RU2804023C1 - Способ определения контроля качества покрытия листьев растений при опрыскивании - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к определению качества нанесения жидкости на поверхности листьев растений и может быть использовано в сельском хозяйстве для оценки качества опрыскивания растений и в других отраслях науки и техники. Раскрывается способ определения доли площади, занимаемой каплями при опрыскивании. Способ включает распыл жидкости на растения, считывание результатов опрыскивания и их обработку. При этом капли воды наносят распылителем на поверхность листа растения и термографируют тепловизором поверхность листа растения. Долю площади, занимаемой каплями, определяют как долю пикселей термограммы, температура которых не выше, чем сумма Tмин+dT, где dT=(Tмакс-Тмин)/2, Тмакс – максимальное значение температуры на термограмме, Тмин – минимальное значение температуры на термограмме. Технический результат заключается в обеспечении снижения трудоемкости определения качества покрытия листьев растений при опрыскивании, так как не требует использования специальных карточек, их размещения, сбора, высушивания, может использоваться для управления качеством опрыскивания в реальном масштабе времени, то есть осуществлять текущий мониторинг качества. 6 ил., 1 пр.

Description

Изобретение относится к определению качества нанесения жидкости на поверхности листьев растений и может быть использовано в сельском хозяйстве для оценки качества опрыскивания в сельском хозяйстве при опрыскивании растений и в других отраслях науки и техники.

Известен способ определения качества нанесения жидкости на поверхность растений по ГОСТ Р 53053-2008 «Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испытаний». Оценка густоты покрытия обработанной поверхности осуществляется путем распыла подкрашенной воды при проходе опрыскивателя над разложенными на поверхности почвы карточками из мелованной белой бумаги размером 50×70 мм, обработанных 3…5%-ным раствором парафина. Затем карточки сушат и определяют густоту покрытия каплями с помощью микроскопирования или сканирования карточек с последующей обработкой результатов по специальной программе для ПЭВМ. При микроскопировании каждой карточки должно быть просмотрено не менее пяти полос длиной 20 мм. Просматриваемые полосы должны располагаться на различных участках карточки. При сканировании обрабатывают все карточки по всей их площади. При подсчете капель учитывают просмотренную площадь. Обработку карточек для определения дисперсности также проводят методом микроскопироеания или сканированием и последующей обработкой на ПЭВМ по программе.

Недостатком способа является тот факт, что качество опрыскивания определяется только на момент испытания или изготовления с.х. техники (опрыскивателей). Способ не позволяет оценить конечный результат процесса опрыскивания, так как в нем жидкость наносится не непосредственно на лист растения, а на специальную карточку, выполненную из мелованной бумаги, обработанной раствором парафина. Свойства такой карточки могут существенно отличаться от свойств поверхности листа растения; способ трудоемкий, так как включает в себя размещение карточек на растениях, сбор карточек после их опрыскивания, высушивание карточек, фотографирование (микроскопирование) или сканирование карточек с последующей обработкой по специальной программе для ПЭВМ.

Известен способ определения качества нанесения жидкости на поверхность растений по ГОСТ ИСО 5682-1-2004 Оборудование для защиты растений. Оборудование распылительное. Часть 1 «Методы испытаний распылительных насадок»), включающее определение густоты покрытия каплями подсчетом капель на каждой карточке посредством микроскопирования или сканирования карточек с последующей обработкой результатов по ПЭВМ.

Недостатком способа является тот факт, что способ не позволяет оценивать качество в реальном времени и корректировать, при необходимости, режимы опрыскивания.

Известны способы и устройства для определения концентрации мелкодисперсного аэрозоля фотометрическим способом. В них определяют только наличие капель в факеле распыла, а не на обрабатываемой поверхности [Пат.на полезную модель 73162, МПК7 А01М 7/00 Устройство для фотографирования и измерения углов факела распиливаемой жидкости [Текст] Киреев И.М.. Коваль З.М.: заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». - №2007140660; заявл. 01.11.2007; опубл. 20.05.2008. Бюл. №14. - 3 е.: ил., Халанский В.М., Горбачев И.В. «Сельскохозяйственные машины» - М.: Колос С, 2004. - 624 с.; Степук Л.Я. «Машины для применения средств химизации в земледелии: конструкция, расчет регулировки» учеб. Пособие / Л.Я. Степук, В.Н. Дашков. В.Р. Петровсц. - Мн.: Дикта, 2006. - 448 е.: ил.).].

