本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

秸稈是農(nóng)作物重要的副產(chǎn)物，我國(guó)年秸稈產(chǎn)量豐富，但是秸稈的利用率較低，大部分秸稈用于廢棄和焚燒，不僅造成了資源的浪費(fèi)，還造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染。秸稈還田是提高秸稈利用率、解決剩余秸稈焚燒問(wèn)題的有效的途徑。拖拉機(jī)配套秸稈還田機(jī)進(jìn)行作業(yè)是實(shí)現(xiàn)秸稈還田的最主要方式，秸稈還田機(jī)采用后置安裝方式，與拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)相連接，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)。

目前，為禁止秸稈焚燒，推進(jìn)機(jī)械化秸稈還田作業(yè)，許多地方政府對(duì)秸稈還田作業(yè)按照作業(yè)面積進(jìn)行補(bǔ)助，并要求秸稈還田后的作業(yè)質(zhì)量(割茬高度)符合要求(小于規(guī)定值)。秸稈還田作業(yè)補(bǔ)助采用的是“先作業(yè)后補(bǔ)助”的原則，由地方農(nóng)機(jī)管理機(jī)構(gòu)組織人員，對(duì)秸稈還田作業(yè)面積和割茬高度進(jìn)行抽檢。

但由于秸稈還田作業(yè)面積大，采用人工方式無(wú)法對(duì)所有作業(yè)地塊逐一核查，只能采用抽檢方式。采用抽檢的方式來(lái)確認(rèn)秸稈還田作業(yè)面積和割茬高度是否達(dá)標(biāo)，存在這樣一些缺點(diǎn)：無(wú)法確認(rèn)拖拉機(jī)是否懸掛非秸稈還田機(jī)進(jìn)行作業(yè)；無(wú)法確定上報(bào)的每塊秸稈還田作業(yè)面積的準(zhǔn)確性；秸稈還田作業(yè)結(jié)束后，由于抽檢時(shí)間間隔較長(zhǎng)，相關(guān)地塊已經(jīng)種上作物，無(wú)法檢查割茬高度是否達(dá)標(biāo)。

為了解決抽檢方式存在的缺陷，在秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采用衛(wèi)星定位技術(shù)和無(wú)線傳輸技術(shù)，對(duì)秸稈還田作業(yè)的作業(yè)面積和質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和計(jì)量，輔助農(nóng)機(jī)管理部門(mén)對(duì)秸稈還田作業(yè)進(jìn)行核查和監(jiān)管，可以提升秸稈還田作業(yè)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和全面性。但是目前市面上的秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要存在以下幾個(gè)缺陷：

首先，秸稈割茬高度難以監(jiān)測(cè)。秸稈還田對(duì)作業(yè)后的割茬高度有一定要求，必須不超過(guò)當(dāng)?shù)氐囊?guī)定值；但目前的系統(tǒng)還沒(méi)有監(jiān)測(cè)割茬高度有效方法。

其次，秸稈還田作業(yè)的工作狀態(tài)難以判定。由于秸稈還田作業(yè)只補(bǔ)助作業(yè)面積，也就是只有工作了，才能有補(bǔ)助；但目前的系統(tǒng)只采用監(jiān)測(cè)速度或還田機(jī)的升降判斷工作狀態(tài)，導(dǎo)致工作狀態(tài)判定不準(zhǔn)確，無(wú)法準(zhǔn)確知曉是否確實(shí)在進(jìn)行作業(yè)。

其次，無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別機(jī)具和未作業(yè)地塊。有些農(nóng)機(jī)手為了套取補(bǔ)貼，用其他機(jī)具代替秸稈還田機(jī)作業(yè)，或者在已作業(yè)地塊重復(fù)進(jìn)行作業(yè)；目前的系統(tǒng)無(wú)法有效發(fā)現(xiàn)這些行為，無(wú)法確保作業(yè)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

