BR112015028728B1 - método para estimar umidade do solo em um campo - Google Patents
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Abstract
SISTEMA PARA MONITORAMENTO DE UMIDADE DO SOLO. A presente invenção refere-se a sistemas, métodos e aparelhos para medição de umidade. Em algumas modalidades, uma medição de refletância é corrigida com base em um mapa de características do solo. Em outras modalidades, uma primeira medição de refletância em uma primeira profundidade é corrigida com base em uma segunda medição de refletância em uma segunda profundidade.
Description
[0001] Nos últimos anos, custos de produção crescentes e um interesse crescente em práticas agrícolas de precisão têm levado ao de-senvolvimento de medição de umidade no campo. Entretanto, sistemas existentes geram estimativas de umidade que mudam com variáveis diferentes de verdadeira medição de umidade. Assim, há uma carência na técnica de sistemas, métodos e aparelhos para monitoramento de umidade do solo aprimorados.
[0002] A Figura 1 é uma vista de topo de uma modalidade de plan-tadeira agrícola.
[0003] A Figura 2 é uma vista de elevação lateral de uma modalidade de uma unidade de fileira de plantadeira.
[0004] A Figura 3 ilustra esquematicamente uma modalidade deum sistema de monitoramento de solo.
[0005] A Figura 4 ilustra uma modalidade de um mapa de características do solo.
[0006] A Figura 5 ilustra uma modalidade de um processo paracorrigir uma medição de solo com base no tipo de solo.
[0007] A Figura 6 ilustra uma modalidade de um processo paracorrigir uma medição de refletância do solo com base no tipo de solo.
[0008] A Figura 7 ilustra uma modalidade de um processo paracorrigir uma medição de refletância do solo com o uso de um mapa de medição de solo.
[0009] A Figura 8 ilustra uma modalidade de um processo paracorrigir uma medição de refletância do solo com base em uma segunda medição de característica do solo.
[0010] A Figura 9 ilustra uma modalidade de um processo para corrigir uma medição de refletância do solo com base em um tipo de solo e em uma segunda medição de característica do solo.
[0011] A Figura 10 ilustra uma modalidade de um processo paracorrigir uma medição de refletância do solo com base em uma segun-damedição de refletância do solo.
[0012] A Figura 11 ilustra uma modalidade de um processo paracorrigir uma medição de refletância do solo feita em múltiplos tamanhos de onda com o uso de uma segunda medição de refletância do solo feita em múltiplos tamanhos de onda.
[0013] A Figura 12 ilustra uma modalidade de um mapa de umidade do solo.
[0014] A Figura 13 ilustra uma modalidade de um sensor de con-dutividade elétrica.
[0015] Agora com referência aos desenhos, em que numerais dereferência semelhantes designam partes idênticas ou correspondentes em todas as diversas vistas, A Figura 1 ilustra um trator 5 puxando um implemento agrícola, por exemplo, uma plantadeira 10, que compreende uma barra de ferramentas 14 que suporta operacionalmente múltiplas unidades de fileira 200. Um monitor de implemento 50 que preferencialmente inclui uma unidade de processamento central (“CPU”), memória e interface gráfica de usuário (“GUI”) (por exemplo, uma interface de tela sensível ao toque) fica localizado preferencialmente na cabine do trator 5. Um receptor de sistema de posicionamento global (“GPS”) 52 preferencialmente é montado no trator 5.
[0016] Passando para a Figura 2, é ilustrada uma modalidade naqual a unidade de fileira 200 é uma unidade de fileira de plantadeira. A unidade de fileira 200 é preferencialmente conectada de forma articulada à barra de ferramentas 14 por uma ligação paralela 216. Um atu-ador 218 é disposto preferencialmente para aplicar força de elevação e/ou abaixamento sobre a unidade de fileira 200. Uma válvula solenoide 390 fica preferencialmente em comunicação fluida com o atuador 218 para modificar a força de elevação e/ou abaixamento aplicada pelo atuador. Um sistema de abertura 234 preferencialmente inclui dois discos de abertura 244 montados de forma rolante em um haste que se estende para baixo 254 e disposto para abrir uma vala em formato de v 38 no solo 40. Um par de rodas reguladoras 248 é apoiado de forma articulada por um par de braços de roda reguladora 260 correspondentes; a altura das rodas reguladoras 248 relativa aos discos de abertura 244 determina a profundidade da vala 38. Um balancim de ajuste de profundidade 268 limita o deslocamento para cima dos braços de roda reguladora 260 e, portanto o deslocamento para cima das rodas reguladoras 248. Um atuador de ajuste de profundidade 380 é configurado preferencialmente para modificar uma posição do balan- cim de ajuste de profundidade 268 e, portanto a altura das rodas reguladoras 248. O atuador 380 é preferencialmente um atuador linear montado na unidade de fileira 200 e acoplado de forma articulada a uma extremidade superior do balancim 268. Em algumas modalidades o atuador de ajuste de profundidade 380 compreende um dispositivo tal como aquela descrito no Pedido de Patente Internacional no PCT/US2012/035585, cuja descrição é incorporada ao presente documento a título de referência. Um codificador 382 é configurado preferencialmente para gerar um sinal relacionado à extensão linear do atuador 380; deve ser avaliado que a extensão linear do atuador 380 é relacionada à profundidade da vala 38 quando os braços de roda reguladora 260 estão em contato com o balancim 268. Um sensor de força de abaixamento 392 é configurado preferencialmente para gerar um sinal relacionado à quantidade de força imposta pelas rodas reguladoras 248 sobre o solo 40; em algumas modalidades o sensor de força de abaixamento 392 compreende um pino instrumentado em volta do qual o balancim 268 é acoplado de forma articulada à unidade de fileira 200, tal como aqueles pinos instrumentado descritos no Pedido de Patente no US 12/522.253 copendente do requerente (Pub. no US2010/0180695), cuja descrição é incorporada ao presente documento a título de referência.
