BR112020019528A2 - Aparelho para controle de erva daninha - Google Patents

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Michael Kilian
James HADLOW
Virginie GIRAUD
Thomas ARIANS
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Abstract

a presente invenção se refere a um aparelho para controle de erva daninha. descreve-se que o mesmo dota (210) uma unidade de processamento de pelo menos um dado de sensor de um ambiente. a unidade de processamento analisa (220) pelo menos alguns dentre o pelo menos um dado de sensor para determinar pelo menos uma propriedade de solo para cada uma dentre uma pluralidade de localizações do ambiente. a unidade de processamento determina (230) uma definição de potência para a ativação de pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para cada uma dentre a pluralidade de localizações. a determinação da definição de potência para a ativação da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo compreende a utilização da pelo menos uma propriedade de solo associada a tal localização. uma unidade de saída emite (240) informações utilizáveis para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo. (fig. 1)

Description

“APARELHO PARA CONTROLE DE ERVA DANINHA” CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção se refere a um aparelho para controle de erva daninha, a um sistema para controle de erva daninha, a um método para controle de erva daninha, assim como a um elemento de programa de computador e um meio legível por computador.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0002] Os antecedentes gerais desta invenção consistem no controle de erva daninha. Certas áreas industriais e áreas ao redor de trilhos ferroviários precisam ter a vegetação controlada. Para ferrovias, tal controle aprimora a visibilidade da perspectiva de pessoas no trem como o condutor e aprimora a visibilidade da perspectiva de pessoas que trabalham nos trilhos. Tal controle pode levar à segurança aprimorada. Adicionalmente, a vegetação pode perturbar ou danificar trilhos e linhas de sinalização e comunicação associadas. O controle da vegetação deve, então, mitigar isso. O controle de vegetação, também chamado de controle de erva daninha, pode consumir muito tempo e recursos, especialmente se realizado manualmente. Um trem aspersor de erva daninha, com um herbicida contido em tanques de produto químico no trem pode ser aspergido sobre o trilho e área circundante para controlar a vegetação. Entretanto, tal controle de erva daninha pode ser dispendioso, e o público geral deseja crescentemente ver uma redução no impacto ambiental.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0003] Seria vantajoso ter um aparelho aprimorado para controle de erva daninha.
[0004] O objetivo da presente invenção é solucionado com a matéria das reivindicações independentes, em que modalidades adicionais são incorporadas nas reivindicações dependentes. Deve ser observado que os seguintes aspectos descritos e exemplos da invenção se aplicam também para o aparelho para controle de erva daninha, o sistema para controle de erva daninha, o método para controle de erva daninha e para o elemento de programa de computador e o meio legível por computador.
[0005] De acordo com um primeiro aspecto, é fornecido um aparelho para controle de erva daninha compreendendo: - uma unidade de entrada; - uma unidade de processamento; e - uma unidade de saída.
[0006] A unidade de entrada é configurada para dotar a unidade de processamento de pelo menos um dado de sensor de um ambiente. A unidade de processamento é configurada para analisar pelo menos alguns dentre o pelo menos um dado de sensor para determinar pelo menos uma propriedade de solo para cada uma dentre uma pluralidade de localizações do ambiente. A unidade de processamento é configurada para determinar uma definição de potência para a ativação de pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para cada uma dentre a pluralidade de localizações. A determinação da definição de potência para a ativação da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo compreende a utilização da pelo menos uma propriedade de solo associada a tal localização. A unidade de saída é configurada para emitir informações utilizáveis para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0007] Em outras palavras, dados de sensor de um ambiente foram adquiridos. Há inúmeras unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo que podem, cada uma, através do uso de dois eletrodos, aplicar uma tensão entre os eletrodos para que tal corrente flua a partir de um eletrodo para o outro através do solo e qualquer vegetação local em tal posição. Ao fazê-lo, as ervas daninhas podem ser controladas ou mortas. Entretanto, dependendo das propriedades do solo em diferentes localizações no ambiente, como o solo estar molhado, ou seco, ou compactado, ou friável, ou pedregoso, ou com espaços vazios, ou com teor de raiz de vegetação significativo, ou sendo de tipos de solo diferentes que podem ter propriedades diferentes de condução elétrica, a configuração de uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo pode precisar ser diferente para operar de uma maneira ideal. Portanto, em algumas situações, o solo pode ser mais condutivo do que em outras situações, como quando molhado em comparação com seco ou dependendo do tipo de solo e mesmo se houver raízes de planta particulares presentes que podem fornecer trajetórias condutivas. Portanto, a tensão entre eletrodos e/ou a corrente a ser aplicada através do solo precisam ser variadas para fornecer controle ideal de erva daninha em tal posição. De modo similar, se o solo for friável ou tiver espaços vazios, a configuração ideal necessária é diferente daquela quando o solo é compactado. Ademais, mesmo se o solo estiver seco, tipos de solo diferentes como turfoso em comparação com solos tipo argila exigem diferentes definições de configuração ideal para uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo. Além disso, independentemente de o solo ter matéria de raiz de vegetação significativa, raízes primárias especialmente longas, pode alterar novamente a forma que a corrente flui através do solo e as definições de configuração ideal precisam ser variadas em conformidade. Portanto, são adquiridos dados de sensor do ambiente, possibilitando que as propriedades do solo sejam determinadas, possibilitando, assim, que as unidades de controle de erva daninha de eletrodo sejam configuradas corretamente para operar de uma maneira ideal.
[0008] Dessa maneira, as ervas daninhas que estão presentes em localizações diferentes podem ser idealmente controladas, visto que uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo está operando de uma maneira ideal, que leva em consideração as propriedades do solo em uma localização particular.
[0009] Em um exemplo, o pelo menos um dado de sensor compreende pelo menos uma imagem. A unidade de processamento é configurada para analisar a pelo menos uma imagem para determinar pelo menos uma localização de ativação da pluralidade de localizações para a ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0010] Em outras palavras, uma imagem ou imagens de um ambiente foram adquiridas. Há uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo ou inúmeras unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo que podem ser ativadas para passar corrente através do solo a um alto potencial em uma ou mais localizações determinadas a partir da análise de imagem de tal imagem (ou imagens), e em que a tecnologia de controle de erva daninha de eletrodo é idealmente configurada para ativação em tal localização. Dessa maneira, ervas daninhas podem ser mortas ou controladas.
[0011] Dessa forma, ervas daninhas no ambiente podem ser controlados em áreas com base de análise de imagem, possibilitando que os eletrodos de alta tensão sejam aplicados (ativados) apenas onde necessário, e onde, para cada área de aplicação, a configuração ideal da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo é fornecida. Por exemplo, em áreas do ambiente como áreas de concreto, áreas de asfalto, em localizações de travessas ferroviárias de metal e/ou madeira, na localização do trilho ferroviário de metal, pode ser determinado que os eletrodos não devam ser ativados, visto que as ervas daninhas não podem ou geralmente não crescem nestas áreas. Dessa forma, menos potência é usada e o impacto ambiental é reduzido. Além disso, pode ser feita uma determinação de áreas do ambiente, como onde há equipamento sensível, que pode ser imageado e identificado e onde os eletrodos não são ativados para não danificar tal equipamento. Além disso, se, por exemplo, for determinado que um animal está no caminho do dispositivo de extermínio de erva daninha de alta tensão, o processamento de imagem pode identificar o animal (como um texugo, coelho, cachorro, gato) e os eletrodos não são ativados, e o sistema de ativação é até mesmo elevado acima do animal, para que o animal não seja exterminado ou prejudicado.
[0012] Além disso, pode ser determinado, com base na análise de imagem, onde os eletrodos devem ser ativados além de, ou em contraste com a determinação de onde os mesmos não devem ser ativados, como a determinação de uma localização ou localizações de ervas daninhas e dos eletrodos ativados em tal localização. Novamente, isso possibilita que os eletrodos sejam ativados apenas onde for necessário, com vantagens de custo, tempo e impacto ambiental resultantes.
[0013] Portanto, o aparelho pode determinar como configurar os eletrodos para localizações diferentes com base em propriedades do solo, e os eletrodos podem, então, ser preparados para se ativarem, porém, são ativados apenas em localizações particulares com base no processamento de imagem de dados de imagem.
[0014] Em um exemplo, a análise da pelo menos uma imagem para determinar a pelo menos uma localização de ativação compreende uma determinação de pelo menos uma localização de vegetação.
