СПОСОБ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ Российский патент 2001 года по МПК A01M7/00 

Изобретение относится к автоматизированным оптико-электронным системам управления процессом внесения удобрений в почву.

Известен способ (Гриценко А.А. Бельтюков Л.П. Планирование урожайности озимой пшеницы и доз удобрений в богарных условиях Ростовской обл. /Агрохимия, N 8, 1988, с. 50-56) расчета доз вносимых удобрений по разности содержания в почве и выносом планируемым урожаем питательных веществ с последующим равномерным распределением туков постоянной дозой по всему полю.

Недостаток известного способа заключается в неэффективном расходовании удобрений, так как расчет доз вносимых удобрений без учета эродированности и засоренности верхнего слоя почвы приводит к значительным погрешностям. Кроме того, при равномерном распределении удобрений по всему полю одно и то же количество туков получают участки нуждающихся в питательных веществах и те участки поля, где их уже избыток или нет условий, вызванных эрозией и засоренностью почвы, для эффективного использования возделываемыми с.-х. культурами питательных веществ из удобрений.

Известен способ (а.с. 1017218, A 01 7/00 от 15.05.83, бюл. N 18) авиационной химической обработки растений, заключающийся в том, что перед распылением химикатов измеряют яркость растительного покрова, подлежащего обработке и расход химикатов при распылении регулируют пропорционально спектральной яркости растительного покрова, подлежащего обработке.

Недостаток известного способа заключается в том, что часть распыляемых химикатов расходуется нецеленаправленно, так как распылители по всей ширине захвата включаются одновременно по команде одного сенсора, в то время как спектральная яркость растительного покрова отдельных участков по ширине захвата авиаопрыскивателя существенно отличаются между собой, что приводит к излишнему расходованию химикатов. Кроме того, сенсор спектральной яркости растительного покрова не реагирует на цветовые оттенки спектра, ограничивая функциональные возможности способа, сводя его к распылению химикатов только при подкормке возделываемых культур.

Известен способ (ПRV N 128434, 6 A 01 M 7/00, 21/04, 21/00 10.04.99, бюл. N 10) обработки химикатами сельскохозяйственных культур с использованием автоматической оптико-электронной системы управления процессом, принятый за прототип. Задатчиком функционирования этой системы является цветовая видеокамера, устанавливаемая на опрыскивателе. Угол зрения видеокамеры разбит на секторы обзора по количеству распылителей на штанге опрыскивателя. Каждый сектор обзора охватывает ширину распределения химикатов одним распределителем. При появлении в секторах видеосигнала заданного цвета подается команда на включение распылителей, чем достигается точность внесения на обрабатываемые растения химикатов.

Недостаток известного способа заключается в том, что источник цветового сигнала, появляющийся в секторах обзора, используется только для подачи команды на включение распылителей в то время как дозы вносимых химикатов во всех секторах остаются постоянными. Такой способ внесения приводит к излишнему расходованию химикатов, возрастает вероятность загрязнения окружающей среды.

Для устранения указанных недостатков дозы удобрений перед внесением регулируются на каждом распылителе пропорционально цветным оттенкам спектра, отражаемым поверхностью участков почвы в секторах обзора.

На фиг. 1 (а, б, в, г) показана функциональная схема, реализующая предлагаемый способ внесения удобрений в том числе:
1а - транспортируемый удобритель;
1б - функциональная схема управления внесением удобрений (поз. 2-3 на фиг. 1а);
на фиг. 1в показана схема определения расположения удобрителя на поле (поз. 9 фиг. 1б);
на фиг. 1г показана схема исполнительного механизма регулировки доз вносимых удобрений (поз. 18 фиг. 1б).

Трактор 1 с установленными на нем видеокамерой 2 и определителем 3 координат перемещает на поле разной засоренности 4 удобритель с распылителями 5, удобрения, к которым поступают из емкости 6 по штанге 7 и распределяются на участки поля разной эродированности 8 и засоренности по всей ширине захвата удобрителя.