[0017] Continuando com referência à Figura 2, um medidor desemente 230, tal como aquele descrito em Pedido de Patente Internacional no PCT/US2012/030192 copendente do requerente, cuja descrição é incorporada ao presente documento a título de referência, é disposto preferencialmente para depositar sementes 42 de uma tre- monha 226 para dentro da vala 38, por exemplo, através de um tubo de semente 232 disposto para guiar as sementes em direção à vala. Em algumas modalidades, o medidor é ativado por um acionador elétrico 315 configurado para acionar um disco de semente dentro do medidor de semente. Em outras modalidades, o acionador 315 pode compreender um acionador hidráulico configurado para acionador o disco de semente. Um sensor de semente 305 (por exemplo, um sensor de semente óptico ou eletromagnético configurado para gerar um sinal que indica a passagem de uma semente) é montado preferencialmente no tubo de semente 232 e disposto para enviar de ondas de luz ou eletromagnéticas através do percurso das sementes 42. Um sistema fechamento 236 que inclui uma ou mais rodas de fechamento é acoplado de forma articulada à unidade de fileira 200 e configurado para fechar a vala 38.
[0018] Passando para a Figura 3, um sistema de controle de profundidade e de monitoramento de solo 300 é ilustrado esquematicamente. O monitor 50 fica preferencialmente em comunicação elétrica com componentes associados com cada unidade de fileira 200 que incluem os acionadores 315, os sensores de semente 305, o receptor de GPS 52, os sensores de força de abaixamento 392, as válvulas 390, os atuadores de ajuste de profundidade 380, os codificadores de atuador de profundidade 382 (e, em algumas modalidades, sensores de profundidade real 385 tal como aqueles descritos no Pedido de Patente Provisório no US 61/718073 copendente do requerente, incorporado a título de referência ao presente documento), e as válvulas sole-noides 390. Em algumas modalidades, particularmente aquelas nas quais cada medidor de semente 230 não é acionado por um acionador individual 315, o monitor 50 também fica preferencialmente em comunicação elétrica com embreagens 310 configuradas para acoplar operacionalmente de forma seletiva o medidor de semente 230 ao aciona- dor 315.
[0019] Continuando com referência à Figura 3, o monitor 50 preferencialmente fica em comunicação elétrica com um modem celular 330 ou outro componente configurado para colocar o monitor 50 em comunicação de dados com a Internet, indicado pelo numeral de referência 335. Por meio da conexão de Internet, o monitor 50 preferencialmente recebe dados a partir de um servidor de dados de solo 345. O servidor de dados de solo 345 inclui preferencialmente arquivos de mapa de solo (por exemplo, arquivos de formato) que associam tipos de solo (ou outras características de solo) a localizações no GPS. Em algumas modalidades, os arquivos de mapa de solo são armazenados na memória do monitor 50. Um mapa de solo exemplificativo 400 é ilustrado na Figura 4. O mapa de solo 400 compreende um mapa de tipo de solo no qual polígonos de tipo de solo 402-1, 402-2, 402-3, 402-4 dentro de um limite de campo 404 são associados a tipos de solo 412, 414, 410, 412, respectivamente.
[0020] Retornando para a Figura 3, o monitor 50 também fica preferencialmente em comunicação elétrica com um ou mais sensores de temperatura 360 montados na plantadeira 10 e configurados para ge- rar um sinal relacionado à temperatura de solo que está sendo trabalhado pelas unidades de fileira de plantadeira 200. Em algumas modalidades um ou mais dos sensores de temperatura 360 compreende termopares dispostos para tocar o solo como descrito no Pedido de Patente Provisório no US 61/783.591 copendente do requerente (“o pedido ‘591”), cuja descrição é incorporada em sua totalidade ao presente documento a título de referência; nessas modalidades os sensores de temperatura 360 preferencialmente tocam o solo no fundo da vala 38. Em outras modalidades, um ou mais dos sensores de temperatura 360 podem compreender um sensor disposto e configurado para medir a temperatura do solo sem contatar o solo como descrito no Pedido de Patente Internacional no PCT/US2012/035563, cuja descrição é incorporada em sua totalidade ao presente documento a título de referência.