[0015] Em outras palavras, o processamento de imagem pode ser usado para determinar as áreas de vegetação nas imagens adquiridas, a partir das quais uma decisão pode ser tomada para ativar a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo em tal localização. Dessa maneira, os eletrodos podem ser ativados apenas em áreas e ao redor de áreas de vegetação. Portanto, ervas daninhas em uma área podem ser controladas através da aplicação alvejada de potência elétrica através das plantas e do solo e, portanto, através das raízes das plantas para controlar e exterminar ervas daninhas, porém, a aplicação é conduzida apenas onde há vegetação, entretanto, a ativação está a um nível que é otimizado para as condições de solo em tal localização de ativação.
[0016] Em um exemplo, a determinação da definição de potência para a ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para a localização de ativação compreende a utilização da determinada pelo menos uma localização de vegetação.
[0017] Em outras palavras, uma definição de potência para a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo pode considerar as condições de solo, como tipo de solo, condutividade etc., e adicionalmente, esta definição de potência pode ser adicionalmente ajustada para considerar a vegetação que foi detectada por meio de processamento de imagem análise. Portanto, o aparelho pode determinar, efetivamente, uma definição de potência de linha de base que leva em consideração o tipo de solo, e prepara a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para operar, por exemplo, a uma tensão e corrente particulares, porém, a unidade não é ativada até que a vegetação seja detectada. Porém, quando a vegetação é detectada, um ajuste ligeiro das definições de tensão e/ou potência pode ser, então, realizado para levar em consideração a vegetação, como o tamanho ou a densidade da vegetação, e a unidade pode, então, ser ativada mais rapidamente, visto que os ajustes não precisam ser muito grandes. Então, a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo está operando em uma configuração que é ideal em relação à vegetação que está presente em uma localização particular que leva em consideração as propriedades do solo em tal localização. Portanto, a definição de potência para exterminar um tufo de tamanho particular de ervas daninhas em argila pode ser diferente daquela necessária para exterminar o tufo de mesmo tamanho de ervas daninhas em um solo arenoso, e se, em uma localização adjacente (para condições de argila ou arenosas) um tufo menor de ervas daninhas for encontrado, novamente um ajuste apropriado das definições de potência pode ser realizado, o qual pode ser diferente daquele para o tufo maior de ervas daninhas.
[0018] Em um exemplo, a análise da pelo menos uma imagem para determinar pelo menos a localização de ativação compreende uma determinação de pelo menos um tipo de erva daninha.
[0019] Em um exemplo, a determinação da definição de potência para a ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para a localização de ativação compreende a utilização do pelo menos um tipo determinado de erva daninha.
[0020] Em outras palavras, a definição de potência apropriada para a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo pode ser selecionada para levar em consideração o tipo ou tipos de ervas daninhas a serem controlados, assim como as condições de solo em que tal tipo particular de erva daninha é encontrado.
[0021] Para colocar de outro modo, o processamento de imagem pode ser usado para determinar um tipo de erva daninha e sua localização, com dado de sensor usado para determinar uma propriedade de solo que fornece um primeiro nível de definição de potência, com a erva daninha específica determinada, então, aumentando tal primeira definição de potência para fornecer uma segunda definição de potência que é ideal para exterminar tal erva daninha específica em tal localização específica, considerando o solo/as condições de solo em tal localização. A localização pode ser a localização dentro das imagens. A localização pode ser uma localização geográfica real. A localização pode estar dentro das imagens e ser capaz de ser relacionada a uma posição da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0022] Em um exemplo, a análise da pelo menos uma imagem compreende a utilização de um algoritmo de aprendizado de máquina.
[0023] Em um exemplo, a pelo menos uma propriedade de solo compreende um ou mais dentre: uma medida de umidade de solo; uma medida de textura de solo; uma medida de condutividade de solo; uma medida de temperatura de solo; uma medida de dureza de solo; uma medida de ocorrência de raiz de planta; uma medida de tipo de solo; uma medida de salinidade.
[0024] Em um exemplo, o pelo menos um dado de sensor foi adquirido através de pelo menos um sensor, e em que a unidade de entrada é configurada para dotar a unidade de processamento de pelo menos uma localização associada ao pelo menos um sensor quando o pelo menos um dado de sensor foi adquirido.
[0025] A localização pode ser uma localização geográfica, em relação a uma localização precisa no solo, ou pode ser uma localização no solo que é relacionada a uma posição ou posições de unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo. Em outras palavras, uma localização geográfica absoluta pode ser utilizada ou uma localização no solo que não precisa ser conhecida em termos absolutos, porém, que é relacionada a uma localização das unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo. Portanto, correlacionando- se uma imagem com a localização em que a mesma foi adquirida, a potência elétrica pode ser aplicada de modo preciso a tal localização.
[0026] Em um exemplo, o pelo menos um sensor compreende um ou mais dentre: uma câmera; um sensor de umidade de solo; um sensor de textura de solo; um sensor de condutividade elétrica; um sensor de inserção no solo; um sensor de indução eletromagnética; um sensor de temperatura; um sensor de dureza de solo; um sensor de ocorrência de raiz; um sensor de tipo de solo; um sensor de salinidade; pelo menos um sensor de refletância configurado para operar em um ou mais dentre o visível, o infravermelho, o infravermelho próximo, o infravermelho intermediário, o infravermelho distante.
[0027] De acordo com um segundo aspecto, é fornecido um sistema para controle de erva daninha compreendendo: - pelo menos um sensor; - um aparelho para controle de erva daninha de acordo com o primeiro aspecto; e - pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0028] O pelo menos um sensor é configurado para adquirir o pelo menos um dado de sensor do ambiente. A pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo é montada em um veículo. O aparelho é configurado para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0029] Dessa forma, um veículo pode se mover por um ambiente e controlar ervas daninhas dentro de tal ambiente usando uma ou mais unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo em localizações em que a definição de potência foi ajustada para levar em consideração as condições de solo nas localizações diferentes. Dessa forma, dados de sensor podem ser adquiridos por uma plataforma, por exemplo,
um ou mais drones que sobrevoam um ambiente. Tais informações são enviadas a um aparelho, o que pode estar em um escritório. O aparelho determina a configuração para os eletrodos em localizações diferentes dentro do ambiente. Estas informações podem ser fornecidas em um mapa de recursos e/ou mapa de controle de erva daninha, que é fornecido a um veículo que se move por tal ambiente e, em partes específicas do ambiente, os eletrodos são ativados na definição de potência correta. Alternativamente, isso pode ocorrer para um veículo que adquire os dados, processa os dados e que tem os sistemas de eletrodo no veículo, e o veículo determina as definições de potência ideais à medida em que se desloca pelo ambiente que é considerado quanto às condições e propriedades de solo locais.
[0030] Em um exemplo, o aparelho é montado no veículo; e em que o pelo menos um sensor é montado no veículo.
[0031] Dessa maneira, o sistema pode operar em tempo real ou em tempo quase real, adquirindo-se imagens, analisando as mesmas para determinar qual definição de potência a ser usada em cada local e, então, ativando-se a unidade apropriada de controle de erva daninha à base de eletrodo na localização específica necessária.
[0032] Em um exemplo, o pelo menos um sensor compreende um ou mais dentre: uma câmera; um sensor de umidade de solo; um sensor de textura de solo; um sensor de condutividade de solo; um sensor de indução eletromagnética; um sensor de temperatura de solo; um sensor de inserção no solo; um sensor de dureza de solo; um sensor de ocorrência de raiz; um sensor de tipo de solo; um sensor de salinidade, um sensor de refletância.
[0033] De acordo com um terceiro aspecto, é fornecido um método para controle de erva daninha compreendendo: a) dotar uma unidade de processamento de pelo menos um dado de sensor de um ambiente; b) analisar, através da unidade de processamento, pelo menos alguns dentre o pelo menos um dado de sensor para determinar pelo menos uma propriedade de solo para cada uma dentre uma pluralidade de localizações do ambiente; d) determinar, através da unidade de processamento, uma definição de potência para a ativação de pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para cada uma dentre a pluralidade de localizações, em que a determinação da definição de potência para a ativação da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo compreende a utilização da pelo menos uma propriedade de solo associada a tal localização; e e) emitir, através de uma unidade de saída, informações de saída utilizáveis para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0034] De acordo com outro aspecto, é fornecido um elemento de programa de computador para controlar um aparelho de acordo com o aparelho do primeiro aspecto e/ou sistema de acordo com o segundo aspecto, que, quando executado por um processador, é configurado para realizar o método do terceiro aspecto.
