PL392614A1 - Pułapka feromonowa i system do automatycznego zliczania owadów w pułapce feromonowej - Google Patents

Description

Pułapka feromonowa i system do automatycznego zliczania owadów w pułapce feromonowej.

Przedmiotem wynalazku jest pułapka feromonowa na owady i system do automatycznego zliczania owadów złapanych w pułapce feromonowej.

Jednym ze sposobów walki z owadami - szkodnikami lasów, jest wykorzystanie pułapek feromonowych. Pułapka feromonowa - to urządzenie, które dzięki wykorzystaniu wabiących substancji zapachowych o charakterze seksualnym lub żerowym (feromonów) może być wykorzystywane w ochronie lasu do ograniczenia liczebności szkodliwych owadów leśnych. Jest to najczęściej specjalna skrzynka lub rura, w której umieszcza się środek wabiący owady - szkodniki (feromon). Feromony wyczuwane są przez owady z różnych odległości w zależności od gatunku, od kilkuset metrów do kilku kilometrów. Zwabione owady dostają się do wnętrza pułapki i wpadają do specjalnego pojemnika, skąd są systematycznie wybierane i niszczone lub na miejscu zatruwane.

Substancje wabiące są niezwykle wybiórcze i oddziałują tylko na określony gatunek szkodnika. W stanie techniki rozróżnia się następujące pułapki - w zależności od rozwiązania konstrukcyjnego: pułapki lejkowe IBL-2bis, IBL3, ekranowe IBL2Bis, rury Bohregarda, pułapki Theysohna. Zasada działania w/w pułapek jest jednakowa.

Pułapki feromonowe spełniają istotną rolę prognostyczno-zwalczającą, gdyż po ilości złapanych osobników leśnicy są w stanie określić termin rozpoczęcia rójki szkodników oraz stopień zagrożenia dla lasu, a tym samym podjąć działania ochronne np. likwidację szkodników poprzez opryski. Z tego powodu bardzo ważną czynnością jest zliczenie złapanych owadów -szkodników. W znanych obecnie pułapkach feremonowych, pracujących - zgodnie z określeniem producenta - bezobsługowo, nie występuje zliczanie złapanych 1 owadów. Zliczanie to - potrzebne do oszacowania stopnia zagrożenia lasu - wykonuje się ręcznie, po opróżnieniu pojemnika, stanowiącego część pułapki. W tym celu stosuje się następujące metody: • Ręcznego liczenia złapanych owadów. • Metody przybliżone, polegające na szacowaniu ilości złapanych owadów na podstawie pomiaru objętości/ciężaru złapanych osobników - po uprzednim oszacowaniu, jaką objętość/ciężar zajmuje średnio jeden osobnik. • Zmodyfikowaną metodę obliczeniową, polegającą na podzieleniu płaszczyzny pułapki na pola, a następnie - przy założeniu, że w każdym polu złapie się równa ilość owadów - obliczeniu całkowitej liczby złapanych owadów przez pomnożenie liczby pól przez liczbę owadów na tzw. statystycznym polu. W tego rodzaju pułapkach tor złapanych owadów jest nieokreślony - owady nadlatują z dowolnego kierunku, co powoduje, że nie można określić obszaru detekcji obecności owada.

Wszystkie wspomniane metody mają istotne wady: • Metoda liczenia ręcznego jest dokładna, ale niezmiernie pracochłonna. Ponadto, możliwe są znaczne fluktuacje liczby złapanych osobników pomiędzy poszczególnymi pułapkami, skąd wynikają niedokładności metody stosowanej w większej skali. • Przy wykorzystaniu metody ciężaru, korzystamy z uśrednionego ciężaru jednego statystycznego osobnika i zakładamy, że statystyczny ciężar jest prawidłowo oszacowany. Oznacza to, że cała partia owadów ma podobną wielkość (jest tego samego lęgu), a także ma tą samą wilgotność, która zdecydowanie wpływa na ciężar owada. • Przy korzystaniu ze statystycznej objętości owada zakładamy, że złapana partia owadów to osobniki równej wielkości, co w praktyce jest jedynie przybliżeniem, ponieważ w tym samym czasie występują osobniki różne wiekowo (różne lęgi). 2 • Metoda liczenia statystycznego obarczona jest również dużym błędem -problemem jest prawidłowe wyznaczenie wspomnianego statystycznego obszaru, a ponadto pułapki, w których można tę metodę zastosować, nadają się tylko do wybranych grup owadów.

