玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置
阅读说明：本技术 玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置 (Accurate water and fertilizer integrated intelligent device for corn drip irrigation ) 是由 范秀艳 杨恒山 张玉芹 张瑞富 李维敏 于 2021-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置,包括箱体,所述箱体上安装有箱盖,所述箱体靠近箱盖的上端安装有进料管,所述箱盖的上端安装有伺服电机,所述伺服电机的输出端驱动有转动杆,所述转动杆贯穿箱盖并与其转动连接,所述转动杆的外壁固定连接有横杆,所述横杆的底部固定连接有两个矩形框搅拌板,所述箱体的内壁滑动连接有位于矩形框搅拌板下方的网板,所述网板上固定连接有螺纹筒,所述螺纹筒内螺纹连接有螺杆,所述螺杆的上端设有圆形槽。本发明通过伺服电机不仅可以实现对水肥的混合,且混合效果较好,从而可以保证玉米生长均匀,同时,也可以控制对玉米滴灌的水肥量,且根据不同的玉米滴灌不同的水肥量。(The invention discloses an accurate water and fertilizer integrated intelligent device for corn drip irrigation, which comprises a box body, wherein a box cover is arranged on the box body, a feeding pipe is arranged at the upper end, close to the box cover, of the box body, a servo motor is arranged at the upper end of the box cover, the output end of the servo motor drives a rotating rod, the rotating rod penetrates through the box cover and is in rotating connection with the box cover, a cross rod is fixedly connected to the outer wall of the rotating rod, two rectangular frame stirring plates are fixedly connected to the bottom of the cross rod, a screen plate positioned below the rectangular frame stirring plates is connected to the inner wall of the box body in a sliding mode, a threaded cylinder is fixedly connected to the screen plate, a screw rod is connected to the threaded cylinder in a threaded mode, and a circular groove is formed in the upper end of the screw rod. According to the invention, the water and fertilizer can be mixed through the servo motor, the mixing effect is good, so that the uniform growth of the corn can be ensured, meanwhile, the water and fertilizer amount of the corn drop irrigation can be controlled, and different water and fertilizer amounts are drop-irrigated according to different corns.)
技术领域
本发明涉及玉米技术领域，尤其涉及玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置。
背景技术
随着未来农业水资源的紧缺加剧及对农业生态环境质量要求的提高，玉米生产上必须探索出节水省肥高效的灌溉施肥模式，而滴灌作为一种水肥高效利用的灌溉方式可以根据作物不同生育期需求定时定量地供应水分、养分，达到节水、优质、高产的综合效应。
