BR112021010903A2 - Aplicação do modo de varredura da análise gama de nêutrons para mapeamento do carbono do solo - Google Patents

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Henry Allen Torbert Iii
Galina N. Yakubova
Aleksandr Kavetskiy
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Abstract

APLICAÇÃO DO MODO DE VARREDURA DA ANÁLISE GAMA DE NÊUTRONS PARA MAPEAMENTO DO CARBONO DO SOLO. Um sistema para analisar o conteúdo do solo de um campo inclui uma unidade de aquisição de dados configurada para detectar espectros gama de cada uma de uma pluralidade de amostras do solo, caracterizada pela área de superfície do campo ser dividida em uma pluralidade de porções e a pluralidade de amostras do solo compreender pelo menos uma amostra do solo de cada um da pluralidade de porções, uma unidade de navegação configurada para detectar coordenadas geográficas de cada uma da pluralidade de amostras do solo, uma unidade de análise dos dados configurada para associar os espectros gama detectados de cada uma da pluralidade de amostras do solo com as coordenadas geográficas da amostra do solo e determinar uma porcentagem em peso de pelo menos um elemento dentro de cada uma das amostras do solo baseado nos espectros gama detectados, além de uma unidade de mapa de conteúdo de elementos configurada para gerar um mapa indicando a concentração de pelo menos um elemento dentro do solo do campo.

Description

APLICAÇÃO DO MODO DE VARREDURA DA ANÁLISE GAMA DE NÊUTRONS PARA MAPEAMENTO DO CARBONO DO SOLO REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS
[0001] Este pedido reivindica o benefício sob 35 USC S$ 119(e) do Pedido Provisório dos Estados Unidos, n.º de série 62/776.822, apresentado em 7 de dezembro de 2018, cuja divulgação integral é aqui incorporada por referência.
CAMPO TÉCNICO
[0002] À presente divulgação se refere a sistemas e métodos para mapear a distribuição de pelo menos um composto dentro do solo.
HISTÓRICO
[0003] À análise de conteúdo dos elementos do solo de uma determinada área geográfica pode revelar se o solo é adaptável a usos específicos, como para agricultura, recreação e assim por diante. Outros usos da análise de conteúdo do solo incluem a determinação de créditos de carbono, o nível de disponibilidade de nutrientes ou a necessidade de introdução de nutrientes para avaliar os rendimentos atuais e projetados e a lucratividade potencial da fertilização.
[0004] À análise do solo pode começar com a coleta de uma amostra do solo, tal que apenas uma pequena porção de um campo seja realmente analisada em laboratório. Por exemplo, um método comum de análise do conteúdo de elementos do solo é a amostragem composta, em que várias subamostras do solo são coletadas de locais selecionados aleatoriamente no campo. As subamostras são então misturadas e analisadas quanto ao conteúdo dos elementos. Em alguns casos, uma quantidade de um determinado elemento revelada como contida na mistura pode ser tratada como uma quantidade média desse elemento em toda a área do campo sendo analisado.
[0005] Embora um número real de subamostras possa variar ligeiramente baseado no tamanho do campo e uniformidade, um número de subamostras geralmente não excede 20 e, às vezes, equivale a menos de 0,01% da área sendo analisada. Além disso, a maioria dos sistemas de teste e análise do solo não são prontamente adaptáveis para testar mais do que algumas amostras e, quando muito, fornecem uma aproximação de alto nível de um verdadeiro conteúdo dos elementos do solo do campo. Uma vez que a importância da precisão do conteúdo dos elementos do solo não pode ser superestimada, é necessária uma metodologia que produza informações de conteúdo dos elementos mais detalhadas e precisas para uma determinada área do campo.
SUMÁRIO
[0006] Um sistema para analisar o conteúdo do solo de um campo; o sistema inclui uma unidade de aquisição de dados configurada para detectar espectros gama de cada uma de uma pluralidade de amostras do solo, caracterizada pela área de superfície do campo ser dividida em uma pluralidade de porções e a pluralidade de amostras do solo compreender pelo menos uma amostra do solo de cada uma da pluralidade de porções, uma unidade de navegação configurada para detectar coordenadas geográficas de cada uma da pluralidade de amostras do solo, uma unidade de análise dos dados configurada para associar os espectros gama detectados de cada uma da pluralidade de amostras do solo com as coordenadas geográficas da amostra do solo e determinar uma porcentagem em peso de pelo menos um elemento dentro de cada uma das amostras do solo baseado nos espectros gama detectados, além de uma unidade de mapa de conteúdo de elementos configurada para gerar um mapa indicando a concentração de pelo menos um elemento dentro do solo do campo.
[0007] Um método para analisar o conteúdo de solo de um campo agrícola, o método inclui dividir uma área de superfície do campo em uma pluralidade de porções, varrendo pelo menos uma amostra do solo dentro de cada uma das porções para detectar espectros gama da amostra do solo, associando o espectros detectados com uma localização geográfica da amostra do solo, calculando, baseado nos espectros detectados, uma quantidade de pelo menos um elemento dentro da amostra do solo e gerando um mapa indicando a quantidade de pelo menos um elemento dentro de cada porção do campo.
[0008] Um sistema para analisar o conteúdo dos elementos do solo de um campo; o sistema inclui uma unidade de aquisição de dados configurada para coletar espectros gama de pelo menos uma amostra do solo, uma unidade de navegação configurada para fornecer coordenadas geográficas da amostra do solo, uma unidade de análise dos dados configurada para associar os espectros gama coletados com as coordenadas geográficas da amostra do solo e calcular uma porcentagem em peso de um elemento dentro da amostra do solo, além de uma unidade de mapa de conteúdo de elementos configurada para gerar um mapa indicando uma concentração de pelo menos um elemento dentro da amostra do solo baseado na porcentagem de peso calculada.
