WO2005034622A1 - Abdrift-informationssystem - Google Patents

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Publication number
WO2005034622A1
WO2005034622A1 PCT/AT2004/000344 AT2004000344W WO2005034622A1 WO 2005034622 A1 WO2005034622 A1 WO 2005034622A1 AT 2004000344 W AT2004000344 W AT 2004000344W WO 2005034622 A1 WO2005034622 A1 WO 2005034622A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
information system
sensors
drift information
bus
terminal
Prior art date
Application number
PCT/AT2004/000344
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gottfried Pessl
Heinrich Walter Denzer
Vitaly Ignatovich
Elisabeth Kleinhappl
Amitabh Amitabh
Original Assignee
Pessl Instruments Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pessl Instruments Gmbh filed Critical Pessl Instruments Gmbh
Publication of WO2005034622A1 publication Critical patent/WO2005034622A1/de

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M7/00—Special adaptations or arrangements of liquid-spraying apparatus for purposes covered by this subclass
    • A01M7/0089—Regulating or controlling systems

Definitions

  • the invention relates to a drift information system for agricultural spraying devices, with sensors for recording climatic and environmental data and with sensors for recording parameters of the agricultural spraying device.
  • A-drift means the droplets loaded with the active ingredient, which are not deposited on the target area, but are usually transported by wind or thermals. As a consequence, these deposits can damage adjacent cultures, contaminate sensitive areas such as Waters, endanger humans and animals, contaminate other field crops and lead to incorrect dosing of the treated crop.
  • the causes of the drift depend on device-technical and meteorological factors such as: drop size, driving speed, spray height, wind speed, air temperature, air humidity and saturation vapor pressure in the air.
  • an automatic wind drift compensation system for an agricultural spraying vehicle which comprises a control unit which is designed to receive input data which show the current wind speed and direction, the driving speed and direction of the Represent sprayer and a desired overlap of adjacent spray tracks.
  • the control unit is programmed in such a way that output data are calculated from the input data, which make it easier to steer the spraying vehicle over the field to be sprayed in order to achieve the desired spray overlap.
  • a disadvantage of this known wind drift compensation system is, on the one hand, its construction in that all sensor signals are fed to a central control unit. This means that no flexible adaptation to different agricultural spraying vehicles is possible, but an individual adjustment must be made for each vehicle type. Of course, this makes the wind drift compensation system extremely expensive.
  • Another disadvantage of the known wind drift compensation system is that the calculation of the drift is based only on a few climate and environmental data, in particular on wind speed and wind direction, and thus the measures necessary to compensate for the drift without taking into account essential factors such as air temperature and humidity , Global radiation etc.
  • the function of the known wind drift compensation system is limited to calculating a necessary overlap of the spray tracks so that gaps caused by the drift do not occur when spraying the agricultural crop.
  • Other and sometimes even more important aspects of Agricultural plant protection such as the damage to neighboring crops and the contamination of sensitive areas by shipped plant protection products, cannot be covered by the poor system.
  • the well-known system also offers no approach as to how the application of crop protection agents to agricultural crops can be optimized depending on the current climatic and environmental conditions by means other than the choice of spray track and spray bar height.
  • the present invention provides a solution to the problems of the prior art described.
  • the invention provides a drift information system with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the invention are set out in the subclaims.
  • the drift information system according to the invention for agricultural spraying devices has sensors for recording climatic and environmental data and sensors for recording parameters of the agricultural spraying device. It is characterized in that at least some of the sensors for recording climate and environmental data are connected to a controller which is designed for determining climate and environmental data from the output signals of these sensors, the controller being connected to a via a bus interface Data bus for delivering the determined climate and environmental data is connected, at least some sensors for recording parameters of the agricultural sprayer being connected to the data bus, and a terminal being connected to the data bus for determining and delivering drift information from the climate and environmental data and parameters of the agricultural spraying device that are output to the data bus are formed.
  • the drift information system presented can be expanded and adapted very easily. It also offers excellent operational reliability thanks to its modular structure with the connection of individual components via a data bus system.
  • the data bus is designed as ISOBUS 11786.
  • the ISOBUS 11786 generally regulates the data exchange between installed and installed sensors on agricultural vehicles and implements.
  • the proposed embodiment of the invention integrates the ISOBUS 11786 integrally.