[0021] Com referência à Figura 3, o monitor 50 preferencialmentefica em comunicação elétrica com um ou mais sensores de umidade 350 montados na plantadeira 10 e configurados para gerar um sinal relacionado à temperatura de solo que está sendo trabalhado pelas unidades de fileira de plantadeira 200. Em algumas modalidades, o sensor de umidade 350 compreende um sensor de refletância tal como aquele descrito na Patente no US 8.204.689 (“o pedido ‘689”), incorporado ao presente documento a título de referência. Nessas modalidades, o sensor de umidade 350 preferencialmente é montado na haste 254 da unidade de fileira 200 e disposto para medir a umidade do solo no fundo da vala 38, preferencialmente em uma posição longitudinalmente à frente do tubo de semente 232. O monitor 50 fica preferencialmente em comunicação elétrica com um ou mais sensores de umi-dade de segunda profundidade 352. O sensor de umidade de segunda profundidade 352 compreende preferencialmente um sensor de refle- tância tal como aquele descrito no pedido ‘689, disposto para medir a umidade do solo em uma profundidade na qual é esperada leitura de umidade consistente. Em algumas modalidades o sensor de umidade de segunda profundidade 352 é disposto para medir a umidade do solo a uma profundidade maior do que a usada para plantar, tal como entre 7,5 e 15 centímetros (3 e 6 polegadas) e preferencialmente aproximadamente 10 centímetros (4 polegadas) abaixo da superfície do solo. Em outras modalidades o sensor de umidade de segunda profundidade 352 é disposto para medir a umidade do solo em uma pro-fundidade menor do que a usada para plantar, tal como entre 0,65 centímetros e 2,5 centímetros (0,25 polegada e 1 polegada) e preferencialmente aproximadamente 1,25 centímetro (0,5 polegada) abaixo da superfície do solo. O sensor de umidade de segunda profundidade 352 é disposto preferencialmente para abrir um vala deslocada lateralmente das valas 38 abertas pelas unidades de fileira 200.
[0022] Com referência à Figura 3, o monitor 50 fica preferencialmente em comunicação elétrica com um ou mais sensores de conduti- vidade elétrica 365. O sensor de condutividade elétrica 365 compreende preferencialmente um ou mais eletrodos dispostos para cortar na superfície do solo tal como os sensores descritos nas Patentes nos US. 5.841.282 e US 5.524.560, ambas as quais são incorporadas em sua totalidade ao presente documento a título de referência. Outra modalidade do sensor de condutividade elétrica 365 é ilustrada na Figura 13. O sensor de condutividade elétrica 365 inclui preferencialmente um ou mais discos de abertura condutivos 1330 dispostos para cortar o solo. Os discos 1330 preferencialmente são montados de forma rolante em um suporte 1340 em volta de um rolamento 1332. O rolamento 1332 fica preferencialmente em contato elétrico com os discos de abertura 1330, mas isolado eletricamente do suporte 1340, por exemplo, sendo montado dentro de um material isolante. O rolamento 1332 fica prefe-rencialmente em comunicação elétrica com o monitor 50 por meio de uma ligação elétrica 1334. Uma ou mais rodas reguladoras 1320 são preferencialmente montadas de forma rolante no suporte 1340 e dispostas para andar ao longo da superfície do solo 40, determinando a profundidade de uma vala 39 aberta pelos discos de abertura 1330. O suporte 1340 é montado preferencialmente na barra de ferramentas 14 por uma disposição de braço paralelo 1316. Os discos de abertura 1330 preferencialmente são impelidos em contato com o solo por uma mola 1318 montada na disposição de braço paralelo 1316. Em ainda outra modalidade do sensor de condutividade elétrica 365, os discos de abertura 244 da unidade de fileira 200 são montados de forma rolante na haste 254 por um eixo; o eixo fica preferencialmente em con-tatoelétrico com os discos de abertura 244, mas isolado eletricamente da haste 254, por exemplo, sendo montado dentro de um material iso- lante. O eixo fica preferencialmente em comunicação elétrica com o monitor 50.
[0023] Com referência à Figura 3, o monitor 50 fica preferencialmente em comunicação elétrica com um ou mais sensores de pH 355. Em algumas modalidades o sensor pH 355 é puxado por um trator ou por outro implemento (por exemplo, um implemento de cultivo) de modo que os dados sejam armazenados no monitor 50 para uso posterior. Em algumas dessas modalidades, o sensor de pH 355 é similar àquele descrito na Patente no US 6.356.830. Em algumas modalidades, o sensor de pH 355 é montado na barra de ferramentas 14, preferencialmente em uma posição deslocada lateralmente a das unidades de fileira 200.
[0024] Passando para a Figura 5, um processo 500 para corrigiruma medição de solo com um mapa de solo é ilustrado. Na etapa 505, o monitor 50 determina preferencialmente a localização no GPS da plantadeira 10. Na etapa 510, o monitor 50 preferencialmente obtém uma medição de solo próximo à localização obtida no GPS. Na etapa 515, o monitor 50 preferencialmente acessa um mapa de solo tal como o mapa de tipo de solo 400 descrito no presente documento e ilustrado na Figura 4. Na etapa 520, o monitor 50 preferencialmente determina uma característica do solo tal como um tipo de solo na localização no GPS, por exemplo, determinando-se o tipo de solo associado à localização no GPS dentro do mapa de tipo de solo 400. Na etapa 525, o monitor 50 preferencialmente determina uma correção de medição de solo associada à característica do solo (por exemplo, tipo de solo) na localização no GPS. Por exemplo, o monitor 50 pode ter uma tabela armazenada em memória que inclui múltiplas correções de medição de solo, cada uma associada a uma característica do solo (por exemplo, tipo de solo). Na etapa 530, o monitor 50 preferencialmente aplica a correção de medição de solo à medição de solo, por exemplo, adicionando a correção de medição de solo à medição de solo. Na etapa 535, o monitor 50 preferencialmente associa a medição de solo corrigidaà localização no GPS, por exemplo, armazenando a medição de solo corrigida em uma matriz de dados juntamente com a localização no GPS. Na etapa 540, o monitor 50 preferencialmente exibe um mapa da medição de solo corrigida.