RÁPIDA DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0009] Os conceitos descritos na presente divulgação são ilustrados a título de exemplo e não a título de limitação nas figuras anexas. Para simplificação e legibilidade de ilustração, os elementos ilustrados nas figuras não são necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns elementos podem ser exageradas em relação a outros elementos para legibilidade. Além disso, quando considerado apropriado, os rótulos de referência foram repetidos entre as figuras para indicar elementos correspondentes ou análogos. A descrição detalhada se refere particularmente às figuras anexas em que:
[0010] A FIGURA 1 é um diagrama simplificado que ilustra um exemplo de implementação de um aparelho de análise gama;
[0011] As FIGURAS 2A-2B são diagramas simplificados que ilustram exemplos de implementações móveis do aparelho de análise gama;
[0012] À FIGURA 3 é um diagrama simplificado que ilustra uma pluralidade de porções de um campo com varredura a ser realizada pelo aparelho de análise gama;
[0013] À FIGURA 4A é um gráfico que ilustra um exemplo de relação entre uma área de pico e uma porcentagem em peso de silício;
[0014] À FIGURA 4B é um gráfico que ilustra uma parte do gráfico ilustrado na FIG. 4A;
[0015] A FIGURA 5 é um gráfico que ilustra uma relação de exemplo entre um rendimento de análise gama e energia de potássio;
[0016] A FIGURA 6 é um diagrama simplificado que ilustra um exemplo de metodologia para determinar o teor de potássio do solo;
[0017] À FIGURA 7 é um diagrama simplificado que ilustra uma pluralidade de porções de um primeiro campo com varredura realizada;
[0018] A FIGURA 8 é um diagrama simplificado que ilustra um mapa de distribuição de carbono do primeiro campo com varredura realizada;
[0019] A FIGURA 9 é um diagrama simplificado que ilustra um mapa de distribuição de silício do primeiro campo com varredura realizada;
[0020] Às FIGURAS 10 e 11 são diagramas simplificados que ilustram mapas gerados a partir de operações de varredura de um segundo campo com varredura realizadas em dois dias diferentes;
[0021] À FIGURA 12 é um diagrama simplificado que ilustra um mapa de distribuição de carbono baseado em uma combinação de dados de varredura das FIGS. 10 e 11;
[0022] À FIGURA 13 é um diagrama simplificado que ilustra um mapa de distribuição de silício do segundo campo com varredura realizada;
[0023] Às FIGURAS 14 e 15 são diagramas simplificados que ilustram, respectivamente, um primeiro mapa gerado usando métodos da presente divulgação e um segundo mapa gerado baseado em medições de umidade realizadas simultaneamente com o primeiro mapa; e
[0024] As FIGURAS 16A e 16B são diagramas de blocos de um algoritmo de processo de exemplo para determinar o conteúdo dos elementos do solo de um campo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS
[0025] Embora os conceitos da presente divulgação sejam suscetíveis a várias modificações e formas alternativas, as modalidades específicas destes foram exibidas a título de exemplo nas figuras e serão descritas neste documento em detalhes. Deve ser entendido, no entanto, que não há intenção de limitar os conceitos da presente divulgação às formas particulares divulgadas; pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas coerentes com a presente divulgação e as reivindicações anexas.
[0026] Às referências no relatório descritivo a “uma modalidade”, “uma modalidade”, “uma modalidade ilustrativa” etc. indicam que a modalidade descrita pode incluir um determinado recurso, estrutura ou característica, mas cada modalidade pode ou não necessariamente incluir esse determinado recurso, estrutura ou característica. Além disso, estas frases não se referem necessariamente à mesma modalidade. Ainda, quando um recurso, estrutura ou característica particular é descrito em conexão com uma modalidade, é sugerido que é do conhecimento de um versado na técnica efetuar tal recurso, estrutura ou característica em conexão com outras modalidades, seja ou não explicitamente descrito.
[0027] às modalidades divulgadas podem ser implementadas, em alguns casos, em hardware, firmware, software ou qualquer combinação destes. As modalidades divulgadas também podem ser implementadas como instruções transportadas ou armazenadas em um meio de armazenamento legível por computador transitório ou não transitório, que pode ser lido e executado por um ou mais processadores. Um meio de armazenamento legível por computador pode ser incorporado como qualquer dispositivo de armazenamento, mecanismo ou outra estrutura física para armazenamento ou transmissão de informações de forma legível por um dispositivo de computação (por exemplo, uma memória volátil ou não volátil, um disco de mídia ou outro dispositivo de mídia).
[0028] Nos desenhos, algumas características estruturais ou de método podem ser exibidas em arranjos e/ou ordenações específicas. Contudo, deve ser entendido que tais arranjos e/ou pedidos específicos podem não ser necessários. Em vez disso, em algumas modalidades, tais recursos podem ser dispostos de uma maneira e/ou ordem diferente daquela exibida nas figuras ilustrativas. Além disso, a inclusão de uma característica estrutural ou de método em uma determinada figura não significa que esta característica seja necessária em todas as modalidades e, em algumas modalidades, pode não ser incluída ou pode ser combinada com outras características.
[0029] Um sistema de exemplo para o desenvolvimento de um conteúdo dos elementos detalhado e preciso do solo de um determinado campo pode incluir um dispositivo gerador de nêutrons e uma pluralidade de detectores gama (por exemplo, detectores gama de iodo sódico) para fazer a varredura de pelo menos uma porção do campo e um sistema de computação para armazenamento, análise dos resultados da varredura e geração de um mapa indicativo do conteúdo dos elementos da porção do campo. O sistema de exemplo pode ser um sistema móvel e pode ser configurado para percorrer uma porção substancial do campo para fazer a varredura do solo. De acordo com algumas modalidades da presente divulgação, oO conteúdo dos elementos (C, Si, O, H, K, Cl e outros) no solo pode ser calculado usando os espectros medidos capturados pelos detectores gama.
[0030] O sistema de exemplo também pode ser configurado para se comunicar com um dispositivo de sistema de posicionamento global (GPS) para capturar a localização geográfica do solo durante o processo de varredura. Em um exemplo, os dados do conteúdo dos elementos identificados durante a varredura podem ser combinados (ou associados) com coordenadas geográficas fornecidas pelo dispositivo GPS. Adicionalmente ou em alternativa, baseado no conteúdo dos elementos determinado a partir da varredura e as coordenadas geográficas associadas, o sistema de exemplo pode ser configurado para gerar um mapa de distribuição de elementos adequado para fins agrícolas e outros.
[0031] À FIGURA 1 ilustra um sistema de exemplo 100 para analisar amostras do solo 124 de um campo 120. O sistema 100 pode compreender um ou mais componentes para análise dos elementos do solo. Em um exemplo, o sistema 100 inclui um dispositivo gerador de nêutrons 102, uma pluralidade de detectores gama 104, eletrônicos divididos 106 e uma unidade de processamento (ou processador) 110. Embora não ilustrado separadamente, o sistema de exemplo 100 pode incluir um ou mais componentes adicionais ou alternativos, mas não se limitando, por exemplo, a unidades e dispositivos de processamento e armazenamento de memória/dados, dispositivos de varredura de áudio e vídeo e assim por diante, configurados para adquirir, processar, armazenar e/ou analisar dados de análise dos elementos. Adicionalmente ou em alternativa, qualquer fonte de pulsos de nêutrons 102 pode ser usada e esta divulgação não é limitada a um gerador de nêutrons 102. Além disso, são preferíveis fontes de nêutrons baseadas em aceleradores, como geradores de nêutrons de fusão de deutério-deutério (D-D) e deutério- trítio (D-T) e outras que permitem o controle eletrônico da emissão de nêutrons 118. Os geradores de nêutrons D-T, em particular, podem ser preferíveis na prática da presente invenção. Estes geradores podem ser pulsados (isto é, desligados e ligados por vários comprimentos), fornecendo controle eletrônico da emissão de nêutrons 118.
[0032] A unidade de processamento 110 pode ser configurada para monitorar e operar o dispositivo gerador de nêutrons 102, os detectores gama 104 e os eletrônicos divididos 106 para conduzir a varredura do solo 120 e a análise dos dados do espectro coletados durante a varredura. O sistema 100 pode estar em comunicação com um dispositivo de sistema de posicionamento global (GPS) 112 para receber uma ou mais coordenadas geográficas. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 pode ser configurada para solicitar coordenadas geográficas indicativas de uma localização geográfica de uma amostra do solo 124. Em outro exemplo, a unidade de processamento 110 pode associar a localização geográfica recebida da amostra do solo 124 com dados indicativos de espectros gama detectados 116 dessa amostra do solo 124.
