CN103293156A - 一种田间作物长势评估的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开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；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，并将作物冠层图像、角度值以及经纬度值发送给远程管理终端，其中角度值的大小与作物秸秆硬度和作物密度有关；远程管理终端对接收到的作物冠层图像、角度值和经纬度值进行存储和处理，得出对田间作业机的操作指令，并将操作指令发送给田间作业机。本发明还提供了一种田间作物长势评估的方法，综合运用重力、接杆弯曲作用力、水平加速度和作物冠层图像等数据，在对作物不产生破坏的情况下，无需人工操作就能实现对作物的秸秆硬度、植株密度进行连续精准的测量，绘制作物长势图。

Description

一种田间作物长势评估的系统和方法

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。

进一步地，所述远程管理终端包括第二通信单元、数据分析单元、数据存储单元和人机交互单元；

所述第二通信单元用于所述远程管理终端与田间工作机之间的通信，接收田间工作机发送的作物冠层图像、经纬度值和角度值，向所述田间作业机发送操作指令；

所述数据分析单元对所述第二通信单元获取的所述作物冠层图像、所述经纬度值、所述角度值进行分析，产生所述田间工作机在工作区域的作物长势结果，根据所述经纬度值绘制田块轮廓；

数据存储单元用于存储所述第二通信单元接收到的数据和所述数据分析单元得出的数据；

所述人机交互单元用于在所述田块轮廓中进行选择，并对选定的工作区域的作物长势进行绘制。

进一步地，所述数据分析单元还分析所述工作状态数据，根据所述田间工作机的工作状态制定操作指令。

为解决上述问题，本发明还提供了一种田间作物长势评估的方法，所述方法包括：

S1、采集作物冠层图像，获取角度传感器测得的角度值和工作区域定位的经纬度值；

S2、根据所述作物冠层图像计算作物密度；

S3、根据所述作物密度和所述角度值计算所述作物的秸秆硬度；

S4、根据所述作物密度、所述秸秆硬度和所述经纬度值绘制作物长势图。

进一步地，所述步骤S2具体包括：

S21、对所述作物冠层图像进行灰度处理；

S22、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；

S23、计算单位面积上作物的植株数量，得到监测区域内的作物密度。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

S31、测量前进方向的加速度；

S32、利用所述加速度根据公式α=α'-σ*a对所述角度值进行修正，其中α为修正后的角度值，α'为修正前的角度值，σ为修正系数，a为测得的加速度；

S33、根据所述修正后的角度值和所述作物密度计算所述秸秆硬度。

（三）有益效果

本发明提供了一种田间作物长势评估的系统和方法，综合运用重力、接杆弯曲作用力、水平加速度和作物冠层图像等数据，在对作物不产生破坏的情况下，无需人工操作就能实现对作物的秸秆硬度、植株密度进行连续精准的测量，绘制作物长势图，对大范围农作物进行长势评估。

附图说明

图1为本发明实施例一中的一种田间作物长势评估的系统的组成示意图；

图2为本发明实施例二中的一种田间作业机的组成结构图；

图3为本发明实施例二中田间作业机进行冠层图像采集的原理示意图；

图4为本发明实施例二中田间工作机工作的原理示意图；

图5为本发明实施例三中的一种远程管理终端的组成示意图；

图6为本发明实施例四中的一种田间作物长势评估的方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

本发明实施例一中提供了一种田间作物长势评估的系统，组成示意图如图1所示，具体包括：

田间作业机10和远程管理终端20，田间作业机10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，并将作物冠层图像、角度值以及经纬度值发送给远程管理终端20。其中，角度值的大小与作物秸秆硬度和作物密度有关。

远程管理终端20对接收到的作物冠层图像、角度值和经纬度值进行存储和处理，得出对田间作业机的操作指令，并将操作指令发送给田间作业机10。

田间作业机10包括数据处理单元11、秸秆作用力测量单元12、植株密度测量单元13和行进方向加速度测量单元14。

数据处理单元11对作物冠层图像、角度值以及经纬度值进行处理和存储。

秸秆作用力测量单元12包括T型架121和角度传感器122，T型架121在作物的冠层移动时受到作物秸秆的反作用力，反作用力的大小导致角度传感器122测得的角度值大小的变化。