Координаты удобрителя на поле фиксируются установленным на тракторе 1 определителем 3. Перемещение удобрителя вдоль оси OX и OY измеряется относительно выбранных искусственно или естественных границ. Расстояние X_i кратно количеству n_i проходов удобрителя на поле, а расстояние Y_i измеряется известными счетчиками пути. Текущие значения координат удобрителя фиксируются блоком 9.

Координаты удобрителя на поле могут быть найдены и другими методами, например, с помощью спутниковой системы связи Global Positionning Sistem. ("В будущее с системой "Global Positioning Sistem (GPS). Проспект фирмы "Massey Fergusson").

Для каждой текущей координаты расположения удобрителя на поле, из заранее составленного банка 10 данных выдаются сведения о высоком 19 или низком 20 содержании в почве удобряемого поля питательных веществ. Эти данные поступают в компьютер 16 и используются в предварительных расчетах доз вносимых удобрений, величина которых увеличивается (до 50%) в зависимости от эродированности 8 или уменьшается при засоренности 4 поверхности почвы, оцениваемой цветовыми оттенками спектра (Кореньков Д.А. Минеральные удобрения при интенсивных технологиях. Росагропромиздат, М., 1990, стр. 133-137). Цветовой оттенок спектра, отражаемый поверхностью почвы, на участках h_i поступает в приемник П, сенсорами которого служит цветовая видеокамера 2 с углом Φ зрения, охватывающим ширину Н. Угол Φ разбит на секторы α_i обзора участков поверхности почвы шириной h_i. С приемника 11 видеосигнал поступает на блок 12 обработки, где разделяется на основные цветовые составляющие: красный, зеленый, синий, поступающие в определитель 13 цветных оттенков спектра, где задатчиком 14 устанавливаются нужные цветные оттенки спектра. При появлении в секторе α_i обзора видеосигнала, соответствующего установленному задатчиком 14, на блоке 15 порогозадающих программ осуществляется количественная оценка цветных оттенков спектра, после чего сигнал поступает в компьютер 16, который увеличивает или уменьшает предварительно рассчитанные дозы внесения удобрений. Из компьютера 16 сигнал о дозе внесения удобрений каждым распылителем 5 поступает в задатчик 17 функционирования исполнительного механизма 18. При поступлении сигнала от механизма функционирования 17, например, об уменьшении дозы вносимых удобрений исполнительный механизм 18 включает электромагнит 25, который втягивает шток 23. Шток 13, перемещаясь, поворачивает рычаг 22, уменьшающий площадь проходного сечения гибкого шланга 21, через который удобрения в уменьшенном количестве поступают на центробежный диск 27, вращаемый электродвигателем 26. Поступающие на диск 27 удобрения разбрызгиваются на участках почвы шириной h_i. Величина перемещения штока 23 контролируется реостатом 24, что обеспечивает внесение на каждый участок почвы в секторе α_i обзора, необходимой для получения максимальной прибавки урожая дозы удобрений, увеличивает эффективность удобрений, снижает вероятность загрязнения окружающей среды.

Предлагаемый способ внесения удобрения не влияет отрицательно на окружающую среду, т.к. удобрения вносятся в дозах, которые полностью расходуются на получение максимальной прибавки урожая возделываемых культур.

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве. Способ включает внесение удобрений путем распределения их удобрителем с распылителями, управляемыми сенсорами регулирования расхода удобрений, в качестве которых используется цветная видеокамера с углом зрения, разбитым на секторы обзора, каждый из которых охватывает ширину захвата одного распылителя. Дозы удобрений перед внесением регулируются на каждом распылителе пропорционально цветным оттенкам спектра, отражаемым поверхностью участков почвы в секторах обзора. Способ позволяет точно вносить требуемые дозы удобрений, а также снизить загрязнение окружающей среды. 4 ил.

Способ внесения удобрений путем распределения их удобрителем с распылителями, управляемыми сенсорами регулирования расхода удобрений, в качестве которых используется цветная видеокамера с углом зрения, разбитым на секторы обзора, каждый из которых охватывает ширину захвата одного распылителя, отличающийся тем, что дозы удобрений перед внесением регулируются на каждом распылителе пропорционально цветным оттенкам спектра, отражаемым поверхностью участков почвы в секторах обзора.