Известны способы измерения размера капель. Они могут использоваться в тех областях техники, где возникает необходимость измерения размера капель в дисперсном газожидкостном потоке, например, в авиационной, химической и энергетической промышленности [Авт. свидетельство 1441270, МПК G01N 15/06 Способ определения числа, формы и размеров капель распыленной жидкости [Текст] Костерин А.В.: заявл. 1986.10.29; опубл. 1988.11.30. Бюл. №44.]. Известны лазерно-оптические методы измерения размера капель в газожидкостных потоках, например, метод рассеяния света, ролографии и другие, использующие эффекты взаимодействия света с каплями потока. [Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. - М-Л., 1951. Авт. свидетельство 612161, МПК G01N 15/00 Способ измерения размера капель [Текст] Зуев Ю.В., Лепешенский И.А., Рутовский В.Б.: заявл. 12. 01.1977; опубл. 25.06.1978; Бюл. №23.].

Недостатком приведенных способов является то, что они также относятся к факелу распыленной жидкости, а не к определению осевших капель на обработанной поверхности.

Задачей технического решения является возможность определять характеристики качества покрытия листьев растений непосредственно при опрыскивании, такие как густота покрытия и дисперсность нанесенных на поверхность листа капель.

Поставленная задача решается следующим образом.

Способ определения контроля качества покрытия листьев растений при опрыскивании включает распыл жидкости на растения, считывание результатов опрыскивания и их обработку, а капельную жидкость наносят распылителем на поверхность листа растения и термографируют тепловизором поверхность листа растения. Заявленный способ не требует использования специальных карточек, их размещения, сбора, высушивания, что существенно снижает трудоемкость определения качества покрытия листьев растений при опрыскивании. Способ может использоваться для управления качеством опрыскивания в реальном масштабе времени, то есть осуществлять текущий мониторинг качества и сообщать оператору, выполняющему процесс опрыскивания, о снижении качества опрыскивания, которое может быть вызвано, например, засорением проточной части узла опрыскивателя.

Общие с прототипом признаки:

- распыл жидкости,

- считывание результатов опрыскивания,

- их обработку.

Отличительные признаки заявленного решения:

- капельную жидкость наносят распылителем на поверхность листа растения,

- термографируют тепловизором поверхность листа растения.

Совокупность признаков обеспечивает соответствие технического решения признаку «изобретательский уровень».

На фиг. 1 приведено фотографическое изображение листьев и термограмма листьев до нанесения на них влаги.

На фиг приведена термограмма, выполненная непосредственно после нанесения воды через форсунку распылителя на поверхность листьев.

На фиг 3 приведены термограммы, выполненные в течение 20 минут до момента почти полного испарения влаги

На фиг 4 приведена диаграмма значений температуры для снимка на фиг. 2. На фиг. 4а представлено трехмерное изображение поля температуры, а на фиг. 4б - двумерное изображение изотерм в поле снимка тепловизора.

На фиг 5 приведено фотографическое изображение (фиг. 5а) и термограмма (фиг. 5б) для случая нанесения на листья отдельных капель

На фиг 6 приведена диаграмма значений температуры для снимка на фиг. 5. На фиг. 6а представлено трехмерное изображение поля температуры, а на фиг. 6б - двумерное изображение изотерм в поле снимка тепловизора.

Способ реализуется следующим образом:

При опрыскивании растений (сады, виноградники или др. полевые культуры) тепловизором фотографируется поверхность опрыскиваемых растений. Данные с тепловизора передаются в ПЭВМ. Поверхность растений, на которой нанесена жидкость, отличается по температуре от поверхности без жидкости. В режиме реального времени фиксируется площадь обработанной поверхности, густота, размеры капель.

Результаты обработки из ПЭВМ выводятся оператору, выполняющему процесс опрыскивания, для управления качеством опрыскивания в реальном времени.

Пример реализации способа.

На фиг. 5 приведено фотографическое изображение (фиг. 5а) и термограмма (фиг. 5б) для случая нанесения на листья отдельных капель воды. При этом минимальное значение температуры на термограмме составило Тмин=12,7°С, а максимальное значение температуры составило Тмакс=17,3°С. Долю площади, занимаемой каплями, определяем как долю пикселей термограммы, температура которых не выше, чем сумма Тмин+dT, при этом величина dT=(Тмакс-Тмин)/2, которая в этом примере составит dT=2,3°C. Так, при dT=2,3°C доля покрытия поля термограммы каплями воды составляет 2,02%.

Способ обеспечивает снижение трудоемкости определения качества покрытия листьев растений при опрыскивании, так как не требует использования специальных карточек, их размещения, сбора, высушивания, может использоваться для управления качеством опрыскивания в реальном масштабе времени, то есть осуществлять текущий мониторинг качества.

Claims (3)

1. Способ определения доли площади, занимаемой каплями при опрыскивании, включающий распыл жидкости на растения, считывание результатов опрыскивания и их обработку, причем капли воды наносят распылителем на поверхность листа растения и термографируют тепловизором поверхность листа растения, а долю площади, занимаемой каплями, определяют как долю пикселей термограммы, температура которых не выше, чем сумма Tмин+dT, где dT=(Tмакс-Тмин)/2,
2. Тмакс – максимальное значение температуры на термограмме,
3. Тмин – минимальное значение температуры на термограмме.