一种气爆式茶园智能变量施肥松土机

1.本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种气爆式茶园智能变量施肥松土机。

背景技术：

2.茶树是多年生常绿木本植物，根系需要土层深厚、通透性好和水肥充足的土壤环境。目前，茶园的施肥工作主要由人工作业完成，作业量大、劳动强度大、施肥难度大。近年来，由于茶农长期以来不重视茶园土壤管理，以及施肥不当造成的土壤板结硬化问题日益突出，导致土壤通透性较差，施肥利用率偏低，不利于茶树根系延伸和生长发育。因此，亟需通过有效深松和合理施肥措施进行土壤改良。国内茶园种植模式不统一，以丘陵山区地带种植为主，标准化程度低，国外施肥机械不适用国内种植现状。国内现有开沟施肥机的开沟深度较浅、施肥范围相对集中，不利于肥料的充分利用；常规的机械式深松机需要配套的动力大，能耗较大。国内上述机型都不可避免地因翻动土壤而破坏土层结构和损伤茶树根系，因此，亟需通过研制一种茶园智能变量施肥松土机解决上述问题。

技术实现要素：

3.本发明的目的是：旨在提供一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，用来解决背景技术中指出的现有茶园人工施肥作业劳动强度大、效率低，以及机械开沟、挖穴施肥作业翻动土壤破坏土层结构和损伤茶树根系的问题。
4.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
5.一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，包括行走机构、施肥松土机构、气爆机构、供固体肥机构和供水肥机构，所述施肥松土机构对称设置在行走机构的两侧，所述施肥松土机构包括传动组件，所述传动组件的同一端设置有检测组件和施肥松土组件，所述供固体肥机构、供水肥机构和气爆机构均依次设置在行走机构上，所述供固体肥机构与施肥松土组件之间固定连接有第一输肥管道，所述供水肥机构与施肥松土组件之间固定连接有第二输肥管道，所述第一输肥管道和第二输肥管道上均设置有电磁阀，所述行走机构、气爆机构、供固体肥机构、供水肥机构、传动组件、检测组件、施肥松土组件和电磁阀均电连接有同一控制器。
6.进一步，所述传动组件包括施肥松土机壳体和步进电机，所述步进电机固定安装在施肥松土机壳体的顶部，所述施肥松土机壳体内转动安装有丝杆，所述丝杆与步进电机的输出轴连接，所述丝杆上滑动连接有滑块，所述丝杆两侧对称设置有滑块导轨柱，所述滑块导轨柱与施肥松土机壳体的内壁固定连接，所述滑块的两侧均滑动套设在滑块导轨柱上。这样设置，当装置工作时，步进电机的输出轴带动丝杆转动，滑块随着丝杆的转动沿滑块导轨柱上下移动。
7.进一步，所述检测组件包括土壤盐分测定仪和雷达测距仪，所述土壤盐分测定仪固定安装在滑块的底部一侧，所述土壤盐分测定仪底部固定连接有土壤盐分测定仪插针，所述施肥松土机壳体的底部内壁上固定安装有插针套筒，所述雷达测距仪固定安装在施肥
松土机壳体的底部内壁上。这样设置，土壤盐分测定仪用于检测土壤中的盐分含量，雷达测距仪用于检测施肥插杆的入土深度。
8.进一步，所述施肥松土组件包括施肥插杆和施肥孔，所述施肥插杆的顶部侧面开设有进肥口，且内部设置有肥料传输通道，所述施肥孔开设在施肥插杆的底部侧面，所述施肥孔的截面呈圆滑的漏斗状，所述施肥松土机壳体的底部内壁上固定安装有插杆套筒。这样设置，用于将肥料输送到地下，且施肥孔的形状加快了肥料排出时的速度，便于肥料在土壤中分散开，有利于茶树对肥料的吸收。
9.进一步，所述土壤盐分测定仪插针的末端高于施肥孔。这样设置，当土壤盐分测定仪插针和施肥插杆一同进入土壤时，可以避免施肥时损坏土壤盐分测定仪插针。
10.进一步，所述气爆机构包括气爆器和储气罐，所述气爆器和储气罐之间固定连接有输气管道，所述气爆器与第一管道之间固定连接有气爆管道。这样设置，用于输送气体。
11.进一步，所述供固体肥机构包括固体肥仓和输送器，所述输送器固定连接在固体肥仓靠近气爆机构的一侧。这样设置，用于将固体肥仓的固体肥通过输送器输送出去。
