BR102018012008A2

BR102018012008A2 - unmanned aerial vehicle multi-operating remote operating system and uses

Info

Publication number: BR102018012008A2
Application number: BR102018012008A
Authority: BR
Inventors: Gabriel Xavier Alves Beethoven; Mendonça Neto Laerte; Antônio Moreira De Freitas Marco
Original assignee: Inst Federal De Educacao Ciencia E Tecnologia Goiano
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2018-06-13
Publication date: 2019-12-17
Also published as: BR102018012008B1

Abstract

sistema multi-operacional de acionamento remoto acoplável a veículo aéreo não tripulado e usos sistema multi-operacional de acionamento remoto acoplável a veículo aéreo não tripulado (fig 1) composto por pelo menos: uma plataforma superior de avaliação (fig 2), um implemento de condutividade elétrica (fig 3), um implemento de coleta (fig 4) e ou a combinação destes (fig 4d). seu campo de atuação é o agrícola e ambiental, envolvendo áreas como lavoura, floresta, pastagem, barragens, contaminações e ou construções. a invenção pode ser utilizada para coleta de amostras e ou para análise preferencialmente de solo, fluidos, animais, vegetação, maquinários e ou construções.multi-operational remote-control system attachable to an unmanned aerial vehicle and uses a multi-operational remote-activation system attachable to an unmanned aerial vehicle (fig 1) composed of at least: an upper evaluation platform (fig 2), an implement of electrical conductivity (fig 3), a collection implement (fig 4) and or a combination of these (fig 4d). its field of action is agricultural and environmental, involving areas such as crops, forests, pastures, dams, contamination and or constructions. the invention can be used to collect samples and or for preferential analysis of soil, fluids, animals, vegetation, machinery and or constructions.

Description

SISTEMA MULTI-OPERACIONAL DE ACIONAMENTO REMOTO ACOPLÁVEL A VEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADO E USOS [001] A presente invenção trata-se de um sistema multi-operacional de acionamento remoto (Fig 1) com pelo menos um implemento para coleta e/ou análise de solo/águas/fluidos/vegetação, preferencialmente uma plataforma superior de avaliação (Fig 2), um Implemento de condutividade elétrica (Fig 3), um Implemento de coleta (Fig 4) e ou a combinação destes (Fig 4d). Os implementos são projetados para serem acoplados a veículos aéreos não tripulados (Fig 6). Envolve, pois, um grupo de invenções inter-relacionadas de maneira que constituam um só conceito inventivo.MULTI-OPERATIONAL SYSTEM OF REMOTE ACTIVATION COOPERABLE TO UNIPROVED AERIAL VEHICLE AND USES [001] The present invention is a multi-operational system of remote activation (Fig 1) with at least one implement for collecting and / or analyzing soil / water / fluids / vegetation, preferably an upper evaluation platform (Fig 2), an electrical conductivity implement (Fig 3), a collection implement (Fig 4) and or a combination of these (Fig 4d). The implements are designed to be coupled to unmanned aerial vehicles (Fig 6). It therefore involves a group of interrelated inventions in such a way as to constitute a single inventive concept.

[002] São considerados campos técnicos desta invenção o agrícola e o ambiental. Assim, o sistema multi-operacional pode ser utilizado em áreas agrícolas de produção, áreas de pastagem, áreas degradadas a serem recuperadas, áreas de floresta e qualquer outro tipo de solo onde seja necessário coletar informações sobre as suas características físicas, químicas e/ou biológicas.[002] Agricultural and environmental fields are considered technical fields of this invention. Thus, the multi-operational system can be used in agricultural production areas, pasture areas, degraded areas to be recovered, forest areas and any other type of soil where it is necessary to collect information about their physical, chemical and / or biological.

[003] Dessa forma, este sistema apresenta-se eficiente preferencialmente para análise de áreas extensas e ou de difícil acesso, tais como, áreas com mais de 30 hectares voltadas para plantação, que necessitam de análise anual de solo e mapas de fertilidade do solo antes de cada safra. Ou ainda áreas como rios, represas e solos contaminados.[003] Thus, this system is shown to be efficient, preferably for the analysis of large and difficult-to-access areas, such as areas with more than 30 hectares aimed at planting, which require annual soil analysis and soil fertility maps. before each harvest. Or even areas such as rivers, dams and contaminated soil.

[004] As características físicas e químicas do solo consideradas nesta invenção são fatores determinantes no desenvolvimento das plantas, afetando de forma direta sua produção e consequentemente a produtividade do empreendimento agrícola. Para o conhecimento e manejo dessas características, se faz necessário o acesso às informações do solo onde a cultura será implantada.[004] The physical and chemical characteristics of the soil considered in this invention are determining factors in the development of plants, directly affecting their production and consequently the productivity of the agricultural enterprise. For the knowledge and management of these characteristics, it is necessary to have access to information on the soil where the crop will be implanted.

[005] Para esta invenção, a caracterização física do solo incluiu textura, massa específica do solo, condutividade elétrica do extrato da pasta do solo saturado e condutividade da solução do solo. A caracterização química do solo incluiu pH em H2O e em solução CaCl2, acidez trocável e potencial, teores de matéria orgânica,[005] For this invention, the physical characterization of the soil included texture, specific gravity of the soil, electrical conductivity of the saturated soil paste extract and conductivity of the soil solution. The chemical characterization of the soil included pH in H2O and CaCl2 solution, exchangeable and potential acidity, contents of organic matter,

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2/12 capacidade de troca catiônica efetiva e potencial, soma de bases, saturação por base, teores trocáveis de Ca, K, Mg e Na, e disponível de P.2/12 potential and effective cation exchange capacity, sum of bases, base saturation, exchangeable levels of Ca, K, Mg and Na, and available of P.

[006] Em se tratando de áreas agrícolas, estas informações precisam chegar às mãos do produtor o mais rápido possível, pois sem elas, em alguns casos, não há tempo hábil disponível para se fazer uma correção precisa do solo, para então se iniciar o plantio. Sendo assim, de acordo com esta invenção, pode-se dizer que a análise do solo é a primeira e uma das mais importantes etapas da produção agrícola.[006] In the case of agricultural areas, this information needs to reach the producer as soon as possible, because without them, in some cases, there is no time available to make an accurate correction of the soil, so that the planting. Thus, according to this invention, it can be said that soil analysis is the first and one of the most important stages of agricultural production.