[0035] Vantajosamente, os benefícios fornecidos por qualquer um dos aspectos acima se aplicam igualmente a todos os outros aspectos e vice-versa.
[0036] Os aspectos e exemplos acima se tornarão evidentes a partir de e serão elucidados com referência às modalidades descritas doravante no presente documento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0037] As modalidades exemplificativas serão descritas a seguir com referência aos seguintes desenhos:
[0038] A Fig. 1 mostra uma definição esquemática de um exemplo de um aparelho para o controle de erva daninha;
[0039] A Fig. 2 mostra uma definição esquemática de um exemplo de um sistema para o controle de erva daninha;
[0040] A Fig. 3 mostra um método para controle de erva daninha;
[0041] A Fig. 4 mostra uma definição esquemática de um exemplo de um sistema para o controle de erva daninha;
[0042] A Fig. 5 mostra uma definição esquemática de um exemplo de um sistema para o controle de erva daninha;
[0043] A Fig. 6 mostra uma definição esquemática de um exemplo de uma parte de um sistema para o controle de erva daninha;
[0044] A Fig. 7 mostra uma definição esquemática de mais detalhes de uma seção da parte do sistema para controle de erva daninha mostrado na Fig. 6; e
[0045] A Fig. 8 mostra uma representação esquemática de um trilho ferroviário e da área circundante.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES
[0046] A Fig. 1 mostra um exemplo de um aparelho 10 para o controle de erva daninha. O aparelho 10 compreende uma unidade de entrada 20, uma unidade de processamento 30 e uma unidade de saída 40. A unidade de entrada 20 é configurada para dotar a unidade de processamento 30 de pelo menos um dado de sensor de um ambiente. A unidade de processamento 30 é configurada para analisar pelo menos alguns dentre o pelo menos um dado de sensor para determinar pelo menos uma propriedade de solo para cada uma dentre uma pluralidade de localizações do ambiente. A unidade de processamento 30 é configurada também para determinar uma definição de potência para a ativação de pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para cada uma dentre a pluralidade de localizações. A determinação da definição de potência para a ativação da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo compreende a utilização da pelo menos uma propriedade de solo associada a tal localização. A unidade de saída 30 é configurada para emitir informações utilizáveis para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0047] Em um exemplo, o aparelho está operando em tempo real, em que os dados de sensor são adquiridos e imediatamente processados e uma, ou mais de uma, unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo é configurada e ativada.
[0048] Em um exemplo, o aparelho está operando em tempo quase real, em que os dados de sensor são adquiridos de um ambiente e imediatamente processados para determinar a configuração correta das unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo. Tais informações podem ser usadas posteriormente por um sistema (ou sistemas) apropriado que se desloca dentro do ambiente e ativa as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo em partes particulares de tal ambiente. Portanto, por exemplo, um primeiro veículo, como um carro, trem, caminhão ou veículo aéreo não tripulado (UAV) ou drone equipado com um ou mais sensores pode se deslocar dentro de um ambiente e adquirir dados de sensor.
Esses dados de sensor podem ser imediatamente processados para determinar propriedades do solo ao redor de um ambiente, a partir do qual a configuração das unidades de controle de erva daninha de eletrodo pode ser determinada para localizações diferentes no ambiente. Posteriormente, um veículo equipado com uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo ou unidades pode se deslocar dentro do ambiente e ativar os eletrodos em áreas específicas diferentes do ambiente, em que as unidades de controle de erva daninha de eletrodo são configuradas apropriadamente para as localizações diferentes.
[0049] Em um exemplo, o aparelho está operando em um modo offline. Portanto, os dados de sensor que foram adquiridos anteriormente são fornecidos posteriormente ao aparelho. O aparelho, então, determina qual deve ser a configuração das unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo em localizações diferentes no ambiente. Essas informações são, então, usadas posteriormente por um ou mais veículos que, então, se deslocam dentro da área e ativam suas unidades de controle de erva daninha de eletrodo, configuradas apropriadamente, para partes específicas do ambiente.
[0050] Em um exemplo, a unidade de saída emite um sinal que é diretamente utilizável para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0051] De acordo com um exemplo, o pelo menos um dado de sensor compreende pelo menos uma imagem. A unidade de processamento é configurada para analisar a pelo menos uma imagem para determinar pelo menos uma localização de ativação da pluralidade de localizações para a ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0052] De acordo com um exemplo, a análise da pelo menos uma imagem para determinar a pelo menos uma localização de ativação compreende uma determinação de pelo menos uma localização de vegetação.
[0053] De acordo com um exemplo, a determinação da definição de potência para a ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para a localização de ativação compreende a utilização da determinada pelo menos uma localização de vegetação.
[0054] De acordo com um exemplo, a análise da pelo menos uma imagem para determinar pelo menos a localização de ativação compreende uma determinação de pelo menos um tipo de erva daninha.
[0055] De acordo com um exemplo, a determinação da definição de potência para a ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para a localização de ativação compreende a utilização do pelo menos um tipo determinado de erva daninha.
[0056] De acordo com um exemplo, a análise da pelo menos uma imagem compreende a utilização de um algoritmo de aprendizado de máquina.
[0057] Em um exemplo, o algoritmo de aprendizado de máquina compreende um algoritmo de árvore de decisão.
[0058] Em um exemplo, o algoritmo de aprendizado de máquina compreende uma rede neural artificial.
[0059] Em um exemplo, o algoritmo de aprendizado de máquina foi ensinado com base em uma pluralidade de imagens. Em um exemplo, o algoritmo de aprendizado de máquina foi ensinado com base em uma pluralidade de imagens contendo imagens de pelo menos um tipo de erva daninha. Em um exemplo,
o algoritmo de aprendizado de máquina foi ensinado com base em uma pluralidade de imagens contendo imagens de uma pluralidade de ervas daninhas.
[0060] De acordo com um exemplo, a pelo menos uma propriedade de solo compreende um ou mais dentre: uma medida de umidade de solo; uma medida de textura de solo; uma medida de condutividade de solo; uma medida de temperatura de solo; uma medida de dureza de solo; uma medida de ocorrência de raiz de planta; uma medida de tipo de solo; uma medida de salinidade.
[0061] De acordo com um exemplo, o pelo menos um dado de sensor foi adquirido por pelo menos um sensor. A unidade de entrada é configurada para dotar a unidade de processamento de pelo menos uma localização associada ao pelo menos um sensor quando o pelo menos um dado de sensor foi adquirido.
[0062] Em um exemplo, a localização é uma localização geográfica absoluta.
[0063] Em um exemplo, a localização é uma localização que é determinada com referência à posição ou posições das unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo. Em outras palavras, uma imagem pode ser determinada como sendo associada a uma localização específica no solo, sem saber sua posição geográfica precisa, porém, sabendo a posição das unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo em relação àquela da localização no momento que a imagem foi adquirida, a potência necessária, então, pode ser aplicada em um momento posterior em tal localização movendo-se a unidade apropriada de controle de erva daninha à base de eletrodo para tal localização, por exemplo, através do movimento de um veículo ao qual a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo está fixado. Portanto, por exemplo, um ou mais sensores podem ser montados em um veículo, como um trem, adiante da posição em que os eletrodos para controlar ervas daninhas são montados. O conhecimento da distância entre essas posições de montagem, e uma velocidade do trem, possibilita que os dados de sensor sejam adquiridos em uma localização e, então, em um momento posterior apropriado dependendo da velocidade do trem, os eletrodos podem ser ativados na mesma localização que os dados de sensor foram adquiridos.
[0064] Em um exemplo, uma unidade de GPS é usada para determinar e/ou é usada na determinação da localização do pelo menos um sensor quando dados de sensor específicos foram adquiridos.
[0065] Em um exemplo, uma unidade de navegação inerte é usada sozinha, ou em combinação com uma unidade de GPS, para determinar a localização do pelo menos um sensor quando dados específicos foram adquiridos. Assim, por exemplo, a unidade de navegação inerte, compreendendo, por exemplo, um ou mais giroscópios de laser, é calibrada ou zerada em uma localização conhecida e à medida em que se move com o pelo menos um sensor, o movimento na direção oposta a tal localização conhecida em coordenadas x, y e z pode ser determinado, a partir do qual a localização do pelo menos um sensor, quando dados de sensor foram adquiridos, pode ser determinada.