[0033] Um ou mais componentes do sistema 100 podem ser dispostos e/ou fixados a um acessório, um carrinho ou outra estrutura rígida ou semirrígida 114. A estrutura 114 pode ser autopropelida ou acionada direta ou remotamente para viajar ao longo de pelo menos uma porção do campo 120 para fazer a varredura do solo 122. A FIGURA 2A ilustra um exemplo de implementação móvel 200-A do sistema de análise do solo 100, em que pelo menos uma porção do sistema 100 está disposta em um reboque 202. O reboque 202 pode ser puxado 204 através do campo 120 por um veículo motorizado 206, seja alimentado a gás ou bateria. Adicionalmente ou em alternativa, a FIG. 2B ilustra um exemplo de implementação móvel 200-B do sistema 100, caracterizado por um ou mais componentes do sistema 100 serem dispostos e/ou fixados em uma aeronave sem piloto de controle remoto, como um drone
220.
[0034] Às FIGURAS 3-15 ilustram processos de exemplo realizados pelo sistema 100 para realizar a varredura solo do campo 120, analisar e armazenar dados digitalizados correspondentes ao solo 122 do campo 120 e para gerar um mapa de conteúdo dos elementos do campo 120 baseado nos dados do espectro adquiridos durante a varredura. Um ou mais processos, mas não se limitando, por exemplo, a análises cálculos e tarefas de geração de mapas, podem ser realizados pela unidade de processamento 110. Adicionalmente ou em alternativa, os dados de varredura coletados por um ou mais componentes do sistema 110 durante a varredura podem ser baixados ou extraídos de outra forma do sistema 100 e exportados para processamento adicional em um sistema de computação remoto (por exemplo, baseado em nuvem). Outros métodos de coleta, processamento e análise dos dados de varredura também são contemplados.
[0035] À FIGURA 3 ilustra um diagrama de exemplo 300 de uma área 302 a ter sua varredura realizada pelo sistema de análise do solo 100. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 do sistema 100 pode ser configurada para dividir o campo 120 em uma pluralidade de porções (blocos ou locais) 306 antes de iniciar a operação de varredura. Em alguns casos, o número de porções (doravante locais) 306 pode ser baseado no tamanho do campo e na presença de uma ou mais características do cenário. Por exemplo, ao determinar os tamanhos dos locais 306, a velocidade apropriada para varredura (por exemplo, -5 km/h) e o perfil do terreno podem ser considerados. Cada local 306 pode compreender um perfil de terreno relativamente homogêneo. Durante a divisão de campo, a unidade de processamento 110 do sistema 100 pode ser configurada para designar um local separado 306 em resposta à detecção de uma mudança no tipo de terreno, como uma estrada de asfalto 308 cruzando o campo 120 e assim por diante, e/ou detectar uma mudança em um perfil e composição do terreno, por exemplo, em resposta à detecção de um ponto baixo no terreno. Dados os fatores relacionados ao terreno mencionados acima e outros fatores que afetam as condições de varredura, cada local 306 da pluralidade de locais 306 pode variar em tamanho de menos de -100 mº a -1000 mº e maior. No exemplo ilustrado na FIG. 3, uma área total do campo 120 era de aproximadamente 800 m?º e um número de locais era 12.
[0036] À unidade de processamento 110 do sistema 100 pode ser configurada para fazer a varredura do solo 122 por um período predefinido, a fim de atingir um valor de precisão desejado predefinido na identificação de uma presença ou ausência de um determinado elemento dentro do solo 122 do local 306 e/ou na medição de uma quantidade do elemento dentro do solo 122 do local 306. Em alguns casos, um período durante o qual a unidade de processamento 110 do sistema 100 varre cada local 306 pode ser baseado em um rendimento de pico gama do elemento, que, por sua vez, pode ser afetado por uma quantidade desse elemento dentro do solo do local 306, uma estrutura química, molecular e/ou anatômica do elemento sendo identificado e uma ou mais outras características.
[0037] Adicionalmente ou em alternativa, o período para o qual fazer a varredura de cada local 306 baseado em um valor de precisão desejado predefinido da medição. Por exemplo, para atingir uma precisão de + 0,5 w% para medições de teor de carbono, o tempo de aquisição para um local pode ser de 15 min. Como outro exemplo, o tempo de medição do sistema 100 para silício com uma precisão aceitável de + 0,5-1 w% pode ser -5 min., devido ao rendimento de pico gama de silício para silício ser várias vezes maior do que o rendimento de pico de carbono (devido ao seu conteúdo mais alto no solo 122).
[0038] O sistema 100 pode ser configurado para identificar uma posição geográfica, por exemplo, coordenadas geográficas, de cada uma da pluralidade de locais 306 e para marcar e numerar cada local 306 em uma representação digital de um mapa. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 do sistema 100 pode ser configurada para solicitar e receber as coordenadas geográficas de cada local 306 da unidade GPS 112 (interna ou externa ao sistema 100) com a qual o sistema 100 se comunica usando, por exemplo, uma conexão de rede com fio, outro tipo de meio de comunicação de rede ou uma rede sem fio de longo ou curto alcance, mas não se limitando, por exemplo, a uma rede local sem fio (LAN), Bluetooth, rede de longa distância (WAN) e assim por diante. Assim, a unidade de processamento 110 do sistema 100 pode ser configurada para adquirir e rastrear uma posição geográfica atual do sistema 100 em relação ao caminho em andamento que é exibido sobre um mapa do campo de amostragem no tempo de execução.
[0039] Durante a operação de varredura, o sistema pode determinar, para cada local 306 individual, um período durante o qual o espectro gama do solo 122 teve sua varredura realizada para o local 306. A unidade de processamento 110 do sistema 100 pode ser configurada para alterar uma cor de um determinado local 306 no mapa exibido em resposta a um período durante o qual o solo 122 desse local 306 passou por uma varredura. Em alguns casos, o sistema pode mudar ou alterar uma cor do local 306 no mapa exibido baseado em um tempo de aquisição total coletado dentro de cada local 306 durante o tempo de execução da varredura. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 do sistema 100 pode usar codificação de cores para indicar que uma quantidade suficiente predefinida de dados foi adquirida para a determinação precisa do elemento do solo para esse local 306, como quando todos os locais 306 ficaram de uma cor predefinida, a unidade de processamento 110 pode emitir um comando e/ou notificação correspondente indicando que a operação de varredura foi concluída.
[0040] Os espectros INS e TNC de cada detector 104 adquirido durante a varredura são exibidos na tela do laptop em tempo de execução. O processador 110 pode ser configurado para armazenar em períodos predefinidos, por exemplo, a cada segundos, os espectros gama (os espectros INS e TNC de cada um dos detectores gama 104) do solo 122 de um determinado local 306 e as coordenadas geográficas correspondentes desse local 306. O sistema 100 pode ser configurado para verificar regularmente se uma conexão é mantida entre o dispositivo GPS 112 e a unidade de processamento 110 e/ou memória no equipamento de gravação. Além disso, em resposta à detecção de que a conexão entre o dispositivo GPS e o equipamento de gravação foi perdida, o sistema 100 pode ser configurado para emitir um alerta correspondente e pode pausar a gravação dos dados de varredura para evitar que dados incorretos sejam gravados. Em alguns casos, um número total de espectros salvos pode chegar a vários milhares ou mais, dependendo do tempo de varredura. Após a varredura, os espectros salvos podem ser transferidos para um ou mais componentes de processamento de dados (não exibidos) do sistema 100.