[0025] Passando para a Figura 6, um processo 600 para corrigiruma medição de umidade baseada em refletância com um mapa de solo é ilustrado. Na etapa 605, o monitor 50 preferencialmente determina a localização no GPS da plantadeira 10. Na etapa 610, o monitor 50 preferencialmente obtém uma medição de refletância do solo (ou seja, um valor de refletância, medido como uma porcentagem) próximo à localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. Na etapa 615, o monitor 50 preferencialmente acessa um mapa de solo tal como o mapa de tipo de solo 400 descrito no presente documento e ilustrado na Figura 4. Na etapa 620, o monitor 50 preferencialmente determina uma característica do solo tal como um tipo de solo na localização no GPS, por exemplo, determinando-se o tipo de solo associadoà localização no GPS dentro do mapa de tipo de solo 400. Na etapa 625, o monitor 50 preferencialmente determina uma correção de medição de refletância do solo associada à característica do solo (por exemplo, tipo de solo) na localização no GPS. Por exemplo, o monitor 50 pode ter um tabela armazenada em memória que inclui múltiplas correções de medição de refletância do solo, cada uma associada a uma característica do solo (por exemplo, tipo de solo). Em uma modalidade, o monitor 50 determina uma correção de 7% relativa à refletân- cia para valores de refletância medidos em solo classificado como argila; uma correção de -7% relativa a refletância para valores de refle- tância medidos em solo classificado como areia, argilo-arenoso, ou areno-argiloso; e uma correção de 8% relativa a refletância para valores de refletância medidos em solo classificado como limo ou argilo- limoso.
[0026] Continuando com referência à Figura 6, na etapa 630 omonitor 50 preferencialmente aplica a correção de medição de refle- tância do solo à medição de solo, por exemplo, adicionando-se a correção de medição de refletância do solo à medição de refletância do solo. Na etapa 632, o monitor 50 preferencialmente estima uma medição de solo (por exemplo, umidade do solo) com o uso da medição de refletância do solo corrigida. Nessa modalidade, a medição de refle- tância do solo é feita em um tamanho de onda de por volta de 1600 nanômetros e o monitor 50 estima a umidade do solo M (em percentual de peso de água) com base na refletância do solo corrigida R (medida como uma porcentagem) com o uso da equação:
[0027] em que: R é a refletância relativa expressa como uma porcentagem, e
[0028] M é o conteúdo de umidade do solo por peso, expressocomo uma porcentagem e correspondente ao valor calculado com o uso de peso de amostra seca Wd e peso de amostra molhada Ww na seguinte equação:
[0029] Continuando com referência à Figura 6, na etapa 635 omonitor 50 preferencialmente associa a medição de solo estimada (por exemplo, umidade do solo) à localização no GPS, por exemplo, armazenando-se a medição de solo estimada em um matriz de dados juntamente com a localização no GPS. Na etapa 640, o monitor 50 preferencialmente exibe um mapa da medição de solo estimada, como ilustrado no mapa de umidade exemplificativo 1200 da Figura 12. Na modalidade da Figura 12, um único sensor de umidade 350 é montado na barra de ferramentas 14 de modo que uma das imagens 1224, 1224, 1226 associadas às faixas de legenda 1212, 1214, 1216 seja exibida ao longo da largura inteira da plantadeira 10 em cada posição longitudinal correspondente a uma medição de umidade corrigida determinada como descrito no presente documento. Em algumas modalidades, o monitor 50 também exibe o valor numérico da medição de umidade corrigida, preferencialmente ponderada sobre uma distância (por exemplo, 15 metros (50 pés)) previamente percorrida pela barra de ferramentas 14.
[0030] Passando para a Figura 7, um processo 700 para corrigiruma medição de umidade baseada em refletância feita durante uma operação no campo com o uso de um mapa de medição de solo criado previamente é ilustrado. Na etapa 705, o monitor 50 preferencialmente determina a localização no GPS da plantadeira 10. Na etapa 710, o monitor 50 preferencialmente obtém uma medição de refletância do solo próximo à localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. Na etapa 715, o monitor 50 preferencialmente acessa um mapa de medição de solo. O mapa de medição de solo preferencialmente compreende um arquivo que associa localizações georrefe- renciadas a medições de solo feitas durante a operação de plantação ou durante uma operação prévia. Cada medição de solo representada espacialmente no mapa de medição de solo pode compreender uma medição de condutividade elétrica feita com o uso do sensor de condu- tividade elétrica 365, uma medição de pH feita com o uso do sensor de pH 355, uma segunda medição de refletância do solo feita em uma profundidade diferente com o uso do sensor de umidade de segunda profundidade 352, ou outra medição de conteúdo ou características de solo. Na etapa 720, o monitor 50 preferencialmente identifica um valor de medição de solo associado à localização no GPS no mapa de medição de solo; deve ser avaliado que a localização no GPS corresponderá a uma região do mapa de medição de solo que é associada a uma valor de medição de solo.
