【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业设备，尤其涉及一种智能深耕施肥机的营养液输送系统。
技术介绍
1、近年来，土地板结问题日益突出，严重影响了作物的产量，为解决这一难题，深耕土地、实行土地轮种和增施有机肥成为最为主要的选择，深耕必须依赖于大功率拖拉机；
2、由于耕种土地有限，这导致土地无法实现有效轮种以维持土壤的肥力，特别是在多年生果园中，土地板结问题尤为突出，由于果树根系发达，传统拖拉机无法进行松土和施肥，以免破坏果树根系，由此，只能依赖人工进行这些工作，增加了人力成本，若不及时进行松土，又将导致农作物减产，而增施有机肥在实际操作中，有机肥却又难以深入土地，效果未如预期，因此，本专利技术提出一种智能深耕施肥机的营养液输送系统以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，该智能深耕施肥机的营养液输送系统实现了深度耕作和施肥的一体化操作，减少营养液在输送过程中的阻力，有效提高了营养液的输送效率。
2、为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，包括硬件设备和控制系统，所述硬件设备包括车架和负压营养液罐，所述负压营养液罐设在车架的顶部，且车架的底部升降设有营养液注射耙，所述车架底部的一侧设有水泵，且水泵连接负压营养液罐和营养液注射耙，所述车架上设有激光雷达、采集探头、执行模块和物联网模块，且物联网模块与控制系统无线连接；
3、所述控制系统基于远程终端的服务
4、进一步改进在于：所述车架的底部设有传动件，且传动件包括凸轮传动杆和电机，所述凸轮传动杆设在电机的输出端，且凸轮传动杆的凸轮压持在营养液注射耙的上端。
5、进一步改进在于：所述营养液注射耙的注射孔内部设有压力开关，且营养液注射耙的耙体上设有压力传感器，所述压力传感器的控制端与压力开关电性连接。
6、进一步改进在于：所述水泵上带有流量计，用于对营养液的流量进行计算及控制，所述采集探头包括摄像头、插入式温度传感器、插入式湿度传感器、有机质光谱分析传感器和定位传感器。
7、进一步改进在于：所述路径规划系统包括云端地图模块、规划模块、定位采集模块、校准补偿模块和避障分析模块，所述云端地图模块利用gis技术整合空间数据成云端地图库，绘制耕地分布图，并进行区域划分，包括地形、障碍物、作物分布，同时对分布图进行矢量化处理，标记关键路径点，构建拓扑图；
8、所述规划模块接入拓扑图，提供人机交互界面，人工设定作业区域，并采用a算法进行初步路径规划，以路径的效率和避障能力为基准进行规划，获得规划路径指令，并输送至执行模块驱动车架进行执行。
9、进一步改进在于：所述定位采集模块用于采集、激光雷达定位传感器的数据，运用rtk实时动态差分定位和惯性导航相结合的定位技术，获取硬件设备的定位数据，包括经纬度、速度、方向，由此合成实际路径；
10、所述校准补偿模块使用欧氏距离和曼哈顿距离相结合的算法，计算实际路径与规划路径之间的偏差，评估路径一致性，根据偏差检测结果，采用深度学习算法进行校准补偿，实时调整车架的行驶参数，包括速度、方向。
11、进一步改进在于：所述避障分析模块接入云端数据库，且云端数据库包含耕地环境中各种动态障碍物、静态障碍物的形状尺寸、位置和运动趋势参数，所述避障分析模块综合激光雷达、采集探头的所有实时数据，构建临时三维模型，将临时三维模型中的参数上传至云端数据库，采用神经网络算法根据障碍物的形状尺寸、位置和运动趋势，模拟思考，对比判断当前障碍物的所属种类，并采用模糊逻辑算法描述硬件设备与当前障碍物种类之间的预测碰撞相对加速度、角度、方向关系，以此调节车架的行驶参数进行避障。
12、进一步改进在于：所述土地分析系统包括数据采集模块、数据评估模块、计算模块和决策支持模块，所述采集模块接入采集探头，采集当前土壤的图像、湿度、温度、有机质含量和定位数据，并建立缓存库，基于当前的定位数据，将对应该定位的图像、湿度、温度、有机质含量打包为数据包进行储存，在远程终端的服务器提供人工查询的通道；
13、所述决策支撑模块用于将土地分析系统分析的结果转化为实际执行计划以及指令，通过无线连接输入至执行模块进行执行，并接收执行模块反馈的工作日志，在远程终端的服务器提供人工查询的通道。
14、进一步改进在于：所述数据评估模块的评估包括以下步骤：
15、根据土壤的图像，利用颜色空间转换rgb到hsv算法和颜色聚类算法，识别土壤颜色的变化，提取颜色矢量数据；
16、采用灰度共生矩阵glcm、局部二值模式lbp相结合的方法，分析土壤表面的粗糙度和结构，作为纹理矢量数据；
17、根据颜色矢量数据、纹理矢量数据，结合土壤参数大数据，分析判断当前土壤是否属于板结土地；
18、在判断属于板结土地时，构建基于随机森林机器学习算法的土壤板结程度评估模型，结合土壤湿度、温度、有机质含量的数据，评估土壤板结程度。
19、进一步改进在于：所述计算模块的计算包括以下步骤：
20、根据当前耕地需耕作的作物种类、生长阶段和当地气候条件，建立作物对营养元素的需求模型；
21、结合土壤板结程度数据，评估土壤肥力；
22、将土壤肥力和负压营养液罐中的营养液配方数据输入至作物对营养元素的需求模型，换算出营养液用量；
23、结合水泵的性能，将营养液用量换算成流量、工作压力实际参数。
24、本专利技术的有益效果为：
25、1、本专利技术将负压营养液罐中的营养液通过水泵进入营养液注射耙，营养液注射耙未运行时整体抬升在地面之上，在进行工作时下降至一定高度，向地下推进，翻耕板结土地，营养液通过注射耙底部的喷口喷射，进行往复运动，实现了深度耕作和施肥的一体化操作，减少营养液在输送过程中的阻力，有效提高了营养液的输送效率。
26、2、本专利技术基于区域的云端地图库，以路径的效率和避障能力为基准进行路径规划并执行，在执行的过程中，运用定位技术获取硬件设备的定位数据，合成实际路径，由此根据算法，计算实际路径与规划路径之间的偏差，评估一致性并进行校准补偿，调整行驶参数，使得硬件设备自动驾驶越来越精准，提高设备的可靠性。
