本發明屬于小麥播種，尤其涉及一種小麥寬苗帶種床整備裝置及其監控系統。

背景技術：

1、小麥是我國重要的糧食作物,小麥產量對國家糧食安全至關重要。小麥播種質量直接決定了小麥種子在種溝內的分布情況，對種子發芽、出苗、分蘗、抽穗影響顯著，上述因素最終決定了小麥產量。小麥寬苗帶播種技術是一項節本增效的播種技術。與常規機械化條播模式相比,小麥寬苗帶播種是將傳統窄幅條播變為寬幅播種。小麥播幅由常規的2-3厘米增加至8-25厘米。小麥寬苗帶播種的優點在于能夠確保小麥種子在種溝內均勻分布,減少個體間的水肥爭奪,有利于小麥群體內通風透光,促進個體健壯發育,提高植株光合速率與水肥利用率,增加小麥穗數、穗粒數與粒重,最終實現小麥增產增收。

2、近年來隨著小麥寬苗帶播種技術的發展，出現了多種適用于小麥寬苗帶播種作業的機具。諸如cn201710494918.x號專利提供了一種寬苗帶小麥精密播種施肥機單體，cn202010057876.5號專利提供了一種小麥播種機及小麥寬苗帶播前鎮壓種植方法，但是上述專利未涉及種床整備。cn202210536059.7號專利提供了一種用于寬苗帶小麥播種施肥一體機，cn202321842677.0號專利提供了一種寬苗帶小麥播種機，cn201610263161.9號專利提供了一種小麥旋耕寬苗帶下位施肥播種機，但是上述專利采用常規的旋耕方式，即在機具前端加裝旋耕機，存在土壤擾動與功率消耗大的問題。cn201510815267.0號專利提供了一種少耕與肥料兼施的寬苗帶小麥精密播種機及其工作方法，該專利采用了苗帶旋耕方式，即旋耕刀組僅對寬苗帶進行旋耕作業，但是該機具旋耕刀組間距固定，對于不同行距的播種作業，刀組間距不便于調節。上述播種機在種床整備作業時，旋耕刀組轉速與轉矩固定，不能根據耕作阻力實現自適應調節，導致碎土效果不佳；種床整備作業后依靠鎮壓輪實現土壤保墑，但田間各地塊的土壤含水率不一致，導致干旱與濕潤地塊小麥出苗不齊，部分干旱地塊小麥種子發芽率低。與此同時，現有小麥寬苗帶種床整備機具智能化作業水平低，限制了小麥寬苗帶播種技術的推廣與應用。

技術實現思路

1、針對上述問題，本發明提出一種小麥寬苗帶種床整備裝置及其監控系統。一方面，針對種床整備作業時土壤擾動與功率消耗大的問題，同時為適應不同行距播種作業，提供一種小麥寬苗帶種床整備裝置，以實現旋耕刀組間距可調與減小功耗的目標。另一方面，針對旋耕刀組動力固定導致碎土效果不佳的問題，提出一種旋耕刀組動力分配監控系統，以實現旋耕刀組動力隨機具前進速度與耕作阻力變化而自適應調節；針對田間不同地塊土壤含水率不一致導致出苗不齊的問題，提出一種下位灌溉監控系統，以實現對干旱地塊進行精準灌溉作業。

2、一方面，本發明提出了一種小麥寬苗帶種床整備裝置，其為具有施肥、苗帶旋耕與灌溉功能的種床整備單體，包括：

3、單體固定座，其與播種機機架固結；

4、前置開溝器固定座，其與所述單體固定座固結；

5、前置開溝器，其與所述前置開溝器固定座固結，并安裝有應變片，用于檢測耕作阻力；

6、撒肥裝置，其與所述前置開溝器固結；

7、傳動箱，包含動力輸入軸與動力輸出軸，其底端固定有防磨板，還包括固結的側板和擋土板，擋土板與傳動箱固定；

8、電動機，其與單體固定座固結，電動機的機軸與傳動箱的動力輸入軸同軸固結；

9、旋耕刀組，其與傳動箱的動力輸出軸固結；

10、仿形機構，其與所述單體固定座固結；

11、后置開溝器，其與所述仿形機構固結，在其底部安裝有土壤濕度傳感器；

12、彈簧阻尼器，其與所述仿形機構以鉸鏈方式連接；

13、金屬水管，其與所述后置開溝器固結，用于灌溉。

14、優選地，后置開溝器設置有多個通孔，通過螺栓與仿形機構固結，螺栓穿過不同通孔以調節開溝深度。

15、優選地，所述撒肥裝置由導肥管與電動撒肥葉片4-2組成，導肥管末端為喇叭形開口，電動撒肥葉片安裝于喇叭形開口中。

16、優選地，所述旋耕刀組由刀片、刀盤、安全銷、固定螺栓、固定片、刀輥組成；刀片通過安全銷、固定螺栓與刀盤固定，固定片與刀片交錯布置；刀盤周向均勻分布通孔用于安裝刀片，并通過焊接與刀輥固結。

17、優選地，刀片上部為彎曲形狀，砍切土壤的刃口部分經過倒角處理，底部為圓弧形缺口，缺口圓弧直徑與刀輥外徑相同，安裝時圓弧形缺口與刀輥外緣緊密貼合，靠近缺口位置設置兩個通孔。

