PL233024B1 - System do pomiaru i oceny warunków środowiskowych gleby, wody i powietrza - Google Patents

Abstract

System do pomiaru i oceny warunków środowiskowych gleby, wody i powietrza charakteryzuje się tym, że zbudowany jest z dwóch modułów elektronicznych, gdzie moduł (I) wyposażony jest w wewnętrzny akumulator litowo-jonowy (1) zasilający cały wewnętrzny elektroniczny układ sterowania (2), połączony z modułem GPS (16), a akumulator (1) w czasie pracy jest doładowywany przez ogniwo fotowoltaiczne (3) umieszczone na górnej części urządzenia (4), które posiada dodatkowo wbudowane zewnętrzne gniazdo mikro USB (5) pozwalające na doładowanie umieszczonego wewnątrz akumulatora (1) poprzez podłączenie do zewnętrznej ładowarki (6) za pomocą kabla USB (7) odpowiedniego dla gniazda (5) oraz układ sterujący (2), który posiada stałe połączenie z układem analizy warunków atmosferycznych (8) z układem analizy gleby (9), które jednocześnie jest także na stałe połączone z wewnętrznym układem transmisji danych - moduł WiFi oraz GSM (10) za pomocą którego łączy się z zewnętrznym panelem sterującym (11) w sposób bezprzewodowy natomiast moduł (II) posiada własne źródło zasilania zbudowane z baterii wymiennych (12) zasilających drugi oddzielny wewnętrzny elektroniczny układ sterowania (13), który kontroluje prace układu analizy jakości wody i roztworów wodnych (14) a sterowanie modułem (II) odbywa się za pomocą panelu sterującego (11) połączonego z wewnętrznym elektronicznym układem sterowania (13) poprzez połączenie bezprzewodowe z układem transmisji danych (15), gdzie ten jest stale połączony wewnętrznym układem sterowania (13).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest system do pomiaru i oceny warunków środowiskowych, a w szczególności: pH, wilgotności i temperatury gleby, pH, twardości i temperatury wody i cieczy roboczej, temperatury, wilgotności i punktu rosy powietrza oraz prędkości wiatru, sumy opadów atmosferycznych, a także poziomu nasłonecznienia, wykorzystujący przenośne zintegrowane urządzenie wielofunkcyjne przeznaczone do wykorzystania i stosowania w technologii uprawy roślin uprawnych we wszystkich metodach produkcji.

Znany jest ze zgłoszenia P.369892 sposób ustawiania poziomów priorytetów w wieloprogramowym systemie komputerowym z szeregowaniem priorytetów, wieloprogramowy system komputerowy oraz program komputerowy do ich stosowania. Sposób ustawiania poziomów priorytetów w wieloprogramowym systemie komputerowym z szeregowaniem priorytetów, w którym wątki wykonawcze każdego procesu posiadają standardowy poziom priorytetu, polega na przeprowadzaniu pomiaru względnego użycia jednego lub więcej procesorów w systemie przez wątki wykonawcze procesu. Poziomy priorytetów jednego lub większej ilości wątków wykonawczych obniża się, jeżeli ich mierzone względne użycie przekroczy pewien progowy poziom wzmożenia i utrzymuje się powyżej tego poziomu przez okres czasu wzmożenia (AT1).

Ze zgłoszenia P.363559 znana jest stacja, która zawiera pierwszą przystawkę sieciową do odbioru pierwotnego strumienia danych, w którym została zakodowana inform acja, zgodnie z kluczem, pochodząca z pierwszego nadajnika i przenoszona w pierwszej sieci w pierwszym formacie. Stacja również zawiera układ do odbioru przekazów upoważnień, umożliwiających autoryzowanemu odbiorcy rozszyfrowanie zaszyfrowanego strumienia danych oraz co najmniej jedną kolejną przystawkę sieciową do połączenia z drugą siecią. Stacja jest przystosowana do retransmisji, co najmniej części informacji w postaci, co najmniej jednego wtórnego strumienia danych w innym formacie, różnym od pierwszego formatu, za pomocą drugiej sieci, do co najmniej jednej wtórnej stacji nadawczo-odbiorczej połączonej z tą drugą siecią. Stacja jest przystosowana do nadawania wtórnego strumie nia danych zaszyfrowanego zgodnie z tym samym kluczem i przekazywania otrzyman ych przekazów upoważnień, które umożliwiają autoryzowanemu odbiorcy rozszyfrowanie tego wtórnego strumienia danych we wtórnej stacji nadawczo-odbiorczej.

