BR102020014766A2

BR102020014766A2 - environmental monitoring system and modular intelligent sensor systems

Info

Publication number: BR102020014766A2
Application number: BR102020014766-8A
Authority: BR
Inventors: Francisco D?Elia; Christos Stamatopoulous; Dylan Riffle
Original assignee: Bioverse Labs Corp
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2020-11-10

Abstract

É divulgado um sistema de monitoramento ambiental e de cultura agrícola, que compreende uma pluralidade de sensores dispostos em um ambiente. A pluralidade de sensores é configurada para detectar dinamicamente anomalias ambientais (por exemplo, na cultura agrícola) e transmitir dados de saída para um sistema de processamento em comunicação com a pluralidade de sensores. O sistema de processamento é configurado para predizer as anomalias associadas com o monitoramento ambiental ou de cultura agrícola.

An environmental and agricultural culture monitoring system is disclosed, comprising a plurality of sensors arranged in an environment. The plurality of sensors is configured to dynamically detect environmental anomalies (for example, in agricultural culture) and transmit output data to a processing system in communication with the plurality of sensors. The processing system is configured to predict anomalies associated with environmental or agricultural crop monitoring.

Description

ENVIRONMENTAL MONITORING SYSTEM AND MODULAR INTELLIGENT SENSOR SYSTEMS

Reference to Related Deposit Requests

[001] O presente pedido reivindica prioridade ao pedido provisório de patente US 62/842.780 depositado em 03 de maio de 2019, intitulado ENVIRONMENTAL AND CROP MONITORING SYSTEM”, cuja divulgação total é incorporada ao presente pedido como referência.[001] The present application claims priority to the provisional patent application US 62 / 842,780 filed on May 3, 2019, entitled ENVIRONMENTAL AND CROP MONITORING SYSTEM ”, whose full disclosure is incorporated into this application as a reference.

Technique Field

[002] As realizações geralmente se referem a sistemas para monitoramento, identificação e análise de espécies e comunidades biológicas em ambientes, incluindo agricultura.[002] Achievements generally refer to systems for monitoring, identifying and analyzing species and biological communities in environments, including agriculture.

Background of the Invention

[003] A indústria agrícola depende de culturas agrícolas saudáveis para maximizar os lucros. Há uma série de variáveis que impactam a produção de culturas agrícolas, incluindo condições ambientais, a quantidade e a qualidade de nutrientes no ambiente, condição das plantas e a presença de espécies invasoras e benéficas. Adicionalmente, o monitoramento de espécies invasoras e da população é necessário para a avaliação das condições de saúde ambiental.[003] The agricultural industry depends on healthy agricultural crops to maximize profits. There are a number of variables that impact the production of agricultural crops, including environmental conditions, the quantity and quality of nutrients in the environment, the condition of plants and the presence of invasive and beneficial species. Additionally, the monitoring of invasive species and the population is necessary for the assessment of environmental health conditions.

[004] Práticas agrícolas modernas incluem o monitoramento da saúde do campo e a ação em resposta aos dados coletados a partir desse monitoramento para aprimorar a eficiência do campo e crescimento da cultura agrícola. O processo de monitoramento da saúde da cultura agrícola frequentemente exige tempo e trabalho intensivo, dependendo de sistemas humanos para analisar com precisão e detalhadamente um alto volume de culturas agrícolas.[004] Modern agricultural practices include monitoring the health of the field and taking action in response to the data collected from that monitoring to improve the efficiency of the field and the growth of agricultural culture. The process of monitoring agricultural crop health often requires time and labor intensive, depending on human systems to accurately and thoroughly analyze a high volume of agricultural crops.

[005] Estima-se que perdas anuais na produção de alimentos devido apenas a espécies invasoras tenham atingido globalmente US$ 1,4 trilhão. Nas técnicas atuais, soluções para a presença de espécies invasoras incluem a introdução de pesticidas ou outros fatores de mitigação. A indústria agrícola procura continuamente maneiras de detectar a presença de espécies invasoras, o mais cedo possível, para reduzir a perda na produção total das culturas agrícolas, bem como promover espécies importantes que fornecem serviços aos ecossistemas, como polinização.[005] It is estimated that annual losses in food production due only to invasive species have globally reached US $ 1.4 trillion. In current techniques, solutions for the presence of invasive species include the introduction of pesticides or other mitigating factors. The agricultural industry is continually looking for ways to detect the presence of invasive species as early as possible to reduce the loss in total agricultural crop production, as well as to promote important species that provide ecosystem services such as pollination.

Brief Description of the Invention

[006] Esta descrição resumida é fornecida para introduzir uma variedade de conceitos de forma simplificada, que são ainda divulgados na descrição detalhada das realizações. Esta descrição resumida não se destina a identificar os principais conceitos inventivos ou essenciais da matéria em questão reivindicada, nem se destina a determinar o escopo da matéria em questão reivindicada.[006] This short description is provided to introduce a variety of concepts in a simplified way, which are further disclosed in the detailed description of the achievements. This brief description is not intended to identify the main inventive or essential concepts of the matter in question claimed, nor is it intended to determine the scope of the matter in question claimed.