对玉米进行滴灌前，对水肥的混合至关重要，保证水肥的均匀可以保证玉米施肥后的均匀度；
现有技术公开了申请号为CN201821021283.8的一种自动精准水肥灌溉系统，其通过设置传感装置检测土壤的温度、湿度和肥力，控制装置根据检测数据自动配比水和肥料，实现精准控制水量和肥量。通过在支水管上设置U型回流管，配合设置在支水管上的流量阀可控制滴灌的流量，且设置在U型回流管上的过滤装置可过滤进入管道的杂质，避免管道堵塞。本实用新型的自动化程度高，可节省人力，同时提高水资源和肥料的利用率；该专利虽设置有混水池，但不能对水肥进行有效的混合，导致水肥不均匀；
其次，现有技术公开了申请号为CN201921324150.2的一种水肥一体化精准灌溉装置，其结构简单，使用方便，减小了作物种植人员的工作量，灌溉与施肥结合为一体，可同时为作物灌溉施肥，也可单独对作物进行灌溉，并且无需根据种植人员的经验判断施肥量以及灌溉量，实现施肥量与灌溉量精准化，节约资源，降低成本，作物长势好，提高作物产量，有效的解决了
背景技术
中所提及的：现如今在农业生产中，作物的灌溉和施肥普遍是单独进行的，灌溉对采用滴灌和喷灌方式，但施肥多数是根据种植人员的种植经验来确定施肥量的，易造成资源浪费以及施肥不足或过多的情况，作物种植成本高，甚至影响作物长势以及作物产量；该公开专利不仅对水肥混合的效果不佳，且对水肥的注射效率低，降低了实际使用的效果；为此，我们设计了玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置，包括箱体，所述箱体上安装有箱盖，所述箱体靠近箱盖的上端安装有进料管，所述箱盖的上端安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端驱动有转动杆，所述转动杆贯穿箱盖并与其转动连接，所述转动杆的外壁固定连接有横杆，所述横杆的底部固定连接有两个矩形框搅拌板，所述箱体的内壁滑动连接有位于矩形框搅拌板下方的网板，所述网板上固定连接有螺纹筒，所述螺纹筒内螺纹连接有螺杆，所述螺杆的上端设有圆形槽，所述转动杆延伸至圆形槽内，且所述转动杆与圆形槽之间设有两个限位机构，所述螺杆的外部套设有与其转动连接的U型板，所述U型板贯穿网板并与其滑动连接，所述U型板的底部与箱体的底部固定连接，所述箱体的底部贯穿设有与其固定连接的四个输送管，四个所述输送管上均安装有单向阀，四个所述输送管的底部均安装有注射头，四个所述注射头上均安装有土壤水势传感器，四个所述输送管与网板之间均设有可调的等量滴灌机构，所述箱体的上端安装有控制系统，且所述箱体的一侧安装有与控制系统电性连接的控制面板。
优选地，所述矩形框搅拌板的内壁固定连接有竖直设置的两个导向杆，两个所述导向杆上均滑动连接有多个套环，水平相对的两个所述套环之间固定连接有斜板，竖直相邻的所述套环之间均设有限位块，所述限位块固定在导向杆上。
优选地，所述限位机构包括设置在转动杆上的安装槽，所述安装槽内滑动连接有磁块，所述安装槽内固定连接有电磁铁，所述电磁铁与磁块之间固定连接有弹簧，所述磁块与电磁铁相背的一面固定连接有卡块，所述圆形槽的内壁设有卡槽，所述卡块延伸至卡槽内。
优选地，所述磁块与电磁铁相对的一面磁极极性相反。
优选地，所述等量滴灌机构包括固定在箱体底部的活塞筒，所述活塞筒内滑动连接有活塞，所述网板的底部固定连接有电动推杆，所述电动推杆的输出端与活塞的上端固定连接，所述活塞筒的侧壁贯穿固定连接有短管，所述短管上安装有电磁单向阀。
优选地，所述箱体的一侧下端贯穿安装有出水管，所述出水管上安装有手动阀。
优选地，所述控制系统与电动推杆、土壤水势传感器和电磁铁电性连接。
优选地，所述单向阀为出水单向阀。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、伺服电机工作带动转动杆和横杆转动，进而实现两个矩形框搅拌板转动，矩形框搅拌板转动会搅动水肥，可以对水肥混合，由于套环可以在导向杆上上下滑动，因此斜板在随矩形框搅拌板的带动下转动，通过液体的冲击下，可以实现斜板上下的移动，如此可以对水肥进行更加有效的混合，使得水肥混合更加充分。
2、控制系统控制电磁铁工作，电磁铁断电，在弹簧的作用下，可以使卡块卡入卡槽内，如此可以将转动杆与螺杆连接在一起并带动螺杆转动，螺杆转动可以实现螺纹筒和网板向上移动，进而实现多个电动推杆和活塞，活塞向上移动可以在活塞筒内产生负压，可以将箱体内的水肥通过短管输送至活塞筒内，接着控制系统控制伺服电机反转，可以实现网板和活塞向下移动，从而可以将活塞筒内的水肥挤压至输送管内，并通过注射头滴灌在土壤中，实现对玉米的滴灌。