Wszelkie dostępne metody pomiaru są mało dokładne, niekompleksowe, nie dają gotowych rozwiązań na poszczególne problemy i utrudnienia w sektorze rolnym na etapie produkcji żywności. Jednocześnie zasięg dzisiejszych urządzeń jest niewielki, co dodatkowo utrudnia pomiar i sens całej analizy w poszczególnych gospodarstwach rolnych.

Celem wynalazku jest opracowanie mobilnego urządzenia wielofunkcyjnego sterowanego zdalnie, które łączy w sobie kilkanaście elementów pomiarowych, komunikujące się na duże odległości ze smartfonem, tabletem oraz komputerami przenośnymi i stacjonarnymi.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że zbudowane jest z dwóch modułów elektronicznych zawartych w oddzielnych obudowach połączonych ze sobą w ten sposób, że moduł I wyposażony jest w wewnętrzny akumulator litowo-jonowy 1 zasilający cały wewnętrzny elektroniczny układ sterowania, połączony z modułem GPS, a akumulator w czasie pracy jest doładowywany przez ogniwo fotowoltaiczne umieszczone na górnej części urządzenia, które posiada dodatkowo wbudowane zewnętrzne gniazdo mikro USB pozwalające na doładowanie umieszczonego wewnątrz akumulatora poprzez podłączenie do zewnętrznej ładowarki za pomocą kabla USB odpowiedniego dla gniazda oraz układ sterujący, który posiada stałe połączenie z układem analizy warunków atmosferycznych z układem analizy gleby, które jednocześnie jest także na stałe połączone z wewnętrznym układem transmisji danych - moduł WiFi oraz GSM, za pomocą którego łączy się z zewnętrznym panelem sterującym w sposób bezprzewodowy, natomiast moduł II posiada własne źródło zasilania zbudowane z baterii wymiennych zasilających drugi oddzielny wewnętrzny elektroniczny układ sterowania, który kontroluje pracę układu analizy jakości wody i roztworów wodnych, a sterowanie modułem II odbywa się za pomocą panelu sterującego połączonego z wewnętrznym elektronicznym układem sterowania poprzez połączenie bezprzewodowe z układem transmisji danych, gdzie ten jest stale połączony z wyżej opisanym wewnętrznym układem sterowania.

Urządzenie posiada wbudowany moduł transmisji danych (Wifi oraz GSM) oraz moduł lokalizacyjny (GPS), a także wbudowane zewnętrzne gniazdo mikro USB pozwalające na doładowanie umieszczonego wewnątrz akumulatora, diagnostykę urządzenia oraz inne czynności techniczne poprzez podłączenie go do zewnętrznej ładowarki sieciowej lub np.: komputera za pomocą kabla USB,

PL 233 024 B1 odpowiedniego dla gniazda. Drugi moduł II urządzenia adekwatnie do modułu I pierwszego posiada własną obudowę, w jej wnętrzu znajduje się wewnętrzny elektroniczny układ sterowania, układ pomiarowy oraz moduł transmisji danych - Bluetooth. Cały moduł posiada znane źródło zasilania, jakim są wymienne baterie elektryczne. Element pomiarowy tej części (elektrody) posiada specjalną obudowę zabezpieczającą go przed uszkodzeniami wszelkiego pochodzenia. Opisany wcześniej moduł (I) dokonuje pomiaru czynników glebowych, tj.: pH gleby, temperatury gleby i wilgotności gleby. Pomiar odbywa się poprzez umieszczenie urządzenia w glebie na odpowiedniej głębokości, a następnie uruchomienie urządzenia poprzez oprogramowanie scalone i dedykowanie dla niego (włączenie odpowiedniej funkcji odbywa się na urządzeniu sterującym, np. na smartfonie). Urządzenie dokonuje wielu pomiarów pH. Wyniki ostateczne są przedstawiane po uwzględnieniu kompensacji temperatury i wilgotności gleby. Miejsce pomiaru może za pomocą specjalnej funkcji w systemie sterującym zostać zapisane poprzez odpowiedni wybór poleceń w formie pozycji GPS. Przy następnym pomiarze na tym samym obszarze urządzenie (system operacyjny) wskazuje wcześniej odnotowaną pozycję pomiaru umożliwiając dokonanie pomiaru w tych samych położeniach na danym polu, co umożliwia precyzyjne śledzenie zmian wartości wskaźnika. Dodatkowo urządzenie analizuje wyniki wysyłając informację zwrotną o zaleceniach dla danej plantacji (pola). Dla przykładu podaje wartość prawidłową, jaka powinna być, oraz wartość zmienioną, a następnie podaje zalecenia w formie komunikatów na urządzenie sterujące o przykładowej treści: należy zastosować nawóz (o określonym składzie chemicznym) w ilości x ton na hektar.