植株密度测量单元13通过对获取到的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。

田间作业机在田间行进时，由于受到秸秆作用力会使得T形架的连接杆与支撑杆之间形成一定的角度，当作物秸秆硬度（秸秆硬度是指单根秸秆在受到一定力作用下的可弯曲度）或作物密度（作物密度是指单位面积内作物的植株数量）较大时，连接杆与竖直方向的夹角α’的角度较大，反之，α’角度较小。因此夹角α’是作物密度和作物的秸秆硬度综合作用的结果，可以用数学函数α=q×（Y×M），其中Y表示秸秆硬度，M表示作物密度，q是关系因子。在本实施例中，所提到的秸秆硬度是同一次测量中的秸秆相对硬度，所以，q可以认为是一个常量，或通过多次田间试验得到的经验值。作物密度M可以通过对相机采集到的作物冠层图像进行图像处理得到其近似值，角度α由角度传感器测量得到，则秸秆硬度可以由Y=α’/（M×q）计算得到。利用地理信息系统软件，将Y、M值与其对应的经纬度信息绘制成田间分布图，即可直观判断田间作物密度、作物秸秆硬度分布。

行进方向加速度测量单元14通过测量田间作业机在前进方向的加速度，对角度传感器测得的角度值进行修正。

当田间作业机10在田间工作时，由于受田间地形的影响，在行进过程中很难保持以一定的速度做匀速运动，容易在水平方向形成加速度a，该加速度会影响角度α’，从而干扰测量结果。为此，在设备上安装加速度传感器，在采集角度传感器输出角度α’和作物冠层图像的同时，采集作业机行进方向加速度a，并对角度值α’进行修正，修正公式为α=α’-σ*a，根据修正公式计算得到更加准确的角度α。系数σ也可以通过多次试验、校准得到，是一个经验值。

田间作业机11还包括定位导航单元15、行进驱动单元16、第一通信单元17、设备状态检测单元18、电源单元19和报警单元190。

定位导航单元15利用全球定位系统GPS对田间作业机10的工作区域进行定位，得到经纬度值。

行进驱动单元16为田间作业机的行进提供动力，同时根据操作指令控制田间作业机10的工作路径。

第一通信单元17用于田间作业机10和远程管理终端20之间的通信，将田间作业机10获取的冠层图像、角度值、经纬度值和角速度发送给远程管理终端20，将远程管理终端20发送的操作指令发送给田间作业机10。

设备状态检测单元18用于实时对田间作业机10的工作状态进行检测，包括速度对比模块181、角度值监测模块182和电源电量监测模块183。其中速度对比模块181对田间作业机10的实际行进速度与操作指令标定的速度进行对比，如果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；角度值过大时也产生异常报告指令；电源电量过低时也产生异常报告指令。

电源单元19用于为田间作业机10的正常工作提供电源，包括太阳能电源191和蓄电池电源192。

报警单元190用于当数据处理单元监测到设备状态检测单元18发来的异常报告指令，向报警单元190发送报警指令，并将报警指令通过第一通信单元17向发送给远程管理终端20，报警单元190接收到报警指令后本地声光报警器发出警报。

远程管理终端20包括第二通信单元21、数据分析单元22、数据存储单元23和人机交互单元24。

第二通信单元21用于远程管理终端20与田间工作机10之间的通信，接收田间工作机10发送的作物冠层图像、经纬度值和角度值，向田间作业机10发送操作指令。

数据分析单元22对第二通信单元21获取的作物冠层图像、经纬度值、角度值进行分析，产生田间工作机10在工作区域的作物长势结果，根据经纬度值绘制田块轮廓。

数据存储单元23用于存储第二通信单元21接收到的数据和数据分析单元得出的数据。

人机交互单元24用于在田块轮廓中进行选择，并对选定的工作区域的作物长势进行绘制。

综上所述，本实施例提供的田间作物长势评估的系统，综合运用重力、接杆弯曲作用力、水平加速度和作物冠层图像等数据，在对作物不产生破坏的情况下，无需人工操作就能实现对作物的秸秆硬度、植株密度进行连续精准的测量，绘制作物长势图，对大范围农作物进行长势评估。

实施例二

本发明实施例二中提供了一种田间作业机，组成结构如图2所示，具体包括：T型架31、角度传感器32、相机33、支撑杆34、加速度测量器35、数据处理装置36和作业平台37。