12.进一步，所述供水肥机构包括水肥仓和水肥暂储仓，所述水肥仓和水肥暂储仓之间均固定连接有第三输肥管道。这样设置，用于将水肥从水肥仓输送到水肥暂储仓。
13.进一步，所述第三输肥管道上均固定安装有压力泵，所述压力泵设置在水肥仓靠近水肥暂储仓的一侧。这样设置，使得压力泵为第三输肥管道和第二输肥管道提供一个动力，使得水肥能够在第三输肥管道和第二输肥管道内顺利流通。
14.进一步，所述行走机构包括滚轮和安装板，所述滚轮与安装板的底部滚动连接，所述安装板的两侧相应位置处均固定连接有液压缸，所述液压缸上均固定连接有垂直连接支架，所述垂直连接支架均与相应的施肥松土机构固定连接。这样设置，当装置工作时，液压缸通过垂直连接支架带动施肥松土机构上下移动，可以将施肥松土机构的底部紧贴地面，以此大大增加施肥松土机构上的部件插入土壤中的稳定性。
15.采用上述技术方案的发明，具有如下优点：
16.1、通过滚轮、安装板、液压缸和垂直连接支架的相互配合，一方面施肥松土机构能够实现移动施肥松土的效果，另一方面可以将施肥松土机壳体的底部紧贴地面，用以大大增加施肥插杆和土壤盐分测定仪插针入土的稳定性；
17.2、通过步进电机、丝杆、滑块和滑块导轨柱的相互配合，施肥松土组件能够深入地底进行施肥松土；
18.3、通过土壤盐分测定仪、土壤盐分测定仪插针、施肥插杆和雷达测距仪的相互配，检测土壤中的盐分含量，确定输送的肥料量，以及利用雷达测距仪检测施肥插杆的入土深度；
19.4、通过储气罐、气爆器、输气管道、气爆管道的相互配合，一方面，将肥料沿着第一输肥管道排入肥料传输通道，再从肥料传输通道排出进入土壤，完成颗粒肥的施加工作；另一方面，气爆器可以起到松土的作用；
20.5、通过固体肥仓、输送器、第一输肥管道、气爆管道、水肥仓、水肥暂储仓、第三输肥管道、第二输肥管道和压力泵的相互配合，将固体肥和水肥输送到肥料传输通道，以便施肥松土组件后续的施肥工作。
附图说明
21.本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明：
22.图1为本发明一种气爆式茶园智能变量施肥松土机的施肥系统示意图；
23.图2为本发明一种气爆式茶园智能变量施肥松土机的正视图；
24.图3为本发明一种气爆式茶园智能变量施肥松土机的俯视图；
25.图4为本发明一种气爆式茶园智能变量施肥松土机中施肥松土机构的正视图；
26.图5为本发明一种气爆式茶园智能变量施肥松土机中施肥松土机构的右视图；
27.图6为本发明一种气爆式茶园智能变量施肥松土机中施肥插杆剖面立体结构示意图；
28.图7为本发明一种气爆式茶园智能变量施肥松土机中施肥孔的结构示意图。
29.主要元件符号说明如下：
30.滚轮1、安装板2、液压缸3、垂直连接支架4、施肥松土机构5、施肥松土机壳体50、步进电机51、丝杆52、滑块53、滑块导轨柱54、施肥插杆55、进肥口551、肥料传输通道552、施肥孔553、土壤盐分测定仪56、土壤盐分测定仪插针561、插杆套筒57、插针套筒58、雷达测距仪59；
31.储气罐6、气爆器7、输气管道8、第一电磁阀9、固体肥仓10、输送器11、第一输肥管道12、第二电磁阀13、第三电磁阀14、气爆管道15、第四电磁阀16、水肥仓17、水肥暂储仓18、第三输肥管道19、第二输肥管道20、压力泵21、第五电磁阀22、第六电磁阀23。
具体实施方式
32.以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
33.如图1-7所示，本发明的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，包括行走机构、施肥松土机构5、气爆机构、供固体肥机构和供水肥机构，供固体肥机构和供水肥机构分别实现水肥和固体肥两种不同物体形态肥料的实时变量施加；施肥松土机构5可根据土壤含盐率实现茶园变量精准施肥和松土作业。