Ponieważ pułapki feromonowe należą obecnie do najbardziej popularnych z uwagi na skuteczność, prostą konstrukcję i niski koszt budowy, problem zliczania złapanych owadów w takich pułapkach jest dla leśników istotny. Jak wspomniano wyżej, jest to zagadnienie niezbędne do przeprowadzenia analizy stanu zagrożenia i ochrony drzewostanu, a drugiej strony znane metody są pracochłonne i niedokładne. Z literatury patentowej znane są pułapki wyposażone w elektryczne lub elektroniczne środki do zliczania złapanych osobników. Cechą wspólną tych pułapek jest możliwość wyznaczenia ograniczonego obszaru, przez który przelatują wszystkie złapane w pułapce owady - tzw. obszaru detekcji obecności owadów.

Grecki patent nr GR 1005100 BI opisuje pułapkę, w której obecność owada wykrywana jest za pomocą fotodetektora - owad, przecinając wiązkę światła, powoduje włączenie wentylatora elektrycznego, który generuje pęd powietrza zasysający owada do wnętrza pułapki. Ponadto specjalna blokada i wentylator uniemożliwiają powrót owada z pułapki. W tym przypadku pomiędzy obszarem detekcji a ruchomą przegrodą istnieje martwa przestrzeń, w której jedynie wymuszony ruch powietrza (po włączeniu wentylatora) ukierunkowuje tor ruchu owada.

Japońskie zgłoszenia wynalazków nr JP 2000060402, JP 2000060403, JP 2002000154 oraz JP 2003180219 opisują pułapki - labirynty, wyposażone w elektryczny lub elektroniczny system zliczania złapanych osobników. Są to pułapki o skomplikowanej konstrukcji mechanicznej, która ma na celu stworzenie takiego toru owada wewnątrz pułapki, w którym po przejściu punktu/obszaru detekcji owad nie ma już możliwości powrotu. Stosuje się szereg skomplikowanych przegród, tworzących labirynt, które ukierunkowują ruch 3 owada, doprowadzając do miejsca, gdzie wąskie przejście (szczelina) uniemożliwia powrót owada, a tym samym owady tylko raz przekraczają obszar detekcji. W przedstawionych pułapkach obszarem detekcji obecności owada jest szczelina. Jest to oczywiste ograniczenie na wielkość łapanych owadów. Przy tym w dwóch przypadkach (JP 2000060402 i JP 2002000154) zliczanie owadów odbywa w oparciu o pomiar masy złapanych osobników - jest to zatem metoda przybliżona.

Amerykańskie zgłoszenie wynalazku nr US 20030218543 Al ujawnia elektroniczny układ zliczający owady, obejmujący fotodetektor punktowy. We wspomnianym zgłoszeniu obszar detekcji obecności owada uzyskano poprzez wielokrotne odbicie światła od luster. Wymaga to stosunkowo dużego natężenia światła, ażeby zrekompensować straty przy wielokrotnym odbiciu oraz precyzyjnej optyki, w celu „pokrycia” całej przestrzeni obszaru detekcji obecności owada poprzez wielokrotne odbicie promienia światła. Zgodnie z ujawnieniem US 20030218543 Al układ ten może być stosowany samodzielnie lub w połączeniu z pułapką na owady, opcjonalnie wyposażonej w środki wabiące owada, takie jak np. lampa UV.

Dlatego też celem obecnego wynalazku jest zaproponowanie rozwiązania eliminującego wyżej wspomniane problemy.

Zgodnie z wynalazkiem, pułapka feromonowa, obejmująca pułapkę właściwą i pojemnik na owady, charakteryzuje się tym, że posiada układ detekcji owadów, obejmujący źródło światła i liniowy fotodetektor PSD, Position Sensitive Detector.

Korzystnie, wspomniany układ detekcji znajduje się przed pojemnikiem na złapane owady. W preferowanym wariancie realizacji wynalazku wspomniany układ detekcji zamocowany jest pomiędzy pułapką właściwą i pojemnikiem w ten sposób, że obszar detekcji owadów stanowi miejsce styku pułapki właściwej i pojemnika. 4

Korzystnie, obszar detekcji owadów obejmuje cały możliwy przekrój drogi przelotu owadów.

Wynalazek obejmuje także system do automatycznego zliczania owadów w pułapce feromonowej, który charakteryzuje się tym, że obejmuje wyżej opisaną pułapkę feromonową według wynalazku oraz układ zliczający, połączony z układem detekcji owadów.