[0066] Em um exemplo, o processamento de imagem de imagens adquiridas é usado sozinho, ou em combinação com uma unidade de GPS, ou em combinação com uma unidade de GPS e unidade de navegação inerte, para determinar a localização do pelo menos um sensor quando os dados específicos foram adquiridos. Portanto, marcadores visuais podem ser usados sozinhos, ou em combinação com informações derivadas de GPS.
[0067] De acordo com um exemplo, o pelo menos um sensor compreende um ou mais dentre: uma câmera; um sensor de umidade de solo; um sensor de textura de solo; um sensor de condutividade elétrica; um sensor de inserção no solo; um sensor de indução eletromagnética; um sensor de temperatura; um sensor de dureza de solo; um sensor de ocorrência de raiz; um sensor de tipo de solo; um sensor de salinidade; pelo menos um sensor de refletância configurado para operar em um ou mais dentre o visível, o infravermelho, o infravermelho próximo, o infravermelho intermediário, o infravermelho distante.
[0068] A Fig. 2 mostra um exemplo de um sistema 100 para controle de erva daninha. O sistema compreende pelo menos um sensor 110, um aparelho 10 para controle de erva daninha conforme descrito em relação a um exemplo ou combinação de exemplos descritos acima com referência à Fig. 1. O sistema 100 também compreende pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo 120. O pelo menos um sensor 110 é configurado para adquirir o pelo menos um dado de sensor do ambiente. A pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo 120 é montada em um veículo
130. O aparelho 10 é configurado para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo
120.
[0069] De acordo com um exemplo, o aparelho é montado no veículo, e o pelo menos um sensor é montado no veículo.
[0070] Em um exemplo, o veículo é um trem.
[0071] Em um exemplo, o veículo é um caminhão ou caçamba ou Unimog.
[0072] Em um exemplo, a unidade de entrada é configurada para dotar a unidade de processamento de pelo menos uma localização associada ao pelo menos um sensor quando o pelo menos um dado de sensor foi adquirido. Em um exemplo, a localização é uma localização geográfica.
[0073] De acordo com um exemplo, o pelo menos um sensor compreende um ou mais dentre: uma câmera; um sensor de umidade de solo; um sensor de textura de solo; um sensor de condutividade de solo; um sensor de indução eletromagnética; um sensor de temperatura de solo; um sensor de inserção no solo; um sensor de dureza de solo; um sensor de ocorrência de raiz; um sensor de tipo de solo; um sensor de salinidade, um sensor de refletância.
[0074] Em um exemplo, o sensor de umidade compreende um refletômetro de domínio de frequência ou transmissão de domínio de tempo ou refletômetro de domínio de tempo – dessa forma, uma sonda ou sondas podem ser inseridas no solo e, a partir da frequência de sinal ou velocidade de assinaturas de propagação, a constante dielétrica de um elemento de volume do solo pode ser determinada, a partir da qual o teor de umidade pode ser determinado.
[0075] Em um exemplo, o sensor de umidade compreende um sensor de resistência do solo determinando a resistência entre dois eletrodos ou sondas inseridas no solo, a partir da qual o teor de umidade pode ser determinado além da resistência de solo e condutividade em si.
[0076] Em um exemplo, a textura e a dureza de solo são determinadas a partir da força necessária para inserir uma ou mais sondas no solo.
[0077] Em um exemplo, a temperatura de solo é medida usando uma sonda de temperatura que é inserida no solo.
[0078] Em um exemplo, o sensor de ocorrência de raiz compreende uma câmera que adquire imagens, cuja análise pode ser usada para determinar os tipos de erva daninha presentes e sua densidade de solo da qual a ocorrência esperada de raízes e os tipos de raízes no solo podem ser determinados.
[0079] Adicionalmente, um sinal de refletância do solo, o qual pode ser interrogado espectrograficamente, pode ser analisado para fornecer informações a respeito das propriedades do solo.
[0080] Dessa maneira, um ou mais sensores ou sondas podem ser impulsionados no solo ou, de outro modo, adquirir dados em tal posição, e as propriedades do solo determinadas. Isso pode ocorrer em tempo real, em que os sensores ou sondas são montados no veículo adiante das unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo, e são continuamente impulsionados para dentro do solo, puxados para fora e, então, impulsionados para dentro da próxima seção de solo à medida em que o veículo se move para frente, e/ou os dados de sensor de refletância ou imagem são adquiridos. As propriedades do solo são, então, determinadas, e as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo podem ser configuradas corretamente, de modo que, se for necessário que sejam ativadas em qualquer posição, as mesmas já estão preparadas corretamente para esta finalidade de uma maneira ideal.
[0081] A Fig. 3 mostra um método 200 para o controle de erva daninha em suas etapas básicas. O método 200 compreende: em uma etapa de fornecimento 210, também chamada de etapa a), dotar uma unidade de processamento de pelo menos um dado de sensor de um ambiente; em uma etapa de análise 220, também chamada de etapa b), analisar, através da unidade de processamento, pelo menos alguns dentre o pelo menos um dado de sensor para determinar pelo menos uma propriedade de solo para cada uma dentre uma pluralidade de localizações do ambiente; em uma etapa de determinação 230, também chamada de etapa d), determinar, através da unidade de processamento, uma definição de potência para a ativação de pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para cada uma dentre a pluralidade de localizações, em que a determinação da definição de potência para a ativação da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo compreende a utilização da pelo menos uma propriedade de solo associada a tal localização; e em uma etapa de emissão 240, também chamada de etapa e), emitir, através de uma unidade de saída, informações de saída utilizáveis para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0082] Em um exemplo, o pelo menos um dado de sensor compreende pelo menos uma imagem, e em que o método compreende a etapa c), analisar 250, através da unidade de processamento, a pelo menos uma imagem para determinar pelo menos uma localização de ativação da pluralidade de localizações para a ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
[0083] Em um exemplo, a etapa c) compreende determinar pelo menos uma localização de vegetação.
[0084] Em um exemplo, a etapa d) compreende utilizar a pelo menos uma localização determinada de vegetação.
[0085] Em um exemplo, a etapa c) compreende determinar pelo menos um tipo de erva daninha.
[0086] Em um exemplo, a etapa d) compreende utilizar o pelo menos um tipo de erva daninha determinado.
[0087] Em um exemplo, a etapa c) compreende utilizar um algoritmo de aprendizado de máquina.
[0088] Em um exemplo, a pelo menos uma propriedade de solo compreende um ou mais dentre: uma medida de umidade de solo; uma medida de textura de solo; uma medida de condutividade de solo; uma medida de temperatura de solo; uma medida de dureza de solo; uma medida de ocorrência de raiz de planta; uma medida de tipo de solo; uma medida de salinidade.
[0089] Em um exemplo, o pelo menos um dado de sensor foi adquirido através de pelo menos um sensor, e em que a unidade de entrada é configurada para dotar a unidade de processamento de pelo menos uma localização associada ao pelo menos um sensor quando o pelo menos um dado de sensor foi adquirido.
[0090] Em um exemplo, o pelo menos um sensor compreende um ou mais dentre: uma câmera; um sensor de umidade de solo; um sensor de textura de solo; um sensor de condutividade elétrica; um sensor de inserção no solo; um sensor de indução eletromagnética; um sensor de temperatura; um sensor de dureza de solo; um sensor de ocorrência de raiz; um sensor de tipo de solo; um sensor de salinidade; pelo menos um sensor de refletância configurado para operar em um ou mais dentre o visível, o infravermelho, o infravermelho próximo, o infravermelho intermediário, o infravermelho distante.
[0091] O aparelho, o sistema e o método para controle de erva daninha são descritos agora em maiores detalhes em conjunto com as Figuras 4 a 8, que se referem ao controle de erva daninha no ambiente de um trilho ferroviário, com a tecnologia de controle de vegetação (também chamada de tecnologia de controle de erva daninha) na forma de inúmeras unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo sendo montadas em parte (ou partes) do trem.