34.如图2-3所示，行走机构包括滚轮1和安装板2，滚轮1设置为多个，本实施例中，滚轮1为4个。滚轮1均与安装板2的底部滚动连接，当装置工作时，安装板2随滚轮1移动。施肥松土机构5设置为多个，本实施例中，施肥松土机构5为4个。施肥松土机构5两两对称设置在安装板2的两侧，安装板2的两侧相应位置处固定连接有液压缸3，液压缸3设置为多个，本实施例中，液压缸3为4个，液压缸3上均固定连接有垂直连接支架4，垂直连接支架4均与相应的施肥松土机构5固定连接，当装置工作时，液压缸3通过垂直连接支架4带动施肥松土机构5上下移动，可以将施肥松土机构5的底部紧贴地面，以此大大增加施肥松土机构5上的部件插入土壤中的稳定性；当装置工作时，安装板2因滚轮1的移动而带动施肥松土机构5移动，实现移动施肥的效果。
35.如图4-5所示，施肥松土机构5包括传动组件，传动组件包括施肥松土机壳体50和
步进电机51，步进电机51固定安装在施肥松土机壳体50的顶部，施肥松土机壳体50内转动安装有丝杆52，丝杆52与步进电机51的输出轴连接，本实施例中，丝杆52与步进电机51的输出轴通过联轴器连接，丝杆52上滑动连接有滑块53，丝杆52两侧对称设置有滑块导轨柱54，滑块导轨柱54的两端均与施肥松土机壳体50的内壁固定连接，滑块53的两侧均滑动套设在滑块导轨柱54上，当装置工作时，步进电机51的输出轴带动丝杆52转动，滑块53随着丝杆52的转动沿滑块导轨柱54上下移动。
36.传动组件的一端设置有检测组件和施肥松土组件，检测组件包括土壤盐分测定仪56和雷达测距仪59，土壤盐分测定仪56固定安装在滑块53的底部一侧，施肥松土组件包括施肥插杆55和施肥孔553，施肥插杆55与滑块53的底部正中心固定连接，当装置工作时，丝杆52运作稳定，且传输的作用力足够施肥插杆55和土壤盐分测定仪插针561进入土壤，再根据土壤盐分测定仪56的检测数据，对该位置施加相应量的肥料，达成变量施肥的效果。土壤盐分测定仪56上固定连接有土壤盐分测定仪插针561，施肥插杆55和土壤盐分测定仪插针561均随滑块53上下移动。
37.如图5-7所示，施肥插杆55的顶部侧面开设有进肥口551，且内部设置有肥料传输通道552，施肥孔553开设在施肥插杆55的底部侧面，底部均采用实心圆锥结构，有利于肥料的排出，避免肥料积累在底部造成堵塞。如图6所示，施肥孔553从上到下在插杆上以螺旋线形式均布排列，其有四种形状供选择，方案
①
为圆柱孔，此方案适用于液体肥料排出，但不利于固体肥料排出，容易在出口处造成堵塞；方案
②
为圆台状孔，此方案利于固体和液体肥料的排出；方案
③
是由圆柱孔和圆台状孔相接而成，此方案相接的地方没有曲面过渡，肥料排出的过程中受到的阻力较大；方案
④
为圆柱孔和曲形孔相接而成，曲形孔与圆柱孔相接处圆滑过渡，与施肥插杆55内部肥料传输通道552相接处圆滑过渡，可以在施肥插杆55进入土壤时有效抑制土壤颗粒从施肥孔553进入施肥输传输通道552内部，曲型孔减少了排出肥料的阻力，孔由大变小的形状，加快了肥料排出时的速度，便于肥料在土壤中分散开，有利于茶树对肥料的吸收。本实施例中，施肥孔553优选方案
④
，施肥孔553为圆柱孔和曲形孔相接而成，其截面呈圆滑的漏斗状。土壤盐分测定仪插针561的末端高于施肥孔553在施肥插杆55上的位置，当土壤盐分测定仪插针561和施肥插杆55一同进入土壤时，可以避免施肥时损坏土壤盐分测定仪插针561。
38.如图4-5所示，施肥松土机壳体50的底部内壁上固定安装有插杆套筒57和插针套筒58，插杆套筒57和插针套筒58分别设置在施肥插杆55和土壤盐分测定仪插针561的正下方，插杆套筒57和插针套筒58具有稳定引导插杆和插针入土的作用，同时在插杆和插针向上移动离开土壤时去除黏附在上面的泥土。雷达测距仪59固定安装在施肥松土机壳体50的底部内壁上，雷达测距仪59可以实时检测施肥插杆55的入土深度，与步进电机51配合可实现松土施肥深度的实时控制，也可根据环境人为设定入土深度，当施肥插杆55入土深度达到设定值，步进电机51停止转动。