Korzystnie, wspomniany układ detekcji i układ zliczający stanowią moduł, który jest umieszczony przed pojemnikiem na złapane owady. W preferowanym przykładzie realizacji wynalazku, wspomniany układ zliczający jest połączony ze wspomnianym układem detekcji owadów drogą radiową. W innym preferowanym przykładzie realizacji wynalazku, wspomniany układ zliczający jest połączony ze wspomnianym układem detekcji owadów za pomocą sieci telefonii komórkowej, korzystnie sieci GSM. W szczególnie korzystnym wariancie wykonania, system według wynalazku obejmuje dwie lub więcej opisanych wyżej pułapek feromonowych według wynalazku.

Podstawową cechą prezentowanego rozwiązania jest to, że proces zliczania owadów odbywa się automatycznie, nie zaburza procesu działania pułapki i nie zależy od gatunku owadów i konstrukcji mechanicznej pułapki, a tym samym możliwe jest jego stosowanie w pułapkach feromonowych o dowolnej konstrukcji. Jednocześnie zachowana jest podstawowa zaleta pułapki feromonowej - pułapka jest praktycznie bezobsługowa.

Rozwiązanie eliminuje wspomniane wady metod przybliżonych, spowodowane różnym ciężarem owadów, różną wielkością owadów, itp. Nie jest wymagana jednakowa wilgotność owadów. Nie potrzeba rozbudowanej konstrukcji pułapki (brak wentylatora i blokady w postaci ruchomej przegrody; brak „labiryntu”). Ponadto, zastosowany układ detekcji obecności owada jest bardzo prosty. Wykorzystana w wynalazku optyczna metoda detekcji oparta o liniowy fotodetektor PSD pozwala na stwierdzenie obecności owada, a impuls 5 świetlny przekształcony na impuls elektryczny i podany do układu zliczającego (licznika impulsów) pozwala zliczyć ilość złapanych owadów. Zaletą rozwiązania jest niezależność impulsu - powyżej minimalnego wyznaczonego czułością fotodetektora - od parametrów fizycznych owada. W końcu, wynalazek jest bezinwazyjny i uniwersalny, zlicza bowiem owady różnych gatunków, a także nadaje się do stosowania z pułapkami feromonowymi dowolnego typu, nie wymaga przebudowy pułapki i nie ma wpływu na pracę pułapki.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonego rysunku, który przedstawia schemat budowy pułapki feromonowej według wynalazku. Na załączonym rysunku użyto następujących oznaczeń: 1 - pułapka właściwa (element pułapki według wynalazku), 2 - źródło światła, 3 - liniowy fotodetektor PSD (Position Sensitive Detector) 4 - obszar detekcji obecności owada, 5 - pojemnik na owady (element pułapki według wynalazku)

Zasada działania wynalazku jest następująca:

Zwabiony substancją zapachową - feromonem - owad wpada do pułapki właściwej 1, gdzie jego dotychczas dowolny tor lotu zostaje „uporządkowany”, przez co można go określić jako ruch jednokierunkowy, w kierunku feromonu. Praktycznie oznacza to lot do pojemnika 5. Uporządkowanie ruchu złapanych owadów powoduje, że wszystkie osobniki poruszają się w jednym kierunku i przekraczają przestrzeń zwaną obszarem detekcji 4. Jest to obszar na granicy pułapki właściwej 1 i pojemnika 5. Źródło światła 2 oraz liniowy fotodetektor PSD 3 tworzą układ detekcji owadów. Wpadając w obszar detekcji 4 owad zasłania strumień światła ze źródła 2 padający na liniowy fotodetektor PSD 3, a tym samym powoduje zmianę wartości prądu w liniowym fotodetektorze PSD 3. Uzyskany sygnał w liniowym fotodetektorze PSD 3 po 6 obróbce - np. wzmocnieniu i odpowiednim ukształtowaniu podawany jest do układu zliczającego (nie pokazany na rysunku). Wspomniany układ zliczający może być przymocowany do pułapki według wynalazku. Alternatywnie może on znajdować się fizycznie w zupełnie innym miejscu, zaś pułapka może być wyposażona w moduł, który umożliwia komunikację między układem detekcji owadów a układem zliczającym, np. drogą radiową, z wykorzystaniem sieci telefonii GSM itp.