  • the drift information system according to the invention thus enables the use of all im ISOBUS-STANDARD 11786 described sensors, input and output terminals and data channels and thereby forms an efficient and intelligent system.
  • climate and environmental parameters that influence the drift of crop protection agents are recorded in the system according to the invention by air temperature sensors, wind speed sensors, wind direction sensors, air humidity sensors and global radiation sensors. Because of its high accuracy and the avoidance of moving parts, it is preferred to design the wind speed sensor and wind direction sensor in combination as an ultrasonic anemometer.
  • earth magnetic field sensors are connected to the controller or the data bus, the earth magnetic field sensors being connected together as an electronic compass, so that the orientation of the agricultural device on which the drift information system is mounted in relation to the cardinal points can be determined ,
  • a position determining device such as e.g. a GPS module connected to the controller or the data bus.
  • the position determination device can be used as an alternative to the electronic compass. However, it can also be used in addition to the electronic compass by taking the orientation of the vehicle z ⁇ m magnetic field of the earth from the data supplied by the electronic compass and correcting and smoothing with the help of position information from the position determining device.
  • the sensors for recording parameters of the agricultural spraying device comprise one or more sensors for recording the speed of travel, spray bar height, spray pump output or throughput, spray nozzle size and / or number.
  • the terminal is further preferred to design the terminal as an ISO terminal, since this has standardized bus interfaces.
  • the terminal has a display for the visual output of drift information
  • the operator can receive all relevant information and instructions in a clear manner.
  • the display can be used as a touch screen panel be trained.
  • An integrated device for the acoustic output of information, especially warning tones, increases the user friendliness of the system.
  • the terminal can have access to a database with geographic position data of these sensitive areas, and the drift calculation can ensure that a sufficient distance is kept from these areas.
  • the terminal has logging means for storing and / or outputting logging data. This means that the entire measurement data, including the georeference, can be saved, thus allowing full traceability of crop protection work within the framework of good professional practice. This is also valuable as evidence that the application of the crop protection products was carried out professionally and without affecting neighboring areas.
  • the invention can advantageously be developed in such a way that it can also function as an automatic control system for an agricultural implement.
  • the terminal is designed to emit control signals as a function of determined drift information to the agricultural implement, the control signals preferably steering signals, signals for influencing the driving speed, signals for influencing the spray pump power, signals for selecting the type and / or number of spray nozzles, and / or include signals for setting the spray bar height.
  • the terminal is designed to transmit control signals to the agricultural implement via the data bus, the ISOBUS 11786 being optimally suitable.
  • the terminal can also be designed to calculate the current saturation vapor deficit from measured values of the air humidity and air temperature obtained via the data bus.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a the drift information system according to the invention
  • FIG. 2 is an isometric representation of a module with a plurality of sensors for recording climatic and environmental data and a controller for evaluating the signals of these sensors
  • FIG. 3 shows a spray bar of an agricultural device for use with the invention
  • 4 shows a part of an agricultural implement with the drift information system according to the invention.
  • the drift information system has sensors 20 for recording climate and environmental data, which include an air temperature sensor 1, a global radiation sensor 2, a wind direction sensor 3, a wind speed sensor 4, an air humidity sensor 5, a water vapor saturation pressure sensor 6 and magnetic field sensors connected as electronic compass 7 include. Furthermore, a GPS module 8 is provided as a position determining device. The output signals of all the sensors mentioned are fed to a controller PCB, which uses them to determine climate and environmental data relevant for the drift calculation.
  • the controller PCB also has a bus interface 16, with the aid of which the determined climate and environmental data can be output to a data bus BUS.
  • the data bus is preferably designed as ISOBUS 11786.
  • sensors 30 for detecting parameters of the agricultural spraying device on which the drift information system is mounted are connected to the data bus BUS.
  • These sensors 30 include a GPS module 9 as an alternative to the GPS module 8, a sensor 10 for determining the driving speed of the agricultural implement, and sensors subsumed under reference numeral 11 for determining the spray bar height, spray pump output or throughput, spray nozzle size and / or - number.
  • a terminal 15 is also connected to the data bus BUS, which is used to determine and deliver drift information from the climate and environmental data sent to the data bus (determined from signals from sensor group 20 and processed by the controller PCB) and from the data Sensor group 30 determined parameters of the agricultural sprayer is formed.
  • the terminal 15 is preferably designed as an ISO terminal and comprises a display 15a for the visual output of drift information.