[0041] No início, os espectros de rede INS para cada medição de 30 segundos são calculados.
[0042] Os espectros de rede INS (netINSr,i) em contagens por segundo (cps) por canal para cada gravação r-ésima e cada detector i-ésimo 104 podem ser calculados usando a Equação (1), de modo que INS7;i-INSy-. TNCri-TNCy-: caracterizado por LTiwns, r, 1: & LTtTNC, r, i Serem indicativos de uma vida útil da gravação r-ésima e detector i-ésimo 104, respectivamente, caracterizado por INSr,i e TNCr,i serem indicativos de um espectro medido de gravação r-ésima e detector i-ésimo 104, respectivamente. Em seguida, todas as ações subsequentes com espectros podem ser realizadas canal a canal.
[0043] À vida útil (LT) pode ser calculada usando a Equação (2), de modo que LT=RT.%, (2)
ICR caracterizado por RT ser indicativo de um tempo de medição real em segundos (s), OCR ser indicativo de uma taxa de contagem de saída e ICR ser indicativo de uma taxa de contagem de entrada. Em alguns casos, os parâmetros RT, OCR e ICR podem ser definidos por especificações de um hardware de aquisição de espectros usado para fazer a operação de varredura. Além disso, os valores dos parâmetros RT, OCR e ICR podem ser incluídos em cada arquivo de espectro correspondente.
[0044] Em um exemplo, cada detector 104 pode compreender uma calibração energética única indicativa de uma dependência entre a energia e um número de canal. Uma mudança nas condições ambientais presentes em um determinado dia ou hora da varredura pode fazer com que a dependência mude. Para trazer todos os espectros para uma calibração energética, os espectros podem ser deslocados de modo que os centroides dos picos dominantes (por exemplo, picos de silício e oxigênio) estejam nos mesmos canais em todos os espectros.
[0045] Após o deslocamento, os oito espectros netINSr., i podem ser resumidos canal a canal e o espectro INS líquido (netINSr) para cada gravação r-ésima pode ser calculado usando a Equação (3), de modo que netINS, = YznetINS,,; (3)
[0046] O tempo de vida para esse espectro (4LTnréa, r) pode ser definido como uma média de tempos de vida correspondentes de cada um da pluralidade de detectores 104, de modo que ALTavor = FCTINSL TIN) (4)
[0047] Os espectros netINSr com ALTrméa, r São atribuídos à posição do ponto médio geográfico 312 entre dois registros adjacentes. Assim, os espectros netINSr do conjunto de dados 4LlTavgr E as coordenadas- geográficas dos pontos médios são gerados, como ilustrado na FIG. 3.
[0048] Além disso, com referência à FIG. 3, os dados com coordenadas de ponto médio 312 podem ser classificados por locais 306, de modo que, por exemplo, os pontos médios 312 identificados usando os números 4, 5, 6, 7, 8 e 9 são atribuídos ao Local n.º 2 e assim por diante. Os centros ponderados 310 para um determinado local 306-n podem ser determinados baseados nos pontos médios 312 atribuídos a esse local 306-n. Os espectros netINSs médios de um local S, em cps por canal, podem ser determinados usando a Equação (5), de modo que
[0049] Assim, os espectros netIlNS; médios de cada local 306 podem ser usados para determinar um conteúdo dos elementos de cada um da pluralidade de locais 306. O conteúdo do elemento pode ser calculado a partir da área de pico gama do elemento correspondente (núcleos). A área do pico pode ser calculada a partir dos espectros netINSs pelo software projetado usando o software IGOR. Em alguns casos, a distribuição do conteúdo do elemento pode ser calculada baseada em dados de calibração previamente definidos ou outros parâmetros ou valores.
[0050] Conforme “discutido mais detalhadamente com referência a pelo menos as FIGS. 8-15, os mapas de distribuição dos elementos de carbono, silício, hidrogênio e potássio podem ser traçados baseados em dados coletados durante uma operação de varredura. A distribuição do conteúdo de carbono e silício pode ser definida a partir dos espectros netINSs. Além disso, os dados de espectro de TNC podem ser usados para determinar o teor de hidrogênio. O conteúdo e o mapeamento de potássio podem ser determinados baseados nas medições de espectro de fundo gama natural.
[0051] À Equação (6) pode ser usada para determinar um teor de carbono (em porcentagem em peso, Cw%), de modo que Cw% = (PA4a4—PAgaa,bkg)—0.0496(PA178-P a7ebko) (6)
13.733 caracterizado por PA4s,404, PA1,78, PA4s,44,bkg=140 cps, PA1,78,bkg2453 cps serem indicativos da área do pico com um centroide 4,44 MeV (pico de carbono) e a área do pico com o centroide 1,78 MeV (o pico de silício) nos netINS: e o fundo do sistema nos espectros gama de 0,0496 e 13,733 serem indicativos dos respectivos coeficientes de calibração.
[0052] À FIGURA 4 ilustra um diagrama de exemplo 400 para determinar o conteúdo dos elementos de silício baseado na dependência de calibração. Por exemplo, uma aproximação razoável de uma dependência de calibração de silício pode ser determinada baseada em vários pontos, por exemplo, quatro (4) pontos de dados e um ponto zero-zero. Em alguns casos, dados de varredura adicionais podem ser usados para continuar a melhorar a calibração de silício.
[0053] Consequentemente, o teor de silício pode ser determinado baseado na Equação (7), de modo que . PA178-P Siw% =" ao A
[0054] À distribuição do hidrogênio no solo pode ser determinada baseada na área do pico do hidrogênio no espectro do TNC, com pico centroide de 2,223 MeV. Em um exemplo, para definir a área do pico de hidrogênio, os espectros de TNC para gravação r-ésima e detector i-ésimo 104 podem ser calculados em uma base canal a canal usando a Equação (8), de modo que TNCri-TNCy-: ATNCri = Fresno o
[0055] O deslocamento, resumindo os espectros ao longo de uma pluralidade de detectores gama 104, determinando o tempo de vida médio e a posição geográfica do ponto médio 312, classificando os espectros por locais 306, determinando os centros ponderados 310 dos locais 306 e os espectros TNC médios para o local 306, pode ser determinado de maneira semelhante à da determinação dos espectros netINS. Especificamente, A4TNC, = XYz ATNC;; (9) AlTavgrncr = ET AM enerad (10) ATNC; = Etodas remeste local ATNCrXALT avgrNCr (11) Etodas r em este local ALT avgTNCr
[0056] Além disso, os espectros das áreas de pico de hidrogênio podem ser calculados a partir dos TNCs e o valor da área de pico de hidrogênio e centros ponderados nos locais podem ser usados para traçar o mapa de distribuição de hidrogênio.
