BR102018072956A2 - Adaptador para automação de dispositivos de detecção, contagem remota, automática e ininterrupta de pragas-alvo e controlador perimetral de lepidópteros - Google Patents
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Abstract
adaptador para automação de dispositivos de detecção, contagem remota, automática e ininterrupta de pragas- alvo e controlador perimetral de lepidópteros o presente invento compreende um adaptador especialmente desenhado para acoplamento às armadilhas existentes no mercado, não havendo a necessidade de qualquer mudança nas mesmas, incluindo a dinâmica de entrada, perfurações e estrutura física. a adaptação compreende em automatizar a detecção, contagem remota de modo contínuo, e controlador perimetral de lepidópteros. sua aplicação é no setor agrícola, dentro das mais distintas culturas e setores, sendo os principais: armazenamento de grãos e, em áreas agrícolas de produção (algodão, soja, milho, feijão, café, cacau, laranja, cana de açúcar, palma africana, entre outros).
Description
RELATÓRIO DESCRITIVO
ADAPTADOR PARA AUTOMAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE DETECÇÃO, CONTAGEM REMOTA, AUTOMÁTICA E ININTERRUPTA DE PRAGASALVO E CONTROLADOR PERIMETRAL DE LEPIDÓPTEROS
CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO
1. O presente invento compreende um adaptador especialmente desenhado para acoplamento às armadilhas existentes no mercado, não havendo a necessidade de qualquer mudança nas mesmas, incluindo a dinâmica de entrada, perfurações e estrutura física. A adaptação compreende em automatizar a detecção, contagem remota de modo contínuo, e controlador perimetral de lepidópteros. Sua aplicação é no setor agrícola, dentro das mais distintas culturas e setores, sendo os principais: armazenamento de grãos e, em áreas agrícolas de produção (algodão, soja, milho, feijão, café, cacau, laranja, cana de açúcar, palma africana, entre outros).
ESTADO DA TÉCNICA
2. O monitoramento de pragas agrícolas é uma atividade de elevado custo operacional e que onera o produtor quando desenvolvida de modo inadequado, acarretando prejuízos na produção e redução da qualidade do produto. O trabalho de monitoramento compreende basicamente em dois princípios, o controle visual direto na produção, e o monitoramento de insetos-praga por meio de armadilhas que atraem os mesmos.
3. No monitoramento visual direto, o profissional analisa diretamente na planta as populações de insetos-praga. Devido à complexidade técnica exigida ao monitorar, como a avaliação da população e o estágio de desenvolvimento da praga, muitos profissionais optam por mudar de atividade, acarretando elevada rotatividade destes e uma dificuldade de formar tais profissionais com conhecimento aprofundado no tema, aumentando a chance de leituras e registros errados. Tal processo é oneroso (treinamentos, custos trabalhistas, entre outros) e passível de erros, devido a falta de especialização de muitos técnicos que o executam. Para reduzir este problema, muito tem se desenvolvido com softwares e aplicações que são instaladas em smartphones e/ou tablets, para que os
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2/8 profissionais que realizam o monitoramento façam a leitura e registro dos insetos-praga, e estas informações então são enviadas a um sistema central que faz a reunião e processamento dos dados, para facilitar a tomada de decisão. No entanto, tal processo ainda é passível do erro humano e também não possui a possibilidade de executar a leitura em tempo real, visto que se desenvolvem com a necessidade de mão de obra no campo.
4. Dentro de outro grupo de monitoramento está o uso de armadilhas, que são estruturas projetadas para atrair e impedir a saída de insetos-praga. As armadilhas são instaladas nas áreas agrícolas e contam com o uso de chamarizes (feromônio, iluminação, entre outros), que atraem os insetos-praga, que ao serem capturados são registrados pelos profissionais ao fazerem a vistoria presencial, geralmente em intervalos semanais. Tal processo é o mais difundido mundialmente, pois facilita o trabalho de monitoramento, mesmo que tenha limitações como a necessidade de mão de obra especializada para sua leitura, registro e interpretação. A estas armadilhas se denominam armadilhas convencionais.
