CN109115269A - 一种用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，该方法包括以下步骤：S1，获取各个传感器采集的信息；该信息包括作业状况信息、拖拉机状况信息、环境状况信息、土壤状况信息和深度状况信息；S2，对步骤S1中获取的信息进行相关处理，并将结果显示在显示屏上。本发明能够实现对播种深度、播种量、施肥深度、施肥量、作业功耗、作业速度、扭矩、耕作深度等数据的实时检测，且能完成土壤采样、土壤水分和紧实度分析，以及田间环境的测定，保证农作物的生长。

Description

一种用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种播种机技术领域，特别是涉及一种丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法。

背景技术

国内现有的农具田间测试系统存在需采用多种试验仪器分别对各性能参数进行测试，并且测试项目少、试验平台少、数据采样频率低、同步性差、效率低等问题，如何结合特有的土壤及地形特点，研制一种适用于丘陵山地农机具田间综合系统，解决传统的后悬挂农具田间测试手段落后，数据采样频率低，同步性差，效率低等问题，实现对播种深度、播种量、施肥深度、施肥量、作业功耗、作业速度、扭矩、耕作深度等数据的实时检测，且能完成土壤采样、土壤水分和紧实度分析，以及作物植株及田间环境的测定，是现目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种用于丘陵山地农机具田间综合系统控制方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明公开了一种用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，车辆端获取所有传感器采集的数据信息；该数据信息包括作业状况数据信息、拖拉机数据信息、环境状况数据信息、土壤状况数据信息和深度数据信息；

S2，对步骤S1中获取的数据信息进行相关处理，并将处理后的数据信息通过无线网络发送到工作站。

在本发明的一种优选实施方式中，所述作业状况数据信息包括播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积之一或任意组合；

所述播种量包括播种数量和播种重量，播种数量的计算方法为：获取预设单位播种时间阈值内，二极管发出的光线被种子遮挡的总时间，播种数量等于被种子遮挡的总时间与单颗种子遮挡时间的比值；播种重量的计算方法为：获取播种前和播种后物料箱中的重量，播种重量等于播种前的重量与播种后的重量之差；播种重量等于播种数量与单颗种子重量的乘积；

所述施肥量包括施肥数量和施肥重量，施肥数量的计算方法为：获取预设单位施肥时间阈值内，二极管发出的光线被颗粒遮挡的总时间，施肥数量等于被颗粒遮挡的总时间与单颗颗粒遮挡时间的比值；施肥重量的计算方法为：获取施肥前和施肥后施肥箱中的重量，施肥重量等于施肥前的重量与施肥后的重量之差；施肥重量等于施肥数量与单颗颗粒重量的乘积；

所述漏播量包括种子漏播量和施肥漏播量，种子漏播量等于播种数量与预设漏播种子阈值之差，施肥漏播量等于施肥数量与预设漏播颗粒阈值之差；

所述重播量包括种子重播量和施肥重播量，种子重播量等于预设重播种子阈值与播种数量之差，施肥重播量等于预设重播颗粒阈值与施肥数量之差；

所述播种面积的计算方法为：S₂＝n₂×π×D₂×B，S₂为播种面积，n₂为第五轮仪转动速度，D₂为第五轮仪直径，B为作业幅宽。将计算的数据反馈给田间工作人员，便于控制播种机工作。

在本发明的一种优选实施方式中，所述拖拉机数据信息包括作业功率、滑移率和油面高度之一或任意组合；

所述作业功率的计算方法为：P为发动机功率，T₁为扭矩传感器测得的输出扭矩，n₃为扭矩传感器测得的转速值；

所述滑移率的计算方法为：若L₁≠L₂时，则播种机作业过程地轮存在滑移，L₁＝n₁πD₁，L₁为单位时间内地轮的纯转动距离，D₁为地轮直径，n₁为地轮转速；L₂＝n₂πD₂，D₂为第五轮仪直径，n₂为第五轮仪转动速度，L₂为播种机实际行走距离；

计算θ₁为机组耗油量；G₁为机组纯作业的小时耗油量；W₁为机组纯作业的生产率，W₁＝0.1BV₁，B为作业幅宽；V₁为机组的作业速度；G₁＝S₁H₁，S₁为油箱横截面面积，H₁为单位时间内油箱油面下降的高度，H₁＝H₀-H₃，H₀为油箱初始时的油面高度，H₃为油箱此时的油面高度，油面高度以柱状的形式显示拖拉机油箱的剩余油量。将拖拉机本身的油面数据显示出来，方便于田间工作人员能把握拖拉机的工作时间和效率；而拖拉机的正常工作数据则能够方便田间工作人员在当前状态下更好的操作拖拉机。

