料箱中；S2.根据每种肥料的配比比例，通过控制器设置与每个小肥料箱对应的输送搅轮的转速；S3.启动肥料传输装置；S4.启动肥料混合装置；S5.通过称量装置，称量肥料箱中剰余的肥料量和配比后的肥料的排出量，并传递给控制器；S6.当肥料箱中剰余的肥料量小于预定值时，控制器报警；当配比后的肥料的排出量达到预定值吋，控制器使肥料自动配比装置停止运转。(三)有益效果本发明根据肥料配比情况，通过分别控制驱动装置，使与其连接的搅轮按照不同的转速旋转，实现多种不同肥料按所需配比定量排出。其出料速度可调、出料称量准确、全自动控制、可按不同配比需求进行多种肥料自动配比，实现各种规模种植条件下的所有施肥作业。
图I是本发明肥料自动配比装置的侧视图；图2是本发明肥料自动配比装置的正视图；图3是本发明肥料自动配比装置的控制部分的原理图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作进ー步详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。如图1、2所示，本实施例的肥料自动配比装置，主要包括以下部分搅拌电机1，肥料出口 2，搅拌部件3，轴承座4，集料器5，轴承座6，固定板7，搅轮筒8，输送搅轮9，倒V型 撑肥部件10，撑肥部件连接臂11，肥料12，肥料箱13，固定板14，轴承座15，连接板16，联轴器17，电机固定板18，步进电机19，控制器20，支撑腿21，减震块22，称重传感器23，连接臂固定梁24。如图I所示，肥料自动配比装置包括肥料传输装置、肥料混合装置和驱动装置。肥料传输装置包括三个相同的输送搅轮9，输送搅轮9安装在肥料箱13底部，所述每个输送搅轮9 一侧轴端与轴承座15连接，并分别通过三个相同联轴器17与三个相同的步进电机19相连，每个输送搅轮9另ー侧轴端与各自对应的轴承座6连接，所述三个步进电机19与控制器20通过线路连接；所述三个输送搅轮9设置在相同的三个柱形搅轮筒8内，所述轴承座15、6与柱形搅轮筒8两端通过固定板7和连接板16固定连接，所述搅轮筒8的内表面与输送搅轮9滑动接触，所述三个搅轮筒8在肥料输送方向一端下部均设有落肥ロ，在三个落肥口下部设有共用漏斗型集料装置，每个搅轮筒8上部与肥料箱底部相通，且四周密封。所述肥料箱13中间隔断成三个小肥料箱131、132、133，所述小肥料箱131、132、133底部与所述三个柱状搅轮筒8固定密封连接，且每个小肥料箱内设置有可调节高度的撑肥装置，该撑肥装置主要作用是缓解肥料的重力，防止堵塞。所述撑肥装置包括倒V型撑肥部件10、撑肥部件连接臂11和连接臂固定梁24，倒V型撑肥部件10与撑肥部件连接臂11固定连接，撑肥部件连接臂11与连接臂固定梁24连接，连接臂固定梁24两端与肥料箱内侧两边固定，撑肥部件连接臂11设有分级孔，以调整其在肥料箱中的高低位置。在本实施例中，小肥料箱、输送搅轮、搅轮筒的数量均为3个，这与三种需要配比混合的肥料相对应。如果只需对两种肥料进行配比混合，则小肥料箱、输送搅轮、搅轮筒的数量均为2个。当然，如果要对三种以上的肥料进行配比混合，则小肥料箱、输送搅轮、搅轮筒的数量分别为三个以上，与肥料的种类相同。因此，如果需要混合三种以上的肥料，则需要对应增加小肥料箱、输送搅轮、搅轮筒的数量。所述肥料混合装置包括漏斗型集料器5和肥料混合搅拌装置，集料器5的广ロ斗与三个柱形搅轮筒8固定连接，三个柱形搅轮筒8上的落肥ロ置于集料器5斗口内，所述肥料混合搅拌装置包括搅拌部件3和搅拌电机I，所述搅拌部件3由两排三角形搅拌单元通过搅拌轴平行固定连接，且两排三角形搅拌单元在同一平面，通过搅拌轴连接形成菱形结构。