39.如图1-3所示，气爆机构包括储气罐6和气爆器7，储气罐6固定安装在安装板2的左端，气爆器7设置在储气罐6的右侧，气爆器7固定安装在安装板2上，储气罐6和气爆器7之间固定连接有输气管道8，输气管道8上固定安装有第一电磁阀9，当装置工作时，先自动检测气爆器7内气体含量，如果没有达到设定值，第一电磁阀9开启，储气罐6向气爆器7输送惰性气体，达到设定值后，第一电磁阀9关闭。
40.如图1-5所示，供固体肥机构包括固体肥仓10和输送器11，固体肥仓10固定安装在安装板2的右端，输送器11固定连接在固体肥仓10的左侧，固体肥仓10用于存储固体肥，装置工作时，固体肥仓10内的固体肥经由输送器11送出。输送器11与每个施肥插杆55的进肥口551之间均固定连接有第一输肥管道12，第一输肥管道12设置为多根，本实施例中，第一输肥管道12为4根，分别向每个施肥插杆55的进肥口551输送固体肥。第一输肥管道12的两端均设置有电磁阀，本实施例中，第一输肥管道12的上端均固定安装有第二电磁阀13，第一输肥管道12的下端均固定安装有第三电磁阀14，进行固体颗粒肥施加工作时，第二电磁阀13与第三电磁阀14打开，根据每个位置土壤盐分测定仪56数据，输送器11分别输送指定量肥料进入第一输肥管道12，输送完毕后，第二电磁阀13关闭。
41.第二电磁阀13与第三电磁阀14之间的第一输肥管道12均和气爆器7之间固定连接有气爆管道15，气爆管道15设置为多根，本实施例中，气爆管道15为4根，用于向第一输肥管道12输送气体；气爆管道15上均固定安装有第四电磁阀16，当第二电磁阀13关闭后，第四电磁阀16开启，气爆器7开始气爆工作，将肥料沿着第一输肥管道12通过进肥口551排入肥料传输通道552，再从肥料传输通道552经施肥孔553排出进入土壤，完成颗粒肥的施加工作；同时，气爆器7不仅可以达到气爆施加固体颗粒肥的作用，还可以起到松土的作用。
42.如图1-3所示，供水肥机构包括水肥仓17和水肥暂储仓18，水肥仓17固定安装在安装板2的右端，水肥仓17与固体施肥仓并列在安装板2的一侧，水肥暂储仓18设置在输送器11和气爆器7之间，水肥暂储仓18设置为多个，本实施例中，水肥暂储仓18为4个，每个水肥暂储仓18均与安装板2固定连接，水肥仓17用于储存水肥，水肥暂储仓18用于暂时储存水肥，当水肥量达到一定值后排出。水肥仓17和水肥暂储仓18之间均固定连接有第三输肥管道19，第三输肥管道19设置为多根，本实施例中，第三输肥管道19为4根，第三输肥管道19上均固定安装有压力泵21，压力泵21设置在水肥仓17的左侧，压力泵21固定安装在安装板2上，使得压力泵21为第三输肥管道19提供一个动力，使得水肥能够在第三输肥管道19内顺利流通。
43.如图1-5所示，第三输肥管道19的下端均固定安装有第五电磁阀22，水肥暂储仓18固定连接第二输肥管道20，第二输肥管道20设置为多根，本实施例中，第二输肥管道20为4根，第二输肥管道20的上端均固定连接有第六电磁阀23，进行水肥施加工作时，第五电磁阀22和第六电磁阀23均开启，水肥仓17内的水肥由于重力通过第三输肥管道19进入水肥暂储仓18，根据每个位置土壤盐分测定仪56数据，每个水肥暂储仓18的水肥量到达一定值后，对应的第五电磁阀22立刻关闭，压力泵21开始运行，将四个水肥暂储仓18的水肥沿着第二输肥管道20经进肥口551挤入施肥插杆55，再从肥料传输通道552经施肥口553挤出排入土壤，完成水肥的施加工作。
44.第二电磁阀13、第三电磁阀14、第四电磁阀16、第五电磁阀22、第六电磁阀23、输送器11、压力泵21、土壤盐分测定仪56和雷达测距仪59均电连接有同一控制系统，控制系统能够精确的控制肥料的传输量，并且让肥料在在正确的管道路径中输送。
