Способ и устройство оперативного воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур
Владельцы патента RU 2558225:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства"(ФГБНУ ВИЭСХ) (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает поиск на возделываемых угодьях очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивных участков, требующих лечения. Характеристики видеоизображений сельскохозяйственных культур на различных участках возделываемого угодья сравнивают с базой данных и по наличию отклонений этих характеристик от эталона. Определяют очаги развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивные участки, требующие лечения. Техногенные воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур на каждом выявленном очаге развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивном участке возделываемого угодья, требующем лечения, производят сразу после их обнаружения. Воздействия на упомянутые участки выполняют с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключены вредные воздействия на почву и сельскохозяйственные культуры. На депрессивных участках, требующих лечения или стимуляции роста и развития сельскохозяйственных культур, воздействия на сельскохозяйственные культуры и почву выполняют с применением лазерного излучения. Воздействия на очаги размножения вредителей, развития болезней сельскохозяйственных культур обрабатывают газообразными веществами. Устройство содержит беспилотную летающую платформу, на которой размещены блок технического зрения, блок навигации, блок передачи информации, блок управления. Устройство содержит также систему управления для сравнения видеоизображений, связанную с блоком передачи информации, блок обработки сельскохозяйственных культур лазером, блок обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами. Выходы блока технического зрения, блока навигации, блока передачи информации подключены соответственно к первому и второму входам блока управления. Входы блока обработки сельскохозяйственных культур лазером и блока обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами подключены к соответственно к первому и второму выходам блока управления. Такие технология и конструктивное выполнение позволят повысить эффективность, оперативность, сократить сроки процессов ликвидации очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, лечения депрессивных участков возделываемых угодий. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к реализации управляемых технологий полевого земледелия, а именно к технологическим процессам устранения очагов заражения сельскохозяйственных культур болезнями, размножения вредителей, а также для лечения депрессивных участков возделываемых угодий.
Известны технические решения, использующие для поиска очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, лечения депрессивных участков возделываемых угодий средства аэрокосмического видеонаблюдения, стационарные или мобильные передвижные технические устройства, оборудованные средствами технического зрения, а для их ликвидации - движущиеся по возделываемому угодью наземные технологические агрегатаы с применением механизированных рабочих устройств (самоходных, навесных) [Рунов Б.А., Пильникова Н.В. Основы технологии точного земледелия. - СПб.: АФИ, 2012, С. 39-40].
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, обеспечивающее оперативную ликвидацию очагов развития болезней, размножения вредителей и депрессивных участков на угодьях возделывания сельскохозяйственных культур, содержащее беспилотную летающую платформу, на которой размещены блок технического зрения, блок навигации, блок передачи информации, блок управления [Патент RU 2471338 С2, 10.01.2013, Бюл. №1].
Недостатком известных технических решений является то, что их использование из-за применения технологических наземных технических средств вызывает деградацию почвы, травмы сельскохозяйственных культур и, как результат, снижение их продуктивности и полученного урожая. Наиболее сложно производить технологические операции на полях со сплошным заполнением сельскохозяйственными культурами (посевы зерновых культур и т.п.). Кроме этого с момента обнаружения очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивных участков возделываемых угодий проходит определенное время, эти очаги увеличиваются, и задержка выполнения технологических операций еще больше сокращает продуктивность сельскохозяйственных культур и полученный урожай.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности, оперативности, сокращение сроков и стоимости процессов ликвидации очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, лечения депрессивных участков возделываемых угодий.