[0057] O mapa de distribuição de potássio no solo pode ser gerado de uma maneira semelhante ao processo descrito em relação a outros elementos analisados pela tecnologia de nêutrons gama, por exemplo, pela fonte de pulsos de nêutrons 102 e/ou os detectores gama 104 e componentes associados do sistema 100, como hidrogênio e silício. Adicionalmente ou em alternativa, o teor de potássio pode ser determinado baseado estritamente nos espectros gama naturais coletados do solo e sem depender da irradiação de nêutrons do solo. Por exemplo, o isótopo “*º*K pode estar presente naturalmente nas misturas de isótopos de potássio de compostos contendo potássio. Este isótopo tem uma abundância conhecida em compostos de potássio de n = 0,0117% e é radioativo (Ti/2 = 1,248-10º anos). A decomposição radioativa de **X é acompanhada por emissões de raios gama com energia de 1,46 MeV, uma radiação gama que é um dos principais componentes da radioatividade natural. Portanto, a presença de potássio no solo pode ser determinada baseada na intensidade da linha gama medida.
[0058] À FIGURA 5 ilustra um gráfico de exemplo 500 do espectro gama de radioatividade natural e pode ser indicativo do espectro medido durante 0,5 hora pelo sistema 100 instalado diretamente na superfície do solo 122. Em um exemplo, a linha tracejada 506 pode ser indicativa do espectro gama medido quando uma substância contendo potássio (-11 kg) (peso total 22,7 kg) foi colocada sob o sistema de medição, em que um pico significativo (como entre os valores de energia 508-1 e 508-2) com centroide em 1,46 MeV ou próximo disso indica a presença de potássio.
[0059] À FIGURA 6 ilustra um diagrama de exemplo 600 de uma metodologia para estimar um coeficiente de calibração de potássio. Para a primeira aproximação, o potássio do solo foi assumido como uniformemente distribuído em volume hemisférico com raios R. O detector gama 104 estava situado no centro 608 deste hemisfério 602. Se Kw$ 606 estivesse presente na unidade de volume dV 606, e a densidade do material fosse d, então dy, s, raios gama com energia de 1,46 MeV apareceriam como dy =P: dn 2E-a-av (12) caracterizado por Na ser o número de Avogadro e AW ser o peso atômico do potássio, A = 0,693/T1i/2. Em seguida, a intensidade do sinal do detector gama 104 (área de pico, S) pode ser calculada como S=tn: a (13) 9 ud ” c= Emo, q for fla pr epa. qu - em.
df Sa SUPER sindidado — (14)
caracterizado por t ser a eficiência de registro de raios gama, py ser o coeficiente de adsorção de massa de 1,46 MevV de linha gama em substância, a distância 1] ser a distância entre dV e o detector gama 104 e R serem os raios do hemisfério. Kw% em substância contendo potássio é 11/22,7-100% = 48,4%. A densidade aparente desta substância era 1,1 g cm?, e os raios do hemisfério com esta substância são JA = 21.4cm. O coeficiente de atenuação de massa para substância contendo potássio (KCl) para 1,6 MeV é 0,048 cm? gº e o valor Gst = 3,416. A área do pico no espectro foi calculada como 237 cps para a substância contendo potássio, conforme ilustrado por uma linha tracejada na FIG. 5. A partir daqui, o valor t pode ser estimado em 69,4.
[0060] À densidade do solo pode ser considerada igual a 1,2g cm? e 1 = 0,052 cmº gq (os principais elementos do solo são Si e O) para estimativa. Então, para o solo de raios infinitos Gsoio = Kw%$/100-9,615 e a área do pico de potássio foi de 14 cps para o solo, como ilustrado por uma linha contínua na FIG. 5. A área do pico é proporcional a G e à eficiência de registro de raios gama t. A partir desses valores, o coeficiente de calibração do potássio no solo pode ser estimado em 0,15 Kw%$/cps e o Kw$ no solo pode ser estimado em 2%. Este valor está de acordo com o conteúdo médio de potássio no solo. Embora esta calibração deva ser repetida com várias amostras de referência para melhor precisão, uma estimativa da Equação (15) pode ser usada para uma determinada série de medições, de modo que Kw% = 0.15 + PAja6- (15)
[0061] Os conjuntos de dados medidos de coordenadas geográficas e conteúdo de elementos (em % de peso) foram usados para criar mapas de distribuição de elementos. O mapa pode ser gerado usando uma interpolação polinomial local ou outra abordagem computacional. O mapa foi colocado no mapa de base geográfica. O mapa de distribuição dos elementos gerado pode incluir uma seta ou outro tipo de ícone indicativo de uma ou mais direções cardeais, como norte, sul, leste e oeste, para indicar a orientação direcional do mapa. Em outros exemplos, o mapa de distribuição dos elementos gerado pode ser orientado automaticamente de modo que uma direção vertical para cima signifique a direção para o norte e assim por diante. Em alguns casos, o mapa gerado pode incluir uma legenda correspondente e/ou uma barra de escala indicando uma ou mais faixas de conteúdo dos elementos de um determinado elemento ou uma pluralidade de elementos. O mapa de distribuição dos elementos gerado pode compreender um mapa de contorno incluindo um ou mais rótulos de valor de contorno indicando regiões com o mesmo conteúdo. Alguns exemplos de mapas de distribuição elementares gerados baseados na análise dos dados do espectro gama são ilustrados pelo menos nas FIGS. 8-15.
[0062] Un —primeiro campo com varredura realizada compreende uma primeira área total, por exemplo, -6 hectares (ha), e um segundo campo com varredura realizada compreende uma segunda área total, por exemplo, -23 ha, com um tipo de solo de areia argilosa Marvyn e areia argilosa Marlboro (inclinação de 1-6%), respectivamente.
[0063] À FIGURA 7 ilustra um diagrama de exemplo 700 de um primeiro campo com varredura realizada 702 sendo dividido em uma pluralidade de locais 306, em que uma primeira pluralidade de locais 306 está situada no primeiro campo com varredura realizada 702 e uma pluralidade de locais 704 estando em uma estrada adjacente ao primeiro campo com varredura realizada 702. Como um exemplo, uma série de pontos médios em cada local 306 e um tempo de medição total em cada local 306 são exibidos na Tabela 1.
Tem Tem
I I Pont |po de Pont |po de D de D de os médios |medição os médios |medição célula célula (min.) (min.) 1 1 34 17 10 5 7 1 12, 2 17 8,5 25 8 5 15, 1 3 31 19 9,5 9 2 4 16 19 9,5 o 2 5 30 15 24 12 1 11, 2 23 19 9,5 5 2 2 7 16 19 9,5 3 2 24 12 16 8 4 2 10, 24 12 21 5 5 1 13, 2 27 16 o 5 6 1 2 22 11 19 9,5 1 7 1 2 10 16 2 8 be cs os 18 Estrada 3 os elos | | 15 7,5 38 19 4 9 Re socios | | 22 11 38 19 o dc ecos | | 7 3,5 34 17 6 1
[0064] À FIGURA 8 ilustra um diagrama de exemplo 800 de uma renderização digital de um mapa de distribuição de carbono 808 para o primeiro campo com varredura realizada 702 descrito em referência a pelo menos a FIG. 7. Em um exemplo, a distribuição de teor de carbono 802 aumentou de sul para norte (conforme ilustrado, por exemplo, pelos elementos de referência 802-1 a 802-4) de 0,5 para 2,0 w%, enquanto o teor de carbono na estrada era extremamente alto em comparação ao campo 122, atingindo 18 w%. A FIGURA 9 ilustra um diagrama de exemplo 900 de uma renderização digital de um mapa de distribuição de silício 908 para o primeiro campo com varredura realizada 702 descrito em referência pelo menos à FIG. 7. Em um exemplo, a distribuição de conteúdo de silício 902 no primeiro campo com varredura realizada 702 variou, de modo que o conteúdo de silício geralmente permaneceu dentro de uma faixa de 44 +t+2 w%. Em outro exemplo, o conteúdo de silício 902 era muito baixo (cerca de 10 w%) na estrada adjacente ao campo 702, o que significa que a estrada pode ter consistido em um mineral como cascalho carbonato e tinha muito pouco silício.
