移动式温室精准注肥机的研制

<正>设施农业是高科技含量、高投入、高产出、高效益的集约化生产模式。在国外,温室专用设备应用非常普及,作物的长势均匀,产量、品质和经济效益很高。近年来,我国设施农业得到迅猛发展,但是由于温室专用施肥设备价格昂贵,而且维护成本非常高,因此我国大部分日光温室都没有使用专用施肥设备,降低了温室大棚的实际生产效能。因此研制     

精准滴灌施肥自动控制系统的研究与实现

随着滴灌技术的发展,施肥与灌溉相结合,实现自动化、精准化,已成为现代农业的一个发展方向.在研究国内外滴灌施肥技术发展现状的基础上,时适合我国农业现状的精准滴灌施肥自动控制系统进行了研究.系统在运行时可根据施肥处方,自动配制肥液,调整施肥液的浓度、流量及酸碱性,执行精确的施肥过程,并能对作物施肥过程进行全面的监控.研究认...     

精准灌溉施肥自动控制系统的研发

随着现代农业的发展,将灌溉与施肥有效结合,实现精准及自动化控制是现代农业的一个发展趋势。依据作物生长过程中对水肥的动态需求,确定了精准灌溉施肥自动控制系统的控制要求及相关性能指标,通过系统硬件选型、人机界面软件开发以及系统的综合调试,开发了灌溉施肥自动控制系统,实现了上位机软件对灌溉和施肥的自动控制与运行。系统具有手动和自动两种控制模式,具有响应速度快、可靠性高、数据自动记录保存、操作简便等优点。试验运行结果表明:该自动控制系统设计方案合理,系统运行可靠,能够满足设施作物精准灌溉施肥的要求。     

温室滴灌施肥智能化控制系统研制

详细介绍了温室滴灌施肥智能化控制系统的总体设计、硬件选型、软件开发、系统的主要功能和特点。通过试验证明该系统PH、EC调节品质好,性能稳定可靠,操作简便,实用性强,可广泛应用于蔬菜、花卉等作物的灌溉施肥智能化控制,并已形成系列化产品,将促进我国设施农业的现代化发展。     

牵引式双箱施肥机的研制

介绍了牵引式双箱施肥机的基本结构、工作原理以及机具的特点。     

油茶专用施肥机研制与试验

为解决南方大面积油茶林开沟施肥作业的问题,设计了油茶专用开沟施肥机。该机可一次完成开沟、施肥和覆土3项作业,工作安全可靠,受地形的影响小,满足了油茶施肥标准化作业的要求,具有很大的推广价值和应用前景。      

精准施肥决策模型与数据库系统

以华北地区小麦及玉米为研究对象,以北京市昌平区崔村镇大辛峰村种植区为例,研究了精准施肥决策系统中施肥参数,并建立了相应的数学模型.将算法模型与数据库相结合,采用线性回归的方法,计算施肥时土壤对氮、磷、钾的需求量,利用二维插值的方法,建立了实验区中已知肥力样点与区域内未知肥力样点的相关关系,从而建立了土壤肥力查询数据库.通过以上方式,结合土壤的养分含量、作物种类及目标产量等相关参数来确定实验区域的施肥量.结果表明,该系统可实现施肥量的精确控制.     

稻麦精准变量施肥机排肥性能分析与试验

为提高基于近地光谱技术的稻麦精准变量施肥机排肥性能稳定性,改善变量施肥控制精度,建立了外槽轮式变量施肥机离散元仿真模型,运用离散单元法和EDEM 2.2软件对施肥机排肥过程进行性能分析和数值模拟,研究不同排肥器结构和施肥控制策略对施肥机排肥稳定性的影响,并通过台架试验和田间试验验证仿真模型的准确性。结果表明:改进后的排肥器施肥量变异性系数明显减小,标准差减小14.59 g,变异系数降低9.9%;采用转速优先控制策略,当槽轮开度为19.34 mm时,排肥量稳定性系数最佳为1.09%;采用开度优先控制策略,当槽轮转速为55.75 r/min时,排肥量变异性系数最小为1.85%;与验证试验结果相比,误差最大为14.06%。结果验证了离散元仿真方法分析颗粒运动过程的准确性,表明所设计改进的排肥器能够提高施肥机排肥稳定性,满足稻麦精准变量施肥要求。     