Kolejnymi ważnymi czynnikami mierzonymi przez urządzenie (moduł pierwszy) są wilgotność gleby oraz temperatura gleby. Są one mierzone w sposób adekwatny do pomiaru pH po umieszczeniu dolnej części urządzenia na odpowiednią głębokość w glebie. Parametry te mogą być mierzone w dwojaki sposób:

- jednorazowo w sposób podobny do analizy pH gleby - po wybraniu polecenia na urządzeniu sterującym;

- cykliczne - w tym układzie urządzenie pozostaje umieszczone w analizowanym podłożu na dłuższy czas.

W drugim przypadku zadane zostaje odpowiednie polecenie dla urządzenia na panelu sterującym. Pomiar może być dokonywany w dowolnych odstępach czasowych. Jednocześnie może być mierzona wilgotność oraz temperatura gleby. Mogą również czynniki te być analizowane w sposób niezależny od siebie. Wyniki są przesyłane na urządzenie sterujące zdalnie. Tam możliwa jest ich archiwizacja oraz ocena. Na tej podstawie urządzenie może, po wyborze odpowiedniej opcji przez użytkownika, wysyłać profesjonalne komunikaty zewnętrzne z zaleceniami dotyczącymi danej uprawy. Przykładowo po osiągnięciu temperatury gleby wskazanego poziomu 5°C użytkownik otrzyma komunikat o warunkach optymalnych do siewu nasion kukurydzy na analizowanym obszarze gleby. Mechanizm ten jest adekwatny dla pomiaru zarówno temperatury, jak i wilgotności gleby.

Drugim analizowanym medium przez ten moduł urządzenia (moduł I) jest powietrze, a dokładniej warunki atmosferyczne. Urządzenie dokonuje pomiaru w sposób ciągły cykliczny, tj. w określonych odstępach czasowych lub w sposób jednorazowy: temperatury powietrza, wilgotności powietrza, ilości opadów atmosferycznych, prędkości wiatru, temperatury punktu rosy powietrza oraz poziomu nasłonecznienia. Urządzenie po umieszczeniu w odpowiednim miejscu (może to być tunel, powierzchnia pola, podwórze rolne lub inna przestrzeń) rozpoczyna analizę warunków atmosferycznych. Sterowanie i ustawienia, a także odczyt wyników podobnie jak w przypadku wcześniej opisanej analizy następuje z urządzenia sterującego (np. tabletu). Mierzone czynniki atmosferyczne mogą być w sposób pojedynczy lub zbiorowy (kilka lub wszystkie jednocześnie). Po dokonaniu pomiaru wyniki są przedstawione w sposób liczbowy i/lub graficzny na urządzeniu sterującym. Są one zarchiwizowane z możliwością odtworzenia zmierzonej wartości w czasie. Jednocześnie po wybraniu odpowiednich ustawień i ustaleniu wartości alarmowych urządzenie będzie informować poprzez wysyłanie na urządzenie sterujące komunikatów ostrzegawczych o przekroczeniu wartości zaznaczonej.

Drugi moduł - Moduł II dokonuje pomiaru: pH, twardości oraz temperatury wody i roztworów wodnych. Pomiaru dokonuje się poprzez umieszczenie elementu pomiarowego urządzenia (Moduł II) np.: w wodzie wolno stojącej (znajdującej się w różnego rodzaju pojemnikach, zbiornikach, maszynach rolniczych, rowach itp.). Po wydaniu polecenia na urządzeniu dokonuje ono pomiaru. Analizowane trzy opisane wyżej parametry mogą być mierzone jednocześnie lub w sposób pojedynczy - każda z osobna niezależnie od siebie. Po dokonaniu pomiaru wartości pomiaru mogą zostać zapisane, przeanalizowane oraz ocenione.