[007] Para esta invenção, observa-se que o uso do solo de maneira inadequada pode causar danos ao meio ambiente e à vida na terra. Se mal utilizados, perdem progressivamente sua capacidade de produzir, necessitando cada vez mais de investimentos em adubos e corretivos a fim de manter produtividades antes obtidas. Além disso, seu mau uso pode levar a contaminação das nascentes de rios e lagos, e mesmo do próprio solo, reduzindo a qualidade de vida do homem na terra.[007] For this invention, it is observed that the improper use of soil can cause damage to the environment and life on earth. If misused, they gradually lose their ability to produce, needing more and more investments in fertilizers and correctives in order to maintain productivity previously obtained. In addition, its misuse can lead to contamination of the springs of rivers and lakes, and even of the soil itself, reducing the quality of life for man on earth.

[008] Um solo compactado apresenta maior densidade do solo, resultando na diminuição dos macroporos, que se tomam praticamente ausentes, com a diminuição dos poros, a infiltração da água da chuva se toma ineficiente.[008] A compacted soil has a higher density of the soil, resulting in the decrease of macropores, which become practically absent, with the reduction of pores, the infiltration of rainwater becomes inefficient.

[009] O fato da invenção não se locomover pelo solo, além de evitar a compactação também, evita à interferência na microbiologia, visto que em um único grama de solo possui cerca de 1 bilhão de bactérias, 1 milhão de actinomicetos e 100 mil fungos. Os microrganismos são os responsáveis diretos pelo funcionamento do solo, atuando nos processos de gênese, decomposição de resíduos orgânicos, ciclagem de nutrientes, formação da matéria orgânica e biorremediação de áreas contaminadas por poluentes e agrotóxicos.[009] The fact that the invention does not move through the soil, in addition to avoiding compaction, also avoids interference in microbiology, since in a single gram of soil it has about 1 billion bacteria, 1 million actinomycetes and 100 thousand fungi . Microorganisms are directly responsible for the functioning of the soil, acting on the processes of genesis, decomposition of organic waste, nutrient cycling, formation of organic matter and bioremediation of areas contaminated by pollutants and pesticides.

[0010] Ajnvenção proporciona uma diminuição drástica de 84% na quantidade de amostras e serem retiradas, para serem analisadas em laboratório, juntamente vem uma economia de 84% com reagentes e soluções que seriam utilizados nas análises. O Estado da técnica revela a enorme quantidade de produtos químicos presentes nas análises físicas, químicas, da matéria orgânica, mineralógicas e micromorfológicas. Os resíduos destas análises são em sua maioria agressivos ao meio ambiente e a saúde humana, pois apresentam características tóxicas,[0010] Ajnvenção provides a drastic decrease of 84% in the quantity of samples and to be taken out, to be analyzed in the laboratory, together comes a savings of 84% with reagents and solutions that would be used in the analyzes. The state of the art reveals the enormous amount of chemicals present in physical, chemical, organic matter, mineralogical and micromorphological analyzes. The residues from these analyzes are mostly aggressive to the environment and human health, as they have toxic characteristics,

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3/12 antes de serem descartados precisam ser tratados, isto gera um custo adicional aos laboratórios.3/12 before being discarded they need to be treated, this generates an additional cost to the laboratories.

[0011] Os fertilizantes, para esta invenção, são utilizados para aumentar a produtividade das culturas e para substituir os nutrientes do solo exportados com a colheita. Esse tem sido importante para reverter à tendência de declínio dos nutrientes e da produtividade do solo. Mas, de acordo com Mueller, et al. (2013), é necessário haver uma gestão no uso de fertilizantes para não ocorrer uma subestimativa ou superestimativa na quantidade a ser aplicada, o que possivelmente ocasionaria um impacto ambiental. Utilizando o mapa de condutividade elétrica do solo gerado pela Plataforma de Avaliação do Solo (PAS) para gerar um mapa de fertilidade do solo, o agricultor pode realizar esta gestão no uso de fertilizantes, reduzindo a quantidade necessária a ser aplicada. Ferraz, et al. (2015) observou que, para o de P2 O5 (fertilizantes a base de fósforo), a amostragem em malha recomendou uma dose 25,7% menor que a amostragem convencional.[0011] Fertilizers, for this invention, are used to increase crop productivity and to replace soil nutrients exported with the harvest. This has been important to reverse the trend of declining nutrients and soil productivity. But, according to Mueller, et al. (2013), it is necessary to have a management in the use of fertilizers in order not to underestimate or overestimate the quantity to be applied, which would possibly cause an environmental impact. Using the soil electrical conductivity map generated by the Soil Assessment Platform (PAS) to generate a soil fertility map, the farmer can perform this management in the use of fertilizers, reducing the amount needed to be applied. Ferraz, et al. (2015) observed that, for P2 O5 (phosphorus-based fertilizers), mesh sampling recommended a dose 25.7% lower than conventional sampling.

[0012] Para se utilizar o solo de maneira adequada, é necessário conhecê-lo, atualmente a principal metodologia adotada para se obter informações acerca das propriedades do solo é a utilização de mapas de fertilidade do solo. As informações fornecidas pelos mapas é que orientam o agricultor na tomada de decisão e nas intervenções necessárias dependendo da atividade a ser desempenhada e a função a que servem.[0012] To use the soil properly, it is necessary to know it, currently the main methodology adopted to obtain information about soil properties is the use of soil fertility maps. The information provided by the maps is what guides the farmer in decision making and in the necessary interventions depending on the activity to be performed and the function they serve.

[0013] Para a criação dos mapas de fertilidade é indispensável à amostragem do solo. O Estado da técnica conhecido aponta que os modos de coleta de amostras mais utilizados são o manual que se realiza andando a pé pela área utilizando o trado de rosca, trado calador, trado holandês, trado caneca, trado fatiador, pá-decorte com enxadão ou amostradores elétricos, e outro que é utilizando um quadriciclo equipado com um amostrador mecânico.[0013] For the creation of fertility maps it is essential to soil sampling. The state of the art technique points out that the most used sample collection modes are the manual that is carried out walking on foot in the area using the auger auger, press auger, Dutch auger, mug auger, slicer auger, shovel-hoe or electric samplers, and another that is using a quadricycle equipped with a mechanical sampler.