最后，無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)故障監(jiān)測(cè)。由于農(nóng)田作業(yè)環(huán)境惡劣，秸稈還田機(jī)工作負(fù)荷大，常會(huì)因?yàn)榈孛娼斩捔看?，引起堵塞，?dǎo)致工作出現(xiàn)故障，如果不及時(shí)處理，很容易使得機(jī)器損壞。目前的系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置及方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，包括：車(chē)載監(jiān)控主機(jī)、割茬高度監(jiān)測(cè)單元、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元、前置圖像采集單元、后置圖像采集單元和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)；

所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元、前置圖像采集單元和后置圖像采集單元分別電連接所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)，所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行通信連接；

所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)測(cè)秸稈割茬的高度；

所述刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)測(cè)秸稈還田機(jī)割茬的刀軸的轉(zhuǎn)速；

所述前置圖像采集單元，用于采集未作業(yè)的農(nóng)田場(chǎng)景的圖像；

所述后置圖像采集單元，用于采集作業(yè)機(jī)具及已作業(yè)的農(nóng)田場(chǎng)景的圖像；

所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)，用于獲取所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元和刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元的作業(yè)數(shù)據(jù)，以及所述前置圖像采集單元及后置圖像采集單元的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析處理，并將所述作業(yè)數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)；

所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，用于獲取所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，計(jì)算秸稈還田作業(yè)面積，實(shí)現(xiàn)秸稈還田作業(yè)的監(jiān)測(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，還提供一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方法，包括：

S1，準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)，獲取初始后置圖像和初始前置圖像并存儲(chǔ)；

S2，開(kāi)始作業(yè)后，獲取刀軸轉(zhuǎn)速、割茬高度、作業(yè)速度、后置作業(yè)圖像和前置作業(yè)圖像，并判斷當(dāng)前工作狀態(tài)。

進(jìn)一步，所述S2進(jìn)一步包括：

基于所述刀軸轉(zhuǎn)速，判斷刀軸轉(zhuǎn)速是否達(dá)到第一預(yù)定限值；若未達(dá)到，則進(jìn)行報(bào)警提示，并顯示錯(cuò)誤信息；

基于所述割茬高度，判斷割茬高度是否達(dá)到第二預(yù)定限值；若未達(dá)到，則進(jìn)行報(bào)警提示，并顯示錯(cuò)誤信息；

基于所述作業(yè)速度，判斷行駛速度是否達(dá)到第三預(yù)定限值；若未達(dá)到，則進(jìn)行報(bào)警提示，并顯示錯(cuò)誤信息。

進(jìn)一步，所述S2進(jìn)一步包括：

基于所述初始后置圖像和所述后置作業(yè)圖像，利用指紋信息生成流程分別生成初始后置圖像指紋信息和后置作業(yè)圖像指紋信息，比較所述初始后置圖像指紋信息和后置作業(yè)圖像指紋信息的變化程度；當(dāng)所述變化程度大于設(shè)定閾值時(shí)將信息上報(bào)給遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行處理；

基于所述初始后置圖像、所述后置作業(yè)圖像、所述初始前置圖像和所述前置作業(yè)圖像，利用指紋信息生成流程分別生成初始后置圖像指紋信息、后置作業(yè)圖像指紋信息、初始前置圖像指紋信息和前置作業(yè)圖像指紋信息；根據(jù)所述初始后置圖像指紋信息和所述初始前置圖像指紋信息生成初始變化指數(shù)，根據(jù)所述后置作業(yè)圖像指紋信息和所述前置作業(yè)圖像指紋信息生成作業(yè)變化指數(shù)；判斷所述初始變化指數(shù)和所述作業(yè)變化指數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值，并將信息上報(bào)給遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行處理。

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)割茬高度、準(zhǔn)確判定工作狀態(tài)和準(zhǔn)確識(shí)別機(jī)具和未作業(yè)地塊的秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置及方法，通過(guò)割茬高度監(jiān)測(cè)單元采用傾角測(cè)量原理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)割茬高度，通過(guò)刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀軸轉(zhuǎn)速，通過(guò)定位模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)速度，結(jié)合割茬高度、刀軸轉(zhuǎn)速和作業(yè)速度，綜合判定工作狀態(tài)；通過(guò)在拖拉機(jī)前后放置兩個(gè)圖像采集單元，識(shí)別機(jī)具和未作業(yè)地塊；通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，由遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)計(jì)算作業(yè)面積，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理、分析、統(tǒng)計(jì)匯總和展現(xiàn)，使得農(nóng)機(jī)管理部門(mén)能夠遠(yuǎn)程準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)秸稈還田作業(yè)的監(jiān)測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置的安裝示意圖；