[0065] As FIGURAS 10 e 11 ilustram mapas de exemplo 1000 e 1100, respectivamente, da distribuição de carbono 1002 1102 em um segundo campo com varredura realizada 1004 capturado em dois dias diferentes, como em 11/04/2019 e 17/04/2019 com o tempo estável (ensolarado) entre as duas datas, em que uma área do segundo campo varrido 1004 é de aproximadamente 13,6 ha.
A comparação demonstra que ambos os mapas são bastante semelhantes, com algumas pequenas discrepâncias nos contornos 1002, 1102 sendo limitados às respectivas porções norte dos mapas 1000 e 1100. Assim, múltiplas varreduras do segundo campo com varredura realizada 1004 confirmaram que os resultados das varreduras e os mapas gerados a partir dos dados de varredura coletados permanecem relativamente coerentes sob aproximadamente as mesmas condições climáticas.
Assim, a metodologia e a abordagem para usar o sistema de aparelho de análise gama 100 para reunir dados de varredura do solo 122 e gerar mapas de distribuição de conteúdo dos elementos do solo 122 baseados nos dados de varredura coletados são suficientemente precisas e os resultados da metodologia são reproduzíveis sob condições básicas semelhantes.
A FIGURA 12 ilustra um mapa 1200 indicativo da distribuição dos elementos 1202 de carbono (C) resultante de uma combinação de conjuntos de dados 1000, 1100 usados para gerar mapas das FIGS. 10 e 11 e pode ser um mapa de conteúdo dos elementos mais confiável.
A FIGURA 13 ilustra o mapa de distribuição de silício 1300 indicativo de distribuição dos elementos de silício 1302 baseado em dados combinados de operações digitalizadas do segundo campo com varredura realizada 1004 realizadas em dois dias diferentes (não “ilustrados separadamente aqui).
[0066] À FIGURA 14 ilustra um mapa de exemplo 1400 da distribuição dos elementos 1402 de hidrogênio no solo 122 do segundo campo com varredura realizada 1004. Em um exemplo, o mapa de distribuição de hidrogênio 1400 se refere a uma distribuição de áreas de pico de hidrogênio, em que o elemento número 1404 é indicativo dos respectivos valores de pico de cada um dos locais 306. A FIGURA 15 ilustra um exemplo de mapa 1500 gerado a partir da varredura de hidrogênio realizada usando medições de umidade usando um medidor de umidade do solo TDR-300. O comprimento dos eletrodos era de 7 polegadas (pol.) e foi selecionado “Areia” como o modo Tipo de solo durante a medição. O mapa 1500 de umidade do solo medido por este instrumento. Um erro relativo de medição de umidade 1502 por TDR-300 (incluindo valores de pico correspondentes 1504) variou entre aproximadamente 12% e 20%. Apesar deste valor de erro relativo da determinação de umidade por TDR 300, a comparação dos mapas 1400 e 1500 das FIGS. 14 e 15, respectivamente, demonstrou a semelhança entre os dois instrumentos e pode-se concluir que o uso de análise gama de nêutrons para mapeamento de distribuição de umidade 1402 pode produzir resultados precisos.
[0067] Às FIGURAS 16A e 16B ilustram um processo de exemplo 1600 para determinar o conteúdo dos elementos do solo 122 do campo 120. O processo 1600 pode começar no bloco 1602, em que a unidade de processamento 110 recebe um pedido para realizar uma análise dos elementos do solo de um determinado campo 120. Em alguns exemplos, a solicitação pode ser gerada pelo usuário ou pelo sistema. Além disso, outros métodos para iniciar o processo de análise dos elementos de solo 1600 também são contemplados.
[0068] Em resposta ao pedido, a unidade de processamento 110, no bloco 1604, pode detectar um ou mais limites externos do campo 120 a serem digitalizados. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 pode detectar os limites externos do campo 120 baseada em uma renderização digital de um mapa geográfico incluindo pelo menos uma porção do campo 120 a ser digitalizada, baseada em uma varredura real do campo 120 (por exemplo, vídeo, sonar e assim por diante) ou alguma combinação destes. O mapa geográfico analisado durante o processo de identificação do limite externo pode incluir coordenadas geográficas aproximadas ou exatas do campo 120, latitude e longitude do campo 120, área do campo 120, orientação do campo 120 em relação a quatro direções cardeais e outras parâmetros de dados suficientes para estabelecer a localização geoespacial, relativa e específica do campo 120.
[0069] No bloco 1606, a unidade de processamento 110 pode dividir o campo 120 para ser digitalizado em uma pluralidade de porções, ou locais, 306. Por exemplo, a unidade de processamento 110 pode dividir o campo 120 em porções baseadas no perfil do terreno, homogeneidade ou heterogeneidade do terreno e/ou presença ou ausência de características do terreno, sejam naturais ou artificiais, como colinas, cumes, desfiladeiros, depressões, estradas, estruturas, fontes de água, vegetação e assim por diante. Em alguns casos, cada local 306 pode compreender um perfil de terreno relativamente homogêneo. Durante a divisão de campo,
a unidade de processamento 110 do sistema 100 pode ser configurada para designar um local separado 306 em resposta à detecção de uma mudança no terreno, como uma estrada de asfalto 308 cruzando o campo 120 e assim por diante, e/ou detectar uma mudança em um perfil e composição do terreno, por exemplo, em resposta à detecção de um ponto baixo no terreno. Dados os fatores relacionados ao terreno mencionados acima e outros fatores que afetam as condições de varredura, cada local 306 da pluralidade de locais 306 pode variar em tamanho de menos de -100 m? a -1000 mº e maior, de modo que um determinado campo 120 tendo uma área total de aproximadamente 800 m? pode incluir doze (12) locais e assim por diante.
[0070] À unidade de processamento 110 pode ser configurada para, no bloco 1608, iniciar a varredura de uma primeira amostra do solo de uma primeira porção do campo
120. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 pode usar a fonte de pulsos de nêutrons 102 para fazer a varredura da primeira amostra do solo da primeira porção/local 306. Adicionalmente ou em alternativa, no bloco 1608, a unidade de processamento 110 pode ser configurada para detectar, por exemplo, usando o detector gama 104, o espectro gama da primeira amostra do solo. No bloco 1610, a unidade de processamento 110 pode ser configurada para solicitar a localização geográfica da primeira amostra do solo. Em alguns casos, a unidade de processamento 110 pode estar em comunicação com o dispositivo GPS 112, seja interno ou externo ao sistema 100, e pode ser configurada para solicitar e receber coordenadas geográficas ou outros parâmetros de posicionamento geoespacial indicativos de uma localização da primeira amostra de solo da primeira porção 306 do campo
120.