所述三角形搅拌单元与搅拌轴单边连接，形成三角形搅拌单元与三角形搅拌单元之间的梯形栅格交替排列的结构，以便肥料均匀混合和顺利下落。所述搅拌轴一端与固定在漏斗型搅拌装置上的轴承座6连接，另一端通过联轴器与搅拌电机I连接，所述搅拌电机I通过线路与控制器20相连。如图3所示，在进行肥料配比时，将控制器20电源控制开启，通过控制器20触摸屏输入肥料配比信息和所需肥料量，通过控制器20发送指令经驱动模块给步进电机19，从而使步进电机按照给定的配肥比产生不同的旋转速度，最终经步进电机19带动所述三个小肥料箱131、132、133下与其对应的三个输送搅轮9转动，输送搅轮9的旋转推动经三个小肥料箱131、132、133落入填充在对应输送搅轮9中的肥料移动，从而使定量的肥料经输送搅轮9推动到各个落肥ロ处，所述定量排到落肥ロ处的肥料，经漏斗型集料器5的斗ロ汇集，从而使从三个肥料箱中排出的不同肥料进行一次混合，在不同的肥料汇集后流到出肥ロ 2之前，经不停旋转的搅拌部件3对汇集混合在一起的肥料进行搅拌，经过搅拌再次混合后的肥料经搅拌部件的菱形栅格中流出，最终经出肥ロ 2排出配比好的肥料。当排出的配比肥料量达到需求量吋，固定在肥料箱13下的称重传感23发送肥料排出量信号到控制器20，经控制器20发送停止命令，步进电机19停止转动，从而便可得到 所需配比比例的配比肥料，并通过触摸屏显示肥料配比值以及肥料配比量。 在本实施例中，所述驱动装置包括与输送搅轮数量相等的步进电机，每个输送搅轮与ー个步进电机相连。当然，驱动装置也可以采用其他方式，例如ー个电机带动多个皮带轮，皮带轮的数量与输送搅轮的数量相等，每个输送搅轮的轴与ー个皮带轮的轴相连，通过设置不同的皮带轮直径控制每个皮带轮的转速。或者，驱动装置包括电机和齿轮，齿轮的数量与输送搅轮的数量相等，每个输送搅轮的轴与ー个齿轮的轴相连，通过设置传动比控制每个齿轮的转速。本发明还公开了ー种肥料自动配比方法，其包括以下步骤SI.将需要配比的肥料分别装入小肥料箱131、132、133中；S2.根据每种肥料的配比比例，通过控制器20设置与每个小肥料箱131、132、133对应的输送搅轮9的转速；S3.启动肥料传输装置，使肥料下落；S4.启动肥料混合装置，对从肥料传输装置落到集料器5的肥料进行搅拌；S5.通过称量装置，称量每个小肥料箱中剰余的肥料量和配比后的肥料的排出量，并传递给控制器20;S6.当小肥料箱中剰余的肥料量小于预定值时，控制器20报警；当配比后的肥料的排出量达到预定值时，控制器20使肥料自动配比装置停止运转。在此说明书中，以上所述为本发明所运用的技术原理及具体实施例，还可用于其它颗粒物料的配比和定量输出，如饲料等。很明显仍可以依据本发明的构思做出各种改迸，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神和范围时，仍应属本发明的保护范围。
权利要求
1.ー种肥料自动配比装置，包括肥料箱、肥料传输装置、肥料混合装置、驱动装置和控制器，其特征在于，所述肥料传输装置安装在肥料箱底部，肥料箱中间隔断成多个小肥料箱，肥料传输装置包括与小肥料箱数量相等的输送搅轮，每个输送搅轮分别与驱动装置相连，驱动装置与控制器相连，以分别控制每个输送搅轮的转速。
2.根据权利要求I所述的肥料自动配比装置，其特征在于，驱动装置包括与输送搅轮数量相等的步进电机，每个输送搅轮与ー个步进电机相连，步进电机与控制器相连，以控制步进电机的转速。
3.根据权利要求2所述的肥料自动配比装置，其特征在干，每个输送搅轮设置在ー个搅轮筒内，搅轮筒为柱形，搅轮筒的内表面与输送搅轮滑动接触，并与搅轮叶片形成封闭间隔。