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【技术保护点】
1.一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，包括硬件设备和控制系统，其特征在于：所述硬件设备包括车架（1）和负压营养液罐（2），所述负压营养液罐（2）设在车架（1）的顶部，且车架（1）的底部升降设有营养液注射耙（3），所述车架（1）底部的一侧设有水泵（4），且水泵（4）连接负压营养液罐（2）和营养液注射耙（3），所述车架（1）上设有激光雷达（5）、采集探头、执行模块（6）和物联网模块（7），且物联网模块（7）与控制系统无线连接；
2.根据权利要求1所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述车架（1）的底部设有传动件，且传动件包括凸轮传动杆（8）和电机（9），所述凸轮传动杆（8）设在电机（9）的输出端，且凸轮传动杆（8）的凸轮压持在营养液注射耙（3）的上端。
3.根据权利要求1所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述营养液注射耙（3）的注射孔内部设有压力开关，且营养液注射耙的耙体上设有压力传感器（10），所述压力传感器（10）的控制端与压力开关电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其
5.根据权利要求4所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述路径规划系统包括云端地图模块、规划模块、定位采集模块、校准补偿模块和避障分析模块，所述云端地图模块利用GIS技术整合空间数据成云端地图库，绘制耕地分布图，并进行区域划分，包括地形、障碍物、作物分布，同时对分布图进行矢量化处理，标记关键路径点，构建拓扑图；
6.根据权利要求5所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述定位采集模块用于采集、激光雷达（5）定位传感器的数据，运用RTK实时动态差分定位和惯性导航相结合的定位技术，获取硬件设备的定位数据，包括经纬度、速度、方向，由此合成实际路径；
7.根据权利要求6所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述避障分析模块接入云端数据库，且云端数据库包含耕地环境中各种动态障碍物、静态障碍物的形状尺寸、位置和运动趋势参数，所述避障分析模块综合激光雷达（5）、采集探头的所有实时数据，构建临时三维模型，将临时三维模型中的参数上传至云端数据库，采用神经网络算法根据障碍物的形状尺寸、位置和运动趋势，模拟思考，对比判断当前障碍物的所属种类，并采用模糊逻辑算法描述硬件设备与当前障碍物种类之间的预测碰撞相对加速度、角度、方向关系，以此调节车架（1）的行驶参数进行避障。
8.根据权利要求4所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述土地分析系统包括数据采集模块、数据评估模块、计算模块和决策支持模块，所述采集模块接入采集探头，采集当前土壤的图像、湿度、温度、有机质含量和定位数据，并建立缓存库，基于当前的定位数据，将对应该定位的图像、湿度、温度、有机质含量打包为数据包进行储存，在远程终端的服务器提供人工查询的通道；
9.根据权利要求8所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述数据评估模块的评估包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述计算模块的计算包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，包括硬件设备和控制系统，其特征在于：所述硬件设备包括车架（1）和负压营养液罐（2），所述负压营养液罐（2）设在车架（1）的顶部，且车架（1）的底部升降设有营养液注射耙（3），所述车架（1）底部的一侧设有水泵（4），且水泵（4）连接负压营养液罐（2）和营养液注射耙（3），所述车架（1）上设有激光雷达（5）、采集探头、执行模块（6）和物联网模块（7），且物联网模块（7）与控制系统无线连接；
2.根据权利要求1所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述车架（1）的底部设有传动件，且传动件包括凸轮传动杆（8）和电机（9），所述凸轮传动杆（8）设在电机（9）的输出端，且凸轮传动杆（8）的凸轮压持在营养液注射耙（3）的上端。
3.根据权利要求1所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述营养液注射耙（3）的注射孔内部设有压力开关，且营养液注射耙的耙体上设有压力传感器（10），所述压力传感器（10）的控制端与压力开关电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述水泵（4）上带有流量计，用于对营养液的流量进行计算及控制，所述采集探头包括摄像头、插入式温度传感器、插入式湿度传感器、有机质光谱分析传感器和定位传感器。
5.根据权利要求4所述的一种智能深耕施肥机的营养液输送系统，其特征在于：所述路径规划系统包括云端地图模块、规划模块、定位采集模块、校准补偿模块和避障分析模块，所述云端地图模块利用gis技术整合空间数据成云端地图库，绘制耕地分布图，并进行区域划分，包括地形、障碍物、作物分布，同时对分布图进...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕祥，叶而平，卓弘春，万博，
申请(专利权)人：杭州创科动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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