  • the display 15a can optionally be designed as a touch screen panel.
  • Control buttons 15b enable interaction with the Terminal 15.
  • a device 15c for acoustically outputting information, in particular warning signals, is also provided.
  • a database 13 with geographic position data of sensitive areas is integrated in the terminal 15 so that a sufficient distance from sensitive areas can be kept during crop protection work.
  • This database 13 could also be external to the terminal, in which case the terminal is designed such that it has remote access to such a database.
  • the terminal 15 also has logging means 14 for storing and / or outputting logging data. This means that the entire measurement data, including the georeference, can be saved, thus allowing full traceability of crop protection work.
  • control signals 12 are designed to emit control signals 12 as a function of determined drift information to the agricultural implement.
  • control signals include, for example, steering signals, signals for influencing the driving speed, signals for influencing the spray pump output, signals for selecting the type and / or number of spray nozzles, and / or signals for setting the spray bar height. It is preferred that the control signals are not output via individual lines but via the data bus.
  • FIG. 2 shows an isometric view of a module of the drift information system according to the invention, which contains the sensors 20 for recording climate and environmental data and the controller PCB for processing the output signals of these sensors 20.
  • global radiation refers to the whole on a horizontal surface on the ground incident short-wave sky radiation, ie the sum of direct solar radiation and diffuse sky radiation (resulting from scattered and reflected sunlight).
  • FIG. 2 shows the connecting cable of the data bus BUS to the controller PCB and a universal holder 17 for mounting the module on an agricultural device.
  • FIG. 4 shows an agricultural implement 50 designed as a spraying vehicle, which comprises a spraying beam 40 known per se for the application of crop protection agents.
  • the terminal 15 of the drift information system according to the invention is mounted in the driver's cabin and the module 20, PCB is mounted on the roof of the driver's cabin.
  • FIG. 3 shows the spray bar 40 in detail.
  • a large number of spray nozzles 41, 42 can be seen which expel crop protection agents 43 in different droplet sizes.
  • the nozzles 41, 42 can be switched individually or in groups.
  • the spray bar 40 is attached to the spray vehicle 50 so that it can be adjusted in height by means known per se, not shown.
  • the drift is dependent on technical and meteorological factors, such as drop size, driving speed, spray height, wind speed, air temperature, air humidity and saturation vapor pressure in the air.
  • the present drift information system is used for the intelligent control of crop protection devices taking into account the above parameters.
  • the device according to the invention can be mounted on any driver's cab (see FIG. 4), the controller PCB being accommodated in a housing on which the sensors 20 are built directly.
  • the wind speed and wind direction information is recorded in relation to the vehicle on which the device is mounted.
  • the vehicle's right-of-way speed in relation to the direction of the device can be found on the data bus.
  • the orientation of the vehicle to the magnetic field of the earth is extracted by means of the magnetic field sensors and corrected and smoothed using GPS information (GPS module 8 or 9).
  • GPS module 8 or 9 GPS module 8 or 9
  • Wind direction, water vapor saturation pressure (sensor 6) of the air, air temperature, air humidity, global radiation and orientation of the sprayer are continuously saved.
  • the optimal application quantity of the plant protection product is calculated from this data and linked to an intelligent automation of the plant protection device. Moving parts have been completely dispensed with.
  • an ultrasonic anemometer was chosen.
  • the controller PCB takes over both the control and evaluation of the ultrasonic sensors as well as the control and evaluation of the other sensors including communication with the data bus.
  • the controller can be designed as a microcontroller which, in addition to a processor, has also integrated a bus interface, for example the CAN interface required for the ISOBUS 11783.
  • a bus interface for example the CAN interface required for the ISOBUS 11783.
  • Philips sensors with the type designation KMZ10A or similar can be used, which have a very good price-performance ratio. At least 2 magnetic field sensors are used, from which the exact orientation is calculated depending on the earth's magnetic field and the environment.
  • Standard industrial sensors can be used to measure air temperature, humidity and global radiation. The saturation vapor deficit in the air is calculated from air humidity and air temperature.