3、土壤水势传感器检测到土壤中水势变化时，土壤水势传感器会将信号传递至控制系统，控制系统控制电动推杆和电磁单向阀工作，电磁单向阀打开，当网板向上移动时，会带动电动推杆和活塞向上移动，如此可以将箱体内的水肥通过短管吸入活塞筒内，土壤水势传感器根据土壤的水势变化控制电动推杆工作，若土壤水势低，则电动推杆带动活塞向上移动，增加活塞筒内的水肥量，相反，活塞向下移动活塞筒内的水肥量降低，如此可以精准的控制活塞筒内的水肥量，精确度高且更加节省水肥。
综上所述，本发明通过伺服电机不仅可以实现对水肥的混合，且混合效果较好，从而可以保证玉米生长均匀，同时，也可以控制对玉米滴灌的水肥量，且根据不同的玉米滴灌不同的水肥量。
附图说明
图1为本发明提出的玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置的结构示意图；
图2为本发明提出的玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置中限位机构的结构示意图；
图3为本发明提出的玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置中矩形框搅拌板的结构示意图；
图4为本发明提出的玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置中斜板的侧视图；
图5为本发明提出的玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置的框图。
图中：1箱体、2伺服电机、3转动杆、4箱盖、5斜板、6进料管、7控制面板、8网板、9横杆、10矩形框搅拌板、11控制系统、12出水管、13手动阀、14螺纹筒、15U型板、16螺杆、17活塞筒、18电动推杆、19活塞、20输送管、21套环、22短管、23电磁单向阀、24单向阀、25注射头、26土壤水势传感器、27圆形槽、28电磁铁、29弹簧、30磁块、31卡块、32卡槽、33安装槽、34限位块、35导向杆、36第一齿轮、37第二齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，玉米滴灌精准水肥一体化智能化装置，包括箱体1，其中，需要说明的是，箱体1的底部安装有升降移动机构，可以为电动，当箱体1移动至移动位置时，箱体1向下移动使土壤水势传感器26插入土层内进行检测，检测结束后，根据土壤湿度注入不同容量的水肥；然后，再次移动箱体1进行水肥滴灌，其中升降移动机构为现有技术，升降可以通过液压实现，移动可以通过电动轮实现；土壤水势传感器26为现有技术，原理为当土壤变干与陶瓷头接触的湿度表面张力势趋于将管内的水分吸出，从而在管内顶部形成局部真空，当灌溉或降雨后，水分被吸回管内使真空度减少，高真空值读数表明土壤干燥，读数偏低则表明土壤湿润。
箱体1上安装有箱盖4，箱盖4通过螺栓与箱体1相连接；箱体1靠近箱盖4的上端安装有进料管6，箱盖4的上端安装有伺服电机2，伺服电机2的输出端驱动有转动杆3，伺服电机2的输出端固定有第一齿轮36，转动杆3上固定有第二齿轮37，第一齿轮36和第二齿轮37相啮合；转动杆3贯穿箱盖4并与其转动连接，箱盖4上下安装有轴承，则转动杆3贯穿轴承的内环并与其固定连接。
转动杆3的外壁固定连接有横杆9，横杆9的底部固定连接有两个矩形框搅拌板10，矩形框搅拌板10的内壁固定连接有竖直设置的两个导向杆35，可以在导向杆35的外壁套有四氟膜，如此可以减小套环21与导向杆35之间的摩擦，使得套环21滑动更加顺畅，如此可以实现斜板5上下移动更加顺畅，更有利于对水肥进行混合；两个导向杆35上均滑动连接有多个套环21，水平相对的两个套环21之间固定连接有斜板5，斜板5的上端呈斜面设置，如此水肥经过斜板5的上端时的阻力，减小对斜板5的冲撞，可以对斜板5起到一定的保护作用；竖直相邻的量套环21之间均设有限位块34，限位块34固定在导向杆35上；其中，套环21可以在导向杆35上上下滑动，因此斜板5在随矩形框搅拌板10的带动下转动，矩形框搅拌板10转动时会使水肥形成涡流，由于箱体1的底部设置的活塞筒17以及网板8的阻挡下以及水肥经过斜板5后流动方向改变，导致形成的涡流不稳定，因此斜板5上下面的流速差也不稳定，实现斜板5的上下移动；通过液体的冲击下，可以实现斜板5上下移动，通过设置限位块34防止相邻的斜板5发生碰撞。
其中，斜板5上下移动的原理，当水流经过斜板5的下表面斜面时会具有一定的流速，由于斜板5上端面部分阻挡水流，则斜板5上表面斜面的水流速度小于斜板5下表面斜面水流速度，如此斜板5上下表面存在一定的流速差，依据伯努利原理，斜板5会向上移动，由于斜板5具有一定的重量，当流速差减小时，斜板5会向下移动，如此斜板5会上下移动。