在本发明的一种优选实施方式中，所述环境状况数据信息包括秸秆覆盖面积，秸秆覆盖面积计算方法包括以下步骤：

S41，对获取的秸秆图像进行图像增强，图像增强的计算方法为：

对于数字图像，它们在计算机中通常为一个二维数组q(x,y)，以s表示经过直方图修正后的图像灰度，即0≤r，s≤1，直方图均衡就是通过灰度函数

其中，从r到s的函数关系为s＝T[r]，P_r(ω)表示随机变量r的概率密度；

将原图像直方图P_r(r)改变成均匀分布的直方图P_r(s)；

在数字图像中，灰度值是离散的，用频率来代替概率，离散化的直方图均衡化公式为

式中，k为离散灰度级；s_k的值是与T[r_k]最接近的灰度；

r_k是第k个灰度级，n_l是图像中灰度级为r_k的像素个数，N是图像中像素的总数；

S42，对步骤S41处理后的图像进行图像去噪，图像去噪的计算方法为：

中值滤波是用领域点的中值代替该点的数值，即

k(x,y)＝Median(x₁,x₂,...,x_n) (14)

式中，x₁,x₂,...,x_n为点(x,y)及其邻域的灰度值；Median(x₁,x₂,...,x_n)表示返回给定值的中值；

S43，对步骤S42处理后的图像进行图像边缘锐化，图像边缘锐化的计算方法为：

1个连续函数f(x,y)，其梯度是1个矢量，定义为

其中，分别是连续函数f(x,y)在x、y方向上的偏导数，T表示矩阵的转置；

点(x,y)梯度的幅度即为梯度矢量的模：

对于数字图像f(x,y)，由于数字图像的离散性，采用差分运算来近似替代微分运算，在其像素点(i,j)处，x方向和y方向上的一阶差分定义为

Δ_xf(i,j)＝f(i,j)-f(i+1,j) (17)

Δ_yf(i,j)＝f(i,j)-f(i,j+1) (18)

由梯度的计算可知，在图像中灰度变化较大的边缘区域其梯度值较大，在灰度变化平缓的区域其梯度值较小，而在灰度均匀区域其梯度值为零，所以，图像经过梯度运算后，剩下灰度值急剧变化的边缘处的那些像素点；

S44，对步骤S43中处理后的图像进行图像分割，图像分割的计算方法为：

设输入图像的函数表示为c(m,n)，输出图像的函数表示为d(m,n)，则二者之间存在下列关系：

f_max表示最大类间方差；

其中I₁和I₂为两任意值，且I₁≠I₂，通常取I₁＝0和I₂＝1，而T₂为所取的阈值，通过选取适当的T₂值，则输出图像中I₁正好代表目标，而具有I₂值的像素恰恰代表背景，或者与此相反；

S45，将图像分割为一块一块的小图，将d(m,n)＝I₁的总块数除以分割总块数，得到覆盖面积。

在本发明的一种优选实施方式中，所述土壤状况数据信息包括土壤水分、土壤盐分和土壤紧实度之一或任意组合，

利用土壤水分温度电导率传感器测得的含水量、电导率作为土壤水分和土壤盐分，利用土壤紧实度传感器测得的数值作为土壤紧实度；

或/和还包括土壤周围环境信息，土壤周围环境信息包括风速、光照辐射强度以及空气温湿度，将风速传感器、光照辐射传感器以及空气温湿度传感器测得的数据作为风速、光照辐射强度以及空气温湿度。方便工作者根据土壤和环境的实际情况而控制拖拉机的工作速度、工作方式。

在本发明的一种优选实施方式中，所述深度信息包括播种深度和施肥深度；

所述播种深度的计算方法为：Δh_z＝h_z-h₂，h_z为第三深度测量传感装置测量播种开沟器的深度，第三深度测量传感装置设置于机架上且位于开沟器正后方；h₂为第二深度测量传感装置测量覆土镇压后的参考值，第二深度测量传感装置设置于机架上且位于镇压轮正后方；若播种深度Δh_z不在预设播种深度阈值范围内，则在显示屏上提示此处播种深度不达标；

所述施肥深度的计算方法为：Δh_f＝h_f-h₂，h_f为第四深度测量传感装置测量施肥开沟器的深度，第四深度测量传感装置设置于机架上且位于施肥器正后方；若施肥深度Δh_f不在预设施肥深度阈值范围内，则在显示屏上提示此处施肥深度不达标。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下步骤：

S71，控制器接收到即时数据触发信号时，在展示区域上显示即时数据区域，若有上次保存的即时数据信息，则对即时数据信息按照不同传感器类型在同一张数据表格中以单行或单列显示同一传感器采集的数据，并对应显示所有传感器的经纬度和采集时间，该采集时间包括年、月、日、时、分和秒；若检测到有清空即时数据触发信号时，将即时数据区域的数据信息清空；若检测到有立即采集数据触发信号，则立即采集所有传感器的数据，在同一张数据表格中按照单行或单列显示同一传感器采集的数据，并对应显示所有传感器的经纬度和采集时间；若检测到保存数据到文件触发信号时，则将即时数据区域显示的数据以数据表格的形式保存；