4.根据权利要求3所述的肥料自动配比装置，其特征在于，所述小肥料箱、输送搅轮、搅轮筒的数量均为2个或3个。
5.根据权利要求3所述的肥料自动配比装置，其特征在于，每个搅轮筒均横向设置，其上部设有与肥料箱底部相连通的进肥ロ，下部设有落肥ロ，与肥料混合装置连接。
6.根据权利要求5所述的肥料自动配比装置，其特征在于，所述肥料混合装置包括漏斗型集料器和肥料混合搅拌装置，漏斗型集料器的广ロ斗与搅轮筒的落肥ロ固定连接，肥料混合搅拌装置包括搅拌部件和搅拌电机。
7.根据权利要求6所述的肥料自动配比装置，其特征在于，所述搅拌部件由两排三角形搅拌单元通过搅拌轴固定连接，且两排三角形搅拌单元在同一平面，通过搅拌轴连接分别形成菱形结构；搅拌轴与搅拌电机连接，所述搅拌电机与控制器相连。
8.根据权利要求I一 7任一项所述的肥料自动配比装置，其特征在于，每个小肥料箱内设置有撑肥装置。
9.根据权利要求8所述的肥料自动配比装置，其特征在于，所述撑肥装置包括倒V型撑肥部件、撑肥部件连接臂和连接臂固定梁，倒V型撑肥部件与撑肥部件连接臂固定连接，撑肥部件连接臂与连接臂固定梁连接，连接臂固定梁两端与肥料箱内侧两边固定，撑肥部件连接臂设有分级孔，以调整其在小肥料箱中的高低位置。
10.根据权利要求I一 7任一项所述的肥料自动配比装置，其特征在于，所述肥料自动配比装置还包括称量装置和支撑座，称量装置固定在肥料箱下，肥料传输装置设置在支撑座上。
11.根据权利要求10所述的肥料自动配比装置，其特征在于，所述支撑座包括支撑腿，支撑腿下面设有减震块；所述称量装置为称重传感器，其与控制器相连。
12.—种肥料自动配比方法，其特征在于，包括以下步骤 s1.将需要配比的肥料分别装入小肥料箱中； s2.根据每种肥料的配比比例，通过控制器设置与每个小肥料箱对应的输送搅轮的转速； s3.启动肥料传输装置； s4.启动肥料混合装置； s5.通过称量装置，称量肥料箱中剰余的肥料量和配比后的肥料的排出量，并传递给控制器；S6.当肥料箱中剰余的肥料量小于预定值时， 控制器报警；当配比后的肥料的排出量达到预定值吋，控制器使肥料自动配比装置停止运转。
全文摘要
本发明公开了一种肥料自动配比装置和方法，该装置包括肥料箱、肥料传输装置、肥料混合装置、驱动装置和控制器，所述肥料传输装置安装在肥料箱底部，肥料箱中间隔断成多个小肥料箱，肥料传输装置包括与小肥料箱数量相等的输送搅轮，每个输送搅轮分别与驱动装置相连，驱动装置与控制器相连，以分别控制每个输送搅轮的转速。该肥料自动配比装置和方法提高了肥料的利用率和肥效，自动化程度高，肥料混合均匀，配比精度高，结构简单，操作方便，平稳性好，减少肥料用量，避免浪费，提高效率，减少化学肥料的投入，减轻给环境造成的污染。
文档编号C05G1/00GK102863266SQ201210320860
公开日2013年1月9日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者王秀, 张睿, 马伟, 邹伟, 周建军 申请人:北京农业智能装备技术研究中心
文档序号 :
【 207386 】
技术研发人员：王秀,张睿,马伟,邹伟,周建军
技术所有人：北京农业智能装备技术研究中心
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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技术研发人员：王秀,张睿,马伟,邹伟,周建军
技术所有人：北京农业智能装备技术研究中心
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