  • the present invention In addition to wind speed, wind direction, air temperature, air humidity, global radiation, saturation vapor pressure of the air and orientation of the spraying device, the present invention also measures machine-specific parameters, such as pump pressure, number and type of spray nozzles switched on, height of the spray bar and width of the spray bar. All of these measured variables are transmitted via the data bus. In addition, the terminal also receives values regarding the right of way and the spray rate per hectare, etc. The system calculates the optimal crop protection work based on all these factors. The expert software continuously informs the driver about device-related or changing meteorological factors online during work. If the working conditions change, the driver is immediately informed of this fact visually and acoustically.
  • the crop protection device can also make changes automatically to prevent problems in crop protection work. It is possible that the crop protection device automatically switches to a coarser drip nozzle and / or selects a lower driving speed in order not to exceed the preselected drift threshold. Likewise, the driver is automatically informed about open water (distance requirements!) By knowing the geographic position. Should e.g. If the wind direction is towards the open water, the driver is made aware of this danger visually and acoustically. The entire measurement data including the geo-reference can be saved and thus allow full traceability of crop protection work within the framework of good professional practice.

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Abstract

Ein Abdrift-Informationssystem für landwirtschaftliche Spritzgeräte (50) weist Sensoren (20) zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten und Sensoren (30) zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes auf. Zumindest einige der Sensoren (20) zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten sind mit einem Controller (PCB) verbunden, der zur Ermittlung von Klima- und Umweltdaten aus den Ausgangssignalen dieser Sensoren ausgebildet ist, wobei der Controller über ein Bus-Interface (16) mit einem Datenbus (BUS) zur Abgabe der ermittelten Klima- und Umweltdaten verbunden ist. Zumindest einige Sensoren (30) zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes und ein Terminal (15) sind an den Datenbus (BUS) angeschlossen, wobei das Terminal zur Ermittlung und Abgabe von Abdrift-Informationen aus den an den Datenbus abgegebenen Klima- und Umweltdaten und Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes (50) ausgebildet ist.

Description

Abdrift-Informationssystem
Die Erfindung betrifft ein Abdrift-Informationssystem für landwirtschaftliche Spritzgeräte, mit Sensoren zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten und mit Sensoren zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes.
Als A-bdrift werden im Pflanzenschutz die mit Wirkstoff beladenen Tröpfchen bezeichnet, die nicht auf der Zielfläche angelagert werden, sondern in der Regel durch Wind oder Thermik verfrachtet werden. In der Konsequenz können diese Fehlanlagerungen zur Schädigung angrenzender Kulturen, zur Kontaminierung von sensiblen Gebieten, wie z.B. Gewässern, zur Gefährdung von Mensch und Tier, zur Belastung anderer Feldkulturen und zu Fehldosierungen der behandelten Kultur führen. Ursachen der Abdrift sind abhängig von gerätetechnischen und meteorologischen Faktoren wie: Tropfengröße, Fahrgeschwindigkeit, Spritzhöhe, Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Sättigungsdampfdruck in der Luft.
Aus der veröffentlichten US-Patentanmeldung US 2003/0111546 AI ist ein automatisches Winddrift-Kompensationssystem für ein landwirtschaftliches Spritzfahrzeug bekannt, das eine Steuereinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, Eingangsdaten zu erhalten, die die momentane Windgeschwindigkeit und -richtung, die Fahrgeschwindigkeit und Richtung des Spritzgeräts sowie eine erwünschte Überlappung benachbarter Sprühbahnen repräsentieren. Die Steuereinheit ist so programmiert, dass aus den Eingangsdaten Ausgangsdaten errechnet werden, die das Lenken des Spritzfahrzeugs über das zu spritzende Feld erleichtern, um die erwünschte Sprühüberlappung zu erzielen. Nachteilig an diesem bekannten Winddrift- Kompensationssystem ist einerseits sein Aufbau, indem alle Sensorsignale einer zentralen Steuereinheit zugeführt werden. Dadurch ist keinerlei flexible Anpassung an unterschiedliche landwirtschaftliche Spritzfahrzeuge möglich, sondern es muss für jeden Fahrzeugtyp eine Einzelanpassung vorgenommen werden. Dies verteuert das Winddrift- Kompensationssystem natürlich enorm. Nachteilig an dem bekannten Winddrift- Kompensationssystem ist aber auch, dass sich die Errechnung der Abdrift nur auf wenige Klima- und Umweltdaten, insbesondere auf Windgeschwindigkeit und Windrichtung, stützt und dadurch die zur Kompensation der Abdrift notwendigen Maßnahmen ohne Berücksichtigung wesentlicher Faktoren, wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Globalstrahlung etc. getroffen werden. Außerdem ist die Funktion des bekannten Winddrift- Kompensationssystem darauf beschränkt, eine notwendige Überlappung der Sprühbahnen zu errechnen, damit nicht durch die Abdrift bedingte Lücken beim Besprühen der landwirtschaftlichen Kultur auftreten. Andere und zum Teil noch wichtigere Aspekte beim landwirtschaftlichen Pflanzenschutz, wie die Schädigung angrenzender Kulturen und die Kontaminierung von sensiblen Gebieten durch verfrachtete Pflanzenschutzmittel können durch das bekarmte System nicht erfasst werden. Das bekannte System. bietet auch keinerlei Ansatz, wie durch andere Mittel als durch Wahl der Sprühbahn und der Sprühbalkenhöhe das Aufbringen von Pflanzenschutzmittel auf die landwirtschaftliche Kultur in Abhängigkeit von den aktuellen Klima- und Umweltbedingungen optimiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für die geschilderten Probleme des Standes der Technik.