[0014] A fim de evidenciar melhor o problema, observa-se que esses métodos de amostragem mais utilizados demandam muito trabalho, tempo e custo, pois são necessárias várias amostras da área a ser avaliada para análise laboratorial e uso de agentes químicos. Afim de constatar este fato segue uma análise comparando estes métodos do estado da técnica já conhecida.[0014] In order to better evidence the problem, it is observed that these most used sampling methods require a lot of work, time and cost, as several samples from the area to be evaluated are required for laboratory analysis and use of chemical agents. In order to verify this fact, there is an analysis comparing these methods of the state of the art already known.

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4/12 [0015] A avaliação a pé, por exemplo, apresenta algumas vantagens, pois gera baixa compactação do solo, danifica pouco a cultura (planta) e não a o consumo de combustível. Possui também algumas desvantagens, apresentando uma baixa velocidade de trabalho, um custo elevado de mão-de-obra qualificada para este tipo de serviço e proporciona um maior desgaste físico do trabalhador.4/12 [0015] The foot evaluation, for example, has some advantages, as it generates low soil compaction, does little damage to the crop (plant) and not to fuel consumption. It also has some disadvantages, presenting a low work speed, a high cost of qualified labor for this type of service and provides greater physical wear to the worker.

[0016] Já a avaliação com quadriciclo, possibilita uma boa velocidade de trabalho e um menor esforço físico do trabalhador. Porém há desvantagens como o elevado custo do equipamento, a compactação no solo, danos na cultura (planta) e o gasto com combustível.[0016] The assessment with a quadricycle, on the other hand, allows for a good working speed and less physical effort for the worker. However, there are disadvantages such as the high cost of equipment, soil compaction, damage to the crop (plant) and fuel costs.

[0017] Há dois pedidos de veículos adaptados para amostragem de solo: o PI 1106191-0 A2 e PI 0800802-7 A2, que usam veículos para análise química do solo utilizando bomba hidráulica para fazer as amostras. Ambos não são acoplados ao veículo aéreo não tripulado como o invento, nem reduzem a quantidade necessária de amostras, além de ocasionar compactação do solo.[0017] There are two orders of vehicles adapted for soil sampling: PI 1106191-0 A2 and PI 0800802-7 A2, which use vehicles for chemical analysis of the soil using hydraulic pump to make the samples. Both are not coupled to the unmanned aerial vehicle as the invention, nor do they reduce the required amount of samples, in addition to causing soil compaction.

[0018] Alguns pedidos de patentes estão limitados aos perfuradores. O PI 9606907-4 envolve um modelo de perfurador, que poderia ser usado no manual ou no quadriciclo. Outro pedido relacionado é o BR 10 2013 006814 4 A2, tratase de dispositivo multinivel para a amostragem em condições de campo do fluido de poro nas fases gasosa, líquida ou mista, em solos e rochas, que busca reduzir o contato humano em análise de solo contaminado. E também o pedido BR 20 2013 000572 5, mais um tipo de perfurador acoplado ao balde para extração, buscava evitar a mistura do solo da superfície com o solo mais profundo que passaram por análises diferentes. Nenhum destes pedidos atingem o resultado deste invento, pois não conseguem reduzir a quantidade de amostras para análise de solo e todos são limitados ao perfurador.[0018] Some patent applications are limited to perforators. PI 9606907-4 involves a punch model, which could be used in the manual or on the quad. Another related request is BR 10 2013 006814 4 A2, a multilevel device for sampling in field conditions of pore fluid in the gaseous, liquid or mixed phases, in soils and rocks, which seeks to reduce human contact in soil analysis contaminated. And also the order BR 20 2013 000572 5, another type of perforator coupled to the bucket for extraction, sought to avoid mixing the topsoil with the deeper soil that underwent different analyzes. None of these requests reach the result of this invention, as they fail to reduce the amount of samples for soil analysis and all are limited to the drill.

[0019] Outro pedido relacionado é o PI 0205328-4 A2, que provido um método para amostragem e análise de solo por meio de um veículo robótico. O veículo inclui um sistema de acionamento no chão para mover o robô pelo campo. Uma unidade de controle controla a direção e localização do robô. Um pacote de ferramentas no robô tem uma ou mais sondas para tirar amostras de solo, que são transportadas a um laboratório miniatura no robô para analisar a amostra de solo. Há claras diferenças com o invento, pois utiliza rodas, gera compactação do[0019] Another related request is PI 0205328-4 A2, which provides a method for sampling and analyzing soil by means of a robotic vehicle. The vehicle includes a drive system on the ground to move the robot around the field. A control unit controls the direction and location of the robot. A tool pack on the robot has one or more probes for taking soil samples, which are transported to a miniature laboratory on the robot to analyze the soil sample. There are clear differences with the invention, as it uses wheels, generates compaction of

Petição 870180152992, de 20/11/2018, pág. 17/26Petition 870180152992, of 11/20/2018, p. 17/26

5/12 solo e apresenta um laboratório interno para análise simultânea da amostragem. Por outro lado, o invento será acoplável a um veículo aéreo não tripulado e utiliza mecanismos diferentes, como a condutividade elétrica, capaz de reduzir a quantidade necessária de amostra e eliminar os descartes.5/12 soil and features an internal laboratory for simultaneous sampling analysis. On the other hand, the invention will be coupled to an unmanned aerial vehicle and uses different mechanisms, such as electrical conductivity, capable of reducing the required amount of sample and eliminating discards.

[0020] Nem mesmo a avaliação por imagens resolve o problema foco desta invenção, apesar da alta eficiência em unidade de área avaliada, não há contato direto com o solo, fato que reduz muito a precisão dos resultados e do diagnóstico, pois os sensores utilizados para captar as imagens são espectrômetros, eles captam a vibração que cada molécula possui. Porém para que as características de um solo possam ser identificadas por este método, é preciso uma grande quantidade de parâmetros comparativos gerados em laboratório. Além disso, o uso de imagens continua precisando complementação de dados com inúmeras amostras de solo.[0020] Not even the image evaluation solves the problem of this invention, despite the high efficiency in the evaluated area unit, there is no direct contact with the soil, a fact that greatly reduces the accuracy of the results and diagnosis, as the sensors used to capture the images are spectrometers, they capture the vibration that each molecule has. However, for the characteristics of a soil to be identified by this method, a large number of comparative parameters generated in the laboratory is required. In addition, the use of images continues to require data supplementation with numerous soil samples.

