[0001] 本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种自适应定点定量施肥控制装置及控制方法。

[0002] 化肥作为农业生产最为重要的基础物质之一，对于提高农作物产量、粮食生产安全和农业稳定发展方面都具有非常重要的作用。然而，由于化肥施用方式不当等原因，一直处于过度使用状态，制约了现代农业的可持续发展。

[0003] 目前，市场上播种机播种的同时多以条施颗粒肥为主，无法将肥精准投放在种子附近和易于种子吸收的位置，存在无种也有肥、肥不在种子高效吸收位置的情况，导致化肥施用量大、利用率低的问题。现有公开专利CN202111427361.0、CN202111437047.0公开的定量定点施肥装置都是通过施肥机构与播种机构之间的距离，以及施肥机构的动作速度控制施肥点与播种点的距离，这种方式只能根据施肥需要预先调整相关结构和参数，而且仅适用于等间距播种的情况。如果播种间距变化，或者过程中车速等影响因素发生变化，会导致实际的施肥位置与预想位置产生偏差，无法根据实际播种位置自适应的调整施肥位置。

[0004] 如何将肥料投放在种子能够高效吸收的位置，自适应定点定量施肥，达到种肥匹配，施肥量可控，无种处不施肥，对种子定点施肥，有效降低肥料施用量和提高肥料利用率是目前需要解决的问题。

[0017] 下面结合附图1‑4对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

[0018] 如图1所示，一种自适应定点定量施肥控制装置，包括信号采集单元、施肥控制单元和定量下肥执行装置，所述的定量下肥执行装置包括施肥机构和用于驱动施肥机构开启的下肥电机；信号采集单元包括用于检测从施肥机构排出的肥料下落信号的肥传感器、用于检测播种时落种信号的种传感器，以及用于提供实时定位和车速信息的RTK终端；所述施肥控制单元根据种传感器的检测信号和实时定位确定落种位置，并根据落种位置选择预定落肥位置；施肥控制单元通过控制施肥机构的开启时机向预定落肥位置施肥，并根据肥传感器的检测信号和实时定位确定实际落肥位置，进而根据实际落肥位置与预定落肥位置的偏差调整控制施肥机构的时机，控制时机精准，能不断时时调整位置偏差，将误差控制在最小的范围内，保证了定点施肥的准确性。

[0019] 所述的施肥控制单元根据预定落肥位置与落种位置的距离以及车速信息控制施肥机构的开启时机。施肥控制单元包括用于采集检测信号并根据控制策略输出控制指令的控制器和用于人工输入信息参数、并提供信息显示的显示屏。通过控制器和显示屏，能实时观察施肥的情况，并可根据需要实时对施肥量和施肥间距进行调整控制，操作方便快捷。

[0020] 所述定量下肥执行装置包括用于控制施肥量的排肥器，所述施肥机构设置在排肥器下方，用于暂存排肥器排出的肥料。施肥机构的下方设有下肥管，肥传感器设置在下肥管上。所述排肥器的上方连接有肥箱，排肥器通过肥量电机驱动其内部的拨肥轮控制排肥量。肥量电机单独驱动拨肥轮来控制排肥量，单点控制，排肥量准确，效果好。

[0021] 结合图2，所述的施肥机构采用鸭嘴结构，下肥电机通过传动机构控制鸭嘴结构开启，鸭嘴结构上连接有在失去下肥电机作用力后驱动其闭合的弹簧。鸭嘴结构部件在弹簧力的作用下，正常处于闭合状态，被电机触发后开启将肥料下放，通过下肥管落到肥沟，电机触发结束后在弹簧力的作用下自动快速闭合，结构简单，操作方便。

[0022] 施肥控制单元根据设定参数控制排肥器定量排肥，并将肥料排入施肥机构暂存；施肥机构完成一次施肥动作后，再次控制排肥器向施肥机构定量排肥；施肥控制单元根据落种口至落肥口之间的距离以及车速信息确定控制施肥机构开启的提前量，并根据实际落肥位置和预定落肥位置的偏差校正控制施肥机构开启的提前量。

[0023] 本发明研究课题是将肥料投放在种子能够高效吸收的位置，自适应定点定量施肥，因此默认存在播种装置与本发明施肥机构共同配合，先播种随后在一侧进行施肥，肥料投放在种子能够高效吸收的位置，因此选择将下肥管设置在播种装置的侧后方。