其中T型架31包括横杆311和连接杆312，横杆311的方向垂直于田间作业机的行进方向v，横杆311水平扫过作物的冠层。

角度传感器32安装在连接杆312与支撑杆34的活动连接处，用于测量连接杆与支撑杆之间的夹角，通过测量得到的夹角计算得到T型架的连接杆312与竖直方向的夹角α’。本实施例中角度传感器32可以采用DWQT-V-05-G-180-Ф28，当垂直T型架的横杆311受到秸秆反作用力作用时，可在垂直方向形成角度α’，并通过角度传感器转化为0-5V的模拟电压V，处理器通过AD通道采样并通过α’=V/5*180得到角度值。支撑杆34与连接杆312的活动连接处通过轴承连接，因此T型架可以自由摆动。连接杆312的连接端连接到横杆211的中部，连接杆312的活动端312b与支撑杆34的终端连接，支撑杆34的另一端固定在作业平台37上。

相机33安装在支撑杆34上，用于定时对横杆312滑过的作物冠层进行拍摄，获取作物冠层图像。本实施例中的相机采用高清相机S1UC01C/M，该相机5v供电，采用USB数据接口输出。LJD-eWin4SUSB Host接口可直接连接S1UC01C/M相机，控制相机拍照及进行图像的采集。图像采集完成后，LJD-eWin4S通过网口直接发送通过第一通信单元发送到远程管理终端的计算机。图像采集的间隔时间与相机和T型架横杆之间的水平距离有关。田间工作机进行图像采集的原理示意图如图3所示，假设田间作业机行进速度是v，高清相机距离T型架横杆的水平距离为L，那么高清相机在T时刻获得的作物冠层图像与在t=T-L/v时刻的夹角α’相对应。假设高清相机在横杆的水平线上可拍摄的作物冠层区域范围是边长a*a的正方形区域，则高清相机的拍摄周期是a/v。

加速度测量器35用于测量田间作业机在前进方向的加速度，对角度传感器测得的角度值α’进行修正，采集作业机行进方向加速度a，本实施例中的角度测量是基于加速度传感器-三轴陀螺仪芯片CMR3000实现，用于测量作业机在行进方向的加速度，并将前进方向加速度记为负值，相反方向记正值。三轴陀螺仪芯片CMR3000可测量x，y，z三个方向的加速度和倾角变化。本实施例中，将田间作业机行进方向规定为x轴正方向，z轴为地心方向。在读取加速度测量器测得的角度同时读取田间作业机在x方向的加速度，通过修正公式α=α’-σ*a修正T型架与竖直方向的夹角。

数据处理装置36用于对角度传感器测量的角度值、作物冠层图像存储和处理，基于运行Win CE操作系统的LJD-eWin4S设计，实现对田间作业机其它部分的管理和控制，其中LJD-eWin4S是一款基于Windows CE操作系统下的控制平台，它有拥有32位ARM920T高速处理器内核。LJD-eWin4S提供更加完善的人机界面系统，用户可根据自己的需求设计，移植性能强大，在编译的系统同样可以运行在其他基于Windows CE系统的ARM体系结构操作平台上。

作业平台37由下端装有车轮的支柱支撑，使得作业平台的底面高于测量时作物的高度，数据处理装置36安装在作业平台上。由于支柱下有车轮，使得田间作业机可以在田间进行运动，因此适用于大范围作物长势的监测和评估，另外作业平台的高度可以调节，以适应处于不同生长阶段不同高度的作物长势的检测和评估，而且作业平台的高度高于作物的植株高度，不同于传统的破坏式监测，监测操作过后对作物的继续生长没有影响。而且在使用之前要根据作物的行间距调整田间作业机两侧车轮的间距，以免影响破坏作物生长。

在作业平台37上还装有：控制装置38、电源39和驱动装置390。

控制装置38包括全球定位系统（GPS）381和第一通信单元382，全球定位系统（GPS）381用于定位田间工作机在工作区域的经纬度值。本实施例中的定位导航系统主要基于GPS芯片SiRF Star III、CMR3000及转向驱动装置实现，数据处理装置36实时计算田间作业机当前位置的经纬度值与设置的作业路线的经纬度值之间的差值，通过控制驱动装置390使田间作业机按照设置的作业路线工作。当在田间遇到树木遮挡，导致GPS信号暂时消失时，数据处理装置36结合CMR3000芯片的Y轴输出信息进行导航作业。

