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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennen von zumindest eines
Pflanzenzustandes gemäß des Oberbegriffes des
Patentanspruches 1.
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Eine
derartige Vorrichtung ist beispielsweise durch die
DE 199 50 396 C2 bekannt.
Diese Vorrichtung zeigt einen optischen Sensor, mittels welchem der
Pflanzenzustand erkannt werden kann. Hierbei wird der Pflanzenbestand
mittels einer Lichtquelle beleuchtet. Das reflektierte Licht wird
von Sensoren empfangen. Hieraus kann der Pflanzenzustand mittels
einer elektronischen Auswerteeinrichtung berechnet werden. Dieses
dient beispielsweise dazu, die Düngemaßnahmen
entsprechend zu optimieren. Dieses Verfahren bedarf einer aufwendigen
elektronischen Nachverarbeitung und konnte sich aus diesem Grunde
bisher nur im begrenzten Umfang in der Praxis durchsetzen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung wesentlich
zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass der zumindest ein Sensor als Geruchssensor zur Erfassung zumindest
eines von den Pflanzen abgesonderten Duftstoffes ausgebildet ist.
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Infolge
dieser Maßnahmen erfolgt eine Analyse der Luftinhaltsstoffe,
indem die von den Pflanzen abgesonderten Duftstoffe mittels eines
geeigneten Sensors ermittelt werden. Dies kann beispielsweise durch
eine Analyse von Luftinhaltsstoffen, wie Duftstoffen über
Fluoreszenz, Polymere, Spektroskopie, Massenspektrometer in leichter
Weise automatisiert geschehen.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Pflanzen Chemikalien aussondern,
wenn sie unter Stress stehen. Entsprechend sondern verschiedene
Pflanzen unterschiedliche Chemikalien aus. Besonders offensichtlich
ist dies in der Blütezeit zu beobachten. Hier kann selbst
der Mensch verschiedene Luftinhaltsstoffe, die durch unterschiedliche
Pflanzen ausgesondert werden, unterscheiden. Insbesondere werden
diese Chemikalien abgesondert, bevor optisch ein Schaden oder eine
Veränderung, sei es durch den Menschen oder durch entsprechende
optische Sensoren beobachtet werden kann. Es wird hier eine sog.
elektronische Nase, also ein selektiver Detektor für Luftinhaltsstoffe
benutzt, um über diese Signale den Zustand von Pflanzen
festzustellen.
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Um
die von den Pflanzen abgesonderten Duftstoffe in einfacher Weise
erfassen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Sensor zur Ermittlung von Luftinhaltsstoffen geeignet ist.
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Eine
einfache Ausgestaltung des Sensors lässt sich dadurch verwirklichen,
dass der Sensor auf Basis „künstliche Nase” arbeitet.
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Damit
der Sensor in einfacher Weise die Duftstoffe ermitteln kann, ist
vorgesehen, dass der Sensor als auf Gase und/oder gasförmige
Flüssigkeiten in der Luft reagierender Detektor ausgebildet
ist.
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Um
in einfacher Weise eine gute Wirkung des Sensors zu erreichen, ist
vorgesehen, dass zumindest eine zu dem Sensor gehörende
und mit einer Luftströmung beaufschlagte Leitung vorgesehen
ist. Hierbei können mehrere zu dem zumindest einen Sensor
führende und mit Luftstrom beaufschlagte Leitungen vorgesehen
sein.
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Wenn
mehrere Leitungen vorgesehen sind, kann vorgesehen sein, dass die
Leitungen zu einer Ventileinrichtung führen, dass über
die Ventileinrichtung wahlweise ein oder mehrere der mit Luftströmung
beaufschlagten Leitungen mit der dem Sensor zugeordneten Messkammer
verbindbar oder absperrbar ausgestaltet sind.