5. O processo de monitoramento, em armadilhas, depende do uso de inseticidas ou ainda com um recipiente de depósito, para armazenamento dos insetos capturados ou mortos e assim realizar a contagem. No entanto, alguns cultivos de grande importância comercial, como o algodão, possuem restrições de uso de inseticidas, sendo assim um grande desafio técnico garantir a real contagem.
6. Atualmente, vem se desenvolvendo novas armadilhas, com desenhos, materiais e formatos diferentes as convencionais, para a instalação de sensores, câmeras, ou outros dispositivos que permitam a leitura automática das populações de insetos-praga a serem monitoradas. Entretanto, estas ainda possuem baixa aceitação de uso, quando comparadas as convencionais, pois seus novos desenhos ainda não foram plenamente testados e não se tem completamente definida a vasta expertise que já existe no uso das armadilhas convencionais, tornando-as susceptíveis aos erros amostrais, gerando desconfiança do usuário final.
7. O adaptador aqui proposto tem a capacidade de ser instalado em armadilhas convencionais, e por seu conjunto de sensores fazer as leituras automaticamente. O fato
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3/8 de ter mais de um sensor, permite que se contabilize os insetos, de acordo com a ordem dos sinais interrompidos, possibilitando ao algoritmo segregar em contagens de entradas e de saídas de insetos. A contagem em ambos sentidos é um grande diferencial proposto, visto que não necessita do uso de inseticidas, para a morte e contagem de insetos, nem de grandes depósitos para armazenamento de insetos. O adaptador facilitará o mecanismo de contagem destes insetos, facilitando as estratégias de intervenção e reduzindo, consideravelmente, o impacto do uso de insumos químicos durante o período produtivo.
8. Na atualidade não existe nenhuma solução que possua a proposta deste pedido, em nenhum dos setores econômicos, que tenham o monitoramento de pragas como foco, principalmente em função de fazer um ajuste fino a algo já amplamente reconhecido, utilizado e adotado, que são as armadilhas convencionais de monitoramento. O adaptador propõe a melhoria de armadilhas já amplamente utilizadas, facilitando a leitura, contagem e envio das informações, automaticamente, de acordo com as capturas realizadas na armadilha convencional.
9. A tecnologia proposta traz às armadilhas convencionais a possibilidade de, a partir da sua instalação, realizar a contagem automática, remota e em tempo real dos insetos capturados. Para tal fim, o adaptador respeita o desenho da armadilha original, especialmente na câmara interna de captura, respeita também a inclinação e as perfurações, que porventura já existam no dispositivo, para sua correta instalação.
10. O adaptador é pequeno e leve o suficiente para não alterar em nada o modo de uso das armadilhas convencionais, sendo capaz de ser usado nos mais diferentes contextos, como campos agrícolas sob as mesmas condições climáticas da armadilha.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
11. Figura 1. Vista completa de um modelo de adaptador (A) e seu suporte (B) para a instalação dos sensores. O suporte (B) apresenta formato cônico, com a mesma angulação do cone da armadilha convencional e com perfurações (P) para permitir a passagem de luz e exalar o feromônio da armadilha, conforme acontece na armadilha convencional. O adaptador (A) também apresenta um formato cúbico com uma plataforma (F) onde são instalados os conjuntos de sensores, item responsável pela automação do processo de
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4/8 leitura do inseto no momento da sua passagem, seja de entrada como de saída da câmara de contagem, via interrupção dos sinais.
12. Figura 2. Vista Frontal, para visualização da secção (R) de entrada do conjunto de sensores. No suporte (B) foram feitas perfurações (P) para a passagem de luz e para exalar o feromônio, como acontece com a armadilha convencional.
13. Figura 3. Vista Superior, para visualizar o canal de passagem (C) do inseto. As dimensões do canal são idênticas às dimensões das armadilhas convencionais, não gerando interferência para a movimentação dos insetos até a câmara de contagem das armadilhas convencionais, variando a dimensão entre 5 mm e 30 cm de extensão.