[0024] 本发明使用前进行安装与调整，具体操作如下，1、定量下肥执行装置安装与调整
将定量下肥执行装置通过导肥管连接肥箱，让肥料不断的从肥箱流入排肥器，施肥机构下方连接下肥管，将此装置固定安装在播种施肥一体机上，确保其位于下肥管的上方，肥料能够快速到达地面，并且位于播种装置的侧后方，同时注意落肥位置与下种位置的距离，适当调整播种装置和定量下肥执行装置的位置，确保肥料易于种子吸收且不会伤苗。

[0025] 2、控制与信号采集控制器：作为核心控制单元，需进行必要的编程以处理RTK终端模块、控制策略、传感器信号、驱动输出、显示屏数据交互等工作。

[0026] RTK终端：通过控制器供电，信号输出端与控制器连接，将高精度定位终端安装于播种施肥一体机的适当位置，确保天线无遮挡，以便获取准确的地理位置数据和速度信息。

[0027] 种传感器：通过控制器供电，信号输出端与控制器连接，安装于导种管的下种路径上，用于监测种子是否正常落入土壤。

[0028] 肥传感器：通过控制器供电，信号输出端与控制器连接，放置于导肥管靠近地面附近，用来检测肥料落地情况。

[0029] 显示屏安装：采用拖拉机系统+24V/+12V电源供电，显示屏应置于操作员易于观察的位置，如驾驶室内，便于查看实时数据及调整参数。

[0030] 电机连接：采用拖拉机系统+24V/+12V电源供电，两个电机分别连接至拨肥轮和施肥机构，通过CAN总线与控制器通讯，能够响应控制器发出的指令完成动作。

[0031] 安装完成后，即可进行自适应定点定量施肥，结合图3，其控制方法包含以下步骤，在初次使用时，需要通过显示屏标定落种口至落肥口纵向距离差值，所述“纵向”为播种机前进的方向。

[0032] S1、通过施肥控制单元设定播种施肥相关参数，包括每亩播种量和预定肥量；S2、施肥控制单元从RTK终端获取实时定位和车速信息，并根据设定参数控制播种；
S3、利用种传感器检测播种时种子落下情况，当检测到种子下落时向施肥控制单元提供信号，施肥控制单元接收到信号后，根据实时定位记录种子下落的落种位置信息；
S4、施肥控制单元根据落种位置选择预定落肥位置，并通过下肥电机控制施肥机构的开启时机，向预定落肥位置施肥；
S5、利用肥传感器检测肥料的下落情况，当检测到肥料下落时将信号发送给施肥控制单元，施肥控制单元接收到肥传感器的信号后，根据实时定位记录肥料落下时的实际落肥位置信息；
S6、施肥控制单元将预定落肥位置和实际落肥位置进行比较，基于控制策略判断落肥位置是提前还是滞后，调整控制施肥机构的开启时机，使肥料准确投放到预定地点；
S7、重复步骤S3‑S6。

[0033] 运行一段时间后可根据实际效果反馈调优各项设定值如：种、肥口纵向距离、下肥量等参数，以达到最佳施肥效果。

[0034] 如图4所示，图4是本发明实施例效果示意图；A点是种子落点位置，B点是肥料落点位置，图中可见肥料落点位置位于种子落点位置一侧，肥料在种子能够高效吸收的位置，采取上述装置和控制方法可实现定点定量施肥，达到种肥匹配，施肥量可控，无种处不施肥，对种子定点施肥。

[0035] 本发明实施例所述一种自适应定点定量施肥控制装置及控制方法适配一台葵花播种施肥一体机完成，其具体实施例细节参考上文，不再赘述。

[0036] 本发明合理可行，设计巧妙，将肥料投放在种子能够高效吸收的位置，能够自适应定点定量施肥，达到种肥匹配，施肥量可控，无种处不施肥，对种子定点施肥，有效降低肥料施用量和提高肥料利用率，有效解决现有播种机施肥一体机存在的无法自适应定点定量施肥，智能化水平较低，应用存在很大的局限性，无法适用多种作物等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。

[0037] 上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。