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Um
eine exakte Wirkungsweise des Sensors auch unter schwierigen Bedingungen
sicherzustellen, ist vorgesehen, dass dem zumindest einen Sensor,
den Leitungen und/oder den mit dem zumindest einen Sensor verbundenen
Messraum eine Reinigungsvorrichtung zugeordnet ist. Durch die Reinigungsvorrichtung
wird sichergestellt, dass es zu keinen Verfälschungen oder
Fehlinterpretationen durch den Sensor kommen kann. Eine einfache
Ausgestaltung der Reinigungsvorrichtung lässt sich dadurch verwirklichen,
dass über die Reinigungsvorrichtung den zu reinigenden
Leitungen, dem zumindest einen Sensor und/oder den mit dem zumindest
einen Sensor versehenen Messraum ein geeignetes Reinigungsmittel
zuführbar ist.
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Um
in einfacher Weise den jeweiligen Duftstoff ermitteln zu können,
ist vorgesehen, dass dem Sensor und/oder den mit dem Sensor versehenen Messraum über
eine Zuführeinrichtung Luftproben mit einem oder mehreren
Vergleichsstoffen zuführbar ist.
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Eine
Verbesserung der Messwerte lässt sich in manchen Fällen
dadurch erreichen, dass Luftproben mit den zugeführten
Vergleichsstoff in kalibrierter oder geeichter Weise vorliegen.
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Eine
automatische Einstellung von Ausbringorganen einer Verteilmaschine,
wie Feldspritze oder Düngerstreuer aufgrund der ermittelten
Daten durch den Sensor lässt sich dadurch erreichen, dass
aufgrund der ermittelten Daten die Ausbringorgane einer Feldspritze,
eines Düngerstreuers oder einer anderen landwirtschaftlichen
Verteilmaschine steuer- und/oder einstellbar sind.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen,
der Beispielsbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Hierbei zeigen
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1 den
mit einer Vorrichtung zum Erkennen eines Pflanzenzustandes ausgestatteten
landwirtschaftlichen Maschine in Seitenansicht und in Prinzipdarstellung
und
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2 die
Vorrichtung zum Erkennen von zumindest eines Pflanzenzustandes in
vergrößertem Maßstab und in Prinzipdarstellung
und in ausschnittsweiser Darstellung.
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Der
landwirtschaftlichen Maschine, die im Ausführungsbeispiel
als Ackerschlepper 1 mit angebautem Zentrifugaldüngerstreuer 2 ausgebildet
ist, ist eine Vorrichtung 3 zum Erkennen von zumindest eines
Pflanzenzustandes zugeordnet. Diese Vorrichtung weist einen berührungslos
arbeitenden Sensor 4 auf. Der Sensor 4 ist zur
Dedektion von Pflanzeninformationen ausgebildet.
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Der
Sensor 4 ist in einem Gehäuse 5 angeordnet
und als Geruchssensor zur Erfassung von zumindest eines vom den
Pflanzen abgesonderten Duftstoffes ausgebildet. Der Sensor 4 ist
in einer mit dem Gehäuse 5 verbundenen Leitung 6angeordnet. An
diesem Sensor 4 wird die Umgebungsluft der Pflanzen in
geeigneter Weise vorbeigeführt. Hierzu ist die Öffnung 7 einer
ersten Leitung 8 im Frontbereich des Schleppers 1 angeordnet,
um Luft mit Luftinhaltsstoffen, die von den Pflanzen im Pflanzenbereich
abgesondert werden, zu erfassen. Die Öffnung 9 einer
weiteren Leitung 10 befindet sich oberhalb des Schleppers 1.
Hierdurch kann Luft mit Inhaltsstoffen, die sich oberhalb der Pflanzen
befinden von der Leitung 10 aufgenommen werden.
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Die
Leitungen 8 und 10 führen zu einer Ventileinrichtung 11,
um hierüber mit einer Unterdruck erzeugenden Pumpe 12 verbunden
zu werden. Weiterhin kann an die Ventileinrichtung 11 eine
Leitung 13 angeschlossen sein, die mit einer Zuführeinrichtung für
Luftproben mit einem oder mehreren Vergleichsstoffen oder mit einer
Vorrichtung zur Zuführung von Reinigungsmitteln zur Reinigung
des Sensors 4 verbunden sein kann. Die Pumpe 12 wird
mittels elektrischer oder hydraulischer Kraftquelle angetrieben.