S72，若检测到同步时钟触发信号时，则比较车辆端的时钟时间与工作站的时钟时间是否不一致时，若车辆端的时钟时间与工作站的时钟时间不一致时，则将车辆端的时钟时间更新为与工作站的时钟时间一致；

S73，若检测到设置存储间隔触发信号时，则检测是否有调整了存储间隔，若检测到调整了存储间隔，则以调整的存储隔间作为新的存储间隔，按照新的存储间隔存储所有传感器采集的数据；

S74，若检测到设置采集间隔触发信号时，则检测是否有调整了采集间隔，若检测到调整了采集间隔，则以调整的采集隔间作为新的采集间隔，按照新的采集间隔采集所有传感器数据；

S75，若检测到按照时间先后顺序或数值大小顺序排列触发信号时，则对应传感器的数值按照时间先后顺序或数值大小顺序排列。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下步骤：

S81，车辆端根据获取的田间测量数据，确定每个数据的初始采集时间，该初始采集时间包括年、月、日、时、分、秒，对于每一个采集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度，形成初始数据采集列表，根据初始采集数据的不同种类形成不同初始分类表格；

S82，车辆端对于实时采集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度形成初始即时数据表格，确定初始即时数据的初始采集时间，并将初始即时数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为初始即时数据曲线，展现在初始即时数据曲线展示区域；

S83，车辆端对于初始数据库收集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度形成初始历史数据表格，确定初始历史数据的初始采集时间，将初始历史数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为初始历史数据曲线，展现在初始历史数据曲线展示区域；

S84，初始数据展示分为初始局部展示区域和初始历史展示区域，对于初始局部展示区域，在初始触发起始区间和初始结束区间设置局部展示数据阈值，根据该阈值展示初始起始区间和初始结束区间的数据集，对于初始历史展示区域，根据数据库调用初始历史数据，通过分页形式逐页展示初始全部历史数据。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下步骤：

S91，工作站根据获取的田间测量数据，确定每个数据的采集时间，该采集时间包括年、月、日、时、分、秒，对于每一个采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度，形成数据采集列表，根据采集数据的不同种类形成不同分类表格；

S92，对于实时采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度形成即时数据表格，确定即时数据的采集时间，并将即时数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为即时数据曲线，展现在即时数据曲线展示区域；

S93，对于数据库收集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度形成历史数据表格，确定历史数据的采集时间，将历史数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为历史数据曲线，展现在历史数据曲线展示区域；

S94，将实时采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积形成即时数据表格与数据库收集的播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积形成历史数据表格进行数据比较，形成播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积数据校正列表，对于播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积数据产生的偏差进行数据展示；

S95，数据展示分为局部展示区域和历史展示区域，对于局部展示区域，在触发起始区间和结束区间设置局部展示数据阈值，根据该阈值展示起始区间和结束区间的数据集，对于历史展示区域，根据数据库调用历史数据，通过分页形式逐页展示全部历史数据。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括：S101，工作站接收到生成一段时间内的图形触发信号时，该一段时间为近七日、近一个月或近一年，对采集的该一段时间的播种量、施肥量、播种面积和植被覆盖率的数据按照时间先后顺序或数值大小顺序以柱状图或者折线图的方式展示；

S102，工作站接收到生成数据表格触发信号时，对步骤S101的数据生成数据表格，当收到打印触发信号时，将数据表格进行打印。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明能够实现对播种深度、播种量、施肥深度、施肥量、作业功耗、作业速度、扭矩、耕作深度等数据的实时检测，且能完成土壤采样、土壤水分和紧实度分析，以及田间环境的测定，保证农作物的生长。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明公开了一种用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，车辆端获取所有传感器采集的数据信息；该数据信息包括作业状况数据信息、拖拉机数据信息、环境状况数据信息、土壤状况数据信息和深度数据信息；

S2，对步骤S1中获取的数据信息进行相关处理，并将处理后的数据信息通过无线网络发送到工作站。

在本发明的一种优选实施方式中，所述作业状况数据信息包括播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积之一或任意组合；

包括设置于施肥管上的多个施肥检测装置，施肥检测装置分别设置在施肥管进口和施肥管出口，施肥检测装置包括设置在施肥管内壁的施肥发光二极管电路，在施肥发光二极管电路内壁的正对面内壁上设置有施肥光敏电阻电路，施肥光敏电阻电路接收施肥发光二极管电路发出的光线，检测施肥管进口和施肥管出口是否有颗粒经过；还包括设置于输种管上的多个播种检测装置，播种检测装置分别设置在输种管进口和输种管出口，播种检测装置包括设置在输种管内壁的播种发光二极管电路，在播种发光二极管电路内壁的正对面内壁上设置有播种光敏电阻电路，播种光敏电阻电路接收播种发光二极管电路发出的光线，检测输种管进口和输种管出口是否有种子经过。

