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作品名称：“农田守卫”— 一种基于离散近红外的土壤全氮变量施肥装置
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：农工小队
参赛学生：李荣昊杨清旭张加宁
指导老师：郝珊珊周鹏

详细说明

在农业生产过程中，化肥的施用对保证农作物产量尤为重要，而传统施肥手段存在利用肥效收益低，肥料的利用率低，浪费明显等问题。实施变量施肥技术可以有效减少化肥使用、提高肥效利用率，起到节本增效的作用。

本项目在目前国内外变量施肥机的技术基础上，通过结合基于近红外光谱技术的土壤含氮量传感器，设计一款基于离散近红外的土壤全氮变量施肥装置，该机主要由检测犁、变速箱、传动系统、旋耕、开沟、施肥及覆土镇压装置等工作部件组成，能够一次性完成松土、翻土、土壤含氮量检测、变量施肥及覆土镇压作业，同时可以根据土壤含氮量检测结果将含氮量进行分级，以达到多级变量施肥的效果，填补目前我国变量施肥领域传感器实时检测施肥的不足，减少农作物空间差异性，提高生产水平，为我国智能农业发展贡献力量。

图1 装置整体结构设计图

该项目具体原理为：卤钨光源通过检测犁照射土壤，此时一部分光被土壤吸收，另一部分光成为漫反射光进入反射光纤，经过信号放大以及模数转换处理成为可以利用的滤波，滤波经过放大等处理后由计算机进行数据处理，经处理后的信号直接作用于整机的各个硬件中，从而实现施肥装置的正常作业。同时，该机可以根据土壤含氮量检测结果将含氮量进行分级，通过对不同等级的含氮量分析来控制无刷电机的转速，从而达到多级调节的目的。

图2 近红外光谱技术工作机理