滴灌精准施肥装置棉田施氮配肥能力研究

在SPAD营养诊断氮素施肥模型基础上,确定滴灌棉花不同生育期的最佳施氮量;结合单次灌溉时间、轮灌区面积的相关研究,确定不同规格配肥盘的配肥时间。通过对比配肥盘单位时间配肥量与施肥量之间的关系,确定滴灌精准施肥装置的施氮配肥能力。结果表明:滴灌棉田单位时间施肥量只与单井出水量Q和特定棉花生育时期的施氮量Nd有关。该装置100、200、300 g 3个规格配肥盘无论在任何单井出水量情况下,都无法满足棉花全生育期追施氮肥的需要,400 g与500 g规格的配肥盘也只能满足特定单井出水量条件下的棉花追氮任务,并在此基础上对装置的优化与改进进行了阐述。     

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.     

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。     

电动助力式螺旋条施机控制系统的设计

在西南山地丘陵地区,田地施肥多人工撒施或使用小型施肥机,存在劳动强度大、均匀性差等问题。为了减小劳动强度、提高施肥效率及均匀性,设计了一种电动助力式螺旋条施机,该条施机整机由控制系统、螺旋式排肥机构、速度检测机构和机架四大部分组成。控制系统根据施肥量设置值和轮速信号控制步进排肥电机执行动作,从而实现精量均匀施肥。试验结果表明:当设定施肥量一定时,条肥机行走距离与排肥机构排肥量成线性关系。该条施机可降低劳动强度、提高施肥效率和农业机械的机电一体化程度。     

精准有机肥施肥机的设计与试验

针对目前国内有机肥施肥机功能单一、撒施量和幅宽不可调节或调节范围小的现状,设计了一款精准有机肥施肥机,实现了大块肥料的二次破碎后撒施,肥料均匀性好;采用机械传动和液压传动相结合,实现拖拉机动力的合理使用;利用FPGA控制系统对输肥链板档位、肥门开度和肥料落点控制罩角度进行精准调节,实现了撒施量和撒施幅宽的可变,同时可对...     

小型固态有机肥施肥机的设计

有机肥的使用有利于实现农业生产的可持续发展。为了普及有机肥的使用,主要针对小农经济模式下的山地丘陵地貌的小型分散耕地上的施肥作业,设计了一款小型固态有机肥施肥机。本设计主要特点是在机具行走移动过程中,施肥量不因行走速度而改变,始终保证施肥量为预设值。试验结果表明:机具实际施肥量与预设值误差较小,满足使用需求。     

渐缩式比例施肥器的设计与试验

【目的】解决压差施肥罐施肥质量浓度随时间衰减的问题。【方法】采用在压力罐中设置可变形的肥袋,压力罐、肥袋与主管连接点中间设置减压阀的方法,研制了一种通过压力罐向管道注肥的渐缩式比例施肥器,实现了比例施肥。理论分析了其并联特性,在此基础上试制了样机,开展了性能试验,测试了4种管道工况下施肥质量浓度变化。【结果】可变形肥袋起到了水肥分隔、水肥等量置换作用,其水力系统为并联管道系统,当结构形式一定时,施肥比例是常数,其仅与2个支路管径以及局部损失系数有关,不受来水管道压力、流量变化影响,同一工况、不同时刻出水管道肥液质量浓度最大偏差为4.7%,来水管道工况变化时平均质量浓度最大偏差为3.5%,属于均匀施肥,施肥器的最大水头损失为0.47 m,施肥比例可在0～10%范围内调节。【结论】研制的渐缩式比例施肥具有施肥质量浓度稳定、水头损失小,适合各种管道压力的特点,可应用于设施农业喷灌、滴灌系统加药、施肥。     