第一通信单元382用于田间工作机与远程管理终端之间的通信，利用F34233G路由器单元设计，数据处理装置LJD-eWin4S的网口直接与F3423相连，保持田间作业机与互联网的接入。将田间工作机采集到的作物冠层图像、经纬度值和角度值发送给远程管理终端进行处理。另外，在控制装置38的一侧还设有人机交互触摸屏。

电源39为田间工作机的正常工作提供电能，包括太阳能电源391和蓄电池电源392。其中太阳能电源391包括24W太阳能电池板和太阳能充放电控制器，蓄电池电源392包括30A12V的蓄电池和12v-5v电压转换电路。使用两种电源作为动力，可以使田间工作机在野外

驱动装置390为田间工作机的向前行驶提供驱动力。安装在作业平台37上的各个装置和单元可以如图2中所示分布在两层，但并不局限于本实施例提供的布局结构。

作业机平台37上还装有设备状态检测装置310和报警装置320。

其中设备状态检测装置310用于实时对田间作业机的工作状态进行检测，包括速度对比模块3101、角度值监测模块3102和电源电量监测模块3103。其中速度对比模块2101对田间作业机的实际行进速度与操作指令标定的速度进行对比，而实际行进速度就是通过全球定位系统（GPS）381获得的，如果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。角度值监测模块3102用于当角度值过大时产生异常报告指令。电源电量监测模块3103用于当电源电量过低时产生异常报告指令。

报警装置320用于当数据处理装置监测到设备状态检测装置发来的异常报告指令，向报警装置发送报警指令。报警装置320包括本地声光报警器和将报警指令发送给远程管理终端两种方式，一种就是将报警指令通过第一通信单元382向发送给远程管理终端；另一种就是报警装置320接收到报警指令后，本地声光报警器发出警报。

上述田间工作机的工作原理示意图如图4所示，其中α为修正后的角度值。

本实施例提供的田间作业机，通过在田间行进过程中采集作物冠层图像以及秸秆对T型架横杆的反作用力，计算作物密度和秸秆硬度，同时还将田间工作机采集的数据和状态数据发送给远程管理的计算机进行远程控制。

实施例三

本发明实施例三中提供了一种远程管理终端，组成示意图如图5所示，具体包括：

第二通信单元51、数据分析单元52、数据存储单元53和人机交互单元54。

第二通信单元51用于远程管理终端与田间工作机之间的通信，实现数据和操作指令的交互。第二通信单元51接收的数据包括田间工作机发送的作物冠层图像、经纬度值和角度值，并将远程管理终端制定的操作指令向田间作业机发送操作指令。第二通信单元51接收的数据还包括田间作业机运行状态的数据，如田间工作机的运行速度v、角速度a、电池电量和作业机周边环境温湿度等其它表示田间工作机工作状态的数据，并以此分析结果判断田间工作机的工作状态，依据当前田间工作机的工作状态制定合适的操作指令。例如，如果电池电量低于规定的电量标准就要制定停止田间工作机继续工作的指令。

数据分析单元52对第二通信单元51接收到的数据进行分析，包括对作物冠层图像、经纬度值、角度值进行分析，产生田间工作机在工作区域的作物长势结果，根据经纬度值绘制田块轮廓，还包括对田间工作机工作状态的数据进行分析，如GPS定位失败、设备侧翻或其它原因导致田间工作机无法正常运行，远程管理终端根据工作状态数据的分析判断出田间工作机工作异常或发生故障。

其中，数据分析单元52还分析工作状态数据，根据田间工作机的工作状态制定操作指令。

数据存储单元53用于存储第二通信单元51接收到的数据和数据分析单元52得出的数据。

人机交互单元54用于在田块轮廓中进行选择，并对选定的工作区域的作物长势进行绘制。人机交互单元54基于地理信息系统（GIS）软件对田间作物长势进行绘制，通过颜色差异标示作物长势的差异，并根据认为操作选定需要调查的田块，远程控制田间作业机进行该田块的长势调查。