所述播种量包括播种数量和播种重量，播种数量的计算方法为：获取预设单位播种时间阈值内，二极管发出的光线被种子遮挡的总时间，播种数量等于被种子遮挡的总时间与单颗种子遮挡时间的比值；播种重量的计算方法为：获取播种前和播种后物料箱中的重量，播种重量等于播种前的重量与播种后的重量之差；播种重量等于播种数量与单颗种子重量的乘积；

所述施肥量包括施肥数量和施肥重量，施肥数量的计算方法为：获取预设单位施肥时间阈值内，二极管发出的光线被颗粒遮挡的总时间，施肥数量等于被颗粒遮挡的总时间与单颗颗粒遮挡时间的比值；施肥重量的计算方法为：获取施肥前和施肥后施肥箱中的重量，施肥重量等于施肥前的重量与施肥后的重量之差；施肥重量等于施肥数量与单颗颗粒重量的乘积；

所述漏播量包括种子漏播量和施肥漏播量，种子漏播量等于播种数量与预设漏播种子阈值之差，施肥漏播量等于施肥数量与预设漏播颗粒阈值之差；

所述重播量包括种子重播量和施肥重播量，种子重播量等于预设重播种子阈值与播种数量之差，施肥重播量等于预设重播颗粒阈值与施肥数量之差；

所述播种面积的计算方法为：S₂＝n₂×π×D₂×B，S₂为播种面积，n₂为第五轮仪转动速度，D₂为第五轮仪直径，B为作业幅宽。

在本发明的一种优选实施方式中，所述拖拉机数据信息包括作业功率、滑移率和油面高度之一或任意组合；

所述作业功率的计算方法为：P为发动机功率，T₁为扭矩传感器测得的输出扭矩，n₃为扭矩传感器测得的转速值；

所述滑移率的计算方法为：若L₁≠L₂时，则播种机作业过程地轮存在滑移，L₁＝n₁πD₁，L₁为单位时间内地轮的纯转动距离，D₁为地轮直径，n₁为地轮转速；L₂＝n₂πD₂，D₂为第五轮仪直径，n₂为第五轮仪转动速度，L₂为播种机实际行走距离；

计算θ₁为机组耗油量；G₁为机组纯作业的小时耗油量；W₁为机组纯作业的生产率，W₁＝0.1BV₁，B为作业幅宽；V₁为机组的作业速度；G₁＝S₁H₁，S₁为油箱横截面面积，H₁为单位时间内油箱油面下降的高度，H₁＝H₀-H₃，H₀为油箱初始时的油面高度，H₃为油箱此时的油面高度，油面高度以柱状的形式显示拖拉机油箱的剩余油量。

在本发明的一种优选实施方式中，所述环境状况数据信息包括秸秆覆盖面积，秸秆覆盖面积计算方法包括以下步骤：

S41，对获取的秸秆图像进行图像增强，图像增强的计算方法为：

对于数字图像，它们在计算机中通常为一个二维数组q(x,y)，以s表示经过直方图修正后的图像灰度，即0≤r，s≤1，直方图均衡就是通过灰度函数

其中，从r到s的函数关系为s＝T[r]，P_r(ω)表示随机变量r的概率密度；

将原图像直方图P_r(r)改变成均匀分布的直方图P_r(s)；

在数字图像中，灰度值是离散的，用频率来代替概率，离散化的直方图均衡化公式为

式中，k为离散灰度级；s_k的值是与T[r_k]最接近的灰度；

r_k是第k个灰度级，n_l是图像中灰度级为r_k的像素个数，N是图像中像素的总数；

S42，对步骤S41处理后的图像进行图像去噪，图像去噪的计算方法为：

中值滤波是用领域点的中值代替该点的数值，即

k(x,y)＝Median(x₁,x₂,...,x_n) (14)

式中，x₁,x₂,...,x_n为点(x,y)及其邻域的灰度值；Median(x₁,x₂,...,x_n)表示返回给定值的中值；

S43，对步骤S42处理后的图像进行图像边缘锐化，图像边缘锐化的计算方法为：

1个连续函数f(x,y)，其梯度是1个矢量，定义为

其中，分别是连续函数f(x,y)在x、y方向上的偏导数，T表示矩阵的转置；

点(x,y)梯度的幅度即为梯度矢量的模：

对于数字图像f(x,y)，由于数字图像的离散性，采用差分运算来近似替代微分运算，在其像素点(i,j)处，x方向和y方向上的一阶差分定义为

Δ_xf(i,j)＝f(i,j)-f(i+1,j) (17)

Δ_yf(i,j)＝f(i,j)-f(i,j+1) (18)

由梯度的计算可知，在图像中灰度变化较大的边缘区域其梯度值较大，在灰度变化平缓的区域其梯度值较小，而在灰度均匀区域其梯度值为零，所以，图像经过梯度运算后，剩下灰度值急剧变化的边缘处的那些像素点；