[007] As realizações descritas no presente pedido fornecem um sistema de monitoramento ambiental que inclui recursos de monitoramento de cultura agrícola que compreendem uma pluralidade de sensores dispostos em um ambiente. A pluralidade de sensores é configurada para detectar dinamicamente anomalias na cultura agrícola e ambientais e transmitir os dados de saída para um sistema de processamento em comunicação com a pluralidade de sensores. O sistema de processamento é configurado para predizer as anomalias na cultura agrícola e ambientais. O arranjo de sensores pode ser fornecido em uma armadilha de insetos que tem uma superfície adesiva para capturar o inseto e mantê-lo na mesma. O arranjo de sensores pode capturar imagens do inseto e transmitir as imagens para um módulo de aprendizado de máquina para comparar as imagens com as imagens armazenadas em um banco de dados para identificar o inseto. Nestes, o sistema pode determinar a espécie do inseto e se o inseto é prejudicial ou benéfico para as culturas agrícolas. De maneira similar, o sistema de aprendizado de máquina pode ser usado para determinar infecções na cultura agrícola, deficiências de nutrientes na cultura agrícola, etc.[007] The achievements described in this application provide an environmental monitoring system that includes agricultural crop monitoring features that comprise a plurality of sensors arranged in an environment. The plurality of sensors is configured to dynamically detect anomalies in agricultural and environmental crops and transmit the output data to a processing system in communication with the plurality of sensors. The processing system is configured to predict anomalies in agricultural and environmental crops. The sensor array can be provided in an insect trap that has an adhesive surface to capture the insect and keep it there. The array of sensors can capture images of the insect and transmit the images to a machine learning module to compare the images with the images stored in a database to identify the insect. In these, the system can determine the species of the insect and whether the insect is harmful or beneficial to agricultural crops. Similarly, the machine learning system can be used to determine infections in the crop, nutrient deficiencies in the crop, etc.

[008] Em um aspecto, a pluralidade de sensores é configurada para se mover por todo o ambiente através de um sistema de posicionamento de sensor.[008] In one aspect, the plurality of sensors is configured to move throughout the environment through a sensor positioning system.

[009] Em outro aspecto, o sistema de posicionamento de sensor é composto por pelo menos um dos seguintes: um sistema de cabeamento, um sistema de trilho, um sistema de linha magnética, sensores ópticos, sensores de áudio e sensores de qualidade do ar.[009] In another aspect, the sensor positioning system consists of at least one of the following: a cabling system, a rail system, a magnetic line system, optical sensors, audio sensors and air quality sensors .

[010] Em um aspecto, o sistema de posicionamento de sensor é ainda composto por um ou mais UAV’s configurados para mover pelo menos um sensor por todo o ambiente.[010] In one aspect, the sensor positioning system is still composed of one or more UAV’s configured to move at least one sensor throughout the environment.

[011] Em um aspecto, a pluralidade de sensores é composta por pelo menos um dos seguintes: um sistema GNSS, uma câmera óptica, uma câmera RGBD, uma câmera térmica, uma câmera hiperespectral, um sensor de umidade, um sensor de temperatura, um sensor de pressão ou um sensor de luminosidade, um sensor de CO2 e microfones.[011] In one aspect, the plurality of sensors is composed of at least one of the following: a GNSS system, an optical camera, an RGBD camera, a thermal camera, a hyperspectral camera, a humidity sensor, a temperature sensor, a pressure sensor or a light sensor, a CO2 sensor and microphones.

[012] Em um aspecto, a pluralidade de sensores transmite saída de dados para um banco de dados. O banco de dados é operável em comunicação com um motor de inteligência artificial configurado para identificar comunidade biológica e predizer anomalias ambientais e na cultura agrícola.[012] In one aspect, the plurality of sensors transmit data output to a database. The database is operable in communication with an artificial intelligence engine configured to identify biological communities and predict environmental and agricultural anomalies.

Brief Description of the Figures

[013] Um entendimento completo da presente invenção e as vantagens e características da mesma serão mais facilmente entendidas por referência à seguinte descrição detalhada quando considerada em conjunto com as figuras anexas, em que:[013] A complete understanding of the present invention and its advantages and characteristics will be more easily understood by reference to the following detailed description when considered in conjunction with the attached figures, in which:

[014] A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos do processo de captura de dados, de acordo com algumas realizações;[014] Figure 1 illustrates a block diagram of the data capture process, according to some achievements;

[015] A Figura 2 ilustra um esquema do sistema de monitoramento de cultura agrícola, incluindo um digitalizador automatizado de cultura agrícola, um pacote de sensores, uma interface de análise de condição da planta e uma interface de detecção de ponto crítico, de acordo com algumas realizações;[015] Figure 2 illustrates a schematic of the crop monitoring system, including an automated crop scanner, a sensor package, a plant condition analysis interface and a critical point detection interface, according to some achievements;

[016] A Figura 3 ilustra um esquema do sistema de armadilha com sensor inteligente, de acordo com algumas realizações;[016] Figure 3 illustrates a schematic of the intelligent sensor trap system, according to some achievements;

[017] A Figura 4 ilustra um esquema do sistema de sensor inteligente modular, de acordo com algumas realizações;[017] Figure 4 illustrates a schematic of the modular intelligent sensor system, according to some realizations;

[018] A Figura 5 ilustra um diagrama de blocos do processo de coleta de dados e sistema de posicionamento 3D, de acordo com algumas realizações;[018] Figure 5 illustrates a block diagram of the data collection process and 3D positioning system, according to some achievements;

[019] A Figura 6 ilustra vistas em perspectiva dos sistemas de posicionamento de sensor, incluindo um sistema de cabos, um sistema de trilho e um sistema de linha magnética, de acordo com algumas realizações;[019] Figure 6 illustrates perspective views of sensor positioning systems, including a cable system, a rail system and a magnetic line system, according to some realizations;

[020] A Figura 7 ilustra uma imagem gerada por computador da interface gráfica do usuário para detectar estressores e patógenos de plantas, de acordo com algumas realizações;[020] Figure 7 illustrates a computer generated image of the graphical user interface to detect plant stressors and pathogens, according to some achievements;

[021] A Figura 8 ilustra um fluxograma para os processos de entrada de dados, análise, aprendizado por reforço e visualização de resultados do modelo, de acordo com algumas realizações;[021] Figure 8 illustrates a flow chart for the processes of data entry, analysis, reinforcement learning and visualization of model results, according to some achievements;

[022] A Figura 9 ilustra uma vista em elevação lateral da armadilha de insetos e sensor, de acordo com algumas realizações;[022] Figure 9 illustrates a side elevation view of the insect trap and sensor, according to some realizations;