圖3為本發(fā)明割茬高度監(jiān)測(cè)方法示意圖；

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例工作狀態(tài)判定的示意圖；

圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例后置圖像處理流程示意圖；

圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例前置圖像處理流程示意圖；

圖7為本發(fā)明第四實(shí)施例圖像指紋信息生成流程示意圖。

其中，1、拖拉機(jī)，2、秸稈還田機(jī)，3、車(chē)載監(jiān)控主機(jī)，4、下拉桿鉸接點(diǎn)，5、下拉桿，6、割茬高度監(jiān)測(cè)單元，7、下拉桿懸掛點(diǎn)，8、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元，9、刀軸，10、刀具，11、前置圖像采集單元，12、后置圖像采集單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，包括：車(chē)載監(jiān)控主機(jī)3、割茬高度監(jiān)測(cè)單元6、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元8、前置圖像采集單元11、后置圖像采集單元12和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)；

所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元、前置圖像采集單元和后置圖像采集單元分別電連接所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)，所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行通信連接；

所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)測(cè)秸稈割茬的高度；

所述刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)測(cè)秸稈還田機(jī)割茬的刀軸的轉(zhuǎn)速；

所述前置圖像采集單元，用于采集未作業(yè)的農(nóng)田場(chǎng)景的圖像；

所述后置圖像采集單元，用于采集作業(yè)機(jī)具及已作業(yè)的農(nóng)田場(chǎng)景的圖像；

所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)，用于獲取所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元和刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元的作業(yè)數(shù)據(jù)，以及所述前置圖像采集單元及后置圖像采集單元的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析處理，并將所述作業(yè)數(shù)據(jù)和所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)；

所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，用于獲取所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，計(jì)算秸稈還田作業(yè)面積，實(shí)現(xiàn)秸稈還田作業(yè)的監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，通過(guò)割茬高度監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)割茬高度，通過(guò)刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀軸轉(zhuǎn)速，通過(guò)定位模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)速度，結(jié)合割茬高度、刀軸轉(zhuǎn)速和作業(yè)速度，綜合判定工作狀態(tài)；通過(guò)前置圖像采集單元和后置圖像采集單元識(shí)別機(jī)具和未作業(yè)地塊；所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行通信連接，以便將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理、分析、統(tǒng)計(jì)匯總和展現(xiàn)，使得農(nóng)機(jī)管理部門(mén)能夠遠(yuǎn)程準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)秸稈還田作業(yè)的監(jiān)測(cè)。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)內(nèi)置有主處理器、衛(wèi)星定位模塊、無(wú)線傳輸模塊、圖像處理模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和報(bào)警模塊；

所述衛(wèi)星定位模塊，用于實(shí)時(shí)獲取秸稈還田機(jī)的作業(yè)位置、作業(yè)時(shí)間和作業(yè)速度；

所述圖像處理模塊，用于接收前置圖像采集單元和后置圖像采集單元的圖像數(shù)據(jù)，以識(shí)別機(jī)具和未作業(yè)地塊；

所述顯示模塊負(fù)責(zé)，用于顯示作業(yè)時(shí)間、作業(yè)速度、割茬高度、刀軸轉(zhuǎn)速、機(jī)具型號(hào)、作業(yè)幅寬以及錯(cuò)誤信息；

所述報(bào)警模塊，用于對(duì)監(jiān)測(cè)到的錯(cuò)誤信息進(jìn)行報(bào)警提示；

所述存儲(chǔ)模塊，用于將所有采集和處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

所述主處理器，用于實(shí)時(shí)獲取所述刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元、割茬高度監(jiān)測(cè)單元和衛(wèi)星定位模塊的作業(yè)數(shù)據(jù)，判定秸稈還田機(jī)的工作狀態(tài)；通過(guò)所述圖像處理模塊獲取圖像數(shù)據(jù)，并將獲取的作業(yè)數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至無(wú)線傳輸模塊；