[0092] A Fig. 4 mostra um exemplo de um sistema 100 para controle de erva daninha. Dentro do sistema, vários drones têm sensores 110 na forma de câmeras. Os drones voam ao longo de um trilho ferroviário. As câmeras adquirem imagens do ambiente do trilho ferroviário, sendo este o solo entre o trilho e o solo aos lados do trilho. O ambiente sendo imageado é aquele que deve ter ervas daninhas controladas. Não é necessário que haja vários drones, e um drone com uma câmera 110 pode adquirir as imagens necessárias. De fato, as imagens poderiam ter sido adquiridas por uma câmera 110 ou câmeras 110 que foram portadas por funcionários visitando o ambiente de trilho ferroviário, por um avião, satélite ou por um trem que percorreu ao longo do trilho ferroviário, por exemplo. As imagens adquiridas pelas câmeras 110 estão em uma resolução que possibilita que a vegetação seja identificada como vegetação e, de fato, pode estar a uma resolução que possibilita que um tipo de erva daninha seja diferenciado de outro tipo de erva daninha. As imagens adquiridas podem ser imagens coloridas, mas não precisam ser. As imagens adquiridas pelos drones são transmitidas para um aparelho 10. As imagens podem ser transmitidas para o aparelho 10 assim que forem adquiridas pelas câmeras 110, ou podem ser transmitidas em um momento posterior a quando foram adquiridas, por exemplo, quando os drones tiverem aterrissado. Os drones podem ter Sistemas de Posicionamento Global (GPS) e isso possibilita que a localização de imagens adquiridas seja determinada. Por exemplo, a orientação de câmeras 110 e a posição do drone quando as imagens foram adquiridas podem ser usadas para determinar a pegada geográfica da imagem no plano do solo. Os drones também podem ter sistemas de navegação inerte, com base, por exemplo, em giroscópios de laser. Além de ser usado para determinar a orientação do drone e, portanto, da câmera, facilitando uma determinação de que, quando no solo, as imagens foram adquiridas, os sistemas de navegação inerte podem funcionar sozinhos sem um sistema de GPS para determinar a posição do drone, determinando-se o movimento na direção oposta a uma ou inúmeras localizações conhecidas.
[0093] Continuando com a Fig. 4, um veículo mostrado à direta da figura está se deslocando ao longo do trilho ferroviário. Este veículo tem um sensor ou inúmeros sensores
110. Estes sensores são usados para determinar as propriedades do solo em localizações diferentes ao longo do trilho ferroviário. À medida em que o veículo se move adiante, inúmeros sensores 110 na forma de sondas são impulsionados para dentro do solo, extraídos e, então, impulsionados de volta para dentro do solo na próxima localização à medida em que o veículo se move ligeiramente para frente. Ao mesmo tempo, um sensor 110 na forma de um monitor de refletância de radiação determina a refletância do solo. A medida em que as sondas são impulsionadas para dentro do solo, a força necessária para impulsioná-las uma certa distância para dentro do solo é medida –
alternativamente uma força constante pode ser aplicada e a distância a qual as sondas são forçadas para dentro do solo, medida.
Dessa forma, uma dureza do solo em localizações diferentes pode ser determinada.
A condutividade do solo entre duas sondas é medida, e pelo menos uma das sondas tem um termômetro para medir a temperatura de solo, e pelo menos uma das sondas tem uma sonda de salinidade para medir a salinidade do solo.
Uma técnica de transmissão de domínio de tempo usando duas sondas é usada para determinar uma constante dielétrica para o solo em uma localização, a partir da qual o teor de umidade no solo pode ser inferido.
Entretanto, qualquer um dentre o refletômetro de domínio de frequência ou a transmissão de domínio de tempo ou refletômetro de domínio de tempo – em que uma sonda ou sondas são inseridas no solo e, a partir da frequência de sinal ou velocidade de assinaturas de propagação, a constante dielétrica de um elemento de volume do solo pode ser usada, a partir da qual o teor de umidade pode ser determinado.
A partir dos dados de imagem, como adquiridos por sensores 110 na forma de câmeras portadas por drones, conforme discutido acima, ervas daninhas podem ser identificadas e o crescimento de raiz esperado, determinado; por exemplo, certas raízes podem auxiliar na transmissão de eletricidade através do solo e essa propriedade de solo pode ser levada em consideração ao configurar a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para ativação.
A sondagem por indução de solo usando sensores 110 impulsionados no solo e dados de refletância espectrais usando sensores 110 que adquirem dados de refletância a partir do solo também são adquiridos, e todos esses dados constituem propriedades do solo em tal localização sondada.
Essas propriedades do solo, então, significam que uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo precisa ser ajustada, em termos de tensão e/ou corrente, para operar de uma maneira ideal.
O teste offline é usado para determinar as definições ideais para esse espaço de parâmetro de propriedade de solo e efetivamente forma uma tabela de consulta de definições.
Em cada localização, a unidade de tecnologia de controle de erva daninha à base de eletrodo, então, pode ser configurada apropriadamente para levar em consideração as condições de solo em tais localizações, conforme determinado a partir da aquisição de dados com base em sensor.
Entretanto, se não houver ervas daninhas em tais localizações, ou se tiver sido determinado através de análise de imagem que há equipamento sensível que seria danificado se uma unidade fosse ativada, então, as unidades não são ativadas.
As imagens adquiridas pelos drones são, entretanto, analisadas para determinar as localizações e identidades de ervas daninhas em localizações diferentes, e as unidades de controle de erva daninha de eletrodo, então, são ativadas em tais localizações.
Conforme discutido, em tal localização, as características operacionais da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo são otimizadas para as condições de solo em tal localização.
Entretanto, quando há uma erva daninha presente, a configuração pode precisar ser alterada ligeiramente a partir deste ideal com base no solo para levar em consideração o tipo específico de erva daninha e o tamanho, por exemplo, de um tufo de ervas daninhas.
Portanto, informações relacionadas à presença de uma erva daninha não são usadas apenas para ativar a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo em tal localização, mas para otimizar adicionalmente as características operacionais para levarem em conta as ervas daninhas em tal localização e levarem em conta as condições de solo em tal localização.
[0094] Em maiores detalhes, uma unidade de entrada 20 do aparelho 10 passa as imagens adquiridas para uma unidade de processamento 30. O software de análise de imagem opera no processador 30. O software de análise de imagem pode usar extração de recurso, como detecção de borda e análise de detecção de objeto que, por exemplo, pode identificar estruturas como trilhos ferroviários, travessas, árvores, cruzamentos de nível, plataformas de estação. Portanto, com base nas localizações conhecidas de objetos, como as localizações de prédios dentro do ambiente, e com base nas informações de estrutura conhecidas como a distância entre as travessas e a distância entre os trilhos ferroviários, a unidade de processamento pode emendar as imagens adquiridas para, efetivamente, criar uma representação sintética do ambiente que pode, efetivamente, ser sobreposta sobre um mapa geográfico do ambiente. Portanto, a localização geográfica de cada imagem pode ser determinada, e não precisa haver informações de GPS associadas e/ou informações com base em navegação inerte associadas às imagens adquiridas. Entretanto, se houver informações de GPS e/ou informações de navegação inerte disponíveis, então, tal análise de imagem, que pode colocar imagens específicas em localizações geográficas específicas apenas com base nas imagens, não é necessária. No entanto, se informações de GPS e/ou informações com base em navegação inerte estiverem disponíveis, então, tal análise de imagem pode ser usada para aumentar a localização geográfica associada a uma imagem. Assim, por exemplo, se, baseado nas informações de GPS e/ou informações com base em navegação inerte, o centro de uma imagem adquirida for considerado localizado a 22 cm da borda lateral e 67 cm da extremidade de uma travessa ferroviária particular de uma seção de ferrovia, enquanto, a partir das imagens reais adquiridas, através do uso da análise de imagem descrita acima, o centro da imagem for determinado como sendo localizado a 25 cm da borda e a 64 cm da extremidade da travessa, então, a localização derivada com base em GPS/navegação inerte pode ser aumentada deslocando-se a localização 3 cm em uma direção e 3 cm em outra direção, conforme for necessário.
[0095] O processador 30 executa um software de processamento de imagem adicional. Esse software analisa uma imagem para determinar as áreas dentro da imagem em que a vegetação deve ser encontrada. A vegetação pode ser detectada com base no formato de recursos dentro das imagens adquiridas, em que, por exemplo, o software de detecção de borda é usado para delinear o perímetro externo de objetos e o perímetro externo de recursos dentro do perímetro externo do próprio objeto. Um banco de dados de imagens de vegetação pode ser usado ao ajudar a determinar se um recurso nas imagens se refere à vegetação ou não, usando, por exemplo, um algoritmo treinado de aprendizado de máquina como uma rede neural artificial ou análise de árvore de decisão. A câmera pode adquirir imagens multiespectrais, as imagens tendo informações relacionadas à cor dentro das imagens, e isso pode ser usado isoladamente ou em combinação com a detecção de recurso para determinar onde, em uma imagem, a vegetação deve ser encontrada. Conforme discutido acima, visto que a localização geográfica de uma imagem pode ser determinada, a partir do conhecimento do tamanho de uma imagem no solo, a localização ou localizações de vegetação a serem encontradas em uma imagem pode, então, ser mapeadas à posição exata de tal vegetação no solo.