[023] A Figura 10 ilustra uma vista em perspectiva da armadilha de insetos e sensor, de acordo com algumas realizações;[023] Figure 10 illustrates a perspective view of the insect trap and sensor, according to some achievements;

[024] A Figura 11 ilustra um fluxograma do sistema de aprendizado de máquina, de acordo com algumas realizações;[024] Figure 11 illustrates a flow chart of the machine learning system, according to some achievements;

[025] A Figura 12 ilustra uma captura de tela do sistema de monitoramento de espécies, de acordo com algumas realizações; e[025] Figure 12 illustrates a screen capture of the species monitoring system, according to some achievements; and

[026] A Figura 13 ilustra um esquema do fluxo de dados e sistema de aprendizado de máquina, de acordo com algumas realizações.[026] Figure 13 illustrates a schematic of the data flow and machine learning system, according to some achievements.

Detailed Description

[027] Os detalhes específicos da única realização ou variedade de realizações descritas no presente pedido são para o sistema descrito. Quaisquer detalhes específicos das realizações são usados somente para propósitos de demonstração e nenhuma limitação desnecessária ou inferência deve ser entendida a partir dos mesmos.[027] The specific details of the single achievement or variety of achievements described in this application are for the system described. Any specific details of the achievements are used for demonstration purposes only and no unnecessary limitations or inference should be understood from them.

[028] Antes de descrever em detalhe realizações exemplares, nota-se que as realizações residem principalmente em combinações de componentes relacionados com os sistemas descritos no presente pedido. Em geral, as realizações referem-se a sistemas e métodos para monitoramento, análise e tratamento de um ambiente agrícola. O ambiente agrícola pode incluir um grande ambiente como um campo inteiro de cultura agrícola ao ar livre, estufas fechadas ou semifechadas, ou ser tão pequeno quanto uma única planta.[028] Before describing exemplary achievements in detail, note that the achievements reside mainly in combinations of components related to the systems described in the present application. In general, the achievements refer to systems and methods for monitoring, analyzing and treating an agricultural environment. The agricultural environment can include a large environment such as an entire field of outdoor agricultural culture, closed or semi-closed greenhouses, or be as small as a single plant.

[029] Em algumas realizações, um sistema de monitoramento de cultura agrícola coleta dados de uma pluralidade de sensores posicionados em um arranjo de sensores em um ambiente. A pluralidade de sensores pode ser estática ou pode ser capaz de se mover por todo o ambiente. Em um exemplo, pelo menos uma porção da pluralidade de sensores é engatada com um sistema de cabos fixos para facilitar o movimento da porção da pluralidade de sensores por todo o ambiente para digitalizar de forma autônoma o ambiente quanto às anomalias.[029] In some embodiments, an agricultural crop monitoring system collects data from a plurality of sensors positioned in a sensor array in an environment. The plurality of sensors may be static or may be able to move around the environment. In one example, at least a portion of the plurality of sensors is coupled with a fixed cable system to facilitate the movement of the portion of the plurality of sensors throughout the environment to autonomously scan the environment for anomalies.

[030] O sistema de monitoramento de cultura agrícola pode operar de forma autônoma, sem a necessidade de intervenção do usuário. O sistema pode orientar um ou mais da pluralidade de sensores para se moverem para o local desejado, coletar dados e migrar para um local subsequente.[030] The agricultural crop monitoring system can operate autonomously, without the need for user intervention. The system can direct one or more of the plurality of sensors to move to the desired location, collect data and migrate to a subsequent location.

[031] Em algumas realizações, e em referência à Figura 1, a coleta de dados pode incluir a captura e digitalização de informações com o uso da pluralidade de sensores. Os dados coletados podem incluir imagens de microscópio, imagens terrestres e de curto alcance, imagens aéreas, imagens de satélite, imagens em cores reais (RGB), imagens multiespectrais, imagens hiperespectrais, dados de áudio e imagens térmicas. Em realizações adicionais, os dados podem incluir dados de geolocalização, data, hora e os detalhes técnicos de cada tipo de imagem capturada. Os dados são coletados e agregados, classificados e processados para armazenamento em um banco de dados.[031] In some embodiments, and in reference to Figure 1, data collection may include the capture and digitization of information using the plurality of sensors. The collected data may include microscope images, terrestrial and short-range images, aerial images, satellite images, real color (RGB) images, multispectral images, hyperspectral images, audio data and thermal images. In additional realizations, the data can include geolocation data, date, time and the technical details of each type of captured image. The data is collected and aggregated, classified and processed for storage in a database.

[032] A pluralidade de sensores também pode incluir sistema global de navegação por satélite (GNSS), câmeras ópticas, câmeras RGBD, câmeras térmicas, câmeras hiperespectrais, sensores de umidade, sensores de temperatura, sensores de pressão e sensores de luminosidade.[032] The plurality of sensors can also include global satellite navigation system (GNSS), optical cameras, RGBD cameras, thermal cameras, hyperspectral cameras, humidity sensors, temperature sensors, pressure sensors and light sensors.

[033] Em algumas realizações, a pluralidade de sensores é composta por pelo menos uma câmera hiperespectral e pelo menos uma câmera RGB para facilitar a detecção de anomalias na planta, como respostas adversas a estressores ambientais. Em um exemplo, a pluralidade de sensores detecta alterações na produção de clorofila (reflectância NDVI) e transpiração (temperatura). O sistema pode então correlacionar alterações detectadas para um agente causador.[033] In some embodiments, the plurality of sensors is composed of at least one hyperspectral camera and at least one RGB camera to facilitate the detection of anomalies in the plant, such as adverse responses to environmental stressors. In one example, the plurality of sensors detects changes in chlorophyll production (NDVI reflectance) and transpiration (temperature). The system can then correlate detected changes to a causative agent.