所述無(wú)線傳輸模塊，用于將所述主處理器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳輸?shù)剿鲞h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)。

本實(shí)施例通過(guò)圖像處理模塊分析前置和后置兩個(gè)圖像采集單元采集的未作業(yè)場(chǎng)景和已作業(yè)場(chǎng)景以及作業(yè)機(jī)具的圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)未作業(yè)地塊和作業(yè)機(jī)具的識(shí)別，保證作業(yè)的真實(shí)有效性。通過(guò)衛(wèi)星定位模塊實(shí)現(xiàn)秸稈還田機(jī)的定位并獲取作業(yè)速度。通過(guò)主處理模塊對(duì)刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元、割茬高度監(jiān)測(cè)單元和衛(wèi)星定位模塊的作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將作業(yè)數(shù)據(jù)連同圖像數(shù)據(jù)一起發(fā)給遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行綜合處理。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，所述刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元采用霍爾傳感器或光電碼盤(pán)實(shí)現(xiàn)刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度的監(jiān)測(cè)；當(dāng)?shù)遁S轉(zhuǎn)速未達(dá)到要求時(shí)，報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警提示，并通過(guò)顯示模塊顯示錯(cuò)誤信息，表示此時(shí)可能有故障發(fā)生，請(qǐng)注意及時(shí)排除故障。

所述刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元內(nèi)部還存儲(chǔ)有所述秸稈還田機(jī)的品牌、機(jī)具型號(hào)和作業(yè)幅寬等基本信息。

本實(shí)施例中，車(chē)載監(jiān)控主機(jī)獲取并分析得到的割茬高度、刀軸轉(zhuǎn)速、機(jī)具型號(hào)、作業(yè)幅寬、作業(yè)時(shí)間、位置和速度等數(shù)據(jù)，由無(wú)線傳輸模塊通過(guò)2G或3G或4G方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，由遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算出作業(yè)面積，并將上述數(shù)據(jù)通過(guò)一定形式進(jìn)行呈現(xiàn)，供農(nóng)機(jī)管理部門(mén)進(jìn)行查看，輔助農(nóng)機(jī)管理部門(mén)進(jìn)行秸稈還田作業(yè)監(jiān)管。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)包括還田作業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、還田作業(yè)場(chǎng)景回放模塊和還田作業(yè)統(tǒng)計(jì)模塊；

所述還田作業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊，用于通過(guò)獲取所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)的作業(yè)數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)在地圖上顯示并進(jìn)行報(bào)警提示；

所述還田作業(yè)場(chǎng)景回放模塊，用于以界面操作的方式實(shí)現(xiàn)作業(yè)軌跡和作業(yè)場(chǎng)景圖像的查看，并且分析是否存在更換機(jī)具或秸稈焚燒現(xiàn)象；

所述還田作業(yè)統(tǒng)計(jì)模塊，用于計(jì)算作業(yè)面積，實(shí)現(xiàn)作業(yè)面積和報(bào)警次數(shù)的查看與統(tǒng)計(jì)。

本實(shí)施例中，農(nóng)機(jī)管理部門(mén)可以通過(guò)所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)來(lái)監(jiān)測(cè)某臺(tái)秸稈還田機(jī)的作業(yè)數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和已作業(yè)面積，獲知是否存在更換機(jī)具或著火點(diǎn)、冒煙等秸稈焚燒現(xiàn)象，并可以查看作業(yè)面積、報(bào)警位置和報(bào)警次數(shù)，進(jìn)而判斷農(nóng)機(jī)手的秸稈還田作業(yè)是否違規(guī)。

如圖2所示，作為一個(gè)可選實(shí)施例，本發(fā)明所述一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置中，所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)安裝在拖拉機(jī)的駕駛室內(nèi)；所述前置圖像采集單元安裝在所述拖拉機(jī)的前部且朝向拖拉機(jī)的前進(jìn)方向；所述后置圖像采集單元安裝在所述拖拉機(jī)的后部且朝向秸稈還田機(jī)。