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Je
nach dem in welcher Stellung die Ventileinrichtung 11 eingestellt
ist, ist eine oder mehrere der Leitungen 8, 10, 13 mit
der zu dem Sensor 4 führenden Leitung 6 verbunden.
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Der
Sensor 4 ist zur Ermittlung von Luftinhaltsstoffen geeignet.
Er arbeitet auf der Basis „künstliche Nase”.
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Der
Sensor 4 ist in einer Messkammer 14 bzw. Messraum
angeordnet. Der Sensor 4 ist mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung 15 verbunden.
Hierüber können die gemessenen Daten ausgewertet,
die ausgewerteten Daten in geeigneter Weise für eine spätere
Weiterverarbeitung in einem geeigneten Speichermedium gespeichert
werden. Aufgrund der ermittelten Daten können die Ausbringorgane
einer Feldspritze, eines Düngerstreuers 2 oder einer
anderen landwirtschaftlichen Maschine Steuer- und/oder einstellbar
sein.
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In
der in 2 dargestellten Position der Ventileinrichtung 11 ist
die zu dem Sensor 4 führende Leitung 6 mit
der zu der Ansaugöffnung 7, die im vorderen Bereich
des Schleppers angeordnet ist, führenden Leitung 8 verbunden. Über
die Unterdruck erzeugende Einrichtung, die beispielsweise als hydraulisch
oder elektrisch angetriebenes Sauggebläse 12 ausgebildet
sein kann, wird in den Leitungen ein Unterdruck erzeugt, so dass über
die Eingangsöffnung 7 der zum vorderen Bereich
des Schleppers führenden Leitung 8 ein Unterdruck
erzeugt wird. Hierdurch wird die Luft über die Einsaugöffnung 7 der
Leitung 8 angesaugt, so dass die in dieser Luft enthaltenen Luftinhaltsstoffe,
die von den Pflanzen abgesonderte Chemikalien beinhalten, angesaugt
und an den Sensor 4 vorbeigeführt werden. Hierbei
kann der Sensor 4 die in der Luft enthaltenen Stoffe detektieren,
also quasi auf künstliche Weise „erriechen”.
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Wenn
die Ventileinrichtung 11 gemäß 2 umgestellt
wird, so kann die Leitung 10, deren Öffnung 9 sich
oberhalb des Schleppers 1 befindet, mit der an dem Sensor 4 vorbeiführenden
Leitung 6 verbunden werden. In dieser Stellung des Ventils 11 werden
dann die Luftinhaltsstoffe, die sich in der Luft oberhalb des Schleppers 1 befinden
und von den Pflanzen abgesondert sind, von dem Sensor 4 ermittelt.
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In
einer anderen Position der Ventileinrichtung 11 kann die
zu dem Sensor 4 führende Leitung 6 mit
der mit einer Reinigungsvorrichtung oder mit einem Kalibrierstoff
oder Vergleichsstoff versetzte Luft über die Leitung 13 an
dem Sensor 4 vorbeigeführt werden. Somit können
also Luftproben mit dem zugeführten Vergleichsstoff in
kalibrierter und geeichter Weise mit dem Sensor 4 abgeglichen
werden, so dass der Sensor 4 entsprechend geeicht ist.
Wird ein Reinigungsmittel dieser Leitung 13 zugeführt,
so kann in leichter Weise der Sensor 4 hierdurch gereinigt
werden.
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Über
den Sensor 4 können somit von den Pflanzen abgesonderte
Chemikalien ermittelt werden.
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Somit
ist es also möglich, mit der sog. elektronischen Nase eine
Analyse von Luftinhaltsstoffen über Fluoreszenz-, Polymere-,
Spektroskopie, Pflanzenspektrometer in automatisierter Weise geschehen.