[034] Em algumas realizações, o sistema de monitoramento de cultura agrícola é composto por um sistema de alerta, de modo que mediante detecção de uma anomalia, é transmitido um alerta para notificar os funcionários agrícolas do potencial problema com o ambiente ou culturas agrícolas no mesmo.[034] In some embodiments, the agricultural crop monitoring system consists of an alert system, so that upon detection of an anomaly, an alert is transmitted to notify agricultural officials of the potential problem with the environment or agricultural crops in the same.

[035] A Figura 2 ilustra um sistema de monitoramento de cultura agrícola (100) composto por um digitalizador autônomo de cultura agrícola (200), um pacote de sensores (300), uma interface de análise de condição da planta (400) e uma interface de detecção de ponto crítico (500).[035] Figure 2 illustrates an agricultural crop monitoring system (100) composed of an autonomous agricultural crop digitizer (200), a sensor package (300), a plant condition analysis interface (400) and a critical point detection interface (500).

[036] Em algumas realizações, o sistema de monitoramento de cultura agrícola (100) é composto por um banco de dados para armazenar dados históricos relacionados com o ambiente e culturas agrícolas no mesmo. O sistema (100) pode gerar modelos para predizer pontos críticos antes que eles sejam detectados pela pluralidade de sensores.[036] In some embodiments, the agricultural crop monitoring system (100) consists of a database to store historical data related to the environment and agricultural crops in it. The system (100) can generate models to predict critical points before they are detected by the plurality of sensors.

[037] Com referência à Figura 3, um sensor de armadilha inteligente é configurado para realizar vigilância em tempo real de culturas agrícolas em um ambiente, coletando dados acústicos e de imagens para identificar espécies com precisão usando algoritmos integrados. Adicionalmente, os sensores coletam dados ambientais, como temperatura, umidade, pressão e CO2 para gerar modelos preditivos em conjunto com o sistema de monitoramento de cultura agrícola. Em algumas realizações, múltiplos sensores de armadilha inteligente são configurados para formar uma rede por todo o ambiente. Os sensores de armadilha inteligente são configurados para serem modulares e podem ser dispostos em densidades variadas para se adaptarem aos esquemas específicos de organização ambiental.[037] With reference to Figure 3, an intelligent trap sensor is configured to perform real-time surveillance of agricultural crops in an environment, collecting acoustic and image data to accurately identify species using integrated algorithms. In addition, the sensors collect environmental data, such as temperature, humidity, pressure and CO2 to generate predictive models in conjunction with the crop monitoring system. In some embodiments, multiple smart trap sensors are configured to form a network across the environment. Smart trap sensors are configured to be modular and can be arranged in varying densities to adapt to specific environmental organization schemes.

[038] Em algumas realizações, os sensores de armadilha inteligente podem ser colocados no ambiente externo para detectar a presença de pragas que podem entrar no ambiente.[038] In some embodiments, smart trap sensors can be placed in the external environment to detect the presence of pests that may enter the environment.

[039] A Figura 4 ilustra um arranjo de sensores inteligente modular (600) configurado para capturar dados ambientais e dados da cultura agrícola com o uso de uma pluralidade de sensores em um arranjo. A pluralidade de sensores pode incluir qualquer combinação da pluralidade de sensores descritos acima.[039] Figure 4 illustrates an intelligent modular sensor array (600) configured to capture environmental data and agricultural crop data using a plurality of sensors in an array. The plurality of sensors can include any combination of the plurality of sensors described above.

[040] A Figura 5 ilustra um diagrama de blocos do sistema de monitoramento de cultura agrícola, incluindo um sistema de posicionamento 3D (700), e um dispositivo de computação (720) em comunicação com a pluralidade de sensores (730). A pluralidade de sensores pode se mover livremente no ambiente para coletar os dados ambientais e da cultura agrícola, necessários para pós-processamento pelo sistema de monitoramento de cultura agrícola.[040] Figure 5 illustrates a block diagram of the crop monitoring system, including a 3D positioning system (700), and a computing device (720) in communication with the plurality of sensors (730). The plurality of sensors can move freely in the environment to collect the environmental and agricultural crop data needed for post-processing by the agricultural crop monitoring system.

[041] A Figura 6 ilustra imagens exemplares do sistema de posicionamento de sensor (800) composto por sistemas de cabeamento, sistemas de trilho e sistemas de linha magnética. Além disso, o sistema de posicionamento de sensor pode utilizar drones, tecnologia UAV ou formas similares de implementos de mobilidade por sensor. Em alguns exemplos, pelo menos uma porção da pluralidade de sensores é fixada a um gimbal para reduzir a vibração, permitindo rotação e articulação dos sensores afixados. Sistemas de posicionamento aéreo podem incluir UAV’s multirotor, UAV’s maiores de asa fixa e aeroplanos de asa fixa e/ou helicópteros.[041] Figure 6 illustrates exemplary images of the sensor positioning system (800) composed of cabling systems, rail systems and magnetic line systems. In addition, the sensor positioning system can use drones, UAV technology or similar forms of sensor mobility implements. In some examples, at least a portion of the plurality of sensors is attached to a gimbal to reduce vibration, allowing rotation and articulation of the attached sensors. Aerial positioning systems can include multi-engine UAVs, larger fixed-wing UAVs and fixed-wing airplanes and / or helicopters.

[042] A Figura 7 ilustra uma interface de usuário para um aplicativo móvel (900) composto por um mecanismo de realidade aumentada configurado para detectar anomalias na cultura agrícola. O aplicativo móvel (900) pode estar em comunicação com o sistema de monitoramento de cultura agrícola para determinar anomalias na cultura agrícola e exibir anomalias na cultura agrícola em uma interface gráfica do usuário de um dispositivo de computação.[042] Figure 7 illustrates a user interface for a mobile application (900) composed of an augmented reality mechanism configured to detect anomalies in agricultural culture. The mobile app (900) can be in communication with the agricultural crop monitoring system to determine anomalies in agricultural culture and display anomalies in agricultural culture in a graphical user interface of a computing device.