所述秸稈還田機(jī)通過(guò)三點(diǎn)懸掛裝置與所述拖拉機(jī)連接。

所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元安裝在所述三點(diǎn)懸掛裝置的下拉桿的上表面，且位于下拉桿鉸接點(diǎn)和下拉桿懸掛點(diǎn)之間；所述刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元安裝在所述秸稈還田機(jī)的刀軸附近。

所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)3安裝在所述拖拉機(jī)1的駕駛室內(nèi)；所述前置圖像采集單元11安裝在所述拖拉機(jī)1的前部且朝向拖拉機(jī)1的前進(jìn)方向；所述后置圖像采集單元12安裝在所述拖拉機(jī)1的后部且朝向所述秸稈還田機(jī)2；所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元6安裝在所述三點(diǎn)懸掛裝置的下拉桿5的上表面，且位于下拉桿鉸接點(diǎn)4和下拉桿懸掛點(diǎn)7之間；所述刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元8安裝在秸稈還田機(jī)2的刀軸附近。

所述秸稈還田機(jī)2工作時(shí)，刀軸9逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，刀軸9上分布的刀具10切割秸稈，實(shí)現(xiàn)秸稈還田。

所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元6、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元8、前置圖像采集單元11和后置圖像采集單元12分別通過(guò)線纜接入到車(chē)載監(jiān)控主機(jī)3。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元通過(guò)下式獲取割茬高度：

H＝L×(sinα-sinβ)

其中，H為割茬高度，L為所述下拉桿長(zhǎng)度，α為刀具的最低端接觸地面時(shí)所述下拉桿的傾斜角度，β為刀具切割秸稈時(shí)所述下拉桿的傾斜角度。

本實(shí)施例中，割茬高度監(jiān)測(cè)單元6安裝在下拉桿5上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下拉桿的傾斜角度。所述割茬高度監(jiān)測(cè)單元6利用傾角測(cè)量原理獲取秸稈割茬高度，割茬高度的監(jiān)測(cè)詳細(xì)方法如圖3所示。

將秸稈還田機(jī)2置于平地時(shí)，刀具10的最低端恰好接觸到地面，此時(shí)下拉桿的傾斜角度為α，下拉桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，下拉桿鉸接點(diǎn)4的離地高度為D，下拉桿懸掛點(diǎn)7的離地高度為d，下拉桿鉸接點(diǎn)4和下拉桿懸掛點(diǎn)7之間的垂直距離為h1，那么可以得到：

h1＝D-d (1)

h1＝L×sinα (2)

將秸稈還田機(jī)正常作業(yè)時(shí)，刀具10距離地面的高度為H，此高度H即為割茬高度。此時(shí)下拉桿的傾斜角度為β，下拉桿的長(zhǎng)度仍為L(zhǎng)，下拉桿鉸接點(diǎn)4的離地高度仍為D，下拉桿懸掛點(diǎn)7的離地高度仍為d，下拉桿鉸接點(diǎn)4和下拉桿懸掛點(diǎn)7之間的垂直距離為h2，那么可以得到：

h2＝L×sinβ (3)

H＝D-d-h2 (4)

將式(1)、式(2)和式(3)代入到式(4)中，得到

H＝L×(sinα-sinβ) (5)

其中，L為下拉桿長(zhǎng)度，同一型號(hào)的拖拉機(jī)下拉桿長(zhǎng)度相同，人工測(cè)量后輸入到割茬監(jiān)測(cè)單元中進(jìn)行保存；角度α為刀具的最低端恰好接觸到地面時(shí)，下拉桿的傾斜角度，可以通過(guò)初始安裝時(shí)進(jìn)行標(biāo)定得到，并在割茬監(jiān)測(cè)單元中進(jìn)行保存。由于L和α在安裝確定后，不會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)式(5)可以得到，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)過(guò)程中下拉桿的傾斜角度，即可得到割茬高度。

本發(fā)明還提供一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方法，包括：

S1，準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)，獲取初始后置圖像和初始前置圖像并存儲(chǔ)；

S2，開(kāi)始作業(yè)后，獲取刀軸轉(zhuǎn)速、割茬高度、作業(yè)速度、后置作業(yè)圖像和前置作業(yè)圖像，并判斷當(dāng)前工作狀態(tài)。