[0096] O processador 30, então, executa um software de processamento de imagem adicional que pode ser parte do processamento de imagem que determina a localização de vegetação com base na extração de recurso, se esta for usada. Esse software compreende um analisador de aprendizado de máquina. As imagens de ervas daninhas específicas são adquiridas, sendo usadas informações também relacionadas ao tamanho de ervas daninhas. As informações relacionadas a uma localização geográfica no mundo, em que tal erva daninha deve ser encontrada e informações relacionadas a uma época do ano em que tal erva daninha deve ser encontrada, incluindo quando em flor etc. podem ser etiquetadas com as imagens. Os nomes das ervas daninhas também podem ser etiquetados com as imagens das ervas daninhas. O analisador de aprendizado de máquina, que pode ser baseado em uma rede neural artificial ou um analisador de árvore de decisão, é, então, treinado quanto a essas imagens adquiridas verdadeiras. Dessa forma, quando uma nova imagem de vegetação é apresentada ao analisador, em que tal imagem pode ter um carimbo data-hora associado como época do ano e uma localização geográfica como Alemanha ou África do Sul etiquetada na mesma, o analisador determina o tipo específico de erva daninha que está na imagem através de uma comparação de imagens de uma erva daninha encontrada na nova imagem com imagens de ervas daninhas diferentes a respeito das quais o mesmo foi treinado, em que o tamanho de ervas daninhas, e o local e quando as mesmas crescem também podem ser levados em consideração. A localização específica de tal tipo de erva daninha no solo dentro do ambiente, e seu tamanho, podem, portanto, ser determinados.
[0097] O processador 30 tem acesso a um banco de dados contendo tipos diferentes de erva daninha, e o modo ideal para que a tecnologia de controle de erva daninha à base de eletrodo seja usada no controle de tal tipo de erva daninha, que foram compilados a partir de dados determinados experimentalmente. Esse banco de dados pode ser o mesmo banco de dados que leva em consideração a configuração da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo como uma função das propriedades do solo, e fornece uma justaposição de informações relacionadas a ervas daninhas diferentes em tipos de solo diferentes. Por exemplo, a tensão e/ou corrente e, de fato, a duração de aplicação podem variar considerando- se ervas daninhas diferentes em localizações diferentes.
[0098] Portanto, são adquiridos dados de sensor que possibilitam que uma tecnologia de controle de erva daninha à base de eletrodo seja ativada idealmente considerando-se as condições de solo e as ervas daninhas em tais localizações.
[0099] Com referência continuada à Fig. 4, após a aquisição da totalidade dos dados de sensor a partir dos quais uma determinação pode ser feita, onde as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo devem ser ativadas para controlar ervas daninhas e qual deve ser a sua configuração específica, posteriormente um trem de controle de erva daninha 130 avança ao longo do trilho ferroviário. O trem de controle de erva daninha tem uma caçamba que contém inúmeras unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo, com fontes de alimentação associadas. O trem de controle de erva daninha tem um processador (não mostrado) que usa as informações discutidas acima sobre onde e de que maneira as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo devem ser ativadas. O trem de controle de erva daninha também tem meios para determinar sua localização geográfica, que podem ser baseados em um ou mais dentre GPS, navegação inerte, análise de imagem para localizar a posição do trem de controle de erva daninha e as localizações específicas das unidades da tecnologia de controle de erva daninha à base de eletrodo. Isso significa que, quando o trem de controle de erva daninha passa através do ambiente, as unidades da tecnologia de controle de erva daninha à base de eletrodo podem ser ativadas nas localizações específicas de ervas daninhas, em que o modo específico da tecnologia de controle de erva daninha ativada na localização da erva daninha foi determinado como sendo ideal para tal tarefa.
[0100] A Fig. 5 mostra outro exemplo de um sistema 100 para controle de erva daninha. O sistema para controle de erva daninha da Fig. 5 é similar àquele mostrado na Fig. 4. Entretanto, na Fig. 5, o trem de controle de erva daninha 130 tem sensores 110 na forma de câmeras, sondas de inserção no solo e sensores de refletância de solo conforme discutido acima em relação à Fig. 4. O trem de controle de erva daninha 130 da Fig. 5 também tem um aparelho 10 conforme discutido anteriormente. As câmeras 110 no trem de controle de erva daninha 130 agora adquirem tais imagens que foram adquiridas anteriormente pelos drones, e as sondas 110 adquirem os dados de sensor usados para determinar as propriedades do solo conforme discutidas acima em relação à Fig. 4. O processador 30 do aparelho no trem de controle de erva daninha 130 processa as imagens adquiridas para determinar a localização e o tipo de erva daninha, e as propriedades do solo são determinadas para configurar as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo para a ativação adiante, em que as definições de ativação específicas são ajustadas adicionalmente para levar em consideração as ervas daninhas em localizações específicas e as unidades são ativadas apenas onde há ervas daninhas.
A localização geográfica exata da erva daninha, e a localização exata de propriedades de solo particulares, então, não precisam ser determinadas.
Em vez disso, com base em um espaçamento relativo entre os próprios sensores 110 (câmeras, sondas de inserção no solo e sensores de refletância) e entre os sensores e as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo 120 alojadas na caçamba do trem 130, ervas daninhas podem ser localizadas e identificadas juntamente com as propriedades do solo em tal localização, e as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo podem ser idealmente configuradas para operar em tal localização.
Então, a partir do conhecimento do movimento de avanço do trem de controle de erva daninha (sua velocidade), visto que as distâncias entre sensores 110 e unidades 120 são conhecidas, as unidades 120 podem ser ativadas, configuradas idealmente, onde ervas daninhas são localizadas a partir do tempo levado para mover as unidades 120 para as localizações específicas em que as ervas daninhas foram identificadas como estando localizadas.
Dessa forma,
o trem de controle de erva daninha não precisa ter um sistema de GPS e/ou de navegação inerte ou meios de determinação de localização geográfica absoluta com base em imagem.
Em vez disso, considerando-se o processamento necessário para determinar o tipo de erva daninha e sua localização exata dentro de uma imagem e sua localização exata no solo – dentro de um sistema de coordenadas de trem – e o tempo levado para determinar as propriedades do solo e o tempo levado para configurar as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo (levando a um tempo total de processamento e configuração) os sensores 110 devem ser espaçados das tecnologias de controle de erva daninha 120 por uma distância que é pelo menos igual ao tempo de processamento multiplicado pela velocidade máxima do trem de controle de erva daninha durante o controle de erva daninha.
Assim, por exemplo, se o tempo total de processamento e configuração levar 0,2 s, 0,4 s ou 0,8 s para um trem que se desloca a 25 m/s, com referência à Fig. 5, os sensores 110 devem ser espaçados adiante da tecnologia de controle de erva daninha à base de eletrodo unidades 120 por 5 m, 10 m ou 20 m para essa velocidade de trem.
Uma redução na velocidade de trem possibilita que a separação seja reduzida.
Além disso, as câmeras 110 que capturam as imagens podem ter tempos de exposição muito curtos para que o embaçamento de imagem devido ao movimento do trem durante o tempo de exposição seja minimizado.
Isso pode ocorrer de várias formas, incluindo o uso de câmeras com tempos de exposição curtos ou iluminação de pulsos curtos por meio, por exemplo, de lasers ou LEDs em combinação com filtros, por exemplo.
Entretanto, o aparelho pode usar um sistema de GPS e/ou sistema de navegação inerte e/ou análise de imagem para determinar uma localização geográfica exata de ervas daninhas.
Isso significa que um registro de quais ervas daninhas foram controladas e como a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo foi configurado pode ser salvo, o lugar onde tais ervas daninhas foram localizadas pode ser determinado e salvo, assim como quais eram as propriedades do solo em tais localizações salvas.
Além disso, gerando-se uma localização geográfica exata das ervas daninhas, as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo 120 podem ter meios associados de determinação de localização, como um sistema de GPS e/ou sistema de navegação inerte e/ou sistema à base de imagem que pode ser usado para fornecer a posição exata das unidades 120. Portanto, um vagão frontal de um trem pode ter os sensores 110 que têm meios associados de determinação de localização como GPS, e cujos dados podem ser usados para determinar a localização e o tipo de ervas daninhas em localizações exatas conhecidas e as propriedades de solo em tais localizações, a partir dos quais as unidades 120 podem ser configuradas idealmente para a ativação em tais localizações.