18、優選地，固定片為設置兩個通孔的扇形金屬片，安裝時固定片與刀輥外緣緊密貼合；旋耕刀組包含四片固定片。

19、優選地，刀輥內部為六方形通孔，并與傳動箱動力輸出軸同軸配合。

20、另一方面，本發明提出了一種小麥寬苗帶種床整備監控系統，其特征在于：其包括旋耕刀組動力分配監控系統與下位灌溉監控系統。

21、優選地，所述旋耕刀組動力分配監控系統作業，包括以下步驟：

22、s101：通過田間試驗測量不同作業參數條件下的碎土效果，以機具前進速度、耕作阻力、刀組轉速與轉矩為試驗因素，以碎土率為試驗評價指標，進行響應面優化試驗，建立機具前進速度-耕作阻力-刀組轉速-刀組轉矩間的數學模型；

23、s102：將s101中的數學模型程序化，并將程序燒錄至單片機；

24、s103：對單片機進行初始化，進入旋耕刀組動力分配監控任務；

25、s104：農機作業人員通過web終端設置旋耕速度比；

26、s105：單片機通過dtu模塊從物聯網平臺接收旋耕速度比信號；

27、s106：多普勒雷達實時監測機具前進速度，并向單片機發送機具前進速度信號；

28、s107：單片機根據旋耕速度比與機具前進速度計算出目標刀組轉速；

29、s108：目標刀組轉速即為機具前進速度-耕作阻力-刀組轉速-刀組轉矩數學模型中刀組轉速的輸入值；

30、s109：adc模塊將應變片變形產生的模擬量信號轉化為數字信號；

31、s110：單片機接收數字信號并計算出耕作阻力；

32、s111：單片機根據建立機具前進速度-耕作阻力-刀組轉速-刀組轉矩數學模型計算出目標刀組轉矩；

33、s112：單片機根據目標刀組轉速與傳動箱減速比計算出電動機目標轉速，并向驅動器發送pwm波信號，驅動器驅動電動機轉動；

34、s113：編碼器實時監測電動機轉速，并向單片機發送電動機實際轉速信號；

35、s114：單片機根據電動機目標轉速與實際轉速計算誤差，并進行電動機轉速閉環反饋控制，當電機實際轉速為零時，單片機通過dtu模塊向web終端發送報警信號；

36、s115：轉矩監測模塊實時監測電動機轉矩，并向單片機發送電動機實際轉矩信號；

37、s116：單片機根據電動機實際轉矩及轉速與傳動箱的減速比計算實際刀組轉矩；

38、s117：單片機根據電動機目標轉矩與實際轉矩計算誤差，并進行電動機轉矩閉環反饋控制；

39、s118：當電機實際功率超過電機額定功率時，單片機通過dtu模塊向web終端發送報警信號；

40、優選地，下位灌溉監控系統作業，包括以下步驟：

41、s201：通過種子標準發芽試驗不同條件下小麥種子發芽率，以小麥品種、土壤積溫、土壤濕度為試驗因素、以小麥種子發芽率為試驗評價指標，進行響應面優化試驗，建立小麥品種-土壤積溫-土壤濕度-發芽率間的數學模型；

42、s202：將s101中的數學模型程序化，并將程序燒錄至單片機；

43、s203：對單片機進行初始化，進入下位灌溉監控任務；

44、s204：農機作業人員通過web終端設置播種行距與小麥品種；

45、s205：物聯網平臺存儲天氣預報數據、播種行距與小麥品種信息，并通過dtu模塊發送至單片機；

46、s206：多普勒雷達實時監測機具前進速度，并向單片機發送機具前進速度信號；

47、s207：土壤濕度傳感器實時監測當前位置的實際土壤濕度，并向單片機發送實際土壤濕度信號；

48、s208：灌溉監控系統根據天氣預報數據推算土壤積溫，并根據小麥品種-土壤積溫-土壤濕度-發芽率間的數學模型計算出目標土壤濕度；

49、s209：灌溉監控系統根據機具前進速度、開溝深度與播種行距推算出單位時間內需灌溉的土壤質量，并根據目標土壤濕度與實際土壤濕度計算出灌溉需求量；

50、s210：灌溉監控系統根據灌溉需求量與單位時間計算出目標管道流量；

51、s211：單片機通過驅動電路控制電磁閥開度，進而調節管道流量大小，變頻增壓泵為管道提供穩定水流；

52、s212：流量計實時監測管道流量，并向單片機發送實際管道流量信號；

53、s213：單片機根據閉環反饋控制算法進一步修正電磁閥開度；

54、s214：流量計監測管道流量是否為零，若是，則通過dtu模塊向web終端發送報警信號；若否，再轉至s203。

55、本發明的有益效果在于：本發明提供了一種小麥寬苗帶種床整備裝置，通過調節單體間距以適應不同行距的寬苗帶播種作業，通過寬苗帶旋耕減小作業時土壤擾動與功率消耗；本發明提供一種旋耕刀組動力分配監控系統，實現旋耕刀組動力隨機具前進速度與耕作阻力變化而自適應調節，提高了種床整備作業效果；本發明提供了一種下位灌溉監控系統，通過對苗帶進行下位灌溉，解決田間不同地塊土壤含水率不一致導致出苗不齊的問題。