14. Figura 4. Vista Lateral, para visualizar a secção (R) onde estarão os conjuntos de sensores
15. Figura 5. Corte Vertical Frontal do adaptador (A) e do suporte (B), que respeita a angulação da armadilha convencional e com as perfurações que permitem a passagem de luz e exalação de feromônio pela armadilha. O suporte (B) com as devidas perfurações (P) e o canal de passagem (C) do inseto e a Secção (R) de instalação do conjunto de sensores.
16. Figura 6. Corte horizontal com visão superior do adaptador (A), para visualização da plataforma (F), do canal de passagem (C) do inseto, respeitando a dimensão do sistema da armadilha convencional. B - suporte; P - perfurações.
17. Figura 7. Adaptador (A) com Corte Vertical e Visão Lateral, para visualização do canal de passagem (C) do inseto, que mantêm a dinâmica de passagem, existente na saída da armadilha convencional. B - suporte; P - perfurações.
18. Figura 8. Vista real da montagem da armadilha convencional e do adaptador (A) com o sistema de 2 conjuntos de sensores (S) conectados para a contagem de insetos.
19. Figura 9. Vista real da armadilha convencional com adaptador (A) proposto, em condição de funcionamento, e com destaque para a passagem dos fios que serão conectados aos sensores para o seu correto funcionamento. No exemplo, foi feita a fixação do adaptador (A) com cola plástica, mas a mesma pode ser feita com arame, fio metálico ou presilhas, para conectar as perfurações do suporte (B) (parte cônica) com as perfurações da armadilha convencional (parte cônica).
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20. Figura 10. Vista real da armadilha convencional com adaptador (A) instalado, e com o fechamento realizado e pronto para operação em campo.
21. Figura 11. Gabinete plástico para equipamentos eletrônicos (D) para instalação dos componentes elétricos e eletrônicos que ficarão ligados ao adaptador com sensores.
22. Figura 12. Sistema armadilha/adaptador completo e em operação em campo, com gabinete plástico para equipamentos eletrônicos conectado a todos componentes elétricos e eletrônicos e ao adaptador com os respectivos sensores, devidamente, instalados.
23. Figura 13. Modelo de adaptador (A), com suporte (B), perfurações (P), sensores (S) instalados próximos ao canal de passagem (C) do inseto, e tampa (T) de proteção.
24. Figura 14. Modelo de adaptador (A), com armadilha (O), sensores (S) conectados, canal de passagem (C) do inseto, suporte (B) e simulação dos sinais (V) dos sensores, onde ocorrerá a contagem por interrupção dos mesmos.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
25. A tecnologia aqui proposta compreende um adaptador, especialmente desenhado para o acoplamento em armadilhas convencionais, não havendo a necessidade de qualquer mudança nas mesmas, incluindo a dinâmica de entrada dos insetos-praga, perfurações e estrutura física.
26. Este adaptador compreende uma estrutura plástica adaptável a cada formato de armadilha convencional, sendo um dispositivo adaptado às dimensões das armadilhas convencionais para contagem de insetos-praga, no qual é encaixado pela sua base à armadilha. O inseto então ao passar pela armadilha é conduzido diretamente pelo canal do dispositivo, onde, logo estão posicionados sensores, emissores de sinais constantes, que ao serem interrompidos pela passagem do inseto realizam a contagem automática e remota dos mesmos. Os insetos são armazenados na câmara de contagem, de modo idêntico ao sistema sem o adaptador. Adicionalmente, o adaptador conta com um slot para a instalação de um sensor ultrassônico, que faz o controle perimetral de lepidópteros, por meio da mimetização de seu predador natural (morcegos).
27. O adaptador proposto trata-se, portanto, de um dongle que permite aperfeiçoar o sistema de contagem da armadilha convencional, via uso de sensores.