[043] O aplicativo móvel (900) aprimora a eficiência dos observadores humanos em detectar pragas, patógenos ou estressores de plantas através do uso de software de realidade aumentada para auxiliar na visualização de anomalias na planta, que são, por outro lado, difíceis para um humano detectar.[043] The mobile app (900) improves the efficiency of human observers in detecting pests, pathogens or plant stressors through the use of augmented reality software to assist in the visualization of anomalies in the plant, which are, on the other hand, difficult for a human detects.

[044] Em algumas realizações, o sistema de monitoramento de cultura agrícola está em comunicação com um sistema de identificação de espécies configurado para auxiliar um usuário na produção de mapas semânticos ou temáticos com o uso de algoritmos de inteligência artificial. O sistema também permite a identificação de organismos biológicos no ambiente. A Figura 8 ilustra um fluxograma da entrada de dados, análise, aprendizado por reforço e visualização de resultados do modelo.[044] In some realizations, the agricultural crop monitoring system is in communication with a species identification system configured to assist a user in the production of semantic or thematic maps using artificial intelligence algorithms. The system also allows the identification of biological organisms in the environment. Figure 8 illustrates a flowchart of data entry, analysis, reinforcement learning and visualization of model results.

[045] O conteúdo e/ou dados interagidos, solicitados ou editados em associação com um ou mais dispositivos de computação podem ser armazenadas em diferentes canais de comunicação ou outros tipos de armazenamento. Por exemplo, os dados podem ser armazenados com o uso de um serviço de diretório, um portal da web, um serviço de caixa de correio eletrônico, um depósito de mensagens instantâneas, ou um serviço de rede compilado para gerenciamento pré-carregado e/ou mapas atualizados de campos agrícolas ou ambientes similares. Um dispositivo de computação pode fornecer uma solicitação para uma nuvem/rede, que é então processada por um servidor em comunicação com um provedor externo de dados. A título de exemplo, um dispositivo de computação do cliente pode ser implementado como qualquer um dos sistemas descritos no presente pedido e incorporado em um dispositivo de computação pessoal, um dispositivo de computação tipo tablet e/ou um dispositivo de computação móvel (por exemplo, um smartphone). Qualquer um destes aspectos dos sistemas descritos no presente pedido pode obter conteúdo do provedor externo de dados.[045] The content and / or data interacted, requested or edited in association with one or more computing devices can be stored in different communication channels or other types of storage. For example, data can be stored using a directory service, a web portal, an email mailbox service, an instant messaging depot, or a compiled network service for preloaded management and / or updated maps of agricultural fields or similar environments. A computing device can provide a request to a cloud / network, which is then processed by a server in communication with an external data provider. For example, a customer's computing device can be implemented like any of the systems described in this application and incorporated into a personal computing device, a tablet-like computing device and / or a mobile computing device (e.g. a smartphone). Any of these aspects of the systems described in this application can obtain content from the external data provider.

[046] Em várias realizações, os tipos de redes usados para comunicação entre os dispositivos de computação que compõem a presente invenção incluem, mas não se limitam a, uma internet, uma intranet, redes de área ampla (WAN), rede de área local (LAN), redes privadas virtuais (VPN), dispositivos de comunicação de rádio, redes celulares, provedores de dados baseados em satélites adicionais como a constelação de satélites Iridium que fornece cobertura de voz e dados para telefones via satélite, pagers e transceptores integrados, etc. De acordo com aspectos da presente divulgação, as redes podem incluir uma rede corporativa e uma rede através da qual um dispositivo de computação do cliente pode acessar uma rede corporativa.[046] In various embodiments, the types of networks used for communication between the computing devices that make up the present invention include, but are not limited to, an internet, an intranet, wide area networks (WAN), local area network (LAN), virtual private networks (VPN), radio communication devices, cellular networks, data providers based on additional satellites such as the Iridium satellite constellation that provides voice and data coverage for integrated satellite phones, pagers and transceivers, etc. According to aspects of this disclosure, networks may include a corporate network and a network through which a customer's computing device can access a corporate network.

[047] De acordo com aspectos adicionais, uma rede de cliente é uma rede separada que acessa uma rede corporativa através de pontos de entrada disponíveis externamente, como um gateway, um protocolo de acesso remoto, ou um endereço de internet pública ou privada.[047] According to additional aspects, a client network is a separate network that accesses a corporate network through externally available entry points, such as a gateway, a remote access protocol, or a public or private internet address.

[048] Além disso, as operações lógicas podem ser implementadas como algoritmos em software, firmware, circuito analógico/digital e/ou qualquer combinação dos mesmos, sem se desviar do escopo da presente divulgação. O software, firmware ou sequência similar de instruções de computador podem ser codificadas e armazenadas mediante um meio de armazenamento legível por computador. O software, firmware ou sequência similar de instruções de computador também podem ser codificados em um sinal de onda portadora para transmissão entre dispositivos de computação.[048] In addition, logical operations can be implemented as algorithms in software, firmware, analog / digital circuit and / or any combination thereof, without deviating from the scope of this disclosure. Software, firmware or a similar sequence of computer instructions can be encoded and stored using a computer-readable storage medium. Software, firmware or a similar sequence of computer instructions can also be encoded into a carrier wave signal for transmission between computing devices.