本發(fā)明中，S1通過(guò)所述一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置中的前置圖像采集單元11和后置圖像采集單元12獲取初始后置圖像和初始前置圖像，通過(guò)所述車(chē)載監(jiān)控主機(jī)3內(nèi)置的存儲(chǔ)模塊對(duì)所采集的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。S2則綜合利用了所述一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置中的割茬高度監(jiān)測(cè)單元6、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元8、前置圖像采集單元11和后置圖像采集單元12進(jìn)行獲取作業(yè)數(shù)據(jù)如刀軸轉(zhuǎn)速、割茬高度、作業(yè)速度等，以及圖像數(shù)據(jù)如后置作業(yè)圖像和前置作業(yè)圖像等，并通過(guò)車(chē)載監(jiān)控主機(jī)3內(nèi)置的相關(guān)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，同時(shí)將所獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行綜合處理，判斷秸稈還田機(jī)2的當(dāng)前工作狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈還田作業(yè)的監(jiān)測(cè)。

如圖4所示，作為一個(gè)可選實(shí)施例，所述S2進(jìn)一步包括：

基于所述刀軸轉(zhuǎn)速，判斷刀軸轉(zhuǎn)速是否達(dá)到第一預(yù)定限值；若未達(dá)到，則進(jìn)行報(bào)警提示，并顯示錯(cuò)誤信息；

基于所述割茬高度，判斷割茬高度是否達(dá)到第二預(yù)定限值；若未達(dá)到，則進(jìn)行報(bào)警提示，并顯示錯(cuò)誤信息；

基于所述作業(yè)速度，判斷行駛速度是否達(dá)到第三預(yù)定限值；若未達(dá)到，則進(jìn)行報(bào)警提示，并顯示錯(cuò)誤信息。

本實(shí)施例為S2的一個(gè)實(shí)施例，主要是根據(jù)所述一種秸稈還田作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置中割茬高度監(jiān)測(cè)單元6、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元8以及衛(wèi)星定位模塊等獲取的作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，并通過(guò)報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警提示和，通過(guò)顯示模塊來(lái)顯示錯(cuò)誤信息，具體的執(zhí)行步驟為：

(1)車(chē)載監(jiān)控主機(jī)3內(nèi)置的主處理器分別從割茬高度監(jiān)測(cè)單元6、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元8以及衛(wèi)星定位模塊獲取刀軸轉(zhuǎn)速、割茬高度和作業(yè)速度三個(gè)參數(shù)值；

(2)判斷刀軸轉(zhuǎn)速是否達(dá)到第一預(yù)定限值，如果未達(dá)到，則由報(bào)警模塊報(bào)警提示，并由顯示模塊顯示錯(cuò)誤信息；如達(dá)到，則進(jìn)入下一步；

(3)判斷割茬高度是否達(dá)到第二預(yù)定限值，如果未達(dá)到，則由報(bào)警模塊報(bào)警提示，并由顯示模塊顯示錯(cuò)誤信息；如達(dá)到，則進(jìn)入下一步；

(4)判斷行駛速度否達(dá)到第三預(yù)定限值，如果未達(dá)到，則由報(bào)警模塊報(bào)警提示，并由顯示模塊顯示錯(cuò)誤信息；如達(dá)到，則表示當(dāng)前為工作狀態(tài)。

本實(shí)施例中所述第一預(yù)定限值、第二預(yù)定限值和第三預(yù)定限值分別為刀軸轉(zhuǎn)速的限值、割茬高度的限值和所述秸稈還田機(jī)2的行駛速度的限值，可根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行設(shè)定，本實(shí)施例對(duì)此不作限定。圖4中對(duì)第三預(yù)定限值即行駛速度的限值給出一個(gè)值為0，即只要秸稈還田機(jī)2不是靜止不動(dòng)即判定行駛速度達(dá)到限值。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，所述S2進(jìn)一步包括：