Die Erfindung stellt ein Abdrift-Informationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Das erfindungsgemäße Abdrift-Informationssystem für landwirtschaftliche Spritzgeräte weist Sensoren zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten und Sensoren zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes auf. Es zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest einige der Sensoren zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten mit einem Controller verbunden sind, der zur Ermittlung von Klima- und Umweltdaten aus den Ausgangssignalen dieser Sensoren ausgebildet ist, wobei der Controller über ein Bus- Interface mit einem Datenbus zur Abgabe der ermittelten Klima- und Umweltdaten verbunden ist, wobei zumindest einige Sensoren zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes an den Datenbus angeschlossen sind, und wobei ein Terminal an den Datenbus angeschlossen ist, das zur Ermittlung und Abgabe von Abdrift- Informationen aus den an den Datenbus abgegebenen Klima- und Umweltdaten und Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes ausgebildet ist.
Durch diese erfindungsgemäßen Merkmale ist das vorgestellte Abdrift-Informationssystem sehr einfach erweiterbar und adaptierbar. Es bietet darüber hinaus durch den modularen Aufbau mit Verbindung einzelner Komponenten über ein Datenbussystem hervorragende Betriebssicherheit.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Datenbus als ISOBUS 11786 ausgebildet. Der ISOBUS 11786 regelt allgemein den Datenaustausch zwischen ein- und aufgebauten Sensoren an landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Arbeitsgeräten. Die vorgeschlagene Ausgestaltung der Erfindung bindet den ISOBUS 11786 integral ein. Das erfindungsgemäße Abdrift-Informationssystem ermöglicht damit die Nutzung aller im ISOBUS-STANDARD 11786 beschriebenen Sensoren, Ein- und Ausgabeterminals and Datenkanäle und bildet dadurch ein effizientes und intelligentes System.
Klima- und Umweltmessgrößen, die die Abdrift von Pflanzenschutzmitteln beeinflussen, werden bei dem erfindungsgemäßen System durch Lufttemperatur-Sensoren, Windgeschwindigkeitssensoren, Windrichtungssensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren und Globalstrahlungssensoren erfasst. Aufgrund seiner hohen Genauigkeit und der Vermeidung bewegter Teile ist es bevorzugt, Windgeschwindigkeitssensor und Windrichtungssensor in Kombination als Ultraschall-Anemometer auszubilden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Erdmagnetfeldsensoren mit dem Controller oder dem Datenbus verbunden, wobei die Erdmagnetfeldsensoren als elektronischer Kompass zusammen geschaltet sind, so dass die Ausrichtung des landwirtschaftlichen Geräts, auf dem das Abdrift-Informationssystem montiert ist, in Bezug auf die Himmelsrichtungen feststellbar ist.
Bevorzugt ist in einer Fortbildung der Erfindung eine Positionsbestimmungseinrichtung, wie z.B. ein GPS-Modul, mit dem Controller oder dem Datenbus verbunden. Die Positionsbestimmungseinrichtung kann alternativ zum elektronischen Kompass verwendet werden. Sie kann aber auch in Ergänzung zum elektronischen Kompass verwendet werden, indem den vom elektronischen Kompass gelieferten Daten die Ausrichtung des Fahrzeugs zμm Magnetfeld der Erde entnommen und mit Hilfe von Positionsinformationen der Positionsbestimmungseinrichtung korrigiert und geglättet wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abdrift-Informationssystem umfassen die Sensoren zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Fahrtgeschwindigkeit, Spritzbalkenhöhe, Spritzpumpenleistung oder -durchsatz, Spritzdüsengröße und/oder -anzahl.