A última caçamba de um trem pode, então, ter as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo alojadas dentro da mesma.
Essas últimas caçambas podem ser espaçadas do vagão frontal por muitas dezenas, se não centenas de metros por caçambas portadoras de carga.
A separação absoluta do vagão frontal em relação aos vagões traseiros, então, pode variar à medida em que o trem sobe e desce, porém, visto que as caçambas com as unidades de controle de erva daninha sabem suas localizações exatas, assim como os sensores, quando as unidades tiverem se movido adiante da posição em que determinou-se que uma erva daninha reside juntamente com uma determinação das propriedades do solo em tal localização, as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo podem ativar uma configuração ideal em tais localizações exatas para controlar tais ervas daninhas. As unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo se estendem lateralmente abaixo e para o lado do trem, como mostrado na Fig. 6, para controlar ervas daninhas entre os trilhos de trem e aos lados do trilho e margens acima, se for necessário.
[0101] A Fig. 6 mostra uma vista posterior da caçamba de um trem de controle de erva daninha 130 conforme mostrado nas Figuras 4 a 5, que tem inúmeras unidades de alta tensão de tecnologia de controle de erva daninha à base de eletrodo
120. A Fig. 6 mostra a vista posterior desta caçamba do trem, com a vista sendo aquela abaixo do trilho ferroviário. Cada unidade à base de eletrodo ativa onde foi determinado que há uma erva daninha, a uma definição de tensão e corrente que leva em consideração as propriedades do solo local e a erva daninha específica e o tamanho de tal erva daninha. Conforme discutido acima, experimentos simples podem ser realizados para ervas daninhas diferentes para determinar os níveis diferentes de tensão e potência e a duração de aplicação necessária para exterminar tipos diferentes de erva daninha, possibilitando que um banco de dados seja construído, a partir do qual o modo de operação da tecnologia de alta tensão pode ser selecionada. Além disso, experimentos simples podem ser realizados para determinar quais as definições ideais para as unidades como uma função de propriedades diferentes do solo, possibilitando, novamente,
que seja construído um banco de dados de definições. As unidades, então, podem ser definidas em um nível apropriado para as condições de solo, e podem ter essas definições ajustadas para levar em consideração as ervas daninhas nas localizações.
[0102] Continuando com a Fig. 6, inúmeros pares de eletrodos separados da tecnologia de controle de erva daninha se estendem lateralmente abaixo do trem e para os lados do trem, com estes mostrados em maiores detalhes na Fig. 7. Cada par de eletrodo forma uma unidade separada de controle de erva daninha à base de eletrodo. Os eletrodos também podem se estender em uma direção para frente. Quando um destes pares de eletrodo passa sobre uma erva daninha que foi identificada como uma que deve ser controlada por tal controle de erva daninha à base de alta tensão o processador 30 ativa o par ou pares específicos de eletrodos na localização específica da erva daninha que deve ser controlada por tal alta tensão e potência. Na Fig. 6, há duas localizações específicas de tal erva daninha, uma é um tufo grande a ser encontrado entre o trilho que também se estende para o lado direito do trilho e um tufo pequeno a ser encontrado à esquerda dos trilhos e, consequentemente, um par de eletrodo foi ativado no lado esquerdo e inúmeros ativados sob o trem estendendo-se para o lado direito.
[0103] A Fig. 7 mostra mais detalhes da tecnologia de controle de erva daninha à base de alta tensão. Os pares de eletrodos são fornecidos para formar unidades individuais de controle de erva daninha à base de eletrodo, que, quando ativadas, fazem com que uma corrente elétrica flua a partir de um eletrodo para o outro através da erva daninha e do solo, incluindo a raiz da erva daninha. Uma subunidade mostrada pode ter um par de eletrodo ou, de fato, ter inúmeros pares de eletrodos para fornecer uma maior resolução e uma extensão espacial menor da aplicação de tal controle de erva daninha à base de alta tensão. A alta tensão pode ser aplicada em um modo de CC por um período de tempo ou em um modo de CA por um período de tempo.
[0104] A Fig. 8 mostra uma representação de um ambiente de ferrovia, mostrado os trilhos ferroviários e o solo ao lado dos trilhos. Há três áreas diferentes de trilho com propriedades de solo diferentes, mostradas como A, B e C divididas por linhas tipo ponto-traço. A área A é um tipo de solo argiloso, e a área B também é um solo tipo argiloso, porém, é mais úmido do que a área A, enquanto a área C é mais arenosa com um grande número de pedras. Se a definição de tensão e potência à base de eletrodo para a área A for considerada como uma linha de base, então, visto que o solo na área B é mais condutivo devido à presença de água, a definição de tensão e potência para as unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo pode ser inferior à linha de base na área B. Entretanto, para a área C arenosa e pedregosa, a corrente não pode fluir através do solo tão eficientemente quanto para uma estrutura de solo densa e, como tal, a definição de tensão e potência para a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo precisa ser maior que a linha de base.
[0105] Continuando com a Fig. 8, inúmeras ervas daninhas são mostradas. Um primeiro tipo de erva daninha “W1” existe em um tufo pequeno em áreas A, B, e C. Um segundo tipo de erva daninha “W2” existe apenas na área B. Para o primeiro tipo de erva daninha “W1”, a definição para a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo é diferente em cada área (A, B, e C), devido às propriedades de solo diferentes e as definições otimizadas são respectivamente mostradas como 120a, 120c e 120d. Na segunda área B, há dois tipos de erva daninha “W1” e “W2”. As propriedades do solo, entretanto, são iguais, levando a um primeiro grau ou nível de tensão/potência sendo determinado, que é, então, ajustado para levar em consideração as ervas daninhas específicas sendo controladas. Portanto, na área B, a erva daninha W1 é controlada com definição otimizada de tensão e potência 120c, enquanto a erva daninha W2 é controlada com definição otimizada de tensão e potência 120b. Conforme discutido anteriormente, as definições de tensão e potência, em uma forma otimizada, podem ser diferentes para o mesmo tipo de erva daninha no solo das mesmas propriedades do solo considerando o tamanho do tufo, sendo um tufo maior controlado com um nível superior de tensão/potência. Entretanto, isso não foi mostrado na Fig. 8 com propósitos de simplicidade de representação.
[0106] Os exemplos detalhados acima foram discutidos em relação a uma ferrovia, entretanto, um trem de controle de erva daninha, uma caçamba ou caminhão ou Unimog podem ter unidades de controle de erva daninha à base de eletrodo montadas sobre/dentro dos mesmos, as quais podem usar sensores para determinar propriedades do solo e tipos de ervas daninhas para controlar tais tipos específicos de erva daninha, conforme discutido acima. Processamento de imagem para possibilitar a análise para determinar um tipo de erva daninha
[0107] Um exemplo específico de como uma imagem é processada, e determinada como sendo adequada para o processamento de imagem a fim de que um tipo de erva daninha possa ser determinado, é descrito agora:
1. Uma imagem digital – em particular, uma imagem colorida – de uma erva daninha é capturada.
2. Áreas com uma cor e textura predefinidas dentro da imagem digital são contornadas dentro de um contorno de limite. Tipicamente, pode-se esperar uma área contornada de uma planta de erva daninha. Entretanto, também pode haver mais de uma área contornada a partir de diferentes folhas, potencialmente não conectadas, a partir de duas plantas de erva daninha, ou similares. – Tal processo de detecção ou determinação detecta limites de áreas verdes da imagem digital. Durante esse processo, pelo menos uma área contornada – por exemplo, uma ou mais folhas, assim como uma ou mais plantas de erva daninha – podem ser construídas compreendendo pixels relacionados à erva daninha dentro de um contorno de limite. Entretanto, também pode ser possível que a imagem digital tenha capturado mais de uma folha e/ou o tronco. Consequentemente, mais de uma área contornada pode ser determinada.
3. Determinar se o contorno de limite cobre uma área suficientemente grande, e determinar uma nitidez (por exemplo, grau de foco) dos dados de imagem dentro do contorno de limite. Isso assegura primeiramente que haverá dados de imagem suficientes mediante os quais uma determinação pode ser feita quanto ao tipo de erva daninha e, em segundo lugar, determina que uma qualidade mínima da imagem digital será satisfeita para que o tipo de erva daninha possa ser definido.