Każdemu owadowi przekraczającemu obszar detekcji odpowiada jeden impuls elektryczny. Minimalna wielkość zliczanych owadów zależna jest od czułości układu detekcji, obejmującego liniowy fotodetektor PSD 3, natomiast maksymalna wielkość zliczanych owadów zależy od konstrukcji mechanicznej pułapki. Ilość zliczanych owadów zależy od pojemności układu zliczającego i pojemnika 5.

Jako liniowego fotodetektora PSD 3 użyto urządzenia PSD 3270 firmy Hamamatsu (PSD - Position Sensitive Detector), służącego do detekcji położenia plamki świetlnej. Takie zastosowanie urządzenia nie znajduje się w zbiorze zastosowań sugerowanych przez producenta. Producent zaleca detekcję pozycji plamki świetlnej - w tym przypadku na urządzenie pada światło w postaci skupionej plamki, a PSD 3270 pozwala wykryć jej położenie. W odróżnieniu od tego, zgodnie z wynalazkiem, oświetla się całą czynną powierzchnię fotodetektora 3 i wykrywa uzyskany cień. Detekcja obecności owada polega zatem na wykorzystaniu cienia, powstałego w wyniku przelotu owada w obszarze detekcji. Jest to rozwiązanie nie spotykane we wskazanych na wstępie publikacjach: greckiej, japońskich i amerykańskiej.

Układ detekcji obecności owadów, obejmujący liniowy fotodetektor PSD 3, znajduje się przed pojemnikiem 5 na złapane owady, co powoduje, że owady, które przekroczyły obszar detekcji 4 (zliczone) nie opuszczają pułapki. Dla pułapki feromonowej według wynalazku obszarem detekcji 4 fizycznie jest miejsce połączenia pułapki właściwej 1 i pojemnika 5. Obszar detekcji owadów 4 obejmuje cały możliwy przekrój drogi przelotu owadów. W prezentowanym przykładzie obszar detekcji 4 obejmuje pole około 37mm x 37mm (zastosowano 7 detektor o aktywnym polu o wymiarach 37mm x Imm - oznacza to, że „grubość” wiązki światła jest rzędu Imm, natomiast obszar detekcji ma 37mm szerokości. Długość obszaru detekcji 4 zależy od natężenia wiązki światła i jest wyznaczone zasadami optyki - powstawaniem cienia przy braku równoległej wiązki światła oświetlającego liniowy fotodetektor PSD. W przeprowadzonych pomiarach uzyskano długość obszaru detekcji 4 wynoszącą około 37mm.

Układ zasilający (nie pokazany na rysunku) charakteryzuje się małym poborem prądu. W testach uzyskano pobór prądu rzędu kilkunastu mA. 8

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe 1. Pułapka feromonowa, obejmująca pułapkę właściwą i pojemnik na owady, znamienna tym, że posiada układ detekcji owadów, obejmujący źródło światła (2) i liniowy fotodetektor PSD, Position Sensitive Detector, (3).
2. 2. Pułapka według zastrz. 1, znamienna tym, że wspomniany układ detekcji znajduje się przed pojemnikiem (5) na złapane owady.
3. 3. Pułapka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wspomniany układ detekcji zamocowany jest pomiędzy pułapką właściwą (1) i pojemnikiem (5) w ten sposób, że obszar detekcji owadów (4) stanowi miejsce styku pułapki właściwej (1) i pojemnika (5).
4. 4. Pułapka według dowolnego z poprzedzających zastrzeżeń, znamienna tym, że obszar detekcji owadów (4) obejmuje cały możliwy przekrój drogi przelotu owadów.
5. 5. System do automatycznego zliczania owadów w pułapce feromonowej, znamienny tym, że obejmuje pułapkę feromonową według dowolnego z poprzedzających zastrzeżeń oraz układ zliczający, połączony z układem detekcji owadów.
6. 6. System według zastrz. 5, znamienny tym, że wspomniany układ detekcji i układ zliczający stanowią moduł, który jest umieszczony przed pojemnikiem (5) na złapane owady.
7. 7. System według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że wspomniany układ zliczający jest połączony ze wspomnianym układem detekcji owadów drogą radiową.
8. 8. System według zastrz. 7, znamienny tym, że wspomniany układ zliczający jest połączony ze wspomnianym układem detekcji owadów za pomocą sieci telefonii komórkowej, korzystnie sieci GSM. 9
9. 9. System według dowolnego z poprzedzających zastrzeżeń od 5 do 8, znamienny tym, że obejmuje dwie lub więcej pułapek feromonowych według dowolnego z zastrzeżeń od 1 do 4. 10