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DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
28. O adaptador (A) é uma estrutura modular plástica rígida, de material do tipo ABS ou semelhante, de formato ajustável à armadilha, com canal de passagem (C) do inseto, variando de coloração de acordo ao inseto-praga e armadilha que atue, sustentado por uma base, denominada suporte (B), com perfurações (P) no sentido vertical em toda sua estrutura, permitindo a passagem de luz, e exalação de feromônio/chamariz e a possibilidade de fixação do mesmo na estrutura da armadilha convencional, respeitandose a mesma angulação, entre 0° e 90°, da armadilha convencional. A abertura da passagem de insetos-praga do adaptador (A) é idêntica ao da armadilha convencional, variando entre 5mm e 30cm. Ao longo do canal de passagem (C) do inseto, é projetada uma extensão, onde o conjunto de sensores (S) é instalado. Esta extensão pode ter de 0,5 cm a 30 cm. O suporte (B) do adaptador (A) tem formato idêntico à da armadilha convencional, com diâmetro de 2,5cm e altura de 2 cm.
29. O adaptador (A) é fixado à armadilha convencional, por onde o inseto se deslocará até a saída na câmara de captura da armadilha convencional, visto que seu interesse está pelo feromônio dentro da câmara.
30. O inseto ao se deslocar pelo canal (C) de passagem, interrompe o sinal do conjunto de sensores (S), posicionados em uma secção (R) perpendicularmente a esta passagem. Os sensores (S), localizados em uma plataforma (F), utilizados no adaptador (A) podem ser do tipo elétricos, óticos, mecânicos e/ou magnéticos, como infravermelho, piezoelétrico, bioimpedância, temperatura, umidade, chave switch, ultrassônico entre outros, dependendo do inseto-praga a ser monitorado. Estes são alimentados por baterias de 3,3V e 5V, com capacidade de carga de 2.000mAh a 100.000mAh, e conectados por fios metálicos até o microcontrolador, que está dentro de um gabinete plástico (D) de armazenamento dos componentes elétricos e eletrônicos. O gabinete plástico (D) é feito de material plástico rígido, de material do tipo ABS ou semelhantes a esse, impermeável e resistente a raios UV, e instalada logo abaixo da armadilha convencional, separadamente.
31. O microcontrolador instalado pode ser do tipo Arduino ou ESP, ou semelhantes a esses, constituído de um núcleo de processador, memória e suporte que recebe os sensores
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7/8 programáveis, processa a informação recebida e envia para o módulo de comunicação, que transmite a informação através da rede de dados. O inseto ao entrar na armadilha e passar pelo primeiro sensor, interrompe o sinal, e depois ao passar pelo segundo sensor, também interrompendo o sinal, faz que o algoritmo reconheça 1 contagem de entrada na câmara de captura. O caminho reverso, passando pelo segundo sensor, interrompendo o sinal, e depois o primeiro sensor, interrompendo o sinal, faz com que o algoritmo reconheça 1 contagem de saída.
32. O algoritmo também está projetado para que em determinados momentos do dia, as contagens realizadas e armazenadas na memória eletrônica do microcontrolador, sejam enviadas via sinais de ampla distância e baixa potência (LPWAN - low-power wide-area network), como por exemplo Sigfox ou LoRa ou semelhantes a esses, a uma plataforma web central (website), que recebe os dados e os envia para um software de gerenciamento de dados que fará o armazenamento e tratamento da informação de contagem de cada armadilha instalada.
33. O software de gerenciamento dos dados captados, contabiliza toda as informações recebidas e projeta os resultados em mapas de calor, tabelas e relatórios, para o usuário, que em tempo real, saiba o número de insetos que entraram e que saíram, em cada armadilha geograficamente identificadas, e que tenham o adaptador instalado, auxiliando a tomada de decisão.
EXPERIMENTOS DE DEMONSTRAÇÃO
34. O adaptador proposto tem seu protótipo já desenvolvido e testado a nível laboratorial, para o inseto-praga Bicudo do Algodoeiro (Anthonomus grandis).
35. O teste laboratorial consistiu em:
- 1 armadilha funcionando com o adaptador instalado.
- Soltura de 1 inseto, bicudo do algodoeiro, e observação da sua entrada na câmara,
- Retirada do adaptador e repetição do teste de entrada do inseto
- Observação e apontamentos.