[0071] À unidade de processamento 110, no bloco 1612 pode associar os dados do espectro gama 116 detectados da primeira amostra do solo e as coordenadas geográficas recebidas da primeira amostra do solo. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 pode, no bloco 1612, armazenar os dados de varredura e as coordenadas geográficas associadas em um dispositivo de armazenamento de dados diretamente conectado a este. Em outros exemplos, a unidade de processamento 110 pode se comunicar com servidores de armazenamento externos, remotos ou fora do local e/ou rede em nuvem e dispositivos ou sistemas de armazenamento de dados.
[0072] No bloco 1614, a unidade de processamento 110 pode determinar se uma próxima amostra do solo dentro da mesma da pluralidade de locais 306 foi detectada. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 pode detectar uma localização geográfica atual do sistema 100, por exemplo, da estrutura 114, a fonte de pulsos de nêutrons 102 e/ou o detector gama 104, em relação à área do campo 120 e/ou área do local 306 sendo varrida. Adicionalmente ou em alternativa, a unidade de processamento 110 pode operar o sistema 100 para mudar sua própria localização geográfica, de modo que a presença ou ausência de uma próxima amostra do solo 124 e/ou próximo local 306 possa ser determinada. Outros cenários e métodos para determinar se mais coleta de dados precisa ser realizada pelo sistema 100 também são contemplados. Por exemplo, o sistema 100 pode ser configurado para exibir uma notificação de usuário solicitando uma confirmação de que outras amostras do solo 124 e/ou locais 306 precisam ser varridas para análise de conteúdo de solo dos elementos. Em resposta a uma próxima amostra do solo disponível para ser digitalizada dentro do local atual 306, a unidade de processamento 110 pode retornar ao bloco 1608 para realizar a varredura da próxima amostra do solo disponível dentro do local 306.
[0073] En resposta à determinação de que todas as amostras do solo do local atual 306 foram digitalizadas, a unidade de processamento 110 pode determinar, no bloco 1616, se um próximo da pluralidade de locais 306 foi detectado. Em um exemplo, a unidade de processamento 110 pode detectar uma localização geográfica atual do sistema 100, por exemplo, da estrutura 114, a fonte de pulsos de nêutrons 102 e/ou o detector gama 104, em relação à área do campo 120 e/ou área do local 306 sendo varrida. Em resposta à determinação, no bloco 1616, de que um próximo local 306 da pluralidade de locais 306 está disponível dentro do campo 120 sendo varrido, a unidade de processamento 110 pode retornar ao bloco 1608 para realizar a varredura de uma primeira amostra do solo 124 dentro do próximo local 306 e assim por diante. Adicionalmente ou em alternativa, em resposta a todos os locais 306 do campo 120 tendo sido varridos, a unidade de processamento 110 pode prosseguir para analisar os dados de varredura coletados.
[0074] No bloco 1618, a unidade de processamento 110 pode ser configurada para analisar os espectros gama coletados para um ou mais valores de pico de pelo menos um de uma pluralidade de elementos, mas não se limitando, por exemplo, a C, Si, O, H, K, Cl e assim por diante. Conforme descrito em referência pelo menos às FIGS. 3-6 e 10-15, a metodologia para determinar os valores de pico de um determinado elemento pode variar. Em alguns casos, a unidade de processamento 110 pode ser configurada para identificar pontos médios, centros ponderados e outros valores de parâmetro associados à análise de conteúdo dos elementos do solo 120. Adicionalmente ou em alternativa, a unidade de processamento 110 pode ser configurada para classificar os valores de pico identificados de cada elemento por porção/local 306. Outras operações e métodos para analisar espectros coletados também são contemplados.
[0075] No bloco 1620, a unidade de processamento 110 pode ser configurada para gerar um mapa de distribuição dos elementos baseado em dados de espectro gama coletados durante a operação de varredura usando o sistema 100. Conforme discutido anteriormente, o mapa de distribuição dos elementos pode ser gerado usando uma interpolação polinomial local ou outra abordagem computacional e pode ser sobreposto em um mapa de base geográfica. O mapa de distribuição dos elementos gerado pode incluir uma seta ou outro tipo de ícone indicativo de uma ou mais direções cardeais, como norte, sul, leste e oeste, para indicar a orientação direcional do mapa. Em outros exemplos, o mapa de distribuição dos elementos gerado pode ser orientado automaticamente de modo que uma direção vertical para cima signifique a direção para o norte e assim por diante. Em alguns casos, o mapa gerado pode incluir uma legenda correspondente e/ou uma barra de escala indicando uma ou mais faixas de conteúdo dos elementos de um determinado elemento ou uma pluralidade de elementos. O mapa de distribuição dos elementos gerado pode compreender um mapa de contorno incluindo um ou mais rótulos de valor de contorno indicando regiões com o mesmo conteúdo.
[0076] O processo 1600 pode então terminar. Em alguns casos, a unidade de processamento 110 pode ser configurada para repetir um ou mais processos para gerar um mapa de distribuição dos elementos baseado nos dados de espectro gama coletados.
[0077] Embora certas modalidades ilustrativas tenham sido descritas em detalhes nas figuras e na descrição anterior, esta ilustração e descrição devem ser consideradas como exemplares e não restritivas em caráter, sendo entendido que apenas modalidades ilustrativas foram exibidas e descritas e que todas as mudanças e as modificações que vêm dentro do espírito de divulgação devem ser protegidas. Existe uma pluralidade de vantagens da presente divulgação decorrentes das várias características do aparelho, sistemas e métodos descritos neste documento. Será observado que modalidades alternativas do aparelho, sistemas e métodos da presente divulgação podem não incluir todos os recursos descritos, mas ainda se beneficiam de pelo menos algumas das vantagens de tais recursos. Aqueles versadosna técnica podem facilmente conceber suas próprias implementações do aparelho, sistemas e métodos que incorporam uma ou mais das características da presente divulgação.
O QUE SE REIVINDICA É:
1. Um sistema para analisar o teor de solo de um campo, caracterizado pelo sistema compreender: uma unidade de aquisição de dados configurada para detectar espectros gama de cada uma de uma pluralidade de amostras do solo, caracterizada por uma área de superfície do campo ser dividida em uma pluralidade de porções e a pluralidade de amostras do solo compreender pelo menos uma amostra do solo de cada uma da pluralidade de porções; uma unidade de navegação caracterizada por ser configurada para detectar coordenadas geográficas de cada uma da pluralidade de amostras do solo; uma unidade de análise dos dados caracterizada por ser configurada para associar os espectros gama detectados de cada uma da pluralidade de amostras do solo com as coordenadas geográficas da amostra do solo e determinar uma porcentagem em peso de pelo menos um elemento dentro de cada uma das amostras do solo baseada nos espectros gama detectados; e uma unidade de mapa de conteúdo de elemento caracterizada por ser configurada para gerar um mapa indicando a concentração de pelo menos um elemento dentro do solo do campo.
2. O sistema da Reivindicação 1, caracterizado pelas amostras do solo compreenderem cumulativamente pelo menos 5% da área de superfície do campo.