[049] A Figura 9 e Figura 10 ilustram uma armadilha de insetos (900) que tem um componente da armadilha (902) e um arranjo de sensores (904) para capturar informações relacionadas a um inseto que é mantido pelo componente da armadilha (902). O componente da armadilha pode incluir uma superfície (906) que tem um adesivo fornecido na mesma. A superfície (906) pode servir de isca para atrair o inseto antes de prender o inseto à superfície. O adesivo pode incluir qualquer substância conhecida na técnica. Em algumas realizações, o componente da armadilha (902) pode ser uma armadilha protegida para tirar vantagem da tendência do inseto em buscar abrigo em certos meios ambientais, como casca solta de árvores, fendas ou outros meios protegidos do ambiente. O arranjo de sensores (904) podem incluir uma ou mais câmeras para capturar uma imagem de insetos capturados. As imagens podem ser transmitidas para os sistemas de monitoramento ambiental e de cultura agrícola descritos no presente pedido. A imagem pode ser processada por um módulo de aprendizado de máquina para identificar o tipo e espécie do inseto, como pelo uso de um comparador para comparar imagens armazenadas conhecidas de insetos com as imagens transmitidas pelo arranjo de sensores. Poder ser fornecido um módulo computacional por trás de um compartimento frontal (910) para criar dados que contextualizam a imagem que o sensor coleta.[049] Figure 9 and Figure 10 illustrate an insect trap (900) that has a trap component (902) and a sensor array (904) to capture information related to an insect that is maintained by the trap component (902) ). The trap component may include a surface (906) that has an adhesive provided therein. The surface (906) can serve as bait to attract the insect before attaching the insect to the surface. The adhesive can include any substance known in the art. In some embodiments, the trap component (902) may be a protected trap to take advantage of the insect's tendency to seek shelter in certain environmental environments, such as loose bark from trees, crevices or other environmentally protected means. The sensor array (904) can include one or more cameras to capture an image of captured insects. The images can be transmitted to the environmental and agricultural culture monitoring systems described in this application. The image can be processed by a machine learning module to identify the type and species of the insect, such as by using a comparator to compare known stored images of insects with the images transmitted by the sensor array. A computer module can be provided behind a front compartment (910) to create data that contextualizes the image that the sensor collects.

[050] Em algumas realizações, a armadilha de insetos (900) e o conjunto de sensores (904) da mesma pode incluir uma célula solar em comunicação com um painel solar instalado no compartimento frontal da armadilha (200) para aumentar a autonomia do dispositivo, eliminando a necessidade de carregar o dispositivo.[050] In some embodiments, the insect trap (900) and the sensor set (904) of the same can include a solar cell in communication with a solar panel installed in the front compartment of the trap (200) to increase the autonomy of the device , eliminating the need to charge the device.

[051] Em algumas realizações, a armadilha de insetos (900) e o arranjo de sensores (904) pode ser pelo menos parcialmente resistente à água usando prensa-cabos, pasta de silício, e conexões direitas de água entre os componentes permitem que o arranjo de sensores (904) seja instalado na chuva, vento, neve e outras condições potencialmente perigosas.[051] In some embodiments, the insect trap (900) and sensor array (904) can be at least partially water resistant using cable glands, silicon paste, and straight water connections between components allow the sensor array (904) is installed in rain, wind, snow and other potentially dangerous conditions.

[052] Em algumas realizações, o arranjo de sensores (904) pode incluir um módulo de detecção em comunicação operável com o módulo de computação para coletar informações relacionadas às condições ambientais, umidade, níveis de CO2, temperatura e similares.[052] In some embodiments, the sensor array (904) may include a detection module in operable communication with the computing module to collect information related to environmental conditions, humidity, CO2 levels, temperature and the like.

[053] Em algumas realizações, o arranjo de sensores (904) e módulo de detecção podem ser configurados para capturar informações de áudio ambientais para analisar a bioacústica do ambiente. Em um exemplo, o arranjo de sensores (904) é composto por um ou mais microfones posicionados atrás do compartimento do sensor para gerar arquivos de áudio dos sons ambientais em tempo real. Os arquivos de áudio podem ser carregados para o sistema de monitoramento ambiental e de cultura agrícola para contextualizar os dados através da conversão de arquivos de áudio para estereográficos. Modelos de aprendizado de máquina podem ser usados para analisar e identificar as fontes que criaram os sons fornecidos nos arquivos de áudio.[053] In some embodiments, the sensor array (904) and detection module can be configured to capture environmental audio information to analyze the bioacoustics of the environment. In one example, the sensor array (904) consists of one or more microphones positioned behind the sensor compartment to generate audio files of environmental sounds in real time. The audio files can be uploaded to the environmental and agricultural crop monitoring system to contextualize the data by converting audio files to stereographic ones. Machine learning models can be used to analyze and identify the sources that created the sounds provided in the audio files.

[054] A Figura 11 ilustra um diagrama de blocos do sistema de informação, incluindo fontes de dados (1100), tipo de dados (1105), identificação (1110), elementos de armazenamento (1115), processadores (1120), processadores de imagem (1125), mecanismos de interface do usuário (1130) e mecanismos de aprendizado de máquina (1135) para operar as várias funcionalidades descritas no presente pedido.[054] Figure 11 illustrates a block diagram of the information system, including data sources (1100), data type (1105), identification (1110), storage elements (1115), processors (1120), processors. image (1125), user interface mechanisms (1130) and machine learning mechanisms (1135) to operate the various features described in the present application.