[0021] Por outro lado, a invenção apresenta diferenças claras em relação ao estado da técnica. Segundo a invenção, o método de avaliação do solo por Condutividade Elétrica (CE), por exemplo, a partir do princípio da resistividade elétrica, gera dados relativamente proporcionais às reais características do solo. Isso porque a eletricidade entra em contato direto com o solo, revelando a capacidade que cada solo possui para conduzir eletricidade. E esta capacidade está relacionada às características físicas, químicas e biológicas do solo, possibilitando à divisão da área em talhões homogêneos, diminuído a quantidade de amostras de solo necessárias.[0021] On the other hand, the invention shows clear differences in relation to the state of the art. According to the invention, the method of evaluating the soil by Electrical Conductivity (CE), for example, based on the principle of electrical resistivity, generates data relatively proportional to the real characteristics of the soil. This is because electricity comes in direct contact with the soil, revealing the ability that each soil has to conduct electricity. And this capacity is related to the physical, chemical and biological characteristics of the soil, making it possible to divide the area into homogeneous plots, reducing the amount of soil samples required.

[0022] Para esta invenção, os aparelhos de mensuração da CEs podem utilizar os princípios da resistividade elétrica (RE), da indução eletromagnética (IEM) ou da reflectometria no domínio do tempo (TDR). O último não é muito utilizado para mapeamento dos campos devido a sua complexidade e seu custo elevado. A IEM apresenta algumas vantagens operacionais, principalmente em solos secos e pedregosos. Nesse princípio os aparelhos deslizam sobre o solo, enquanto a RE necessita da penetração de eletrodos. A vantagem do princípio da RE consiste na facilidade de ajustar a profundidade de mensuração, por meio da alteração da configuração dos eletrodos. Já nos aparelhos de IEM, esse ajuste é complexo e bastante limitado.[0022] For this invention, the ECs measuring devices can use the principles of electrical resistivity (RE), electromagnetic induction (EMI) or time domain reflectometry (TDR). The latter is not widely used for mapping the fields due to its complexity and high cost. IEM has some operational advantages, mainly in dry and stony soils. In this principle, the devices slide on the ground, while the RE requires the penetration of electrodes. The advantage of the RE principle is that it is easy to adjust the measurement depth by changing the electrode configuration. In the case of EMI devices, this adjustment is complex and quite limited.

Petição 870180152992, de 20/11/2018, pág. 18/26Petition 870180152992, of 11/20/2018, p. 18/26

6/12 [0023] Assim, de acordo com esta invenção, a amostragem e a análise do solo feita, por exemplo, pela Condutividade Elétrica, pode utilizar o princípio da RE. Entende-se como condutivímetros nesta invenção os aparelhos que a mensuram, classificados como, por exemplo, em laboratorial, mecânico ou portátil.6/12 [0023] Thus, according to this invention, soil sampling and analysis carried out, for example, by Electrical Conductivity, can use the RE principle. Conductivimeters in this invention are devices that measure it, classified as, for example, laboratory, mechanical or portable.

[0024] O equipamento de laboratório não pode ser levado diretamente ao campo, é utilizado para estabelecer parâmetros de análises, as amostras de solo precisam ser encaminhadas ao laboratório para serem analisadas, desse modo ele não diminui a quantidade de amostras, não contribuindo para a redução de custo com amostragem.[0024] The laboratory equipment cannot be taken directly to the field, it is used to establish analysis parameters, the soil samples need to be sent to the laboratory to be analyzed, so it does not decrease the quantity of samples, not contributing to the cost reduction with sampling.

[0025] Já condutivímetro mecânico gera dados representativos e um mapa de CEs, até pode contribuir com a diminuição das amostragens, porém sua estrutura pode ser semelhante à de uma grade agrícola e pode precisar ser arrastado pela área para gerar os dados de RE. Além disso, o equipamento pode ter um custo de aquisição alto, pode gerar gastos com combustível, podendo ser utilizado somente nas entre safras, quando não se tem uma cultura implantada no solo.[0025] The mechanical conductivity meter, on the other hand, generates representative data and a map of SCs, may even contribute to the reduction of sampling, but its structure may be similar to that of an agricultural grid and may need to be dragged through the area to generate RE data. In addition, the equipment can have a high acquisition cost, can generate fuel costs, and can only be used in between harvests, when there is no crop implanted in the soil.

[0026] Por fim, o portátil geralmente depende do deslocamento pela área para realizar a análise dos pontos, demandando muito tempo de operação, fato que o torna inviável para análises de grandes áreas. Geralmente utiliza hastes metálicas lisas como sustentação.[0026] Finally, the laptop usually depends on moving around the area to perform the analysis of the points, demanding a long time of operation, a fact that makes it unfeasible for analyzes of large areas. It generally uses smooth metal rods as support.

[0027] Este último possui características que mais se aproximam do invento, porém ao invés de utilizar hastes metálicas lisas novas soluções serão usadas, como por exemplo, as brocas como eletrodos igualmente espaçados no solo que conduzirão o sinal do condutivímetro de forma mais eficiente que as hastes por sua área de contato ser maior. Por exemplo, a corrente elétrica pode passar pelas duas brocas externas e o potencial elétrico ser medido pelas duas brocas internas, seguindo a configuração conhecida como Matriz de Wenner. O torque proporcionado pelo motor pode fazer com que a broca quebre a resistência existente no solo, penetrando com facilidade, diminuindo a intensidade da força peso necessária para que as hastes penetrem no solo. Com a redução da força peso, a quantidade de massa necessária diminui, deixando o equipamento mais leve.[0027] The latter has characteristics that are closer to the invention, but instead of using smooth metal rods, new solutions will be used, such as, for example, drills as electrodes equally spaced on the ground that will conduct the conductivity signal more efficiently than the rods because their contact area is larger. For example, the electric current can pass through the two external drills and the electrical potential can be measured by the two internal drills, following the configuration known as the Wenner Matrix. The torque provided by the motor can cause the drill to break the resistance existing in the soil, penetrating easily, reducing the intensity of the weight force necessary for the rods to penetrate the soil. With the reduction in weight strength, the amount of mass required decreases, making the equipment lighter.