PL 233 024 B1

Zaletą systemu operacyjnego jest możliwość dokonania dokładnej analizy wyników pomiaru. Użytkownik ma możliwość wybrać do oceny pestycyd lub inny preparat, jaki chce wykorzystać do uprawy. Po tej czynności urządzenie - system dokona analizy wody pod kątem wykorzystania jej do zabiegów ochrony roślin itp., oraz w razie potrzeby wystosuje do użytkownika zwrotny komunikat o profesjonalnej treści - przykładowo: aby wybrany preparat x mógł zadziałać w sposób efektywny należy obniżyć pH analizowanej wody poprzez dodanie kondycjonera wody - nazwa preparatu - w ilości x ml/100 l wody.

Jednocześnie po dokonaniu analizy jakości wody jej parametry mogą zostać zapisane jako bazowe i na tej podstawie bez wykonywania kolejnych pomiarów można analizować i dobierać różne preparaty i produkty stosowane do upraw rolniczych. Można także dokonywać analizy ich skuteczności oraz otrzymywać komunikaty z informacją o zaleceniach, jakie należy wykonać, aby podnieść skuteczność stosowanego produktu.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku przedstawiającym schemat blokowy tego urządzenia.

Jak ukazano na schemacie moduł I wyposażony jest w wewnętrzny akumulator litowo-jonowy 1 zasilający cały wewnętrzny elektroniczny układ sterowania 2 połączony z modułem GPS 16, a akumulator 1 w czasie pracy jest doładowywany przez ogniwo fotowoltaiczne 3 umieszczone na górnej części urządzenia 4, które to posiada dodatkowo wbudowane zewnętrzne gniazdo mikro USB 5 pozwalające na doładowanie umieszczonego wewnątrz akumulatora 1 poprzez podłączenie do zewnętrznej ładowarki 6 za pomocą kabla USB 7 odpowiedniego dla gniazda 5 oraz układ sterujący 2, który posiada stałe połączenie z układem analizy warunków atmosferycznych 8 oraz układem analizy gleby 9. Jednocześnie jest także na stałe połączone z wewnętrznym układem transmisji danych 10, za pomocą którego łączy się z zewnętrznym panelem sterującym 11 w sposób bezprzewodowy, przy czym moduł (II) posiada własne źródło zasilania zbudowane z baterii wymiennych 12 zasilających drugi oddzielny wewnętrzny elektroniczny układ sterowania 13, który kontroluje pracę układu analizy jakości wody i roztworów wodnych 14, a sterowanie modułem (II) odbywa się za pomocą panelu sterującego 11 połączonego z wewnętrznym elektronicznym układem sterowania 13 poprzez połączenie bezprzewodowe z układem transmisji danych 15, gdzie ten jest stale połączony z wyżej opisanym wewnętrznym układem sterowania 13.

W przykładowym zastosowaniu urządzenia jest ustawione na plantacji warzyw pośrodku pola uprawnego, ma ustawioną wartość alarmową dla temperatury 0°C. W momencie wystąpienia przymrozku przygruntowego urządzenie alarmuje użytkownika o zagrożeniu uszkodzenia plantacji niskimi temperaturami. Urządzenie na podstawie analizowanych czynników atmosferycznych dokonuje oceny skuteczności wybranych produktów stosowanych do produkcji rolnej. Dla przykładu: po wybraniu odpowiednich produktów z listy umieszczonej w panelu sterującym urządzenie wyda komunikat o przykładowej treści: w warunkach obecnej wartości temperatury powietrza preparat x ma niską skuteczność zabiegową. Zaleca się przesunięcie wykonania zabiegu do godzin wieczornych lub zmianę preparatu x na inny np. y lub z. Analogicznie jest dla pozostałych wielkości, tj.: wilgotności powietrza, prędkości wiatru, opadów atmosferycznych, punktu rosy powietrza, poziomu nasłonecznienia. Dodatkowo dla punktu rosy powietrza w sytuacji, gdy wykonujemy zabiegi polowe w godzinach wieczornych lub nocnych urządzenie stawiamy na danej plantacji. Wysyła ono do operatora aktualnie zmieniające się wielkości mierzonych parametrów. Po wybraniu na panelu sterowania odpowiednich wartości i ustawień urządzenie w momencie odnotowania zmiany warunków atmosferycznych wyśle komunikat do użytkownika o przykładowej treści - na plantacji osiągnięty został punkt rosy. Zalecane jest na tej podstawie obniżenie ilości stosowanej cieczy roboczej do zabiegu z obecnych 250 na 200 l/ha cieczy roboczej. Urządzenie jako całość dokonuje pomiaru kilku czynników jednocześnie. Moduł I może dokonać pomiaru zdalnie na bardzo duże odległości dzięki zastosowaniu w nim dwóch sposobów transmisji danych: modułu WiFi oraz modułu GSM - wykorzystując karty SIM w urządzeniu pomiarowym. Moduł II posiada moduł Bluetooth jako moduł transmisji danych. Jego zasięg pracy zdalnej jest mniejszy.