[055] A Figura 12 ilustra um painel analítico (1200) que compreende relatórios de biodiversidade, alertas para clientes, configurações de personalização do cliente e informações similares. O painel analítico é configurado para auxiliar a organização dos clientes ou usuários a designar outros usuários para ajudar nas tarefas de coleta de dados arquivados, permitindo a criação de uma equipe para realizar várias funções de monitoramento de cultura agrícola. Relatórios de biodiversidade empregam mapas térmicos de biodiversidade distribuídos espacialmente, gráficos em tempo real e contadores de modo que o cliente receba relatórios precisos sobre a biodiversidade de sua propriedade. Alertas para o cliente permitem que o cliente estabeleça alertas para quando as populações atingem um certo limiar que orienta os sensores a ficarem on-line ou off-line. Os alertas podem ser programados para dar um alarme quando pragas ou contaminantes ambientais aparecem, bem como dar um alarme quando ocorrerem vários eventos ambientais. O cliente pode usar a interface do usuário para personalizar seu painel para exibir vários fatores ambientais ou, do mesmo modo, informações.[055] Figure 12 illustrates an analytical panel (1200) comprising biodiversity reports, alerts for customers, customer customization settings and similar information. The analytical panel is configured to assist the organization of customers or users to designate other users to assist with archived data collection tasks, allowing the creation of a team to perform various agricultural crop monitoring functions. Biodiversity reports employ spatially distributed thermal biodiversity maps, real-time graphics and counters so that the client receives accurate reports on the biodiversity on his property. Customer alerts allow the customer to establish alerts when populations reach a certain threshold that guides sensors to go online or offline. Alerts can be programmed to give an alarm when environmental pests or contaminants appear, as well as to give an alarm when various environmental events occur. The customer can use the user interface to customize their dashboard to display various environmental factors or, likewise, information.

[056] Em algumas realizações, os sistemas de monitoramento ambiental e de cultura agrícola descritos no presente pedido são operáveis em um dispositivo de computação que tem um sistema de aplicativo baixado no mesmo para executar as várias funcionalidades do sistema. O sistema do aplicativo pode armazenar imagens capturadas pelo arranjo de sensores ou da câmera associada ao dispositivo de computação móvel do usuário. O sistema do aplicativo emprega uma interface do usuário para agregar informações do usuário e da organização para contextualizar as informações ambientais coletadas.[056] In some embodiments, the environmental and agricultural crop monitoring systems described in this application are operable on a computing device that has an application system downloaded from it to run the system's various functionalities. The application system can store images captured by the array of sensors or the camera associated with the user's mobile computing device. The application system employs a user interface to aggregate user and organization information to contextualize the collected environmental information.

[057] A Figura 13 ilustra o sistema biodinâmico de precisão (1300) que compreende um ou mais sensores IoT (1310) para agregar informações relacionadas às culturas agrícolas e seus ambientes. Um aplicativo móvel (1320) fornece uma interface de usuário para personalizar a exibição de informações, interagir com as informações e, de outro modo, interagir com o sistema, conforme descrito anteriormente no presente pedido. O módulo de aprendizado de máquina (1325) implementa processos de identificação de insetos e plantas, comparando informações recebidas a partir dos sensores e comparando as informações recebidas com as informações de referência armazenadas. Uma solução biodinâmica é fornecida para os fazendeiros, agricultores, e similares, para fornecer um painel analítico.[057] Figure 13 illustrates the precision biodynamic system (1300) that comprises one or more IoT sensors (1310) to aggregate information related to agricultural crops and their environments. A mobile application (1320) provides a user interface to personalize the display of information, interact with the information and otherwise interact with the system, as described earlier in this application. The machine learning module (1325) implements processes for identifying insects and plants, comparing information received from sensors and comparing information received with stored reference information. A biodynamic solution is provided for farmers, farmers, and the like, to provide an analytical panel.

[058] O sistema é fornecido para a digitalização, automação e desmonetização de serviços de monitoramento de espécies invasivas. Nossas soluções têm aplicabilidade na agricultura interior e exterior em todo o mundo. Nossa solução ajuda os fazendeiros a reduzir o uso de pesticidas, risco de perda de cultura agrícola por espécies invasivas ou doenças, e reduzir o impacto no meio ambiente e, ao mesmo tempo, reduzir os custos operacionais de gestão de pragas, abre possibilidades para promover polinizadores, predadores naturais e sistemas agrícolas mais sustentáveis, como agricultura orgânica e biodinâmica.[058] The system is provided for the digitization, automation and demonetization of invasive species monitoring services. Our solutions are applicable in indoor and outdoor agriculture worldwide. Our solution helps farmers reduce the use of pesticides, risk of loss of agricultural crops due to invasive species or diseases, and reduce the impact on the environment, while at the same time reducing operational costs of pest management, opens up possibilities to promote pollinators, natural predators and more sustainable agricultural systems, such as organic and biodynamic agriculture.

[059] APIs de dados são geradas a partir do conjunto de sensores e dispositivos de uma dada região. O foco é no fornecimento de informações detalhadas para as agências governamentais, meio acadêmico e setor privado sobre as tendências na condição da cultura agrícola, população de insetos, condição climática e previsões baseadas em modelos de aprendizado de máquina ou modelos de aprendizado profundo desenvolvidos para consultar o banco de dados com base em uma determinada área em questão.[059] Data APIs are generated from the set of sensors and devices in a given region. The focus is on providing detailed information to government agencies, academia and the private sector about trends in the condition of agricultural culture, insect population, climatic condition and predictions based on machine learning models or deep learning models developed to consult the database based on a particular area in question.

[060] Muitas realizações diferentes foram divulgadas no presente pedido, em conjunto com a descrição acima e as figuras. Deve-se entender que seria excessivamente repetitivo e ofuscante descrever e ilustrar literalmente cada combinação e subcombinação dessas realizações. Consequentemente, todas as realizações podem ser combinadas de qualquer maneira e/ou combinação, e o presente relatório descritivo, incluindo as figuras, deve ser interpretado de modo a constituir uma descrição completa por escrito de todas as combinações e subcombinações das realizações descritas no presente pedido, e da maneira e do processo para fazer e usar as mesmas, e devem apoiar as reivindicações para essa combinação ou subcombinação.[060] Many different achievements have been disclosed in this application, together with the above description and figures. It must be understood that it would be excessively repetitive and dazzling to describe and literally illustrate each combination and subcombination of these achievements. Consequently, all achievements can be combined in any way and / or combination, and the present specification, including figures, must be interpreted in order to constitute a complete written description of all combinations and sub-combinations of the achievements described in this application , and the manner and process for making and using them, and should support the claims for that combination or subcombination.