基于所述初始后置圖像和所述后置作業(yè)圖像，利用指紋信息生成流程分別生成初始后置圖像指紋信息和后置作業(yè)圖像指紋信息，比較所述初始后置圖像指紋信息和后置作業(yè)圖像指紋信息的變化程度；當(dāng)所述變化程度大于設(shè)定閾值時(shí)將信息上報(bào)給遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行處理；

基于所述初始后置圖像、所述后置作業(yè)圖像、所述初始前置圖像和所述前置作業(yè)圖像，利用指紋信息生成流程分別生成初始后置圖像指紋信息、后置作業(yè)圖像指紋信息、初始前置圖像指紋信息和前置作業(yè)圖像指紋信息；根據(jù)所述初始后置圖像指紋信息和所述初始前置圖像指紋信息生成初始變化指數(shù)，根據(jù)所述后置作業(yè)圖像指紋信息和所述前置作業(yè)圖像指紋信息生成作業(yè)變化指數(shù)；判斷所述初始變化指數(shù)和所述作業(yè)變化指數(shù)是否大于預(yù)設(shè)閾值，并將信息上報(bào)給遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行處理。

本實(shí)施例為S2的另一個(gè)實(shí)施例，與S2的上一個(gè)實(shí)施例可以同時(shí)執(zhí)行。所述預(yù)設(shè)閾值可根據(jù)實(shí)際需要而選取，本實(shí)施例對(duì)此不作限定。

本實(shí)施例中，前置圖像采集單元用于采集未作業(yè)場(chǎng)景的圖像，后置圖像采集單元用于采集作業(yè)機(jī)具及已作業(yè)場(chǎng)景的圖像。兩個(gè)圖像采集單元會(huì)同時(shí)采集圖像，并傳輸?shù)綀D像處理單元中進(jìn)行分析處理，兩個(gè)圖像采集單元采集間隔時(shí)間相同。為了采集到比較完整的場(chǎng)景，兩個(gè)圖像采集單元應(yīng)安裝在盡量高的地方。

在初始安裝時(shí)，后置圖像采集單元會(huì)采集一張作業(yè)機(jī)具及已作業(yè)場(chǎng)景的圖像InitImg_b，前置圖像采集單元采集一張未作業(yè)場(chǎng)景的圖像InitImg_f，經(jīng)過(guò)監(jiān)控主機(jī)的圖像處理模塊后，保存在存儲(chǔ)模塊中。在作業(yè)過(guò)程中，后置圖像采集單元會(huì)定時(shí)采集圖像WorkImg_b，前置圖像采集單元會(huì)定時(shí)采集圖像WorkImg_f。

其中，對(duì)后置圖像的處理流程如圖5所示，由圖像處理模塊與初始作業(yè)機(jī)具圖像進(jìn)行比對(duì)，如發(fā)現(xiàn)有更換作業(yè)機(jī)具，報(bào)警提示機(jī)手，并將結(jié)果直接發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，平臺(tái)處理后短信通知到農(nóng)機(jī)管理部門(mén)相關(guān)人員，以避免用非秸稈還田機(jī)具作業(yè)進(jìn)行套補(bǔ)情況的發(fā)生。針對(duì)后置圖像的處理，主要是在圖像處理模塊里進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理進(jìn)行秸稈還田機(jī)具的識(shí)別，其處理流程包括，首先，將InitImg_b縮小尺寸，只保留結(jié)構(gòu)和明暗等基本特征信息。將縮小后的圖像轉(zhuǎn)為灰度圖像，簡(jiǎn)化圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算量。計(jì)算圖像的離散余弦變換，獲取離散余弦變換系數(shù)矩陣。縮小離散余弦變換矩陣的尺寸，獲取圖像的低頻部分，計(jì)算此系數(shù)矩陣的平均值。根據(jù)縮小的矩陣生成圖像指紋信息FpInitImg_b；其次，將后置圖像采集單元定時(shí)采集的WorkImg_b用同樣的方法處理，得到采集圖像的指紋信息FpWorkImg_b；再次，通過(guò)比對(duì)兩張圖像的指紋信息判斷采集圖像的變化程度；然后，將圖像變化程度大于設(shè)定閾值的信息記為疑似更換機(jī)具，并將信息上報(bào)到監(jiān)測(cè)平臺(tái)；最后，由監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行報(bào)警提示與存儲(chǔ)記錄。