S44，对步骤S43中处理后的图像进行图像分割，图像分割的计算方法为：

设输入图像的函数表示为c(m,n)，输出图像的函数表示为d(m,n)，则二者之间存在下列关系：

f_max表示最大类间方差；

其中I₁和I₂为两任意值，且I₁≠I₂，通常取I₁＝0和I₂＝1，而T₂为所取的阈值，通过选取适当的T₂值，则输出图像中I₁正好代表目标，而具有I₂值的像素恰恰代表背景，或者与此相反；

S45，将图像分割为一块一块的小图，将d(m,n)＝I₁的总块数除以分割总块数，得到覆盖面积。

在本发明的一种优选实施方式中，所述土壤状况数据信息包括土壤水分、土壤盐分和土壤紧实度之一或任意组合，

利用土壤水分温度电导率传感器测得的含水量、电导率作为土壤水分和土壤盐分，利用土壤紧实度传感器测得的数值作为土壤紧实度。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括土壤周围环境信息，土壤周围环境信息包括风速、光照辐射强度以及空气温湿度，将风速传感器、光照辐射传感器以及空气温湿度传感器测得的数据作为风速、光照辐射强度以及空气温湿度。

在本发明的一种优选实施方式中，所述深度信息包括播种深度、施肥深度和耕作深度；

所述播种深度的计算方法为：Δh₃＝h₃-h₂，h₃为第三深度测量传感装置测量播种开沟器的深度，第三深度测量传感装置设置于机架上且位于开沟器正后方；h₂为第二深度测量传感装置测量覆土镇压后的参考值，第二深度测量传感装置设置于机架上且位于镇压轮正后方；若播种深度Δh₃不在预设播种深度阈值范围内，则在显示屏上提示此处播种深度不达标；

所述施肥深度的计算方法为：Δh₄＝h₄-h₂，h₄为第四深度测量传感装置测量施肥开沟器的深度，第四深度测量传感装置设置于机架上且位于施肥器正后方；若施肥深度Δh₄不在预设施肥深度阈值范围内，则在显示屏上提示此处施肥深度不达标；

所述耕种深度的计算方法为：Δh₁＝h₃-h₁，h₁为第一深度测量传感装置测量耕前的参考值，第一深度测量传感装置设置于机架上且位于开沟器正前方；若耕作深度Δh₁小于预设耕作深度阈值，则是漏耕，在显示屏上提示此处漏耕。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下步骤：

S71，控制器接收到即时数据触发信号时，在展示区域上显示即时数据区域，若有上次保存的即时数据信息，则对即时数据信息按照不同传感器类型在同一张数据表格中以单行或单列显示同一传感器采集的数据，并对应显示所有传感器的经纬度和采集时间，该采集时间包括年、月、日、时、分和秒；若检测到有清空即时数据触发信号时，将即时数据区域的数据信息清空；若检测到有立即采集数据触发信号，则立即采集所有传感器的数据，在同一张数据表格中按照单行或单列显示同一传感器采集的数据，并对应显示所有传感器的经纬度和采集时间；若检测到保存数据到文件触发信号时，则将即时数据区域显示的数据以数据表格的形式保存；

S72，若检测到同步时钟触发信号时，则比较车辆端的时钟时间与工作站的时钟时间是否不一致时，若车辆端的时钟时间与工作站的时钟时间不一致时，则将车辆端的时钟时间更新为与工作站的时钟时间一致；

S73，若检测到设置存储间隔触发信号时，则检测是否有调整了存储间隔，若检测到调整了存储间隔，则以调整的存储隔间作为新的存储间隔，按照新的存储间隔存储所有传感器采集的数据；

S74，若检测到设置采集间隔触发信号时，则检测是否有调整了采集间隔，若检测到调整了采集间隔，则以调整的采集隔间作为新的采集间隔，按照新的采集间隔采集所有传感器数据；

S75，若检测到按照时间先后顺序或数值大小顺序排列触发信号时，则对应传感器的数值按照时间先后顺序或数值大小顺序排列。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下步骤：

S81，车辆端根据获取的田间测量数据，确定每个数据的初始采集时间，该初始采集时间包括年、月、日、时、分、秒，对于每一个采集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度，形成初始数据采集列表，根据初始采集数据的不同种类形成不同初始分类表格；

S82，车辆端对于实时采集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度形成初始即时数据表格，确定初始即时数据的初始采集时间，并将初始即时数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为初始即时数据曲线，展现在初始即时数据曲线展示区域；

S83，车辆端对于初始数据库收集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度形成初始历史数据表格，确定初始历史数据的初始采集时间，将初始历史数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为初始历史数据曲线，展现在初始历史数据曲线展示区域；

S84，初始数据展示分为初始局部展示区域和初始历史展示区域，对于初始局部展示区域，在初始触发起始区间和初始结束区间设置局部展示数据阈值，根据该阈值展示初始起始区间和初始结束区间的数据集，对于初始历史展示区域，根据数据库调用初始历史数据，通过分页形式逐页展示初始全部历史数据。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下步骤：