[061] Uma substituição equivalente de dois ou mais elementos pode ser feita por qualquer um dos elementos nas reivindicações abaixo ou que um único elemento pode ser substituído por dois ou mais elementos em uma reivindicação. Embora elementos possam ser descritos acima como agindo em certas combinações e mesmo inicialmente reivindicados como tal, entende-se expressamente que um ou mais elementos de uma combinação reivindicada podem ser, em alguns casos, removidos da combinação e que a combinação reivindicada pode ser direcionada a uma subcombinação ou variação de uma subcombinação.[061] An equivalent substitution of two or more elements can be made by any of the elements in the claims below or that a single element can be replaced by two or more elements in a claim. Although elements may be described above as acting in certain combinations and even initially claimed as such, it is expressly understood that one or more elements of a claimed combination may, in some cases, be removed from the combination and that the claimed combination may be targeted at a subcombination or variation of a subcombination.

[062] Será considerado por técnicos no assunto que a presente realização não está limitada ao que foi particularmente apresentado e descrito anteriormente no presente pedido. Uma variedade de modificações e variações são possíveis em vista dos ensinamentos acima sem se afastar das reivindicações a seguir.[062] It will be considered by those skilled in the art that the present realization is not limited to what was particularly presented and described earlier in this application. A variety of modifications and variations are possible in view of the above teachings without departing from the following claims.

Claims

ENVIRONMENTAL MONITORING SYSTEM, characterized by comprising:
a plurality of sensors arranged in an environment, the plurality of sensors configured to dynamically detect anomalies in agricultural and environmental culture;
a processing system in communication with the plurality of sensors, the processing system configured to predict environmental anomalies;
a machine learning mechanism to receive environmental information from an array of sensors and compare, through a comparator, the information received with the information stored in a database to identify environmental information.

SYSTEM according to claim 1, characterized in that the plurality of sensors is provided in an insect trap compartment.

SYSTEM, according to claim 2, characterized in that the insect trap includes an adhesive surface to keep the insect in the insect trap.

SYSTEM, according to claim 1, characterized by the environmental information being composed of agricultural crop species and insect species.

SYSTEM, according to claim 1, characterized in that the plurality of sensors is configured to move throughout the environment through a sensor positioning system.

SYSTEM, according to claim 5, characterized in that the sensor positioning system is composed of at least one of the following:
a cabling system; a rail system;
a magnetic line system; or a fixed pole

SYSTEM, according to claim 6, characterized in that the sensor positioning system is also composed of one or more UAV’s configured to move at least one sensor throughout the environment.

SYSTEM, according to claim 1, characterized in that the plurality of sensors is composed of at least one of the following:
a GNSS system; an optical camera; an RGBD camera; a thermal camera;
a hyperspectral camera; a humidity sensor;
a temperature sensor; a pressure sensor; a light sensor; a CO2 sensor or an audio sensor.

SYSTEM, according to claim 8, characterized by the plurality of sensors transmitting output data to a database.

SYSTEM, according to claim 9, characterized by the database being in operable communication with an artificial intelligence mechanism configured to predict environmental and agricultural anomalies.

MODULAR INTELLIGENT SENSOR SYSTEM, characterized by comprising:
a plurality of sensors arranged in an environment, the plurality of sensors configured to dynamically detect anomalies in agricultural and environmental culture;
a processing system in communication with the plurality of sensors, the processing system configured to predict anomalies in agricultural and environmental culture; and
a mobile application configured to display anomalies in agricultural and environmental culture in a graphical user interface of a computing device.

SYSTEM, according to claim 8, characterized in that the plurality of sensors is configured to move throughout the environment through a sensor positioning system.

SYSTEM according to claim 12, characterized in that the sensor positioning system consists of at least one of the following:
a cabling system; a rail system;
a magnetic line system; or a fixed pole.

SYSTEM, according to claim 13, characterized in that the sensor positioning system is also composed of one or more UAV’s configured to move at least one sensor throughout the environment.

SYSTEM, according to claim 14, characterized in that the plurality of sensors is composed of at least one of the following:
a GNSS system; an optical camera; an RGBD camera; a thermal camera;
a hyperspectral camera; a humidity sensor;
a temperature sensor;
a pressure sensor; a light sensor; a light sensor; a CO2 sensor or an audio sensor.

SYSTEM according to claim 15, characterized by the plurality of sensors transmitting output data to a database.

SYSTEM, according to claim 16, characterized by the database being in operable communication with an artificial intelligence mechanism configured to predict environmental and agricultural anomalies.

MODULAR INTELLIGENT SENSOR SYSTEM, characterized by comprising:
a plurality of sensors arranged in an environment, the plurality of sensors configured to dynamically detect anomalies in agricultural and environmental culture, wherein the plurality of sensors is provided in an insect trap that has at least one adhesive surface to hold the insect;
a processing system in communication with the plurality of sensors, the processing system configured to predict anomalies in agricultural and environmental culture;
a machine learning mechanism for receiving environmental information from a sensor array and comparing, through a comparator, the information received with the information stored in a database to identify environmental information; and
a mobile application configured to display anomalies in agricultural and environmental culture in a graphical user interface of a computing device.

SYSTEM, according to claim 18, characterized in that an analytical panel is provided in a computing device to provide environmental analytics.

SYSTEM, according to claim 19, characterized in that the sensor array is in operable communication with a computing module provided in an insect trap compartment to analyze the environmental information received from the sensor array.

SYSTEM, according to claim 19, characterized in that a mobile application is used to collect optical, audio and video data from the environment or from the insect trap, communicating to the cloud-based data system for environmental analytics.

SYSTEM, according to claim 19, characterized by the big data aggregator software (big data) being used to consult and used to create machine learning models for specific environmental information, including predictions and trends, resulting in a service in the form of an API (Bionetworks).