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Die
Auswerteeinrichtung 15 beinhaltet einen Rechner mit Speichereinrichtung.
Der Rechner ist über Datenübertragungseinrichtungen
mit Gebläse 12, der Ventileinrichtung 11 sowie
den Einstellvorrichtungen der als Düngerstreuer 2 ausgebildeten Verteilmaschine
verbunden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 3 macht sich
das Phänomen zu Nutze, dass die Pflanzen Chemikalien aussondern,
wenn sie unter Stress stehen. Somit sondern verschiedene Pflanzen
unterschiedliche Chemikalien aus. Besonders offensichtlich wird
dies in der Blütezeit der Pflanzen. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung 3 nutzt einen selektiven Detektor 4 für
die Luftinhaltsstoffe auf Basis „elektronischer Nase”.
Hierüber erfasst der Sensor 4 Messsignale, die
den Zustand der Pflanzen wiedergeben.
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Diese
Erfassung kann online erfolgen. Es lässt sich der Nährstoffbedarf
oder der Nährstoffmangel der Pflanzen ermitteln. Auch ist
es möglich den Befall durch Schädlinge oder Pilze
zu detektieren. Pilze und Unkräuter lassen sich durch deren
spezifische Aussonderungen über den Sensor 4 detektieren.
Auch kann das Wachstum oder der Reifestadium der Pflanzen ermittelt
werden. Ein reifes Kornfeld riecht anders als ein noch nicht reifes.
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Zusammenfassend
sieht also ein möglicher Aufbau eines Geruchssensors 7 und
der Verarbeitung der Signale folgendes vor:
Der als Geruchssensor 4 ausgebildete
Sensor weist einen Detektoreinrichtung auf, der auf Gase oder gasförmige
Flüssigkeiten in der Luft reagiert. Dieser Detektor 4 befindet
sich in einer Messkammer 14 oder Messraum. Auch ist es
möglich diesen Detektor 4 direkt im Bestand zu
führen. Vorteilhaft erweist sich jedoch wohl in der Landwirtschaft
die Verwendung einer Messkammer 14, in der der Sensor 4 angeordnet ist
und eine aktive Luftzufuhr über eine Saugpumpe 12 aufweist.
Hierdurch kann der Sensor 4 geschützt angeordnet
sein und es können ihm selektiv verschiedene Proben aus
der Luft zugeführt werden.
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Über
Leitungen 8, 10 oder Schläuche werden
dem Sensor 4 Proben der Luft aus dem Bestand und gegebenenfalls
der Luft über dem Schlepper 1 zugeführt.
Zusätzlich können dem Sensor 4 auch Luftproben
mit einem Vergleichsstoff über die Leitung 13 zugeführt
werden. Auch die absetzigen Zuführung von Reinigungsmitteln
zur Reinigung des Sensors ist sinnvoll. Den Leitungen 8 und 10 sind
Luftfiltereinrichtungen 17 zugeordnet.
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Wie
bereits erwähnt erfolgt der Lufttransport innerhalb der
Leitungen 6, 8, 10, 13 durch
eine Pumpe 12, die bevorzugt hinter dem Sensor 4 einen
Unterdruck erzeugt, so dass die Luft mit den zu detektierenden Stoffen über
die Leitungen zum Sensor 4 angesaugt werden. Es können
auch mehrere Pumpen 12 die Luft mit Überdruck
oder Unterdruck zum Sensor 4 fördern. Eine Auswerteelektronik 15 steuert über
ein Mehrwegeventil 11, von wo der Sensor 4 eine
Probe zur Untersuchung bekommen soll. Die Ergebnisse werden an einen
Steuercomputer 15 weitergeleitet, der entsprechend Maßnahmen
auf der Basis der gemessenen Daten einleitet oder die Ergebnisse
für eine spätere Widerverarbeitung speichert.
Die durchzuführenden Maßnahmen können
z. B. eine Änderung der zu streuenden Düngermenge oder
eine Änderung der auszubringenden Spritzmittelmenge sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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