S91，工作站根据获取的田间测量数据，确定每个数据的采集时间，该采集时间包括年、月、日、时、分、秒，对于每一个采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度，形成数据采集列表，根据采集数据的不同种类形成不同分类表格；

S92，对于实时采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度形成即时数据表格，确定即时数据的采集时间，并将即时数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为即时数据曲线，展现在即时数据曲线展示区域；

S93，对于数据库收集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度形成历史数据表格，确定历史数据的采集时间，将历史数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为历史数据曲线，展现在历史数据曲线展示区域；

S94，将实时采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积形成即时数据表格与数据库收集的播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积形成历史数据表格进行数据比较，形成播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积数据校正列表，对于播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积数据产生的偏差进行数据展示；

S95，数据展示分为局部展示区域和历史展示区域，对于局部展示区域，在触发起始区间和结束区间设置局部展示数据阈值，根据该阈值展示起始区间和结束区间的数据集，对于历史展示区域，根据数据库调用历史数据，通过分页形式逐页展示全部历史数据。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括：S101，工作站接收到生成一段时间内的图形触发信号时，该一段时间为近七日、近一个月或近一年，对采集的该一段时间的播种量、施肥量、播种面积和植被覆盖率的数据按照时间先后顺序或数值大小顺序以柱状图或者折线图的方式展示；

S102，工作站接收到生成数据表格触发信号时，对步骤S101的数据生成数据表格，当收到打印触发信号时，将数据表格进行打印。

在本发明的一种优选实施方式中，包括以下传感器和设备：

1、播种量传感器：播种量传感器检测播到地里的种子粒数及重量；数据采集控制器与光电传感器相连，通过检测接收器输出的高低电平，可以得到播种数量和重量的实时值。数据采集控制器和压力传感器相连，在播种前播种后各称一次重量，得到播种数量和重量的最终值。

2、播种深度传感器：播种深度传感器用来检测播种深度；数据采集控制器与多个差动式位移传感器相连，通过安装在开沟器前后差动式位移传感器的位移差值来计算播种深度。

3、施肥量传感器：施肥量传感器主要检测施肥重量；检测方式类似于播种量检测方法。

4、施肥深度传感器：施肥深度传感器用来检测施肥深度；检测方式类似于播种深度检测方法。

5、油箱液位传感器：数据采集控制器与液位传感器相连，检测油箱中油面高度。

6、扭矩传感器：数据采集控制器与扭矩传感器相连，检测拖拉机未作业时的扭矩及作业时的扭矩；

7、速度传感器：数据采集控制器与编码器相连，检测拖拉机作业速度，以及播种机地轮行走速度；输出单位为km/h；

8、土壤紧实度传感器：数据采集控制器与编码器相连，需人工使用传感器向下按压土壤，获得土壤紧实度数据；

9、土壤水分温度盐分传感器：检测土壤中含水量、温度及盐分；

10、车载云台高清摄像头：数据采集控制器可采集摄像头的田间图像，控制高清摄像头云台的运动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，车辆端获取所有传感器采集的数据信息；该数据信息包括作业状况数据信息、拖拉机数据信息、环境状况数据信息、土壤状况数据信息和深度数据信息；

S2，对步骤S1中获取的数据信息进行相关处理，并将处理后的数据信息通过无线网络发送到工作站。

2.根据权利要求1所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，所述作业状况数据信息包括播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积之一或任意组合；

所述播种量包括播种数量和播种重量，播种数量的计算方法为：获取预设单位播种时间阈值内，二极管发出的光线被种子遮挡的总时间，播种数量等于被种子遮挡的总时间与单颗种子遮挡时间的比值；播种重量的计算方法为：获取播种前和播种后物料箱中的重量，播种重量等于播种前的重量与播种后的重量之差；播种重量等于播种数量与单颗种子重量的乘积；

所述施肥量包括施肥数量和施肥重量，施肥数量的计算方法为：获取预设单位施肥时间阈值内，二极管发出的光线被颗粒遮挡的总时间，施肥数量等于被颗粒遮挡的总时间与单颗颗粒遮挡时间的比值；施肥重量的计算方法为：获取施肥前和施肥后施肥箱中的重量，施肥重量等于施肥前的重量与施肥后的重量之差；施肥重量等于施肥数量与单颗颗粒重量的乘积；

所述漏播量包括种子漏播量和施肥漏播量，种子漏播量等于播种数量与预设漏播种子阈值之差，施肥漏播量等于施肥数量与预设漏播颗粒阈值之差；

所述重播量包括种子重播量和施肥重播量，种子重播量等于预设重播种子阈值与播种数量之差，施肥重播量等于预设重播颗粒阈值与施肥数量之差；

所述播种面积的计算方法为：S₂＝n₂×π×D₂×B，S₂为播种面积，n₂为第五轮仪转动速度，D₂为第五轮仪直径，B为作业幅宽。

3.根据权利要求1所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，所述拖拉机数据信息包括作业功率、滑移率和油面高度之一或任意组合；