[0031] Continuando com referência à Figura 7, na etapa 725 omonitor 50 preferencialmente determina uma correção de medição de refletância do solo associada à medição de solo associada à localização no GPS. Por exemplo, o monitor 50 pode ter uma tabela armazenada em memória que inclui múltiplas correções de medição de refle- tância do solo, cada uma associada a uma faixa de medição de solo. Em uma modalidade a medição de solo é condutividade elétrica e o monitor 50 determina uma correção de refletância relativa de 7% para valores de refletância medidos em solo que tem uma condutividade elétrica maior do que 10 milliSiemens por medidor (10 mS/m) e uma correção de refletância relativa de - 7% para valores de refletância medidos em solo que tem uma condutividade elétrica de menos do que 2 mS/m.
[0032] Continuando com referência à Figura 7, na etapa 730 o monitor 50 preferencialmente aplica a correção de medição de refle- tância do solo à medição de refletância do solo, por exemplo, adicionando-se a correção de medição de refletância do solo à medição de refletância do solo. Na etapa 732, o monitor 50 preferencialmente estima uma medição de solo (por exemplo, umidade do solo) com o uso da medição de refletância do solo corrigida; em algumas modalidades a etapa 732 é executada como descrito acima com respeito à etapa 632 do processo 600. Na etapa 735, o monitor 50 preferencialmente associa a medição de solo estimada (por exemplo, umidade do solo) à localização no GPS, por exemplo, armazenando-se a medição de solo estimada em uma matriz de dados juntamente com a localização no GPS. Na etapa 740, o monitor 50 preferencialmente exibe um mapa da medição de solo estimada similar àquele ilustrado na Figura 12.
[0033] Passando para a Figura 8, um processo 800 para corrigiruma medição de umidade baseada em refletância feita durante uma operação no campo com outra medição de solo feita durante a mesma operação no campo é ilustrado. Na etapa 805, o monitor 50 preferencialmente determina a localização no GPS da plantadeira 10. Na etapa 810, o monitor 50 preferencialmente obtém uma medição de refletân- cia do solo próximo à localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. Na etapa 815, o monitor 50 preferencialmente obtém uma segunda medição de solo próximo à localização obtida no GPS. A segunda medição de solo pode compreender uma medição de condu- tividade elétrica, uma medição de pH, uma segunda medição de refle- tância do solo feita em uma profundidade diferente com o uso do sensor de umidade de segunda profundidade 352, uma segunda medição de refletância do solo feita em um tamanho de onda diferente com o uso ou do sensor de umidade de segunda profundidade 352 ou do sensor de umidade 350, ou outra medição de conteúdo ou características de solo. Na etapa 820, o monitor 50 preferencialmente determina uma correção de medição de refletância do solo associada à segunda medição de solo. Por exemplo, o monitor 50 pode ter uma tabela armazenada em memória que inclui múltiplas correções de medição de refletância do solo, cada uma associada a uma faixa de medição de solo. Em uma modalidade, a segunda medição de solo é condutivida- de elétrica e a correção é determinada como descrito acima com respeitoà etapa 720 do processo 700. Na etapa 830, o monitor 50 preferencialmente aplica a correção de medição de refletância do solo à medição de refletância do solo, por exemplo, adicionando-se a correção de medição de refletância do solo à medição de refletância do solo. Na etapa 832, o monitor 50 preferencialmente estima uma medição de solo (por exemplo, umidade do solo) com o uso da medição de re- fletância do solo corrigida; em algumas modalidades a etapa 832 é executada como descrito acima com respeito à etapa 632 de processo 600. Na etapa 835, o monitor 50 preferencialmente associa a medição de solo estimada (por exemplo, umidade do solo) à localização no GPS, por exemplo, armazenando-se a medição de solo estimada em uma matriz de dados juntamente com a localização no GPS. Na etapa 840, o monitor 50 preferencialmente exibe um mapa da medição de solo estimada similar àquele ilustrado na Figura 12.
[0034] Passando para a Figura 9, um processo 900 para corrigiruma medição de umidade baseada em refletância feita durante uma operação no campo com o uso de um mapa de solo criado previamente bem como outra medição de solo feita durante a mesma operação no campo é ilustrado. Na etapa 905, o monitor 50 preferencialmente determina a localização no GPS da plantadeira 10. Na etapa 910, o monitor 50 preferencialmente obtém uma medição de refletância do solo próximo à localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. Na etapa 913, o monitor 50 preferencialmente acessa um mapa de tipo de solo tal como o mapa de tipo de solo 400 descrito no presente documento e ilustrado na Figura 4. Na etapa 914, o monitor 50 preferencialmente determina uma característica do solo tal como um tipo de solo na localização no GPS, por exemplo, determinando-se o tipo de solo associado à localização no GPS dentro do mapa de tipo de solo 400. Na etapa 915, o monitor 50 preferencialmente obtém uma segunda medição de solo próximo à localização obtida no GPS. A segundamedição de solo pode compreender uma medição de condutivi- dade elétrica, uma medição de pH, uma segunda medição de refletân- cia do solo feita em uma profundidade diferente com o uso do sensor de umidade de segunda profundidade 352, uma segunda medição de refletância do solo feita em um tamanho de onda diferente com o uso ou do sensor de umidade de segunda profundidade 352 ou do sensor de umidade 350, ou outra medição de conteúdo ou características de solo. Na etapa 920, o monitor 50 preferencialmente determina uma correção de medição de refletância do solo associada à característica do solo (por exemplo, tipo de solo) na localização no GPS; em algumas modalidades, a etapa 920 é executada de maneira similar à etapa 625 do processo 600. Na etapa 922, o monitor 50 preferencialmente aplica a correção de medição de refletância do solo determinada na etapa 920 à medição de refletância do solo, por exemplo, adicionando- se a correção de medição de refletância do solo à medição de refle- tância do solo. Na etapa 924, o monitor 50 preferencialmente determina uma correção de medição de refletância do solo associada à se-gundamedição de solo. Por exemplo, o monitor 50 pode ter uma tabela armazenada em memória que inclui múltiplas correções de medição de refletância do solo, cada uma associada a uma faixa de medição de solo. Em algumas modalidades, a segunda medição de solo é conduti- vidade elétrica e a etapa 924 é executada de maneira similar à etapa 720 do processo 700. Na etapa 926, o monitor 50 preferencialmente aplica a correção de medição de refletância do solo determinada na etapa 924 à medição de refletância do solo, por exemplo, adicionando- se a correção de medição de refletância do solo à medição de refle- tância do solo. Na etapa 930, o monitor 50 preferencialmente estima uma medição de solo (por exemplo, umidade do solo) com o uso da medição de refletância do solo corrigida nas etapas 922 e 926. Em algumas modalidades, a etapa 930 é executada de maneira similar à etapa 632 do processo 600. Na etapa 935, o monitor 50 preferencialmente associa a medição de solo estimada (por exemplo, umidade do solo) à localização no GPS, por exemplo, armazenando-se a medição de solo estimada em uma matriz de dados juntamente com a localização no GPS. Na etapa 940, o monitor 50 preferencialmente exibe um mapa da medição de solo estimada similar àquele ilustrado na Figura 12.