Urządzenie może pracować zarówno na terenie otwartym, jak i zamkniętym. Dzięki zastosowaniu wytrzymałej konstrukcji wodoodpornej jest ono odporne na warunki atmosferyczne - światło, deszcz pył, wiatr, a także uszkodzenia mechaniczne. Urządzenie poprzez zastosowanie dowolnego przekazu sterującego jest w pełni kompatybilne z dostępnymi urządzeniami osobistymi (laptop, tablet, smartfon), jak i urządzeniami stacjonarnymi (komputer stacjonarny). Urządzenie jest zabezpieczone przed potencjalną kradzieżą poprzez zastosowanie przypisanego indywidualnego, niepowtarzalnego kodu dostępu do danego egzemplarza urządzenia. Dzięki temu w przypadku kradzieży nowy użytkownik bez posiadania specjalnego kodu nie jest w stanie uruchomić ani też zastosować tego urządzenia na własny użytek.

PL 233 024 B1

Urządzenie poprzez analizę mierzonych parametrów na bieżąco ocenia skuteczność wybranych preparatów oraz przesyła komunikaty z zaleceniami i wskaźnikami dotyczącymi stosowanych produktów oraz czynności, urządzenie posiada pełną możliwość zapisywania mierzonych wartości analizowanych parametrów oraz daje możliwość pełnego ich odtworzenia w dowolnym miejscu i czasie na danym panelu sterowania po odpowiednim zalogowaniu się. Ostrzega ono także przed zagrożeniami wynikającymi ze zmiany analizowanych parametrów poprzez wysyłanie na panel sterujący odpowiednich komunikatów ostrzegawczych. Urządzenie może pracować w sposób stacjonarny poprzez umieszczenie go w glebie na odpowiednią głębokość, jak i w sposób mobilny poprzez odpowiednie zamontowanie go na urządzeniach lub maszynach rolniczych. Urządzenie może pracować w sieci utworzonej przez kilka takich samych modeli poprzez połączenie kilku egzemplarzy - urządzeń pomiarowych do jednego panelu sterowania.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. System do pomiaru i oceny warunków środowiskowych gleby, wody i powietrza, znamienny tym, że zbudowany jest z dwóch modułów elektronicznych zawartych w oddzielnych obudowach, gdzie moduł (I) wyposażony jest w wewnętrzny akumulator litowo-jonowy (1) zasilający cały wewnętrzny elektroniczny układ sterowania (2), połączony z modułem GPS (16), a akumulator (1) w czasie pracy jest doładowywany przez ogniwo fotowoltaiczne (3) umieszczone na górnej części urządzenia (4), które posiada dodatkowo wbudowane zewnętrzne gniazdo mikro USB (5) pozwalające na doładowanie umieszczonego wewnątrz akumulatora (1) poprzez podłączenie do zewnętrznej ładowarki (6) za pomocą kabla USB (7) odpowiedniego dla gniazda (5) oraz układ sterujący (2), który posiada stałe połączenie z układem analizy warunków atmosferycznych (8) z układem analizy gleby (9), które jednocześnie jest także na stałe połączone z wewnętrznym układem transmisji danych - moduł WiFi oraz GSM (10), za pomocą którego łączy się z zewnętrznym panelem sterującym (11) w sposób bezprzewodowy, natomiast moduł (II) posiada własne źródło zasilania zbudowane z baterii wymiennych (12) zasilających drugi oddzielny wewnętrzny elektroniczny układ sterowania (13), który kontroluje pracę układu analizy jakości wody i roztworów wodnych (14), a sterowanie modułem II odbywa się za pomocą panelu sterującego (11) połączonego z wewnętrznym elektronicznym układem sterowania (13) poprzez połączenie bezprzewodowe z układem transmisji danych (15), gdzie ten jest stale połączony z wewnętrznym układem sterowania (13).