其中，對(duì)前置圖像的處理流程如圖6所示，將兩張定時(shí)采集的圖像處理分析得到當(dāng)前作業(yè)地塊是否是未作業(yè)地塊，如果是已作業(yè)地塊，則立刻將結(jié)果直接發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，平臺(tái)處理后短信通知到農(nóng)機(jī)管理部門(mén)相關(guān)人員，以避免在已作業(yè)地塊進(jìn)行作業(yè)出現(xiàn)的套補(bǔ)情況。其處理流程包括，首先，將圖像InitImg_f和WorkImg_f使用上述處理方法獲取指紋信息FpInitImg_f和FpWorkImg_f。其次，通過(guò)判斷指紋信息FpInitImg_f和FpInitImg_b獲取初始的作業(yè)標(biāo)定變化指數(shù)Init_e；再次，通過(guò)計(jì)算指紋信息FpWorkImg_f和FpWorkImg_b生成變化指數(shù)Work_e；然后，判斷Init_e和Work_e是否大于設(shè)置的閾值進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地塊是否作業(yè)判別，并將信息上報(bào)到監(jiān)測(cè)平臺(tái)；最后，由監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行報(bào)警提示與存儲(chǔ)記錄。

如圖7所示，上述實(shí)施例中所述指紋信息生成流程包括：

獲取原始圖像，縮小所述原始圖像的尺寸并轉(zhuǎn)換為灰度圖像；

計(jì)算所述灰度圖像的離散余弦變換，獲取離散余弦變換系數(shù)矩陣；

縮小所述離散余弦變換系數(shù)矩陣的尺寸，獲取圖像的低頻部分，計(jì)算所述離散余弦變換系數(shù)矩陣的平均值，生成所述原始圖像的指紋信息。

綜上所述，本發(fā)明基于傾角測(cè)量原理，設(shè)計(jì)了割茬高度監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)割茬高度的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)；基于割茬高度、刀軸轉(zhuǎn)速和作業(yè)速度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)了秸稈還田作業(yè)的工作狀態(tài)判定流程，為作業(yè)面積的準(zhǔn)確計(jì)算打下基礎(chǔ)；通過(guò)前置和后置兩個(gè)圖像采集單元，同時(shí)采集未作業(yè)場(chǎng)景和已作業(yè)場(chǎng)景以及作業(yè)機(jī)具的圖像，實(shí)現(xiàn)未作業(yè)地塊和作業(yè)機(jī)具的識(shí)別，保證作業(yè)的真實(shí)有效性。

與現(xiàn)有的技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、基于傾角測(cè)量原理，通過(guò)割茬高度監(jiān)測(cè)單元實(shí)現(xiàn)了割茬高度的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。

2、通過(guò)割茬高度監(jiān)測(cè)單元、刀軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)單元和衛(wèi)星定位模塊獲取數(shù)據(jù)，提出一種秸稈還田作業(yè)的工作狀態(tài)判定方法，實(shí)現(xiàn)了工作狀態(tài)的準(zhǔn)確判定，為作業(yè)面積的準(zhǔn)確計(jì)算打下基礎(chǔ)。

3、設(shè)計(jì)了前置和后置兩個(gè)圖像采集單元，同時(shí)采集未作業(yè)場(chǎng)景和已作業(yè)場(chǎng)景以及作業(yè)機(jī)具的圖像，實(shí)現(xiàn)未作業(yè)地塊和作業(yè)機(jī)具的識(shí)別，保證作業(yè)的真實(shí)有效性，避免遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的盲區(qū)。

4、通過(guò)監(jiān)測(cè)刀軸轉(zhuǎn)速，判斷秸稈還田機(jī)作業(yè)故障，及早發(fā)現(xiàn)故障，以免損壞機(jī)器。

本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中割茬高度難以監(jiān)測(cè)、秸稈還田作業(yè)的工作狀態(tài)不易判定、機(jī)具和未作業(yè)地塊無(wú)法識(shí)別及作業(yè)故障無(wú)法監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，具有良好的有益效果和應(yīng)用前景。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。