[0035] Passando para a Figura 10, um processo 1000 para corrigiruma primeira medição de umidade baseada em refletância feita em uma primeira profundidade durante uma operação no campo com o uso de uma segunda medição de umidade baseada em refletância feita em uma segunda profundidade é ilustrado. Na etapa 1005, o monitor 50 preferencialmente determina a localização no GPS da plantadei- ra 10. Na etapa 1010, o monitor 50 preferencialmente obtém uma primeiramedição de refletância do solo próximo à localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. A medição de refletância do solo feita na etapa 1010 é feita em uma primeira profundidade; em algumas modalidades, a primeira profundidade é a mesma ou aproximadamente a mesma profundidade que a vala de semente 38 aberta por uma unidade de fileira 16 da plantadeira 10. Na etapa 1015, o monitor 50 preferencialmente obtém uma segunda medição de refletância do solo próximo à localização obtida no GPS em uma segunda profundidade substancialmente diferente da primeira profundidade. Em algumas modalidades a segunda profundidade é de entre 7,5 e 15 cen- tímetros (3 e 6 polegadas) e preferencialmente de aproximadamente 10 centímetros (4 polegadas). Em outras modalidades, a segunda profundidadeé de entre 1,25 centímetros (0,5 polegada) e 2,5 centímetros (1 polegada) e preferencialmente de aproximadamente 1,88 centímetros (0,75 polegada). A segunda medição de refletância do solo é preferencialmente feita com o uso de um sensor de umidade de segunda profundidade 352. Em algumas modalidades, a segunda medição de refletância do solo é feita com o uso de um sensor de umidade de segunda profundidade montado na plantadeira 10 de modo que a segunda medição de refletância do solo seja feita durante a mesma operação no campo que a primeira medição de refletância do solo. Em outras modalidades, a segunda medição de refletância do solo é feita durante uma operação anterior no campo; por exemplo, um sensor de umidade de segunda profundidade 352 pode ser montado em uma barra de ferramentas usada para preparo do solo antes de plantar.
[0036] Continuando com referência à Figura 10, na etapa 1020, omonitor 50 preferencialmente determina uma correção de medição de refletância do solo associado à segunda medição de refletância do solo obtida na etapa 1015. Por exemplo, o monitor 50 pode ter uma tabela armazenada em memória que inclui múltiplas correções de medição de refletância do solo, cada uma associada a uma faixa de medição de refletância do solo. Em algumas modalidades, a segunda medição de refletância do solo é executada em uma profundidade (por exemplo, 10 centímetros (4 polegadas)) na qual umidade consistente e alta é esperada e a correção C é calculada com o uso da equação:
[0037] Em que: Ra é o valor da segunda medição de refletância dosolo; e
[0038] Re é um valor esperado determinado empiricamente da segundamedição de refletância do solo.
[0039] Em algumas modalidades, o monitor 50 inclui valores de Rearmazenados em memória, em que cada um corresponde a um tipo de solo; nessas modalidades o monitor 50 identifica o tipo de solo próximoà localização no GPS e seleciona um valor de Re que corresponde ao tipo de solo.
[0040] Continuando com referência à Figura 10, na etapa 1025 omonitor 50 preferencialmente aplica a correção de medição de refle- tância do solo obtida na etapa 1020 à medição de refletância do solo, por exemplo, multiplicando-se a correção de medição de refletância do solo pela medição de refletância do solo. Na etapa 1030, o monitor 50 preferencialmente estima uma medição de solo (por exemplo, umidade do solo) com o uso da medição de refletância do solo corrigida; em algumas modalidades, a etapa 1030 é executada de uma forma substancialmente similar à etapa 632 do processo 600. Na etapa 1035, o monitor 50 preferencialmente associa a medição de solo estimada (por exemplo, umidade do solo) à localização no GPS, por exemplo, armazenando-se a medição de solo estimada em uma matriz de dados jun-tamente com a localização no GPS. Na etapa 1040, o monitor 50 pre-ferencialmente exibe um mapa da medição de solo estimada similar àquele ilustrado na Figura 12.