В результате использования предлагаемого изобретения за счет использования беспилотного летающего аппарата с размещенными на нем средствами технического зрения и технологическим оборудованием обеспечена возможность устранения очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивных участков, требующих лечения, сразу после обнаружения этих очагов и депрессивных участков, при этом за счет применения роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключены вредные воздействия на почву и сельскохозяйственные культуры, негативные воздействия на окружающую среду отсутствуют.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе оперативного воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур, включающем поиск на возделываемых угодьях очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивных участков, требующих лечения, при этом характеристики видеоизображений сельскохозяйственных культур на различных участках возделываемого угодья сравнивают с базой данных и по наличию отклонений этих характеристик от эталона, определяют очаги развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивные участки, требующие лечения, отличающийся тем, что техногенные воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур на каждом выявленном очаге развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивном участке возделываемого угодья, требующем лечения, производят сразу после обнаружения на возделываемых угодьях очагов размножения вредителей, развития болезней сельскохозяйственных культур, депрессивных участков, требующих лечения или стимуляции роста, причем эти воздействия выполняют с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключены вредные воздействия на почву и сельскохозяйственные культуры, при этом на депрессивных участках, требующих лечения или стимуляции роста и развития сельскохозяйственных культур, воздействия на сельскохозяйственные культуры и почву выполняют с применением лазерного излучения, а очаги размножения вредителей, развития болезней сельскохозяйственных культур обрабатывают газообразными веществами.
Технический результат достигается также тем, что в устройство оперативного воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур, содержащее беспилотную летающую платформу, на которой размещены блок технического зрения, блок навигации, блок передачи информации, блок управления, включены система управления для сравнения видеоизображений, связанная с блоком передачи информации, блок обработки сельскохозяйственных культур лазером, блок обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами, при этом выходы блока технического зрения, блока навигации, блока передачи информации подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, а входы блока обработки сельскохозяйственных культур лазером и блока обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами подключены к соответственно к первому и второму выходам блока управления.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
В ходе автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключается вредное воздействие на почву и сельскохозяйственные культуры
- производят поиск на возделываемых угодьях очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивных участков, требующих лечения с использованием средств технического зрения. При этом характеристики видеоизображений сельскохозяйственных культур на различных участках возделываемого угодья сравнивают с базой данных и по наличию отклонений этих характеристик от эталона определяют очаги развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивные участки, требующие лечения;
- сразу после обнаружения на каждом выявленном очаге развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивном участке возделываемого угодья, требующем лечения, производят техногенные воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур, при этом воздействия на сельскохозяйственные культуры и почву выполняют с применением лазерного излучения либо газообразных веществ. Воздействия лазерным излучением осуществляют для депрессивных участков, требующих лечения или стимуляции роста и развития сельскохозяйственных культур, газообразными веществами - для очагов размножения вредителей, развития болезней сельскохозяйственных культур.
Структурная схема реализации предлагаемого способа оперативного воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур приведена на фиг. 1, 2.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства.
На фиг. 2 поясняется его применение при оперативном воздействии на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур.
Устройство автоматического оперативного воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур включает беспилотную летающую платформу 1, на которой размещены блок технического зрения 2, блок навигации 3, блок передачи информации 4, блок управления 5, система управления для сравнения видеоизображений 6, блок обработки сельскохозяйственных культур лазером 7, блок обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами 8, контролирует возделываемое угодье 9, функционирует на участках 10 возделываемого угодья 9, на которых находятся очаги развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивные участки, требующие лечения, и взаимодействует с системой управления верхнего уровня 11.
Выходы блока технического зрения 2, блока навигации 3, первый выход блока передачи информации 4 подключены соответственно к первому, второму и входам блока управления 5, а входы блока обработки сельскохозяйственных культур лазером 7 и блока обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами 8 подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления 5. Вход системы управления для сравнения видеоизображений 6 связан со вторым выходом блока передачи информации 4, а выход системы управления для сравнения видеоизображений 6 подключен к третьему выходу блока управления 5.
В качестве беспилотной летающей платформы 1 применен беспилотный летающий аппарат вертолетного типа с возможностью зависания над заданным участком возделываемого угодья на заданной высоте для наблюдения или выполнения технологических операций. Блок обработки сельскохозяйственных культур лазером 7 использует лазер с «размытым» лучом с углом 4-7°.
Устройство работает следующим образом.
