小麦播前采用分层施肥可以满足小麦基肥施用基本需求,使肥料直达作物根部,更有助于小麦根系的营养吸收,有利于小麦作物抗旱、抗倒伏,提高小麦产量。现有深松分层施肥机存在施肥控制精度较低、施肥不均、施用过量等问题,易造成土壤污染,同时深松分层施肥铲易出现肥管堵塞、肥箱肥料不足导致的漏施等现象,如不能及时发现并处理这些故障,将会导致小麦产量下降。为了解决以上问题,本文进行施肥监控系统研究,可实现施肥量精准控制和施肥作业状态实时监测,有利于提高施肥均匀性和精准性,进一步提高肥料利用率和农作物产量,降低人工检测成本和农民生产劳动强度,提高田间作业效率。主要研究内容如下:(1)施肥量影响因素分析及数学模型构建。拟定排肥轴转速、排肥器开度和肥箱料位高度为影响施肥量因素,以施肥量变异系数为评价指标,进行了三因素五水平正交试验,试验结果证明排肥轴转速、排肥器开度和肥箱料位高度对施肥量变异系数均有不同程度的影响。结合正交试验结果,运用MATLAB软件模糊控制工具箱功能,建立了施肥量关于排肥轴转速、排肥器开度和肥箱料位高度的数学模型。(2)施肥监控系统硬件设计和软件开发。为了实现施肥状态实时监测和施肥量精准控制,进行了肥管流量传感器、肥箱料位传感器、测速传感器、微处理器等硬件选型。利用Altium Designer软件进行了单片机最小系统、电源电路、传感器信号处理电路、电机驱动电路、串口通信电路、显示电路等系统硬件电路原理图和PCB设计,完成了硬件抗干扰设计。分析了软件总体构成,进行了主程序和速度信息采集、肥管堵塞判断与通肥控制、肥箱料位监测、步进电机驱动、按键输入、显示等子程序设计,实现了施肥作业状态实时监测和施肥精准控制等功能。(3)开展了系统测试和田间试验。进行了堵塞报警装置测试试验,在五种排肥转速下,重复试验得出:报警准确率为100%;进行了施肥监测系统田间测试试验,结果表明:系统实现了堵塞及时报警与通肥装置控制、肥箱料位正确指示与预警等功能;进行了施肥均匀性测试试验,测得均匀性变异系数小于4.8%;进行了施肥量数学模型验证试验,得出实际施肥量和理论施肥量的相关系数为0.889,证明施肥量数学模型具有可行性。