[发明专利]一种施肥装置及方法

说明书

本发明提供一种施肥装置及方法，施肥装置包括：作物光谱信息采集装置、施肥量决策控制装置和肥料输出装置；作物光谱信息采集装置，包括面阵光谱传感器和设置在面阵光谱传感器左右两侧的两个点阵光谱传感器；面阵光谱传感器和点阵光谱传感器，用于采集作物冠层的光谱图像信息和多组反射光信号；施肥量决策控制装置，用于根据光谱图像信息和多组反射光信号，获取作物的氮素营养状态信息；并根据作物的氮素营养状态信息，决策施肥量信息；并根据施肥量信息，控制肥料输出装置输出相应的施肥量。本发明可实现获取高精度的作物冠层的反射光信号，为施肥决策提供更可靠的数据支持。并且，该装置的数据处理速度快、实时性好且信噪比高。

技术领域

本发明涉及变量施肥技术领域，更具体地，涉及一种施肥装置及方法。

背景技术

我国自20世纪70年代开始，化肥的消费量迅速增加，对提高农作物产量起到了很大的作用，但我国的化肥投入突出问题是结构不合理，利用率低。1978—2005年粮食产量仅增产50％，但化肥消费量却增长了300％以上。目前我国施用化肥多停留在经验施肥的水平上，化肥利用率仅为30％～40％，化肥的增产效果并未得到充分发挥，造成了惊人的浪费，在一些地区已出现了水污染等问题。据统计，我国的化肥施用量已经达到了平均434.3kg/hm2，远远超出发达国家为防止化肥对水体造成污染所设置的225kg/hm2的安全上限，是国际标准的1.93倍。肥料施用量的增加和利用效率的下降，不仅造成了经济上的巨大损失，而且引起了严重的环境污染。化肥尤其是氮肥已成为主要的环境污染源之一，实行科学的变量施肥是农业可持续发展的必要措施和亟待解决的问题。

变量施肥技术是精准农业的重要组成部分，在国外已获得了显著的经济和社会效益。变量施肥机在发达国家研究较为深入，其相关技术已日臻完善和商品化。美国早在20世纪90年代就进行了测土配方施肥技术的应用，英国、德国、加拿大、澳大利亚等国家也相继开展了研究与应用。目前欧洲的RDS公司、Hrdro Agri公司等，美洲的Agtron公司、Agleader公司、Micro-Trak公司、Mid-Tech公司、Trimble公司等已经有具有通用性的产品上市，其接口可以适应液肥、粒肥等多种作业机械的控制。美国已形成了信息农业和精确农业的技术支持体系，许多公司有成熟的变量施肥设备，主要使用的控制器为车载式计算机或PDA，根据土壤养分或肥料的GIS图层信息实现变量施肥作业，如美国John Deere公司生产的变量撒肥机、Case公司利用GPS生产的Flexi Soil变量施肥播种机。目前国外已有在线式变量施肥系统，如美国俄克兰荷马州立大学与NT公司合作推出了商标为GreenSeeker的光传感实时变量施肥机，德国AMAZONE公司开发了一种基于视觉传感器的变量施肥机等。

但现有技术中的变量施肥装置需要用到的硬件设备较多且造价昂贵，利用变量施肥装置进行变量施肥的方法也极为复杂。

发明内容

本发明提供一种克服现有技术中的变量施肥装置需要用到的硬件设备较多且造价昂贵，利用变量施肥装置进行变量施肥的方法也极为复杂的问题的一种施肥装置及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种施肥装置，所述施肥装置包括：作物光谱信息采集装置、施肥量决策控制装置和肥料输出装置；

所述作物光谱信息采集装置，包括面阵光谱传感器和设置在所述面阵光谱传感器左右两侧的两个点阵光谱传感器；所述面阵光谱传感器，用于采集自身下方的面状区域内的作物冠层的光谱图像信息；所述点阵光谱传感器，用于采集自身正下方的多个点状区域内的作物冠层的多组反射光信号；其中，每一个点状区域具有一组反射光信号；所述多个点状区域位于所述面状区域内；

所述施肥量决策控制装置，用于根据所述光谱图像信息和所述多组反射光信号，获取作物的氮素营养状态信息；并根据所述作物的氮素营养状态信息，决策施肥量信息；并根据所述施肥量信息，控制所述肥料输出装置输出相应的施肥量；

所述肥料输出装置，用于给作物施加肥料。