В ходе возделывания сельскохозяйственных культур беспилотная летающая платформа 1 в заданное технологическим процессом время осуществляет облет возделываемого угодья 9 и с помощью блока технического зрения 2 выполняет видеосъемку сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье 9. Полученные видеоизображения сельскохозяйственных культур через блок передачи информации 4 передают в блок управления 5 и далее в систему управления верхнего уровня 11. Кроме этого видеоизображения сельскохозяйственных культур от блока передачи информации 4 поступают в систему управления для сравнения видеоизображений 6. Система управления для сравнения видеоизображений 6 сравнивает характеристики видеоизображений сельскохозяйственных культур на различных участках возделываемого угодья 9 с базой данных и по наличию отклонений этих характеристик от эталона выявляют участки 9, на которых находятся очаги развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивные участки, требующие лечения. Информация об участках 9, на которых находятся очаги развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивные участки, требующие лечения, через блок передачи информации 4 передают в блок управления 5, который вырабатывает команды для блока обработки сельскохозяйственных культур лазером 7 или блока обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами 8 для выполнения оперативных воздействий на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур.
Применение предлагаемого способа рассмотрим на примере уничтожения очага распространения вредителей сельскохозяйственных культур. Одной из причин появления вредителей сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье является наличие их яиц в семенном материале и в почве (колорадский жук и др.). Период от фиксации первых особей вредителей из яиц до их массового распространения крайне мал и может составлять от нескольких часов до нескольких дней. Реализация необходимых воздействий на сельскохозяйственные культуры для уничтожения вредителей оперативно, сразу после обнаружения вредителей сокращает до возможного минимума негативные воздействия на выполняемые технологические процессы, обусловленные деятельностью вредителей. При этом урожайность и качество сельскохозяйственных культур практически не снижаются, а объемы применяемых для уничтожения вредителей препаратов минимальны.
Существующие технологии и устройства оперативного воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур требуют использования наземных транспортных средств, травмирующих почву и сельскохозяйственные культуры. Например, при возделывании пшеницы снижение урожая в отдельных случаев может достигать 0,1%, что при промышленном производстве в денежном выражении существенно. При использовании предлагаемых способа и устройства эти потери полностью исключены, диагностику и лечение возделываемых угодий осуществляют более точно и оперативно.
Применение предлагаемых способа и устройства повышает эффективность процессов оперативного воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур, эффективность управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур в режиме реального времени. При этом получение информации и воздействия на технологические процессы осуществляют в автоматическом режиме, без травмирования сельскохозяйственных культур и почвы возделываемых угодий.
1. Способ оперативной ликвидации очагов развития болезней, размножения вредителей и депрессивных участков на угодьях возделывания сельскохозяйственных культур, включающий поиск на возделываемых угодьях очагов развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивных участков, требующих лечения, при этом характеристики видеоизображений сельскохозяйственных культур на различных участках возделываемого угодья сравнивают с базой данных и по наличию отклонений этих характеристик от эталона, определяют очаги развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивные участки, требующие лечения, отличающийся тем, что техногенные воздействия на технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур на каждом выявленном очаге развития болезней сельскохозяйственных культур, размножения вредителей, депрессивном участке возделываемого угодья, требующем лечения, производят сразу после обнаружения на возделываемых угодьях очагов размножения вредителей, развития болезней сельскохозяйственных культур, депрессивных участков, требующих лечения или стимуляции роста, причем эти воздействия выполняют с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключены вредные воздействия на почву и сельскохозяйственные культуры, при этом на депрессивных участках, требующих лечения или стимуляции роста и развития сельскохозяйственных культур, воздействия на сельскохозяйственные культуры и почву выполняют с применением лазерного излучения, а очаги размножения вредителей, развития болезней сельскохозяйственных культур обрабатывают газообразными веществами.
2. Устройство для оперативной ликвидации очагов развития болезней, размножения вредителей и депрессивных участков на угодьях возделывания сельскохозяйственных культур, содержащее беспилотную летающую платформу, на которой размещены блок технического зрения, блок навигации, блок передачи информации, блок управления, отличающееся тем, что в устройство включены система управления для сравнения видеоизображений, связанная с блоком передачи информации, блок обработки сельскохозяйственных культур лазером, блок обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами, при этом выходы блока технического зрения, блока навигации, блока передачи информации подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, а входы блока обработки сельскохозяйственных культур лазером и блока обработки сельскохозяйственных культур газообразными веществами подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления.
