[发明专利]跨区作业机械的作业区域自动识别与面积测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及跨区作业的农业机械领域，尤其是涉及一种远程跨区作业机械的作业区域自动识别与面积测量系统及方法，主要用于跨区作业农业机械的作业区与非作业区的自动识别，以及作业面积的自动测量，并实现计费和多台机械的同时管理。

背景技术

传统的农田面积大多使用皮尺测量，简单实用，但存在的主要问题是只适合于小面积的矩形田块，对于大面积的田块，则费时费力，易出差错，并且难以测量不规则田块的面积。

随着现代科技的发展，农业现代化的要求也越来越高。农业机械的信息化、自动化、数字化技术发展到现在，为满足发展需求人们已经做过大量研究。高速插秧机等农业机械的跨区作业是适合我国国情的农田生产作业形式，然而对于异地作业，机械调度管理者、机手和农民等都希望知道实际作业的面积以及其它参量，故在跨区作业机械上配置安装轨迹自动识别和面积测量系统是其发展趋势。传统机械调度管理者对农业机械作业面积或其它有用信息的获取，主要通过机械手估计信息或是询问雇主的方式将机械的作业信息告知机械管理者。每年由于对方经纪人或农户因少报农田面积等产生少付费等情况损失较为严重。以海宁永兴合作社为例，通过收割机抽样调查（5台），因上述问题农机手少收益农田面积在5％～15％（以10％计算），平均每台收割机每年跨区作业面积166.67ｈｍ²以上，每667ｍ²收费60～80元（以60元计算），每台收割机每年损失15000元。农田面积是农业生产管理中最基础的数据之一，田块的大小直接决定了种子、化肥、农药等生产资料的投入量，也是农业机械进行田间作业计算工时和收费的主要依据。

目前出现的一类手持GPS面积测量仪主要是人工沿作业的农田行走一周，通过GPS定位得知标准矩形田块的坐标，然后经过相关数学方法计算出结果，或在此基础上增加路径和图形等显示功能。该类方式存在的主要问题是对于跨区作业机械的远程调度者实时准确了解机械情况十分不便，需要人工亲临现场沿农田行走一周才能获得相关数据，而且对于形状较为复杂的田块无法准确计算面积等参数。另一类是结合GPS和单片机进行开发的测量系统，如由北京农业信息技术研究中心研制的专利号为zl200520113683.8的“农田作业面积测量仪”，主要通过霍尔元件检测脉冲数，通过轮子周长和工作宽度计算面积和速度，运用GSM进行数据传输。该类系统的问题是人需要预先知道机械的作业地点和作业区域，然后通过GPS定位绕行作业测量区域一周，自动记录作业路线的坐标，最后计算所围绕的面积。存在的突出问题是如果采用高精度的GPS定位系统，价格高不宜推广，采用低精度则误差大，亦难推广。而且无法实现对机械作业区和非作业区的自动轨迹识别，同时无法完成数据实时传输和非规则田块的面积测量，也未能实现远程调度者同时对多台跨区作业机械的监管等需求；还有一类是通过实时检测农业机械作业宽度和行走距离，接着计算面积和价格，例如专利号为zl200710175342.7的“一种收割面积测量与计费系统及方法”和专利号为zl200510012373.1的“自动在线测量谷物实时实际割幅宽度的方法及装置”都是应用超声波检测作业幅宽，然后经由单片机实时计算出作业面积和费用。此种方法由于机械作业环境差、工况复杂等原因，导致超声波检测收割幅宽存在较大误差，可靠性低，而且单片机对于大量数据的处理存在效率的影响，同时未能实现作业区和非作业区的自动识别，以及同时对多台机械的管理等功能。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了远程跨区作业机械的作业区域自动识别与面积测量系统及方法，其特点是：采用ARM9作为中央处理器，采用价格较为便宜的GPS定位系统，针对GPS定位精度低的问题，设计提出基于复合滤波与平滑迭代算法进行处理，并通过静动态试验进行定位数据的修正；针对跨区作业机械，通过自行设计的条形扫描定位点的算法实现对GPS定位轨迹的自动识别，无论田块形状，系统都能通过对定位点的分析识别出机械的作业区域和非作业区域，然后计算扫描出的作业区域面积，并通过GPRS将数据实时传输到基于VB6.0开发的上位机监控软件进行远程监控，从而有效提高系统的智能性、远程管理便利性以及面积测量精度。

为了实现上述技术目的，本发明所述的技术方案是，远程跨区作业机械的作业区域自动识别与面积测量系统及方法，包括：

ARM9中央处理器、GPS定位模块、电源模块、存储模块、检测模块、网络通信模块、远程监控显示模块、作业区域与非作业区域自动识别模块。