4. Se ambos os critérios em 3) forem satisfeitos, a imagem digital, e especificamente aquela dentro do contorno de limite é enviada par a unidade de processamento para análise de imagem pela rede neural artificial para determinar o tipo de erva daninha conforme descrito acima.
[0108] Em outra modalidade exemplificativa, um programa de computador ou elemento de programa de computador é fornecido, o qual é caracterizado por ser configurado para executar as etapas de método do método de acordo com uma dentre as modalidades anteriores em um sistema apropriado.
[0109] O elemento de programa de computador pode, portanto, ser armazenado em uma unidade de computador, que também pode ser parte de uma modalidade. Esta unidade de computação pode ser configurada para realizar ou induzir a realização das etapas do método descrito acima. Ademais, a mesma pode ser configurada para operar os componentes do aparelho e/ou sistema descrito acima. A unidade de computação pode ser configurada para operar automaticamente e/ou para executar os pedidos de um usuário. Um programa de computador pode ser carregado para uma memória de trabalho de um processador de dados. O processador de dados pode, portanto, ser equipado para executar o método de acordo com uma das modalidades anteriores.
[0110] Essa modalidade exemplificativa da invenção cobre tanto um programa de computador que, desde o início, usa a invenção e o programa de computador que, por meio de uma atualização transforma um programa existente em um programa que usa a invenção.
[0111] Adicionalmente, o elemento de programa de computador pode ser capaz de fornecer todas as etapas necessárias para satisfazer o procedimento de uma modalidade exemplificativa do método conforme descrito acima.
[0112] De acordo com uma modalidade adicionalmente exemplificativa da presente invenção, um meio legível por computador, como um CD-ROM, bastão de USB ou similares, é apresentado, em que o meio legível por computador tem um elemento de programa de computador armazenado em si, elemento de programa de computador o qual é descrito pela seção a seguir.
[0113] Um programa de computador pode ser armazenado e/ou distribuído em um meio adequado, como um meio de armazenamento óptico ou um meio de estado sólido fornecidos juntamente com, ou como parte de outro hardware, porém, também pode ser distribuído em outras formas, como por meio da internet ou outros sistemas de telecomunicação com fio ou sem fio.
[0114] Entretanto, o programa de computador também pode ser apresentado através de uma rede como a Rede Mundial de Computadores (World Wide Web) e pode ser baixado para a memória de trabalho de um processador de dados a partir de tal rede. De acordo com uma modalidade adicionalmente exemplificativa da presente invenção, um meio para fornecer um elemento de programa de computador disponível para baixar é fornecido, elemento de programa de computador o qual é disposto para realizar um método de acordo com uma das modalidades da invenção descritas anteriormente.
[0115] Deve-se notar que as modalidades da invenção são descritas com referência a matérias diferentes. Em particular, algumas modalidades são descritas com referência às reivindicações de tipo de método, enquanto outras modalidades são descritas com referência às reivindicações de tipo de método. Entretanto, uma pessoa versada na técnica observará a partir do supracitado e da descrição a seguir que, exceto se notificado de outro modo, além de qualquer combinação de recursos pertencentes a um tipo de matéria, além disso, qualquer combinação entre recursos relacionados a matérias diferentes são considerados revelados com o presente pedido. Entretanto, todos os recursos podem ser combinados fornecendo efeitos sinérgicos que são mais do que a soma simples dos recursos.
[0116] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição supracitada, tal ilustração e descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplificativas, e não restritivas. A invenção não é limitada às modalidades reveladas. Outras variações nas modalidades reveladas podem ser entendidas e realizadas por aqueles versados na técnica na prática de uma invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações dependentes.
[0117] Nas reivindicações, o termo "que compreende" não exclui outros elementos ou etapas, e os artigos indefinidos "uma" ou "um" não excluem uma pluralidade. Um único processador ou outra unidade pode atender às funções de vários itens mencionados nas reivindicações. O mero fato de que certas medidas são mencionadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação destas medidas não pode ser usada vantajosamente.
Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitantes do escopo.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES
1. Aparelho (10) para controle de erva daninha caracterizado por compreender: - uma unidade de entrada (20); - uma unidade de processamento (30); e - uma unidade de saída (40); em que a unidade de entrada é configurada para dotar a unidade de processamento de pelo menos um dado de sensor de um ambiente; em que a unidade de processamento é configurada para analisar pelo menos alguns dentre o pelo menos um dado de sensor para determinar pelo menos uma propriedade de solo para cada uma dentre uma pluralidade de localizações do ambiente; em que a unidade de processamento é configurada para determinar uma definição de potência para ativação de pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para cada uma dentre a pluralidade de localizações, em que a determinação da definição de potência para ativação da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo compreende a utilização da pelo menos uma propriedade de solo associada a tal localização; e em que a unidade de saída é configurada para emitir informações utilizáveis para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dado de sensor compreende pelo menos uma imagem, e em que a unidade de processamento é configurada para analisar a pelo menos uma imagem para determinar pelo menos uma localização de ativação da pluralidade de localizações para a ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a análise da pelo menos uma imagem para determinar a pelo menos uma localização de ativação compreende uma determinação de pelo menos uma localização de vegetação.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a determinação da definição de potência para ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para a localização de ativação compreende a utilização da determinada pelo menos uma localização de vegetação.
5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que a análise da pelo menos uma imagem para determinar pelo menos a localização de ativação compreende uma determinação de pelo menos um tipo de erva daninha.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a determinação da definição de potência para ativação da pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para a localização de ativação compreende a utilização do determinado pelo menos um tipo de erva daninha.
7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que a análise da pelo menos uma imagem compreende a utilização de um algoritmo de aprendizado de máquina.
8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma propriedade de solo compreende um ou mais dentre: uma medida de umidade de solo; uma medida de textura de solo; uma medida de condutividade de solo; uma medida de temperatura de solo; uma medida de dureza de solo; uma medida de ocorrência de raiz de planta; uma medida de tipo de solo; uma medida de salinidade.
9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dado de sensor foi adquirido através de pelo menos um sensor, e em que a unidade de entrada é configurada para dotar a unidade de processamento de pelo menos uma localização associada ao pelo menos um sensor quando o pelo menos um dado de sensor foi adquirido.
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor compreende um ou mais dentre: uma câmera; um sensor de umidade de solo; um sensor de textura de solo; um sensor de condutividade elétrica; um sensor de inserção no solo; um sensor de indução eletromagnética; um sensor de temperatura; um sensor de dureza de solo; um sensor de ocorrência de raiz; um sensor de tipo de solo; um sensor de salinidade; pelo menos um sensor de refletância configurado para operar em um ou mais dentre o visível, o infravermelho, o infravermelho próximo, o infravermelho intermediário, o infravermelho distante.
11. Sistema (100) para controle de erva daninha caracterizado por compreender: - pelo menos um sensor (110); - um aparelho (10) para controle de erva daninha conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10; e - pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo (120); em que o pelo menos um sensor é configurado para adquirir o pelo menos um dado de sensor do ambiente; em que pelo menos a unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo é montada em um veículo (130); e em que o aparelho é configurado para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o aparelho é montado no veículo; e em que o pelo menos um sensor é montado no veículo.
13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor compreende um ou mais dentre: uma câmera; um sensor de umidade de solo; um sensor de textura de solo; um sensor de condutividade de solo; um sensor de indução eletromagnética; um sensor de temperatura de solo; um sensor de inserção no solo; um sensor de dureza de solo; um sensor de ocorrência de raiz; um sensor de tipo de solo; um sensor de salinidade, um sensor de refletância.
14. Método (200) para controle de erva daninha caracterizado por compreender: a) dotar (210) uma unidade de processamento de pelo menos um dado de sensor de um ambiente; b) analisar (220), através da unidade de processamento, pelo menos alguns dentre o pelo menos um dado de sensor para determinar pelo menos uma propriedade de solo para cada uma dentre uma pluralidade de localizações do ambiente;
d) determinar (230), através da unidade de processamento, uma definição de potência para a ativação de pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo para cada uma dentre a pluralidade de localizações, em que a determinação da definição de potência para a ativação da unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo compreende a utilização da pelo menos uma propriedade de solo associada a tal localização; e e) emitir (240), através de uma unidade de saída, informações de saída utilizáveis para ativar a pelo menos uma unidade de controle de erva daninha à base de eletrodo.
15. Elemento de programa de computador caracterizado por ser para controlar um aparelho conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e/ou sistema conforme definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 14, que, quando executado por um processador, é configurado para realizar o método conforme definido na reivindicação 14.
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