所述作业功率的计算方法为：P为发动机功率，T₁为扭矩传感器测得的输出扭矩，n₃为扭矩传感器测得的转速值；

所述滑移率的计算方法为：若L₁≠L₂时，则播种机作业过程地轮存在滑移，L₁＝n₁πD₁，L₁为单位时间内地轮的纯转动距离，D₁为地轮直径，n₁为地轮转速；L₂＝n₂πD₂，D₂为第五轮仪直径，n₂为第五轮仪转动速度，L₂为播种机实际行走距离；

计算θ₁为机组耗油量；G₁为机组纯作业的小时耗油量；W₁为机组纯作业的生产率，W₁＝0.1BV₁，B为作业幅宽；V₁为机组的作业速度；G₁＝S₁H₁，S₁为油箱横截面面积，H₁为单位时间内油箱油面下降的高度，H₁＝H₀-H₃，H₀为油箱初始时的油面高度，H₃为油箱此时的油面高度，油面高度以柱状的形式显示拖拉机油箱的剩余油量。

4.根据权利要求1所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，所述环境状况数据信息包括秸秆覆盖面积，秸秆覆盖面积计算方法包括以下步骤：

S41，对获取的秸秆图像进行图像增强，图像增强的计算方法为：

对于数字图像，它们在计算机中通常为一个二维数组q(x,y)，以s表示经过直方图修正后的图像灰度，即0≤r，s≤1，直方图均衡就是通过灰度函数

其中，从r到s的函数关系为s＝T[r]，P_r(ω)表示随机变量r的概率密度；

将原图像直方图P_r(r)改变成均匀分布的直方图P_r(s)；

在数字图像中，灰度值是离散的，用频率来代替概率，离散化的直方图均衡化公式为

式中，k为离散灰度级；s_k的值是与T[r_k]最接近的灰度；

r_k是第k个灰度级，n_l是图像中灰度级为r_k的像素个数，N是图像中像素的总数；

S42，对步骤S41处理后的图像进行图像去噪，图像去噪的计算方法为：

中值滤波是用领域点的中值代替该点的数值，即

k(x,y)＝Median(x₁,x₂,...,x_n) (14)

式中，x₁,x₂,...,x_n为点(x,y)及其邻域的灰度值；Median(x₁,x₂,...,x_n)表示返回给定值的中值；

S43，对步骤S42处理后的图像进行图像边缘锐化，图像边缘锐化的计算方法为：

1个连续函数f(x,y)，其梯度是1个矢量，定义为

其中，分别是连续函数f(x,y)在x、y方向上的偏导数，T表示矩阵的转置；

点(x,y)梯度的幅度即为梯度矢量的模：

对于数字图像f(x,y)，由于数字图像的离散性，采用差分运算来近似替代微分运算，在其像素点(i,j)处，x方向和y方向上的一阶差分定义为

Δ_xf(i,j)＝f(i,j)-f(i+1,j) (17)

Δ_yf(i,j)＝f(i,j)-f(i,j+1) (18)

由梯度的计算可知，在图像中灰度变化较大的边缘区域其梯度值较大，在灰度变化平缓的区域其梯度值较小，而在灰度均匀区域其梯度值为零，所以，图像经过梯度运算后，剩下灰度值急剧变化的边缘处的那些像素点；

S44，对步骤S43中处理后的图像进行图像分割，图像分割的计算方法为：

设输入图像的函数表示为c(m,n)，输出图像的函数表示为d(m,n)，则二者之间存在下列关系：

f_max表示最大类间方差；

其中I₁和I₂为两任意值，且I₁≠I₂，通常取I₁＝0和I₂＝1，而T₂为所取的阈值，通过选取适当的T₂值，则输出图像中I₁正好代表目标，而具有I₂值的像素恰恰代表背景，或者与此相反；

S45，将图像分割为一块一块的小图，将d(m,n)＝I₁的总块数除以分割总块数，得到覆盖面积。

5.根据权利要求1所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，所述土壤状况数据信息包括土壤水分、土壤盐分和土壤紧实度之一或任意组合，

利用土壤水分温度电导率传感器测得的含水量、电导率作为土壤水分和土壤盐分，利用土壤紧实度传感器测得的数值作为土壤紧实度；

或/和还包括土壤周围环境信息，土壤周围环境信息包括风速、光照辐射强度以及空气温湿度，将风速传感器、光照辐射传感器以及空气温湿度传感器测得的数据作为风速、光照辐射强度以及空气温湿度。

6.根据权利要求1所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，所述深度信息包括播种深度和施肥深度；

所述播种深度的计算方法为：Δh₃＝h₃-h₂，h₃为第三深度测量传感装置测量播种开沟器的深度，第三深度测量传感装置设置于机架上且位于开沟器正后方；h₂为第二深度测量传感装置测量覆土镇压后的参考值，第二深度测量传感装置设置于机架上且位于镇压轮正后方；若播种深度Δh₃不在预设播种深度阈值范围内，则在显示屏上提示此处播种深度不达标；

