[发明专利]一种田间作物长势评估的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及田间作物监测领域，尤其涉及一种田间作物长势评估的系统和方法。

背景技术

作物秸秆粗壮度、单位面积出苗数量是田间作物长势指标的两个组成部分，直接反映田间单位面积干物质含量，是育种种质筛选和精准农业变量施肥处方生成的重要参考指标。如何准确、有效、快捷地实现对这两个参数的测量显得尤为重要。目前国内外对作物秸秆强度的测量系统和产品较多，但对单位面积出苗数量的测定装置较少。实现两者同时测定的系统和方法更少。

在产品方面，较典型的是日本生产的秸秆强度测定器（DIK-7400）,设备由机械式弹簧测力计和茎秆夹持装置组成，通过测量推力大小确定秸秆强度。此方法的优点是设备较小巧、轻便，但缺点是每次只能测量一根秸秆，而且是破坏式测量，测量后的作物无法继续生长。显然，无法适用于大面积的田间调查应用。

在检索到的已公开专利方面，名称为“手持式作物抗倒伏强度测量装置及其方法”的专利中提出了一种手持式测量作物抗倒伏强度的装置，结合角度传感器和力学传感器的数据推算出秸秆的强度，但受人为运动因素影响，测量准确性难以保证，且不适宜于大范围田间调查。

测量方式多采用手持式设备对单株作物进行测量，一方面需要工作人员去田间操作，费时费力，无法实现较大面积的田间调查；另一方面，测量设备多会对茎秆造成破坏，无法实现对作物全生育过程跟踪测量。

发明内容

（一）要解决的技术问题

针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何在不破坏作物的情况下，无需人工操作实现对作物的秸秆硬度、植株密度进行连续精准的测量。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种田间作物长势评估的系统，包括：田间作业机和远程管理终端；

所述田间作业机在田间采集作物冠层图像，获取角度传感器测得的角度值和对工作区域定位的经纬度值，并将所述作物冠层图像、所述角度值以及所述经纬度值发送给所述远程管理终端，其中所述角度值的大小与作物秸秆硬度和作物密度有关；

所述远程管理终端对接收到的所述作物冠层图像、所述角度值和所述经纬度值进行存储和处理，得出对所述田间作业机的操作指令，并将所述操作指令发送给所述田间作业机。

进一步地，所述田间作业机包括数据处理单元、秸秆作用力测量单元、植株密度测量单元和行进方向加速度测量单元。

进一步地，所述数据处理单元对所述作物冠层图像、所述角度值以及所述经纬度值进行处理和存储。

进一步地，所述秸秆作用力测量单元包括T型架和角度传感器，所述T型架在作物的冠层移动时受到作物秸秆的反作用力，所述反作用力的大小导致所述角度传感器测得的角度值大小的变化。

进一步地，所述植株密度测量单元通过对获取到的所述作物冠层图像进行灰度处理，提取作物的冠层面积并进行图像分析确定作物的植株顶心，再计算单位面积上作物的植株数量。

进一步地，所述行进方向加速度测量单元通过测量所述田间作业机在前进方向的加速度，对所述角度传感器测得的角度值进行修正。

进一步地，所述田间作业机还包括行定位导航单元、行进驱动单元、通信单元、设备状态检测单元、电源单元和报警单元；

所述定位导航单元利用全球定位系统GPS对所述田间作业机的工作区域进行定位，得到所述经纬度值；

所述行进驱动单元为所述田间作业机的行进提供动力，同时根据所述操作指令控制所述田间作业机的工作路径；

所述通信单元用于所述田间作业机和所述远程管理终端之间的通信，将所述田间作业机获取的所述冠层图像、所述角度值、所述经纬度值和所述角速度发送给所述远程管理终端，将所述远程管理终端发送的操作指令发送给所述田间作业机；

所述设备状态检测单元用于实时对所述田间作业机的工作状态进行检测，包括速度对比模块、角度值监测模块和电源电量监测模块，其中所述速度对比模块对所述田间作业机的实际行进速度与所述操作指令标定的速度进行对比，如果所述实际行进速度与标定的速度不相等时就产生异常报告指令，所述角度值过大时也产生异常报告指令，所述电源电量过低时也产生异常报告指令；

所述电源单元用于为所述田间作业机的正常工作提供电源，包括太阳能电源和蓄电池电源；

所述报警单元用于当所述数据处理单元监测到所述设备状态检测单元发来的异常报告指令，向所述报警单元发送报警指令，并将所述报警指令通过所述通信单元向发送给所述远程管理终端，所述报警单元接收到所述报警指令后本地声光报警器发出警报。