本实施例提供的远程管理终端，通过与田间作业机之间进行通信，实现数据和指令的交互，实现远程控制田间作业机的采集和分析等操作。该远程管理终端还根据接收到的田间工作机的状态数据制定其工作路径，再发送给田间工作机，实现对田间作物长势情况的远程监测和控制。

实施例四

本发明实施例四中提供了一种田间作物长势评估的方法，步骤流程如图6所示，具体包括：

步骤S1、采集作物冠层图像，获取角度传感器测得的角度值和工作区域定位的经纬度值。其中作物冠层图像通过高清相机进行采集，角度值通过角度传感器DWQT-V-05-G-180-Ф28进行测量，得到T型架与竖直方向的夹角为α’，经纬度值则是通过GPS进行定位得到的。

步骤S2、根据作物冠层图像计算作物密度，具体包括以下步骤：

步骤S21、对作物冠层图像进行灰度处理。

步骤S22、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，进一步确定植株数量。

步骤S23、计算单位面积上作物的植株数量，得到监测区域内的作物密度M。

步骤S3、根据作物密度和角度值计算作物的秸秆硬度，具体包括以下步骤：

步骤S31、测量前进方向的加速度，通过三轴陀螺仪芯片CMR3000测得田间工作机在前进方向的加速度a。

步骤S32、利用加速度根据公式α=α'-σ*a对角度值进行修正，其中α为修正后的角度值，α'为修正前的角度值,是作物密度和作物的秸秆硬度综合作用的结果，σ为修正系数，a为测得的加速度。

步骤S33、根据修正后的角度值和作物密度计算秸秆硬度。在本实施例中，所提到的秸秆硬度是同一次测量中的秸秆相对硬度，所以，q可以认为是一个常量，或通过多次田间试验得到的经验值。作物密度M可以通过对相机采集到的作物冠层图像进行图像处理得到其近似值，角度α由角度传感器测量得到。因为α=q×（Y×M），则秸秆硬度可以由Y=α/（M×q）计算得到其中Y表示秸秆硬度，M表示作物密度，q为常数，可以是根据多次试验得到的经验值。

步骤S4、根据作物密度、秸秆硬度和经纬度值绘制作物长势图。

综上所述，本实施例提供的田间作物长势评估的方法，综合运用重力、接杆弯曲作用力、水平加速度和作物冠层图像等数据，在对作物不产生破坏的情况下，无需人工操作就能实现对作物的秸秆硬度、植株密度进行连续精准的测量，绘制作物长势图，对大范围农作物进行长势评估。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (12)

1.一种田间作物长势评估的系统，其特征在于，所述系统包括：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。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，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。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，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。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，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。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，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。

6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，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。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述田间作业机还包括行定位导航单元、行进驱动单元、第一通信单元、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；

所述第一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第一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。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程管理终端包括第二通信单元、数据分析单元、数据存储单元和人机交互单元；

所述第二通信单元用于所述远程管理终端与田间工作机之间的通信，接收田间工作机发送的作物冠层图像、经纬度值和角度值，向所述田间作业机发送操作指令；

所述数据分析单元对所述第二通信单元获取的所述作物冠层图像、所述经纬度值、所述角度值进行分析，产生所述田间工作机在工作区域的作物长势结果，根据所述经纬度值绘制田块轮廓；

数据存储单元用于存储所述第二通信单元接收到的数据和所述数据分析单元得出的数据；

所述人机交互单元用于在所述田块轮廓中进行选择，并对选定的工作区域的作物长势进行绘制。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数据分析单元还分析所述工作状态数据，根据所述田间工作机的工作状态制定操作指令。

10.一种田间作物长势评估的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、采集作物冠层图像，获取角度传感器测得的角度值和工作区域定位的经纬度值；

S2、根据所述作物冠层图像计算作物密度；

S3、根据所述作物密度和所述角度值计算所述作物的秸秆硬度；

S4、根据所述作物密度、所述秸秆硬度和所述经纬度值绘制作物长势图。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、对所述作物冠层图像进行灰度处理；

S22、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；

S23、计算单位面积上作物的植株数量，得到监测区域内的作物密度。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、测量前进方向的加速度；

S32、利用所述加速度根据公式α=α'-σ*a对所述角度值进行修正，其中α为修正后的角度值，α'为修正前的角度值，σ为修正系数，a为测得的加速度；

S33、根据所述修正后的角度值和所述作物密度计算所述秸秆硬度。

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