[0041] Passando para a Figura 11, um processo 1100 para corrigiruma estimativa de umidade com base em medições de refletância feitas em dois tamanhos de onda em uma primeira profundidade durante uma operação no campo com o uso de uma segunda medição de umidade baseada em refletância feita em uma segunda profundidade é ilustrado. Na etapa 1105, o monitor 50 preferencialmente determina a localização no GPS da plantadeira 10. Na etapa 1110, o monitor 50 preferencialmente obtém uma primeira medição de refletância do solo de tamanho de onda curto (por exemplo, entre 380 nm e 750 nm) próximoà localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. Na etapa 1112, o monitor 50 preferencialmente obtém uma primeiramedição de refletância do solo de tamanho de onda longo (por exemplo, entre 750 nm e 3000 nm e preferencialmente em volta de 1600 nm) próximo à localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. As medições de refletância do solo feitas na etapa 1110 e na etapa 1112 são feitas em uma primeira profundidade; em algumas modalidades, a primeira profundidade é a mesma ou aproximadamente a mesma profundidade que a vala de semente 38 aberta por uma unidade de fileira 16 da plantadeira 10.
[0042] Continuando com referência à Figura 11, na etapa 1115, omonitor 50 preferencialmente obtém uma segunda medição de refle- tância do solo de tamanho de onda curto (por exemplo, entre 380 nm e 750 nm) próximo à localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. Na etapa 1117, o monitor 50 preferencialmente obtém uma segunda medição de refletância do solo de tamanho de onda longo (por exemplo, entre 750 nm e 2000 nm e preferencialmente em volta de 1600 nm) próximo à localização obtida no GPS com o uso do sensor de umidade 350. As medições de refletância do solo feitas na etapa 1115 e na etapa 1117 são feitas em uma segunda profundidade. Em algumas modalidades a segunda profundidade é de entre 7,5 e 15 centímetros (3 e 6 polegadas) e preferencialmente de aproximadamente 10 centímetros (4 polegadas). Em outras modalidades, a segunda profundidade é de entre 1,25 centímetro (0,5 polegada) e 2,5 centímetros (1 polegada) e preferencialmente de aproximadamente 1,88 cen-tímetros (0,75 polegada). A segunda medição de refletância do solo é preferencialmente feita com o uso de um sensor de umidade de segunda profundidade 352. Em algumas modalidades, a segunda medição de refletância do solo é feita com o uso de um sensor de umidade de segunda profundidade montado na plantadeira 10 de modo que a segunda medição de refletância do solo seja feita durante a mesma operação no campo que a primeira medição de refletância do solo. Em outras modalidades, a segunda medição de refletância do solo é feita durante uma operação anterior no campo; por exemplo, um sensor de umidade de segunda profundidade 352 pode ser montado em uma barra de ferramentas usada para preparo do solo antes de plantar.
[0043] Continuando com referência à Figura 11, na etapa 1120 omonitor 50 preferencialmente estima uma medição de solo (por exemplo, umidade do solo) com base na primeira medição de tamanho de onda curto e a primeira medição de tamanho de onda longo. Para uma dada mistura de solo e umidade, a refletância total
em um ta manho de onda A pode ser relacionado à refletância baseada no solo
devido aos componentes do solo e à refletância baseada na umidade 
'devido à umidade pela equação:
em que: 
uma constante determinada empiricamente, por exemplo, 2%. A primeira medição de refletância total de tamanho de onda curto 
tomada na etapa 1112 é preferencialmente tomada em tamanho de onda relativamente curto 
(por exemplo, 600 nm) para a qual é esperado que a refletância baseada em umidade 
seja um valor constante determinado empiricamente 
(por exemplo 10%) para que a refletância baseada no solo
possa ser determinada pela equação:
[0044] A primeira medição de refletância total de tamanho de onda alto
tomada na etapa 1112 preferencialmente é tomada em um tamanho de onda 
(por exemplo, 600 nm) no qual a refletância total
se correlaciona fortemente (por exemplo, em um valor r maior do que 0,8) com a umidade e no qual o valor esperado de 
po-de ser estimado pelo relacionamento:
em que
é um fator determinado empiricamente, por exemplo, 1,2.
[0045] Assim, o valor de
pode ser estimado com o uso do relacionamento:
[0046] O monitor 50 preferencialmente estima a umidade do soloM (em percentual de peso de água) com o uso da equação:
[0047] Continuando com referência à Figura 11, na etapa 1125 o monitor 50 preferencialmente determina uma correção de medição de refletância do solo associada às segundas medições de refletância do solo obtidas na etapa 1115 e etapa 1117. Em algumas modalidades, o monitor 50 primeiramente calcula um valor de
calculado como o valor 
que foi calculado acima com respeito à etapa 1125, mas com o uso das medições de segunda profundidade tomadas na etapas 1115 e 1117 em vez das medições de primeira profundidade. Um fator de correção 
é calculado com base em um valor esperado E (por exemplo, 15%) de 
na segunda profundida de com o uso da equação:
[0048]A umidade corrigida
é então calculada com o uso da equacao
[0049] Continuando com referência à Figura 11, na etapa 1130 omonitor 50 preferencialmente aplica a correção de medição de refle- tância do solo obtida na etapa 1120 à umidade estimada, por exemplo, adicionando-se a correção de medição de refletância do solo à umidade estimada. Na etapa 1135, o monitor 50 preferencialmente associa a umidade estimada do solo à localização no GPS, por exemplo, armazenando-se a medição de solo estimada em uma matriz de dados juntamente com a localização no GPS. Na etapa 1140, o monitor 50 preferencialmente exibe um mapa da medição de solo estimada similar àquele ilustrado na Figura 12.