Petição 870180152992, de 20/11/2018, pág. 19/26Petition 870180152992, of 11/20/2018, p. 19/26

7/12 [0028] Com isso o tempo gasto em uma análise será menor com o invento, comparado ao gasto pelo condutivímetro portátil que utiliza hastes lisas, tendo maior eficiência, pois a quantidade de análise por hora aumenta, viabilizando o uso de um veículo aéreo não tripulado para locomoção do invento. Por reduzir este tempo, o gasto com mão de obra cai, é possível utilizar um veículo aéreo não tripulado com menos potência e menor preço e o consumo de bateria do veículo aéreo não tripulado pode diminuir.7/12 [0028] With this, the time spent on an analysis will be less with the invention, compared to the time spent by the portable conductivimeter that uses smooth rods, having greater efficiency, as the amount of analysis per hour increases, enabling the use of a vehicle unmanned aerial vehicle for locomotion of the invention. By reducing this time, labor costs fall, it is possible to use an unmanned aerial vehicle with less power and less price and the battery consumption of the unmanned aerial vehicle can decrease.

[0029] A condutividade elétrica, para esta invenção, é considerada como uma medida do percurso da condução elétrica e pode ser medida através da análise do extrato de saturação. Ela é uma medida indireta, que indica a quantidade de íons presentes numa solução, e essa quantidade de íons são interpretados pela salinidade do solo como íons nutrientes como K, Na, Cl, pH (um importante indicador das condições química do solo). Solução do solo é a água que ocupa partes dos espaços vazios existentes nos solos que contém elementos químicos, muitos dos quais indispensáveis ao crescimento vegetal. Por isso analisar a solução via CEs pode fornecer indicadores de fertilidade e acidez do solo.[0029] The electrical conductivity, for this invention, is considered as a measure of the electrical conduction path and can be measured through the analysis of the saturation extract. It is an indirect measure, which indicates the amount of ions present in a solution, and that amount of ions is interpreted by the soil's salinity as nutrient ions such as K, Na, Cl, pH (an important indicator of soil chemical conditions). Soil solution is the water that occupies parts of the empty spaces in the soil that contains chemical elements, many of which are essential for plant growth. So analyzing the solution via CEs can provide indicators of soil fertility and acidity.

[0030] Essa medida, nesta invenção, é importante para verificar se a planta não está perdendo água para o solo, ao invés de absorver água do solo, diminuindo a absorção de nutrientes pela planta. Também é fundamental realizar esta análise antes da semeadura, já que se a semente encontrar um ambiente salino ela podera não germinar nem se desenvolver. A CEs apresenta melhores resultados em sistemas de produção não irrigados.[0030] This measure, in this invention, is important to verify that the plant is not losing water to the soil, instead of absorbing water from the soil, decreasing the absorption of nutrients by the plant. It is also essential to carry out this analysis before sowing, since if the seed finds a saline environment it may not germinate or develop. The CEs show better results in non-irrigated production systems.

[0031] A condutividade elétrica do solo, para esta invenção, é uma forma indireta de se conhecer as variações que existem em uma área e complementa bem o diferencial deste sistema que reduz a quantidade de amostragem. A condutividade é diretamente relacionada à textura e à capacidade de armazenamento de água, além do teor de argila e de umidade do solo. Também é correlacionada, em menor escala, a outras características da física do solo.[0031] The electrical conductivity of the soil, for this invention, is an indirect way of knowing the variations that exist in an area and well complements the differential of this system that reduces the amount of sampling. Conductivity is directly related to texture and water storage capacity, in addition to clay content and soil moisture. It is also correlated, to a lesser extent, with other characteristics of soil physics.

[0032] As principais vantagens na medição da condutividade nesta invenção são a praticidade do processo e a riqueza de detalhes, pois a medição é feita de forma contínua. Os dados são coletados diretamente pelo equipamento, não precisando[0032] The main advantages in measuring conductivity in this invention are the practicality of the process and the richness of details, as the measurement is made continuously. The data is collected directly by the equipment, not needing

Petição 870180152992, de 20/11/2018, pág. 20/26Petition 870180152992, of 11/20/2018, p. 20/26

8/12 análise em laboratório. Não existe um custo por análise, sendo o investimento feito apenas no equipamento.8/12 laboratory analysis. There is no cost per analysis, the investment being made only in the equipment.

[0033] O Estado da técnica apresenta aparelhos que avaliam a CEs na lavoura. O invento supera a grande dificuldade de deslocamento na lavoura destes aparelhos ao ser acoplável ao veículo aéreo não tripulado. Além disso não precisa da calibragem antes e durante a leitura em função de variações de fatores como a temperatura. Estudos já tentavam acoplar estes equipamentos às estruturas que deslizavam sobre a lavoura, ou ainda outros equipamentos com rodas e discos lisos ou pontiagudos para solos palhados. Mas nenhum sistema como invento capaz de chegar à lavoura acoplado ao veículo aéreo não tripulado, fazer a leitura de CEs e ainda coletas de amostras em menor quantidade [0034] O estado da técnica revela sistemas de amostragem e análise do solo no local, como o BR 11 2013 018267 9 A2, que também apresenta uma plataforma de perfuração e um espectrômetro de emissão em uma estrutura móvel. Outro pedido que também utiliza a luz (na realidade o laser, ou seja, uma amplificação da luz por emissão estimulada de radiação) é o BR 10 2013 008531 6 A2. Tratase de processo de análise rápida de textura de solos utilizando espectro de emissão de plasma induzido por laser e métodos estatísticos multivariados. O princípio básico desta invenção é o fato das frações texturais do solo: areia, site e argila poderem ser diferenciadas por análise química elementar. Desta forma, por apresentar perfil elementar característico, cada fração textural possui uma assinatura típica na espectroscopia de emissão ótica com plasma induzido por laser (LIBS) que a difere das outras frações e que é extraída por meio de métodos estatísticos multivariados. A principal diferença está no método utilizado, pois estes utilizam um instrumento óptico com luz, já o invento, objeto desta solicitação utiliza a condutividade elétrica. Além disso o presente invento pode ser acoplado ao veículo aéreo não tripulado e fazer a coleta e análise simultânea na lavoura.[0033] The State of the art presents devices that evaluate the FBs in the field. The invention overcomes the great difficulty of displacement in the field of these devices by being coupled to the unmanned aerial vehicle. In addition, you do not need calibration before and during reading due to variations in factors such as temperature. Studies have already tried to couple this equipment to the structures that slid over the field, or even other equipment with smooth or pointed wheels and discs for straw floors. But no system as an invention capable of reaching the field coupled to the unmanned aerial vehicle, reading CEs and still collecting samples in smaller quantities [0034] The state of the art reveals systems for sampling and analyzing the soil at the site, such as the BR 11 2013 018267 9 A2, which also features a drilling platform and an emission spectrometer in a mobile structure. Another order that also uses light (in fact the laser, that is, an amplification of light by stimulated radiation emission) is BR 10 2013 008531 6 A2. It is a process of rapid analysis of soil texture using laser-induced plasma emission spectrum and multivariate statistical methods. The basic principle of this invention is the fact that the textural fractions of the soil: sand, site and clay can be differentiated by elementary chemical analysis. Thus, as it presents a characteristic elementary profile, each textural fraction has a typical signature in laser-induced plasma optical emission spectroscopy (LIBS) that differs from other fractions and is extracted using multivariate statistical methods. The main difference is in the method used, since they use an optical instrument with light, since the invention, object of this request uses electrical conductivity. In addition, the present invention can be coupled to the unmanned aerial vehicle and perform simultaneous collection and analysis in the field.