3. O sistema da Reivindicação 1, caracterizado pelas amostras do solo compreenderem cumulativamente pelo menos 10% da área de superfície do campo.
4, Um método para analisar o teor de solo de um campo agrícola, caracterizado pelo método compreender: a divisão de uma área de superfície do campo em uma pluralidade de porções; a realização da varredura de pelo menos uma amostra do solo dentro de cada uma das porções para detectar espectros gama da amostra do solo; a associação dos espectros detectados com uma localização geográfica da amostra do solo; o cálculo, baseado nos espectros detectados, de uma quantidade de pelo menos um elemento dentro da amostra do solo; e a geração de um mapa indicando a quantidade de pelo menos um elemento dentro de cada porção do campo.
5. O método da Reivindicação 4, caracterizado pela quantidade de pelo menos um elemento incluir um valor de concentração de pelo menos um dentre carbono (C), silício (Si), potássio (K), oxigênio (O), hidrogênio (H) e cloro (Cl).
6. O método da Reivindicação 4, caracterizado por cada porção ter um cenário homogêneo.
7. O método da Reivindicação 4, caracterizado pela varredura incluir a varredura utilizando um sistema de nêutron térmico rápido pulsado com um gerador de nêutrons.
8. O método da Reivindicação 4, caracterizado pelas amostras do solo compreenderem cumulativamente pelo menos 10% da área de superfície do campo.
9. O método da Reivindicação 4, caracterizado por compreender ainda a correção da energia do espectro baseada em um valor predefinido.
10. Um sistema para uma análise do conteúdo dos elementos do solo de um campo, caracterizado pelo sistema compreender: uma unidade de aquisição de dados configurada para coletar espectros gama de pelo menos uma amostra do solo; uma unidade de navegação configurada para fornecer coordenadas geográficas da amostra do solo; uma unidade de análise dos dados configurada para associar os espectros gama coletados com as coordenadas geográficas da amostra do solo e calcular uma porcentagem em peso de um elemento dentro da amostra do solo; e uma unidade de mapa de conteúdo de elemento configurada para gerar um mapa indicando uma concentração de pelo menos um elemento dentro da amostra do solo baseado na porcentagem de peso calculada.
11. O sistema da Reivindicação 10, caracterizado pela unidade de aquisição de dados compreender um sistema de nêutron térmico rápido pulsado.
12. O sistema da Reivindicação 11, caracterizado pelo sistema de nêutrons térmicos rápidos pulsados incluir um gerador de nêutrons.
13. O sistema da Reivindicação 12, caracterizado pelo sistema de nêutron térmico rápido pulsado incluir ainda um detector gama.
14. O sistema da Reivindicação 10, caracterizado pela unidade de aquisição de dados ser ainda configurada para coletar espectros gama de uma pluralidade de amostras do solo e caracterizado pela pluralidade de amostras do solo compreender cumulativamente pelo menos 10% de uma área de superfície do campo.
15. O sistema da Reivindicação 10, caracterizado pela unidade de análise ser ainda configurada para corrigir a energia do espectro baseada em um valor predefinido determinado usando um deslocamento de espectro e calculadora de porcentagem de peso.
16. O sistema da Reivindicação 15, caracterizado pela correção de energia de espectro incluir espectros de deslocamento de modo que, para cada um de uma pluralidade de espectros, os centroides de picos dominantes do elemento estão associados a um mesmo de uma pluralidade de canais de energia do espectro.
17. O sistema da Reivindicação 10, caracterizado pela unidade de análise ser ainda configurada para calcular a porcentagem em peso baseada em um tempo de vida de um espectro, em que o tempo de vida do espectro é uma média de tempos de vida de cada um de uma pluralidade de detectores.
18. O sistema da Reivindicação 17, caracterizado pelo tempo de vida do detector ser baseado em um tempo de medição real, uma taxa de contagem de entrada e uma taxa de contagem de saída.
19. O sistema da Reivindicação 17, caracterizado pela unidade de análise ser ainda configurada para associar a porcentagem de peso calculada com um ponto geográfico intermediário entre dois registros vizinhos.
20. O sistema da Reivindicação 10, caracterizado pela concentração ser indicativa do teor de pelo menos um dentre carbono (C), silício (Si), potássio (K), oxigênio (O) e hidrogênio (H).
21. O sistema da Reivindicação 20, caracterizado pela concentração de carbono (C) dentro da amostra do solo ser determinada baseada em uma média de espectros líquidos detectados dentro de uma porção do campo, e caracterizado pela concentração de potássio ser determinada com base em espectros gama naturais da amostra do solo sem o uso de irradiação de nêutrons do solo.
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1602 S$ 1600
RECEBER PEDIDO PARA EXECUTAR
ANÁLISE DE ELEMENTOS DO SOLO 1604
DETECTAR LIMITES EXTERNOS DE UM
CAMPO A SER VARRIDO 1606
DIVIDIR O CAMPO EM UMA PLURALIDADE DE PARTES/LOCAIS 1608
ANALISAR UMA AMOSTRA DO SOLO DE UMA PARTE/LOCAL E DETECTAR ESPECTRO
GAMA DA AMOSTRA DO SOLO 1610 FIG. 165A
SOLICITAR COORDENADAS GEOGRÁFICAS DA AMOSTRA DO SOLO DA PARTE/LOCAL 1612
ASSOCIAR E ARMAZENAR O ESPECTRO DETECTADO DA AMOSTRA DO SOLO COM AS COORDENADAS GEOGRÁFICAS RECEBIDAS
DA AMOSTRA DO SOLO 1614
PRÓXIMA AMOSTRA
DO SOLO NO MESMO LOCAL DETECTADO? (CG) não 1616
PRÓXIMA NÃO PARTE/LOCAL DETECTADO? ANALISAR OS ESPECTROS DE GAMA COLETADOS PARA VALORES DE PICO DE
PELO MENOS UM ELEMENTO 1620
GERAR MAPA DE DISTRIBUIÇÃO DE ELEMENTOS DO CAMPO COM BASE EM
VALORES DE PICO DETERMINADOS FIG. 16B
RESUMO DA DIVULGAÇÃO APLICAÇÃO DO MODO DE VARREDURA DA ANÁLISE GAMA DE
NÊUTRONS PARA MAPEAMENTO DO CARBONO DO SOLO Um sistema para analisar o conteúdo do solo de um campo inclui uma unidade de aquisição de dados configurada para detectar espectros gama de cada uma de uma pluralidade de amostras do solo, caracterizada pela área de superfície do campo ser dividida em uma pluralidade de porções e a pluralidade de amostras do solo compreender pelo menos uma amostra do solo de cada um da pluralidade de porções, uma unidade de navegação configurada para detectar coordenadas geográficas de cada uma da pluralidade de amostras do solo, uma unidade de análise dos dados configurada para associar os espectros gama detectados de cada uma da pluralidade de amostras do solo com as coordenadas geográficas da amostra do solo e determinar uma porcentagem em peso de pelo menos um elemento dentro de cada uma das amostras do solo baseado nos espectros gama detectados, além de uma unidade de mapa de conteúdo de elementos configurada para gerar um mapa indicando a concentração de pelo menos um elemento dentro do solo do campo.
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