箱体1的内壁滑动连接有位于矩形框搅拌板10下方的网板8，网板8为不锈钢材质，具有较好的耐腐蚀性，使用寿命更长；网板8上固定连接有螺纹筒14，螺纹筒14内螺纹连接有螺杆16，螺杆16的上端设有圆形槽27，转动杆3延伸至圆形槽27内，转动杆3可以通过轴承与圆形槽27的内壁转动连接；其中，可以将螺杆16更换为往复丝杆，相应的螺纹筒14与往复丝杆相配合，如此驱动网板8向下移动后并向上移动，无需改变伺服电机2转动的方向。
且转动杆3与圆形槽27之间设有两个限位机构，限位机构包括设置在转动杆3上的安装槽33，安装槽33内滑动连接有磁块30，安装槽33内固定连接有电磁铁28，电磁铁28与磁块30之间固定连接有弹簧29，磁块30与电磁铁28相背的一面固定连接有卡块31，圆形槽27的内壁设有卡槽32，卡块31延伸至卡槽32内；其中，磁块30与电磁铁28相对的一面磁极极性相反，即电磁铁28通电时，此时磁块30与电磁铁28相吸，可以实现卡块31脱离卡槽32。
其中，电磁铁28可以通过导电滑环进行供电，导电滑环的主要作用在于能够解决设备在360度旋转过程中导线缠绕问题，电气设计过程中，导线需连接到旋转部件上，机械部分360度无限制连续旋转时，会遇到导线缠绕问题为了保证电流或信号可以精准的传输到旋转部件上，需要一个电旋转连器，俗称“电滑环”来传输动力和信号的旋转连接，导电滑环的存在能够大大简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成损伤。
螺杆16的外部套设有与其转动连接的U型板15，螺杆16的上段部分为圆杆，圆杆的外部套设有与其固定连接的轴承，则U型板15与轴承的外环固定连接，轴承的型号可以根据实际使用进行选择；U型板15贯穿网板8并与其滑动连接，U型板15的底部与箱体1的底部固定连接，箱体1的底部贯穿设有与其固定连接的四个输送管20，其中，输送管20不限于四个；四个输送管20上均安装有单向阀24，四个输送管20的底部均安装有注射头25，四个注射头25上均安装有土壤水势传感器26。
四个输送管20与网板8之间均设有可调的等量滴灌机构，等量滴灌机构包括固定在箱体1底部的活塞筒17，活塞筒17内滑动连接有活塞19，网板8的底部固定连接有电动推杆18，电动推杆18的输出端与活塞19的上端固定连接，活塞筒17的侧壁贯穿固定连接有短管22，短管22上安装有电磁单向阀23；其中，单向阀24为出水单向阀，当活塞筒17内具有水肥时单向阀24不会打开，需要活塞19向下移动增加活塞筒17内的压强，单向阀24才会打开。
其中，箱体1的一侧下端贯穿安装有出水管12，出水管12上安装有手动阀13，方便将箱体1内的水排出。
箱体1的上端安装有控制系统11，控制系统11与电动推杆18、土壤水势传感器26和电磁铁28电性连接且箱体1的一侧安装有与控制系统11电性连接的控制面板7。
本发明使用时，工作人员可以将水肥通过进料管6加入到箱体1内，然后启动伺服电机2；
伺服电机2工作带动转动杆3和横杆9转动，进而实现两个矩形框搅拌板10转动，矩形框搅拌板10转动会搅动水肥，可以对水肥混合，由于套环21可以在导向杆35上上下滑动，因此斜板5在随矩形框搅拌板10的带动下转动，通过液体的冲击下，可以实现斜板5上下的移动，如此可以对水肥进行更加有效的混合，使得水肥混合更加充分；
当土壤水势传感器26检测到土壤中水势变化时，土壤水势传感器26会将信号传递至控制系统11，控制系统11控制电动推杆18和电磁单向阀23工作，电磁单向阀23打开，当网板8向上移动时，会带动电动推杆18和活塞19向上移动，如此可以将箱体1内的水肥通过短管22吸入活塞筒17内，土壤水势传感器26根据土壤的水势变化控制电动推杆18工作，若土壤水势低，则电动推杆18带动活塞19向上移动，增加活塞筒17内的水肥量，相反，活塞19向下移动，活塞筒17内的水肥量降低，如此可以精准的控制活塞筒17内的水肥量，精确度高且更加节省水肥，电动推杆18移动结束后，电动推杆18和电磁单向阀23关闭；
同时，控制系统11控制电磁铁28工作，电磁铁28断电，在弹簧29的作用下，可以实现磁块30和卡块31移动，跟随转动杆3转动的卡块31与卡槽32相对时，在弹簧29的作用下，可以使卡块31卡入卡槽32内，如此可以将转动杆3与螺杆16连接在一起并带动螺杆16转动，螺杆16转动可以实现螺纹筒14和网板8向上移动，进而实现多个电动推杆18和活塞19，活塞19向上移动可以在活塞筒17内产生负压，可以将箱体1内的水肥通过短管22输送至活塞筒17内，接着控制系统11控制伺服电机2反转，可以实现网板8和活塞19向下移动，从而可以将活塞筒17内的水肥挤压至输送管20内，并通过注射头25滴灌在土壤中，实现对玉米的滴灌；
滴灌结束后，控制系统11控制电磁铁28工作，则磁块30与电磁铁28相吸，卡块31脱离卡槽32。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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