[0035] O problema técnico a ser resolvido pela invenção, está relacionado à necessidade de inúmeras amostras de solo para realização da análise físico, química e/ou biológica, bem como os decorrentes gastos e tempo despendidos para tais. Dependendo da metodologia, há problemas de compactação do solo e calibração constante do equipamento.[0035] The technical problem to be solved by the invention, is related to the need for numerous soil samples to perform the physical, chemical and / or biological analysis, as well as the resulting expenses and time spent for such. Depending on the methodology, there are problems with soil compaction and constant equipment calibration.

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9/12 [0036] Finalmente a invenção apresenta uma solução para tais problemas já elencados. Os efeitos esperados deste invento envolvem economicidade, eficiência com menor tempo, menor quantidade de amostras necessárias e menor custo, além da sustentabilidade.9/12 [0036] Finally, the invention presents a solution to such problems already listed. The expected effects of this invention involve economy, efficiency with less time, fewer samples needed and less cost, in addition to sustainability.

[0037] Como a invenção é transportada por um veículo aéreo não tripulado, isso possibilita uma avaliação do solo sem precisar usá-lo para locomoção, evitando assim sua compactação, considerada um dos mais graves problemas dos solos agrícolas e responsável pela redução da produtividade das forrageiras, onde as partículas são realocadas no solo obtendo outras formas e tamanho alterados, reduzindo os espaços aéreos e aumento de densidade.[0037] As the invention is transported by an unmanned aerial vehicle, this makes it possible to evaluate the soil without having to use it for locomotion, thus avoiding its compaction, considered one of the most serious problems of agricultural soils and responsible for reducing the productivity of forages, where the particles are relocated on the ground, obtaining other shapes and sizes altered, reducing air spaces and increasing density.

[0038] O Estado da técnica revela que a média resultante, do incremento de produtividade nas áreas avaliadas, foi de 10,39%, demonstrando que a agricultura de precisão pode ser utilizada como uma forma de elevar os índices produtivos, por exemplo, na cultura da soja. A otimização no uso de fertilizantes é um dos fatores que mais afetam este incremento produtivo. Sendo assim a invenção contribui para uma maior produção por área, ajudando a solucionar o problema da falta de alimento e o desmatamento para a abertura de novas áreas agrícola.[0038] The state of the art reveals that the average result, from the increase in productivity in the evaluated areas, was 10.39%, demonstrating that precision agriculture can be used as a way to increase the productive indexes, for example, in soybean culture. Optimization in the use of fertilizers is one of the factors that most affect this productive increase. Thus, the invention contributes to greater production by area, helping to solve the problem of lack of food and deforestation for the opening of new agricultural areas.

[0039] Portanto, a invenção apresenta diferenciais, tais como: sustentabilidade ao não gerar compactação do solo ou danos à cultura (planta), ao evitar interferência na microbiologia, ao atenuar a quantidade de reagentes químicos nas análises laboratoriais e ao melhorar a gestão do uso de fertilizantes, além de possibilitar incremento produtivo; geração de um mapa de CEs; baixo esforço físico do operador; eficiência e custo-benefício. Poderão obter os seguintes efeitos: a diminuição da quantidade de amostras coletadas em 83%, com a redução em 23% do tempo comparado a amostragem do quadriciclo e em 35% do tempo em relação às amostras feitas por pessoa a pé, além de economia aproximada de 75,5% no custo para obtenção de um mapa de fertilidade do solo.[0039] Therefore, the invention presents differentials, such as: sustainability by not generating soil compaction or damage to the crop (plant), by avoiding interference in microbiology, by attenuating the amount of chemical reagents in laboratory analyzes and by improving the management of use of fertilizers, in addition to enabling increased production; generation of an EC map; low physical effort by the operator; efficiency and cost-benefit. They can achieve the following effects: a decrease in the amount of samples collected by 83%, with a reduction of 23% in the time compared to sampling from the ATV and in 35% of the time in relation to samples made by person on foot, in addition to approximate savings 75.5% in cost to obtain a soil fertility map.

[0040] A invenção poderá ser melhor compreendida por meio da descrição detalhada a seguir em consonância com as Figuras em anexo.[0040] The invention can be better understood through the detailed description below in line with the attached Figures.