稻田气力式变量施肥机肥料喷撒器设计与试验

目前水稻施追肥以离心圆盘式撒肥机为主,虽具有幅宽大、作业效率高的特点,但是变量控制精度差。为了满足水稻变量施肥的作业要求,设计了一种气力式变量施肥机,在满足幅宽要求的基础上,还能够实现在幅宽方向上的变量控制施肥。设计了用于该机的肥料喷撒器,对该喷撒器的肥料运动进行了理论分析,并对不同挡板结构的喷撒器进行气流流场模拟分析,对在不同转速下各排肥口的施肥量和不同挡板类型的施肥喷撒器在各自施肥范围内的施肥均匀性进行了试验。试验结果表明：转速对各排肥口的排肥量没有显著性影响,各排肥口的排肥量误差在均值的5%以内;转速和喷撒器的挡板结构类型对单一喷撒器施肥范围内的施肥均匀性具有显著性影响,以施肥均匀性变异系数为指标,排肥轮转速在30r/min左右时,整体排肥均匀性变异系数优于其他转速;而圆锥形挡板喷撒器在所有转速下其排肥均匀性变异系数均优于其他挡板结构的喷撒器,且当排肥轮转速大于30r/min时,该喷撒器的施肥均匀性变异系数小于8%。就挡板结构对喷撒器出口气流场的影响和施肥均匀性进行了比较研究,发现二者具有相似性,初步断定气流场对施肥均匀性具有一定影响。在实际作业过程中为了使单个排肥口的排肥均匀性更好,应当采用圆锥挡板喷撒器,并且在确定作业区域的施肥量下,尽可能调整车速,使排肥轮转速达到30r/min以上,以最大程度保证施肥区域的施肥均匀性。     

深施型液态施肥机扎穴机构优化设

为实现液态施肥机高速作业,设计了一种结构简单、运动平稳的椭圆齿轮行星系作为液态施肥机的扎穴机构.对该机构进行运动学分析,建立了数学模型,以穴距200mm和入土深度120～150mm为寻优目标,应用Visual Basic 6.0软件编程得出满足机构运动要求的最优参数范围为:喷肥针尖和行星轮轴连线与行星架的初始夹角-45°～-40°、行星架初始角位移40°～50°、喷肥针尖与行星轮轴心距离280～300mm,此时椭圆齿轮长半轴29.364mm、齿数23、短半轴与长半轴比0.958,正圆齿轮半径25mm.从优化工作参数中选择一组参数设计扎穴机构,应用Pro/E软件进行仿真.结果表明,根据优化参数设计的扎穴机构能够满足穴距和入土深度的设计要求.     

自走式养殖粪水注射施肥机设计与试验

针对目前养殖场养殖粪水产量大、配套耕地面积小且分散,小型粪水注射施肥机缺乏及利用率低问题,设计了主要由底盘、罐体、吸排肥系统及开沟施肥注射器等部件组成、容量为6m3的自走式养殖粪水注射施肥机。阐述了施肥机整机结构及工作原理,对施肥机罐体结构、吸排肥管路系统、控制监控系统、粪水均分器及取力器等关键部件进行了设计与计算,对核心部件粪水均分器进行了流场模拟分析与优化改进,确定了粪水均分器结构形式及各分水管出口开口角度。按照设计要求对施肥机进行了试制,并以猪场养殖粪水为原料进行了田间试验,结果表明：该机可实现粪水多通道多方位自动吸排、循环流动、注射断流及防堵监测报警等功能,施肥机行进速度为4km/h时,注射深度为92.8mm,注射深度稳定系数为94.6%,各行施肥量一致性变异系数为5.3%,各项指标与设计值相符,且满足农艺要求。