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内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:农田守卫者——自走式土壤全氮原位在线检测机
学校名称:山东理工大学
参赛队伍:小队
参赛学生:窦传新 石贤帅 孙阔  
指导老师:周鹏  

详细说明

一、开发背景:

在全球 1.49 亿平方公里的陆地面积中,土壤占很大比例,但据估计只有 9300 万 平方公里具有生物生产力,其中耕地仅占 11%,面对世界人口的快速增长,联合 国人口基金会预计 2050 年世界人口将大约在 75 亿至 105 亿之间,这将要求我们提供 更多的粮食来满足人口增长的需求。化肥在一定时期提高了农作物产量,但长期来看,不节制的使用化肥不仅降低了土壤生物活性、还造成土壤板结以及土壤肥力下降。同时,大量的化肥随着雨水冲刷等进入到整个生态系统中,造成了水体富营养化以及污染地下水资源,严重威胁人类的生存。氮肥已被广泛用于提高农作物产量以满足日益增长的粮食需求。但是,某些地区过量的施用氮肥,造成了严重的经济损失和环境污染。因此,实时,快速,高分辨率地获取有关土壤氮素空间变异性的信息对于精确控制农田氮肥的施用越来越重要。

二、结构图:

1.整体设计效果图

2.圆盘检测犁结构示意图

 

1.光电探测器2.光电探测器固定板3.反射光纤4电池5.卤钨光源6.入射光纤7.光学通路8.检测窗口

3.驱动总成示意图

 

1.减速器 2.车轮 3.无刷电机 4.车桥 5.传动轴6.锥齿轮转动总成
4.转向总成示意图

1.铰链式悬浮机构2.减速机3.电机4.转向摇臂5.方向机6.立柱总成7.角度传感器

三、功能与使用说明:

      本项目土壤全氮检测机通过行走控制系统向转向控制单元和速度控制单元发出指令,控制检测车的运动和转向,驶入待检测农田。双侧对称型圆盘检测犁通过液压杆组安装于运动机构底盘下方,液压杆组通过长度变换可控制检测犁的入土深度。检测窗口设置于检测检测犁内壁边缘处,便于检测深层土壤。检测过程中,检测犁运动一周,当检测窗口位于表层土壤以下时,收集土壤氮素信息。将信息传输至上方光谱信息处理模块,进行土壤全氮建模分析,最后绘制出该农田的土壤氮素空间变异性分布示意图,通过4G模块传输至移动通信平台。
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