[0041] A Fig 1 representa o sistema multi-operacional de acionamento remoto [0042] A Fig 2 esboça a Plataforma de Avaliação [0043] A Fig 2a ilustra a Plataforma de Avaliação com vista inferior[0041] Fig 1 represents the remote operating multi-operational system [0042] Fig 2 outlines the Evaluation Platform [0043] Fig 2a illustrates the Evaluation Platform with bottom view

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10/12 [0044] A Fig 3 demonstra o Implemento de Condutividade Elétrica [0045] A Fig 3a o Implemento de Condutividade Elétrica com vista inferior [0046] A Fig 3b o Implemento de Condutividade Elétrica sem as brocas [0047] A Fig 3c ilustra as brocas do Implemento de Condutividade Elétrica [0048] A Fig 4 representa o Implemento de Coleta [0049] A Fig 4a esboça o Implemento de Coleta com vista inferior [0050] A Fig 4b o Implemento de Coleta sem a broca [0051] A Fig 4c representa a broca do Implemento de Coleta [0052] A Fig 4d ilustra a combinação do Implemento de Condutividade Elétrica e de Coleta [0053] A Fig 5 é o sistema multi-operacional de acionamento remoto acoplado à veículo aéreo não tripulado [0054] A Fig 6 é o esquema de funcionamento e integração do implemento de condutividade elétrica acoplado a veículo aéreo não tripulado10/12 [0044] Fig 3 demonstrates the Electrical Conductivity Implement [0045] Fig 3a the Electrical Conductivity Implement with bottom view [0046] Fig 3b the Electrical Conductivity Implement without the drills [0047] Fig 3c illustrates the drills of the Electrical Conductivity Implement [0048] Fig 4 represents the Collection Implement [0049] Fig 4a outlines the Collection Implement with bottom view [0050] Fig 4b the Collection Implement without the drill [0051] Fig 4c represents the Drill of the Collection Implement [0052] Fig 4d illustrates the combination of the Electrical Conductivity and Collection [0053] Fig 5 is the multi-operational remote drive system coupled to the unmanned aerial vehicle [0054] A Fig 6 is the diagram of operation and integration of the electrical conductivity implement coupled to an unmanned aerial vehicle

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0055] O processo de funcionamento deste sistema multi-operacional de acionamento remoto envolve um estudo georeferencial anterior determinando as malhas amostrais. O sistema acoplado ao veículo aéreo não tripulado é acionado para a coleta de amostras em quantidades reduzidas e faz leituras específicas no local, tais como a Condutividade elétrica. Serão feitas análises do solo/águas/fluidos/vegetação simultaneamente às coletas eficientes. Ao terminar, o sistema é teleguiado para o ponto de partida. A invenção ainda poderá, por exemplo, levar as amostras coletadas a fim de realizarem análises complementares em uma central determinada. Todos os dados são submetidos aos estudos geo estatísticos a fim de entregar o mapa do local, como por exemplo, o de fertilidade do solo.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0055] The operating process of this multi-operational remote activation system involves a previous georeferential study determining the sample meshes. The system coupled to the unmanned aerial vehicle is activated to collect samples in reduced quantities and takes specific readings on the site, such as electrical conductivity. Analyzes of soil / water / fluids / vegetation will be carried out simultaneously with efficient collections. When finished, the system is guided to the starting point. The invention may, for example, still take the samples collected in order to carry out complementary analyzes at a specific plant. All data are submitted to geo-statistical studies in order to deliver the site map, such as the soil fertility map.

[0056] A presente invenção trata-se de um sistema multi-operacional de acionamento remoto (Fig 1) com pelo menos um implemento para coleta e/ou análise de solo/águas/flúidos/vegetação, preferencialmente uma plataforma superior de avaliação (Fig 2), um Implemento de condutividade elétrica (Fig 3), um Implemento de coleta (Fig 4) e ou a combinação destes (Fig 4d). Os implementos[0056] The present invention is a remote operating multi-operational system (Fig 1) with at least one implement for collecting and / or analyzing soil / water / fluids / vegetation, preferably a superior evaluation platform (Fig 2), an electrical conductivity implement (Fig 3), a collection implement (Fig 4) and or a combination of these (Fig 4d). The implements

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11/12 são projetados para serem acoplados a veículos aéreos não tripulados (Fig 6). O funcionamento da invenção está esquematizado (Fig 6 e Fig 7).11/12 are designed to be coupled to unmanned aerial vehicles (Fig 6). The operation of the invention is diagrammed (Fig 6 and Fig 7).

[0057] A Plataforma de avaliação - PAS (Fig 2, 2a) apresenta estrutura rígida, preferencialmente de alumínio, que poderá conter componentes selecionados do grupo: motores (4); carreteis com eixo (13); mancais para fixação do eixo do carretel (14); acoplamentos elásticos para o motor e os eixos dos carreteis (15); limpadores de cabo de aço (16); placa controladora (2); sensores (5); fonte de energia (7); elementos de ligação (17), de fixação (13-16) e de conexão elétrica (3).[0057] The Evaluation Platform - PAS (Fig 2, 2a) has a rigid structure, preferably aluminum, which may contain components selected from the group: engines (4); axle reels (13); bearings for fixing the reel axis (14); elastic couplings for the motor and the reel axles (15); steel cable cleaners (16); controller board (2); sensors (5); energy source (7); connecting elements (17), fixing elements (13-16) and electrical connection elements (3).

[0058] O Implemento de condutividade elétrica (I-CEs) (Fig 3, 3a, 3b e 3c), apresenta estrutura rígida, preferencialmente de alumínio, que poderá conter componentes selecionados do grupo: condutivímetro (11); fonte de energia (7), sensor (10), motor (9), elementos de ligação (20), de perfuração (25), de fixação/engrenagens (18,19,21,22-24,26) e de conexão elétrica (8).[0058] The Electrical Conductivity Implement (I-CEs) (Fig 3, 3a, 3b and 3c), has a rigid structure, preferably aluminum, which may contain components selected from the group: conductivity meter (11); power source (7), sensor (10), motor (9), connection elements (20), drilling (25), fixing / gears (18,19,21,22-24,26) and connection electrical (8).

[0059] O Implemento de coleta (I-CS) (Fig 4, 4a, 4b e 4c), apresenta estrutura rígida, preferencialmente de alumínio, que poderá conter componentes selecionados do grupo: recipiente de armazenamento (44), fonte de energia (7), sensor (30), motor (32), elementos de ligação (36), de perfuração (41), de fixação/engrenagens (34,36,37, 38, 39,40, 42, 43, 45, 46, 47) e de conexão elétrica (28).[0059] The collection implement (I-CS) (Fig 4, 4a, 4b and 4c), has a rigid structure, preferably aluminum, which may contain components selected from the group: storage container (44), power source ( 7), sensor (30), motor (32), connecting elements (36), drilling (41), fixing / gears (34,36,37, 38, 39,40, 42, 43, 45, 46 , 47) and electrical connection (28).

[0060] É possível a combinação dos implementos, como o Implemento de coleta e condutividade elétrica (Fig 4d).[0060] It is possible to combine the implements, such as the collection and electrical conductivity implement (Fig 4d).

