[发明专利]免少耕播种机秸秆堵塞情况监测、报警及破除方法及系统

说明书

本发明涉及一种免少耕播种机秸秆堵塞情况监测、报警及破除方法及系统，所述方法包括：S1、作业前，提前收集一定数量开沟器处不同秸秆堵塞程度的图像，在python环境下利用labelimg软件对图像中的秸秆进行标注，将标注好的图像文件利用yolov5深度学习，根据矩形面积的大小划分秸秆堵塞程度；S2、作业时，摄像头将实时拍摄的开沟器正面全部区域图像输入步骤S1训练好的模型中，获得实时秸秆堵塞程度，并发送至控制面板的主控芯片；S3、控制面板的主控芯片根据实时秸秆堵塞程度信号发出报警信号并确定旋耕刀轴的期望转速，根据旋耕刀轴的期望转速计算获得直流电机的转速，并发出相应的控制直流电机转速的PWM信号，使旋耕刀轴达到期望转速，从而完成防堵作业。

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，特别涉及一种免少耕播种机秸秆堵塞情况监测、报警及破除方法及系统。

背景技术

西北旱作一熟区玉米免少耕播种前地表覆盖大量前茬秸秆，作业时极易发生缠绕堵塞现象，影响作业效率，降低播种质量。针对此问题，国内外已研发了一系列免少耕播种防堵装置，显著提高了播种机通过性。然而，由于不同地块秸秆覆盖量、含水率、土壤含水率等存在差异，不同类型播种机防堵性能也有所差别，现有防堵装置无法对不同秸秆堵塞状况进行识别监测，也无法对应进行实时调整，可能造成特殊情况下堵塞或者功耗浪费。

目前，已有的防堵装置如专利号ZL200320129940.8“用于小麦免耕播种机的防堵装置”，其为驱动式防堵装置，主要应用于华北一年两熟区秸秆量大的地区，可有效提高播种机通过性，然而防堵装置研究以纯机械结构研究为主，驾驶人员无法获得堵塞程度信息，且无法根据堵塞情况进行动态调整。

因此如何提供一种能够根据免少耕播种机秸秆堵塞状况进行识别、监测、报警，并实时控制调整达到防堵目的的装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种免少耕播种机秸秆堵塞情况监测、报警及破除方法及系统，可实时监测开沟器周围秸秆堵塞程度并通过信号灯提示和报警，并由单片机控制执行装置实时调整旋耕刀轴的转速从而破除堵塞。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种免少耕播种机秸秆堵塞情况监测、报警及破除方法，包括如下步骤：

S1、作业前，提前收集一定数量开沟器处不同秸秆堵塞程度的图像，在python环境下利用labelimg软件对图像中的秸秆进行标注，将标注好的图像文件利用yolov5深度学习，根据矩形面积的大小将秸秆堵塞程度分为四种：当秸秆面积≤25％图像总面积时为正常状态；当25％图像总面积＜秸秆面积≤50％图像总面积时为轻度堵塞状态；当50％图像总面积＜秸秆面积＜75％图像总面积时为中度堵塞状态；当75％图像总面积≤秸秆面积时为重度堵塞状态；训练完成后在python环境下将训练好的模型导入摄像头；

S2、作业时，免少耕播种机随拖拉机前进进行播种作业，摄像头将实时拍摄的开沟器正面全部区域图像输入步骤S1训练好的模型中，获得实时秸秆堵塞程度，并发送至控制面板的主控芯片；

S3、控制面板的主控芯片根据实时秸秆堵塞程度信号发出报警信号并确定旋耕刀轴的期望转速，根据旋耕刀轴的期望转速计算获得直流电机的转速，并发出相应的控制直流电机转速的PWM信号，使旋耕刀轴达到期望转速，从而完成防堵作业。

所述步骤S1中，在图像标注前，对图像进行二值分割、高斯滤波、彩色空间距离化和裁剪处理，裁剪后的图像的分辨率为160px×120px。

所述步骤S1中，利用findContours()函数标注图像中秸秆的主体轮廓，对图像中所有秸秆的主体轮廓内面积进行累加求和后，除以图像总面积得到秸秆面积占图像总面积的百分比。

所述步骤S1中，所述图像为单通道，图像的数据类型为8UC1。