36. No experimento laboratorial, montou-se 2 armadilhas, uma convencional e uma com o adaptador instalado, e essas armadilhas foram colocadas em um ambiente aberto,
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8/8 dentro de caixas plásticas transparentes, com 30 insetos dentro de cada caixa. Ao final de cada dia realizou-se a retirada e a contagem dos insetos capturados na câmara de contagem das armadilhas, e depois fazia-se a troca das armadilhas de uma caixa para a outra. O experimento foi conduzido por 6 dias. De acordo com os dados da tabela 1, o adaptador não representou obstáculos para a passagem do inseto para dentro da câmara de contagem, mostrando-se como um elemento inerte ao funcionamento da armadilha convencional, com a vantagem de aumentar a eficácia de contagem, automatizando o processo, seu objetivo fim.
37. Tabela 1: Contagem de Insetos em Teste Comparativo de Armadilha Convencional e com Adaptador.
| Armadilha | Dia 1 | Dia 2 | Dia 3 | Dia 4 | Dia 5 | Dia 6 |
| Convencional | 20 | 13 | 23 | 26 | 25 | 12 |
| Convencional + Adaptador | 18 | 16 | 21 | 22 | 28 | 14 |
38. Adicionalmente, como não altera o funcionamento de uma armadilha convencional, mundialmente utilizada, cria-se a possibilidade de a partir deste adaptador automatizar o processo de identificação e contagem do inseto imediatamente após sua instalação.
CONCLUSÃO
39. O adaptador complementa a atividade de monitoramento de insetos-pragas, por meio de armadilhas, cujo uso é amplamente realizado mundialmente. As armadilhas já em uso, geram uma base de informação e de confiança no desenvolvimento das atividades produtivas, mas que paralelamente, sofrem de limitações logísticas e humanas, devido a impedimentos diversos para o monitoramento em grandes áreas e dificultando a tomada de decisão.
40. As armadilhas convencionais, com respostas analógicas e dependentes de monitoramento manual, passam a ser automaticamente convertidas em ferramentas automáticas, com respostas instantâneas e mantendo toda mesma dinâmica e performance de funcionamento.
Claims (7)
- Reivindicações1. Adaptador caracterizado por compreender uma estrutura modular plástica rígida, de formato ajustável à armadilha de monitoramento de insetos; com um canal de passagem (C) do inseto semelhante ao da armadilha que se instala; sustentado por um suporte (B), com perfurações (P); alimentado por baterias de recarregáveis; conectados por fios metálicos ao microcontrolador, e armazenados em gabinete plástico para equipamentos eletrônicos (D).
- 2. Adaptador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estrutura modular de plástico rígida ser de material do tipo ABS, ou semelhantes a esse, ter coloração variante de acordo com o inseto-praga, e possuir uma abertura em sua base variando entre 5mm e 30cm.
- 3. Adaptador, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por o canal de passagem (C) do inseto possuir um conjunto de sensores e extensão entre 0,5cm e 30cm.
- 4. Adaptador, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por o suporte (B) ter condição de correto acoplamento à armadilha convencional, respeitando dimensões (diâmetro de 2,5cm e altura de 2 cm) e angulação (entre 0° e 90°), não gerando nenhuma alteração física na mesma.
- 5. Adaptador, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por as baterias de recarregáveis serem de 3,3V a 5V, com capacidade de carga de 2.000mAh a 100.000mAh.
- 6. Adaptador, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por o microcontrolador ser do tipo Arduino ou ESP, ou semelhantes a esses; compreender um núcleo de processador, memória e suporte de um conjunto de sensores (S) programáveis, que podem ser do tipo elétricos, óticos, mecânicos e/ou magnéticos, como infravermelho, piezoelétrico, bioimpedância, temperatura, umidade, chave switch, ultrassônico entre outros; processamento dos dados recebidos; e envio ao módulo de comunicação remota via sinais de ampla distânciaPetição 870190080665, de 19/08/2019, pág. 12/242/2 e baixa potência (LPWAN - low-power wide-area network), como Sigfox ou LoRa, ou semelhantes a esses.
- 7. Adaptador, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por a gabinete plástico (D) ser de material plástico rígido, impermeável e resistente a raios UV, e instalada junto da armadilha convencional, separadamente.
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