烤煙新型定量施肥車的研制與試驗

摘 要 在煙葉生產過程中，傳統烤煙專用基肥的施用，是采取人工方式撒施。常常造成同一塊煙地不同位置施肥量不均勻，肥料利用率低，煙株長勢不整齊，而且長期如此造成了土壤營養不平衡，污染環境。因此，設計一種適合于烤煙生產的定量施肥機裝置，解決因施肥不當造成的煙株長勢不整齊、改進農業生產措施、解決肥料利用率低問題十分必要，烤煙新型定量施肥車是根據烤煙生產實際需求與現有的技術水平，研制的一種微動力施肥機械心機型。它采取在前進輪胎軸上安裝電磁感應速度傳感器獲得前進速度信息，傳到PLC控制器，PLC控制器根據編輯的烤煙生產標準用肥量和收集的速度信息，控制肥料均勻下料，并且可以通過控制開關根據土壤肥料情況調整施肥量，從而達到下料均勻，精確施肥的目的。

關鍵詞 烤煙新型定量施肥車；下料控制系統；PLC控制器；施肥準確率

中圖分類號：S572；S233.75 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.05.045

1 烤煙新型定量施肥車系統設計

烤煙新型定量施肥車可分為機械結構部分、下料控制系統、PLC控制板。

1.1 機械機構設計

烤煙新型定量施肥車機械結構由肥料箱、電磁速度傳感器、PLC控制板、扇葉式排肥器、施肥電機、發電機、蓄電池、啟動馬達、工作扶手和地輪等組成。施肥車上方是肥料箱，施肥箱下設有一個排肥口，扇葉式排肥器安裝在排肥口位置，排肥器由一個施肥電機控制轉動；施肥電機轉速由一塊PLC控制器控制，電源由蓄電池提供，蓄電池連接發電機。

肥料箱后端是一個安裝PLC控制器和蓄電池的控制箱，控制箱后端是汽油發電機，發電機與馬達合并安裝，后端是工作扶手，工作扶手上安裝發電機啟動控制開關、油門控制器、制動器、下料控制總開關。

肥料箱下端由3個地輪組成，前面1個，后面2個，后面兩個為動力輪，發電機上的傳動軸垂直于地面，連接后2個動力輪，帶動施肥車前進。

1.2 下料控制系統設計

下料控制系統是施肥車的核心部分，主要完成速度的采集和肥料的排放，含扇葉排肥器、電磁速度傳感器、PLC控制板、施肥電機幾部分組成。圖1為下料控制系統原理圖。施肥車前進后，當打開施肥系統，電磁速度傳感器將速度轉換為信號傳輸到PLC控制器，PLC控制器根據編程將速度信號轉換成控制施肥電機轉動的信號，控制施肥電機轉速，施肥電機帶動排肥器下料，從而實現精確施肥的目的。

1.3 PLC控制板編程

PLC是將速度傳感器信號轉換成控制施肥電機轉動信號的控制面板，按照煙葉生產標準，667 m2均施肥為40～50kg范圍，根據扇葉排肥器凹槽的大小，將程序寫入PLC控制器，PLC控制施肥電機帶動的排肥器轉速實現下料，從而實現下料的大小根據施肥車前進速度大小決定。

2 試驗研究

2.1 室內試驗

2.1.1 施肥準確率測定

在煙葉生產過程中，單株施肥量在40～50 g，為了驗證施肥車的施肥準確率，在室內干凈地面進行研究試驗，測定施肥準確率，根據煙移栽株距為55 cm，則1m單位長度設定4個標準進行試驗，70、80、90、100 g/m，記錄設定后下料實際值，重復3次。測量結果見表1。根據試驗結果，3次試驗中最大誤差率為0.71%，及施肥準確率為99.29%，施肥準確率較高，效果好。

2.1.2 不同轉速排肥量測定

為了達到精準施肥的目的，需要對排肥器的排量進行測定，試驗材料為烤煙專用肥料（氮∶磷∶鉀=10∶10∶25），首先將肥料箱內裝入肥料，設定施肥電機帶動排肥器以一定轉速進行工作，施肥下料口處放有接料器皿，施肥量通過稱取器皿中的肥料質量得到。使用秒表進行排肥計時，每個排肥器在每個轉速下重復試驗3次。不同肥料排肥器排量測定數據統計分析值如表2所示。從表中可以看出肥料在不同轉速時，每圈的排肥量標準偏差較大，與其流動性好有關。

2.2 田間試驗

田間試驗在涪洋科技示范園進行，選擇高中低肥力各667 m2，同時設置人工施肥對比，施肥面積高中低肥力各667 m2，重復3次。施肥煙地為中等土壤肥力，根據煙葉生產技術標準，667 m2均施烤煙專用肥設定為高40 kg/667 m2，中45 kg/667 m2，低50 kg/667 m2，田間施肥試驗數據如表3所示。

從表3分析可知，施肥機施肥準確率達99%以上，而人工施肥準確率較低，造成的肥力浪費較為嚴重。

同時，進行了施肥效率的試驗對比，通過試驗得知，施肥機施肥速度是人工施肥的2.5倍，667 m2均施肥用工可節約費用12元左右。

3 結論

1）烤煙新型定量施肥車設計新穎，實現精確施肥，節約肥料，提高肥料的利用率，降低種植中肥料投入成本。

2）烤煙新型定量施肥車通過速度傳感傳遞給PLC控制器來控制下料，不前進不下料，關閉施肥系統停止下料，實現了山地煙區施肥機械化，施肥準確高，節省用工，避免了肥料的浪費，符合減工降本的要求。

3）施肥系統和下料系統巧妙結合，關閉施肥系統，前進不會下料，開啟施肥系統，前進下料，下料只受前進速度的影響，避免了肥料的浪費。

4）盡管實現了機械施肥，但是離精準施肥還有一定的差距，施肥標準需要人工根據土壤肥力來設定，需要進一步改進。

（責任編輯：趙中正）