[0061] Um exemplo de funcionamento do sistema multi-operacional de acionamento remoto, não limitante, seria: I-CEs (Fig 3, 3a, 3b e 3c) conectado a PAS (Fig 2, 2a), uma placa controladora (2) poderá receber o comando de um dos canais do receptor de rádio frequência (1) do veículo aéreo não tripulado; a placa controladora (2) poderá mandar um sinal para o controle/conector elétrico (3) da PAS (Fig 2, 2a), para liberar a energia para os 4 motores (4) descerem a plataforma suspensa, preferencialmente em cabos de aço (17). O sensor de aproximação inferior (5) poderá mandar um sinal para a placa controladora (2) indicando que a PAS (Fig 2, 2a) com o I-CEs (Fig 3, 3a, 3b e 3c) já está no solo. A placa controladora (2) irá mandar um sinal para controle/conector elétrico (3)[0061] An example of operation of the multi-operational system of remote activation, non-limiting, would be: I-CEs (Fig 3, 3a, 3b and 3c) connected to PAS (Fig 2, 2a), a controller board (2) you can receive the command of one of the channels of the radio frequency receiver (1) of the unmanned aerial vehicle; the controller board (2) can send a signal to the control / electrical connector (3) of the PAS (Fig 2, 2a), to release the energy for the 4 motors (4) to descend the suspended platform, preferably on steel cables ( 17). The lower approach sensor (5) can send a signal to the controller board (2) indicating that the PAS (Fig 2, 2a) with the I-CEs (Fig 3, 3a, 3b and 3c) is already on the ground. The controller board (2) will send a signal to the control / electrical connector (3)

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12/12 cortar a energia para os motores (4) e liberar energia para os 5 motores (9) iniciarem a perfuração no solo. O sensor de aproximação (10) do I-CEs (Fig 3, 3a, 3b e 3c) irá mandar um sinal para a placa controladora (2) indicando que as brocas (25) chegarão ao limite de perfuração. A placa controladora (2) irá mandar um sinal para o condutivímetro (11) realizar a medição da CEs. O condutivímetro (11) poderá mandar as informações de leitura de CEs para a placa controladora (2) armazenar os dados. A placa controladora (2) irá mandar um sinal para o controlador/conector elétrico (8) do I-CEs (Fig 3, 3a, 3b e 3c) para liberar a energia para os 5 motores (9) retirarem as brocas (25) do solo; O sensor de aproximação (10) do I-CEs (Fig 3, 3a, 3b e 3c) irá mandar um sinal para a placa controladora (2) indicando que as brocas (25) já estão fora do solo. A placa controladora (2) irá mandar um sinal para o controlador/conector elétrico (8) do I-CEs (Fig 3, 3a, 3b e 3c) para cortar a energia dos 5 motores (9). A placa controladora (2) irá mandar um sinal para o controlador/conector elétrico (3) da PAS (Fig 2, 2a) liberar a energia para os 4 motores (4) para subir a plataforma (Fig 2, 2a). O sensor de aproximação superior (6) da PAS (Fig 2, 2a) irá mandar um sinal para a placa controladora (2) indicando que a plataforma (Fig 2, 2a) já está suspensa e encaixada ao veículo aéreo não tripulado. A placa controladora (2) irá mandar um sinal para o controlador/conector elétrico (3) da PAS (Fig 2, 2a) cortar a energia para os 4 motores (4).12/12 cut the power to the engines (4) and release energy for the 5 engines (9) to start drilling in the ground. The I-CEs approach sensor (10) (Fig 3, 3a, 3b and 3c) will send a signal to the controller board (2) indicating that the drills (25) will reach the drilling limit. The controller board (2) will send a signal to the conductivimeter (11) to measure the CEs. The conductivity meter (11) can send the CE reading information to the controller board (2) to store the data. The controller board (2) will send a signal to the controller / electrical connector (8) of the I-CEs (Fig 3, 3a, 3b and 3c) to release the energy for the 5 motors (9) to remove the drills (25) from soil; The I-CEs approach sensor (10) (Fig 3, 3a, 3b and 3c) will send a signal to the controller board (2) indicating that the drills (25) are already off the ground. The controller board (2) will send a signal to the controller / electrical connector (8) of the I-CEs (Fig 3, 3a, 3b and 3c) to cut the power to the 5 motors (9). The controller board (2) will send a signal to the controller / electrical connector (3) of the PAS (Fig 2, 2a) to release power to the 4 motors (4) to raise the platform (Fig 2, 2a). The PAS upper approach sensor (6) (Fig 2, 2a) will send a signal to the controller board (2) indicating that the platform (Fig 2, 2a) is already suspended and fitted to the unmanned aerial vehicle. The controller board (2) will send a signal to the controller / electrical connector (3) of the PAS (Fig 2, 2a) to cut the power to the 4 motors (4).

Claims

MULTI-OPERATIONAL SYSTEM OF REMOTE ACTIVATION COOPERABLE TO UNIPROVED AIR VEHICLE AND USES

1- Multi-operational remote control system that can be connected to an unmanned aerial vehicle (Fig 1), characterized by having at least one upper evaluation platform (Fig 2), at least one electrical conductivity implement (Fig 3), at least a collection implement (Fig 4) and or a combination of these (Fig 4d).

2- Multi-operational remote control system that can be connected to an unmanned aerial vehicle, according to claim 1, characterized by the Evaluation Platform (Fig 2) having at least: a controller board (2), a power source (7) , a sensor (5), a motor (4), connection elements (17), fasteners (13) and electrical connection (3).

3- Implement of electrical conductivity (Fig 3), according to claim 1, characterized by being preferably activated by the evaluation platform (Fig 2) to measure the electrical conductivity of the sample and contain at least: a conductivity meter (11), a source power (7), a sensor (10), a motor (9), connection elements (20), perforation (25), fixation (21) and electrical connection (8).

4- Collection implement (Fig 4), according to claim 1, characterized by being activated preferably by the evaluation platform (Figure 2) to collect samples and contain at least: a storage container (44), an energy source (7), a sensor (30), a motor (32), connection elements (36), perforation (41), fixation (40) and electrical connection (28).

5- Use of the multi-operational system, as described in claims 1 to 4, characterized by being for sampling and or for preferential analysis of soil, fluids, animals, vegetation, machinery and or constructions.