所述施肥深度的计算方法为：Δh₄＝h₄-h₂，h₄为第四深度测量传感装置测量施肥开沟器的深度，第四深度测量传感装置设置于机架上且位于施肥器正后方；若施肥深度Δh₄不在预设施肥深度阈值范围内，则在显示屏上提示此处施肥深度不达标。

7.根据权利要求1所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S71，控制器接收到即时数据触发信号时，在展示区域上显示即时数据区域，若有上次保存的即时数据信息，则对即时数据信息按照不同传感器类型在同一张数据表格中以单行或单列显示同一传感器采集的数据，并对应显示所有传感器的经纬度和采集时间，该采集时间包括年、月、日、时、分和秒；若检测到有清空即时数据触发信号时，将即时数据区域的数据信息清空；若检测到有立即采集数据触发信号，则立即采集所有传感器的数据，在同一张数据表格中按照单行或单列显示同一传感器采集的数据，并对应显示所有传感器的经纬度和采集时间；若检测到保存数据到文件触发信号时，则将即时数据区域显示的数据以数据表格的形式保存；

S72，若检测到同步时钟触发信号时，则比较车辆端的时钟时间与工作站的时钟时间是否不一致时，若车辆端的时钟时间与工作站的时钟时间不一致时，则将车辆端的时钟时间更新为与工作站的时钟时间一致；

S73，若检测到设置存储间隔触发信号时，则检测是否有调整了存储间隔，若检测到调整了存储间隔，则以调整的存储隔间作为新的存储间隔，按照新的存储间隔存储所有传感器采集的数据；

S74，若检测到设置采集间隔触发信号时，则检测是否有调整了采集间隔，若检测到调整了采集间隔，则以调整的采集隔间作为新的采集间隔，按照新的采集间隔采集所有传感器数据；

S75，若检测到按照时间先后顺序或数值大小顺序排列触发信号时，则对应传感器的数值按照时间先后顺序或数值大小顺序排列。

8.根据权利要求1所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S81，车辆端根据获取的田间测量数据，确定每个数据的初始采集时间，该初始采集时间包括年、月、日、时、分、秒，对于每一个采集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度，形成初始数据采集列表，根据初始采集数据的不同种类形成不同初始分类表格；

S82，车辆端对于实时采集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度形成初始即时数据表格，确定初始即时数据的初始采集时间，并将初始即时数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为初始即时数据曲线，展现在初始即时数据曲线展示区域；

S83，车辆端对于初始数据库收集的初始播种量、初始施肥量、初始漏播量、初始重播量、初始播种面积以及初始经纬度形成初始历史数据表格，确定初始历史数据的初始采集时间，将初始历史数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为初始历史数据曲线，展现在初始历史数据曲线展示区域；

S84，初始数据展示分为初始局部展示区域和初始历史展示区域，对于初始局部展示区域，在初始触发起始区间和初始结束区间设置局部展示数据阈值，根据该阈值展示初始起始区间和初始结束区间的数据集，对于初始历史展示区域，根据数据库调用初始历史数据，通过分页形式逐页展示初始全部历史数据。

9.根据权利要求1所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S91，工作站根据获取的田间测量数据，确定每个数据的采集时间，该采集时间包括年、月、日、时、分、秒，对于每一个采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度，形成数据采集列表，根据采集数据的不同种类形成不同分类表格；

S92，对于实时采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度形成即时数据表格，确定即时数据的采集时间，并将即时数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为即时数据曲线，展现在即时数据曲线展示区域；

S93，对于数据库收集的播种量、施肥量、漏播量、重播量、播种面积以及经纬度形成历史数据表格，确定历史数据的采集时间，将历史数据表格的数据根据数据形成的时间先后顺序，连接成为历史数据曲线，展现在历史数据曲线展示区域；

S94，将实时采集的播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积形成即时数据表格与数据库收集的播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积形成历史数据表格进行数据比较，形成播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积数据校正列表，对于播种量、施肥量、漏播量、重播量和播种面积数据产生的偏差进行数据展示；

S95，数据展示分为局部展示区域和历史展示区域，对于局部展示区域，在触发起始区间和结束区间设置局部展示数据阈值，根据该阈值展示起始区间和结束区间的数据集，对于历史展示区域，根据数据库调用历史数据，通过分页形式逐页展示全部历史数据。

10.根据权利要求9所述的用于丘陵山地农机具田间综合系统的控制方法，其特征在于，还包括：

S101，工作站接收到生成一段时间内的图形触发信号时，该一段时间为近七日、近一个月或近一年，对采集的该一段时间的播种量、施肥量、播种面积和植被覆盖率的数据按照时间先后顺序或数值大小顺序以柱状图或者折线图的方式展示；

S102，工作站接收到生成数据表格触发信号时，对步骤S101的数据生成数据表格，当收到打印触发信号时，将数据表格进行打印。