[0050] Adicionalmente a relatar e mapear a valores de umidademedidos como descrito no presente documento, em algumas modalidades uma profundidade de vala é ajustada com base nos valores de umidade como descrito no pedido ‘591, incorporado a título de referência acima.
[0051] Onde nenhum tamanho de onda ou faixa de tamanhos deonda é enumerado, as medições de refletância do solo tomadas no presente documento podem ser tomadas com o uso de tamanhos de onda nas faixas visível (por exemplo, 380 nm a 750 nm), próximo ao infravermelho (“NIR”) (por exemplo, 750 nm a 1400 nm), ou infravermelho de tamanho de onda curto (por exemplo, 1.400 nm a 3.000 nm). Adicionalmente, a medição pode compreender uma soma ponderada ou média ponderada de valores de refletância em múltiplos tamanhos de onda. Onde as medições de refletância são tomadas em dois ta- manhos de onda em uma única profundidade como enumerado no presente documento, essas medições podem ser tomadas ou por dois dispositivos similares dispostos para medir refletância na mesma pro-fundidadepróximo à mesma localização, ou mudando-se rapidamente o tamanho de onda de luz imposto por um único dispositivo de medição.
[0052] Deve ser avaliado que mudanças e correções aplicados nopresente documento a um valor de refletância podem, em vez disso, ser aplicados ao valor umidade estimada resultante, e vice versa.
[0053] Deve ser avaliado que embora valores de umidade reaiscalculados como descrito no presente documento podem não ser equivalentes aos valores testados em laboratório determinados para uma amostra do mesmo solo, a variação espacial em umidade no campo ainda fornecerá informações precisas e importantes para o operador tomar decisões de preparo, insumo para lavoura e profundidade de plantio. Adicionalmente, um valor de confiança pode ser associado aos valores de umidade calculados de modo que decisões de preparo, insumo para lavoura e profundidade de plantio possam ser feitas com base em uma confiança estatística almejada (por exemplo, 95%) de que a umidade do solo é maior do que ou menor do que um valor limite.
[0054] Deve ser avaliado que os sistemas e métodos descritos nopresente documento podem ser implantados com o uso de outras barras de ferramentas diferentes das barras de ferramentas de plantadei- ra, por exemplo, barras de ferramentas de preparo ou adubação de cobertura.
[0055] A descrição exposta acima é apresentada para permitir queuma pessoa com conhecimento comum na técnica faça e use a invenção e é fornecida no contexto de um pedido de patente e suas exigências. Várias modificações à modalidade preferencial do aparelho, e os princípios e recursos gerais do sistema e métodos descritos no presente documento ficarão facilmente evidentes para as pessoas versadas na técnica. Assim, a presente invenção não deve ser limitada às modalidades do aparelho, sistema e métodos descritas acima e ilustradas nos desenhos das figuras, mas deve ser conferido o escopo mais amplo consistente com o espírito e escopo das reivindicações anexas.
Claims (6)
1. Método (1000) para estimar umidade do solo em um campo, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: obter (1010) uma primeira medição de refletância do solo em uma primeira profundidade de uma primeira localização em um campo; obter (1015) uma segunda medição de refletância do solo em uma segunda profundidade de uma segunda localização no campo; determinar (1020) uma correção de refletância baseada em refletância com base em uma segunda medição de refletância do solo por meio de: - armazenar um valor esperado para a segunda medição de refletância do solo; e - computar a correção baseada na refletância usando a se-gundamedição de refletância do solo e o valor esperado para a se-gundamedição de refletância do solo; aplicar (1025) a referida correção de refletância baseada em refletância à referida primeira medição de refletância do solo para obter uma primeira medição de refletância do solo corrigida; e estimar (1030) a umidade usando a referida primeira medição de refletância do solo corrigida.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita primeira medição de refletância do solo é executada em uma unidade de fileira de plantadeira (16), e em que a dita segunda medição de refletância do solo é executada em uma unidade de fileira separada.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de fileira separada abre uma vala que tem uma profundidade diferente da unidade de fileira de plantadeira(16), e em que a dita unidade de fileira separada inclui um sensor de refletância para medir a refletância do solo na dita vala.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: associar (1035) a dita umidade estimada à dita primeira localização com o uso de um receptor de GPS; e mapear (1040) a dita umidade estimada.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: abrir uma vala no campo com um implemento móvel (10); obter a primeira medição de refletância do solo atravessando o primeiro local no campo com um dispositivo de medição (350) montado no referido implemento móvel (10), o referido dispositivo de medição (350) disposto para medir a refletância do solo na referida vala.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: armazenar valores esperados para medições de refletância do solo com base no tipo de solo; determinar um tipo de solo no segundo local; determinar o valor esperado para a segunda medição de re- fletância do solo com base no tipo de solo no segundo local.
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