45.以上对本发明提供的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，包括行走机构、施肥松土机构、气爆机构、供固体肥机构和供水肥机构；其特征在于：所述施肥松土机构对称设置在行走机构的两侧，所述施肥松土机构包括传动组件，所述传动组件的同一端设置有检测组件和施肥松土组件，所述供固体肥机构、供水肥机构和气爆机构均依次设置在行走机构上，所述供固体肥机构与施肥松土组件之间固定连接有第一输肥管道，所述供水肥机构与施肥松土组件之间固定连接有第二输肥管道，所述第一输肥管道和第二输肥管道上均设置有电磁阀，所述行走机构、气爆机构、供固体肥机构、供水肥机构、传动组件、检测组件、施肥松土组件和电磁阀均电连接有同一控制器。2.根据权利要求1所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述传动组件包括施肥松土机壳体和步进电机，所述步进电机固定安装在施肥松土机壳体的顶部，所述施肥松土机壳体内转动安装有丝杆，所述丝杆与步进电机的输出轴连接，所述丝杆上滑动连接有滑块，所述丝杆两侧对称设置有滑块导轨柱，所述滑块导轨柱与施肥松土机壳体的内壁固定连接，所述滑块的两侧均滑动套设在滑块导轨柱上。3.根据权利要求1所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述检测组件包括土壤盐分测定仪和雷达测距仪，所述土壤盐分测定仪固定安装在滑块的底部一侧，所述土壤盐分测定仪底部固定连接有土壤盐分测定仪插针，所述施肥松土机壳体的底部内壁上固定安装有插针套筒，所述雷达测距仪固定安装在施肥松土机壳体的底部内壁上。4.根据权利要求1所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述施肥松土组件包括施肥插杆和施肥孔，所述施肥插杆的顶部侧面开设有进肥口，且内部设置有肥料传输通道，所述施肥孔开设在施肥插杆的底部侧面，所述施肥孔的截面呈圆滑的漏斗状，所述施肥松土机壳体的底部内壁上固定安装有插杆套筒。5.根据权利要求3-4任一项所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述土壤盐分测定仪插针的末端高于施肥孔。6.根据权利要求1所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述气爆机构包括气爆器和储气罐，所述气爆器和储气罐之间固定连接有输气管道，所述气爆器与第一管道之间固定连接有气爆管道。7.根据权利要求1所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述供固体肥机构包括固体肥仓和输送器，所述输送器固定连接在固体肥仓靠近气爆机构的一侧。8.根据权利要求1所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述供水肥机构包括水肥仓和水肥暂储仓，所述水肥仓和水肥暂储仓之间均固定连接有第三输肥管道。9.根据权利要求8所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述第三输肥管道上均固定安装有压力泵，所述压力泵设置在水肥仓靠近水肥暂储仓的一侧。10.根据权利要求1所述的一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，其特征在于：所述行走机构包括滚轮和安装板，所述滚轮与安装板的底部滚动连接，所述安装板的两侧相应位置处均固定连接有液压缸，所述液压缸上均固定连接有垂直连接支架，所述垂直连接支架均与相应的施肥松土机构固定连接。

技术总结

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种气爆式茶园智能变量施肥松土机，包括行走机构、施肥松土机构、气爆机构、供固体肥机构和供水肥机构，施肥松土机构包括传动组件、检测组件和施肥松土组件，供固体肥机构与施肥松土组件之间固定连接有第一输肥管道，供水肥机构与施肥松土组件之间固定连接有第二输肥管道，第一输肥管道和第二输肥管道上均设置有电磁阀，行走机构、气爆机构、供固体肥机构、供水肥机构、施肥松土机构和电磁阀均电连接有同一控制器。其目的是：用来解决现有茶园人工施肥作业劳动强度大、效率低，以及机械开沟、挖穴施肥作业翻动土壤破坏土层结构和损伤茶树根系的问题。题。题。