Es ist weiters bevorzugt, das Terminal als ISO-Terminal auszubilden, da dieses über genormte Bus-Interfaces verfügt.
Wenn das Terminal ein Display zur visuellen Ausgabe von Abdrift-Informationen aufweist, so kann die Bedienperson auf übersichtliche Weise alle relevanten Informationen und Anweisungen erhalten. Gegebenenfalls kann das Display als Touch-Screen-Panel ausgebildet sein. Eine integrierte Einrichtung zur akustischen Ausgabe von Informationen, insbesondere Warntöne, erhöht die Benutzerfreundlichkeit des Systems.
Zur Vermeidung der Schädigung sensibler Gebiete oder fremder landwirtschaftlicher Kulturen durch Spritzmittel kann das Terminal einen Zugriff auf eine Datenbank mit geografischen Positionsdaten dieser sensiblen Gebiete aufweisen, und bei der Abdriftsberechnung kann dafür gesorgt werden, dass von diesen Gebieten ausreichender Abstand eingehalten wird.
In einer Fortbildung der Erfindung verfügt das Terminal über Protokollierungsmittel zum Abspeichern und/oder Ausgeben von Protokollierungsdaten. Dadurch können die gesamten Messdaten inklusive der Georeferenz gespeichert werden und erlauben damit volle Rückverfolgung der Pflanzenschutzarbeit im Rahmen der guten fachlichen Praxis. Dies ist auch als Nachweis dafür wertvoll, dass die Ausbringung der Pflanzenschutzmittel fachmännisch und ohne Beeinträchtigung benachbarter Gebiete geschah.
Obwohl die grundlegende Aufgabe des erfindungsgemäßen Abdrift-Informationssystems die Informierung einer Bedienperson über alle wesentlichen Aspekte bei der Pflanzenschutzarbeit und gegebenenfalls auch bei Bewässerungsaufgaben ist, so kann die Erfindung vorteilhaft derart weitergebildet werden, dass sie auch als automatisches Steuersystem für ein landwirtschaftliches Gerät fungieren kann. Dazu wird das Terminal zum Abgeben von Steuerungssignalen in Abhängigkeit von ermittelter Abdriftinformation an das landwirtschaftliche Gerät ausgebildet, wobei die Steuerungssignale vorzugsweise Lenlcsignale, Signale zur Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit, Signale zur Beeinflussung der Spritzpumpenleistung, Signale zur Auswahl der Art und/oder Anzahl von Spritzdüsen, und/oder Signale zur Einstellung der Spritzbalkenhöhe umfassen. Auch in diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Terminal zum Abgeben von Steuerungssignalen an das landwirtschaftliche Gerät über den Datenbus ausgebildet ist, wobei der ISOBUS 11786 optimal geeignet ist.
Anstelle der Verwendung eines eigenen Sensors zur Ermittlung des Wasserdampfdrucks der Umgebungsluft kann auch das Terminal zur Berechnung des momentanen Sättigungsdampfdefizits aus über den Datenbus erhaltenen Messwerten der Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur ausgebildet sein.
Die Erfindung wird nun anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausfühi-ungsform eines erfindungsgemäßen Abdrift-Informationssystems, Fig. 2 eine isometrische Darstellung eines Moduls mit mehreren Sensoren zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten und einem Controller zur Auswertung der Signale dieser Sensoren, Fig. 3 einen Spritzbalken eines landwirtschaftlichen Geräts zur Verwendung mit der Erfindung, und Fig. 4 einen Teil eines landwirtschaftlichen Geräts mit dem erfindungsgemäßen Abdrift-Informationssystems.
Zunächst auf Fig. 1 Bezug nehmend ist darin ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abdrift-Informationssystems für landwirtschaftliche Spritzgeräte dargestellt. Das Abdrift-Informationssystem weist Sensoren 20 zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten auf, die einen Lufttemperatur-Sensor 1, einen Globalstrahlungssensor 2, einen Windrichtungssensor 3, einen Windgeschwindigkeitssensor 4, einen Luftfeuchtigkeitssensor 5, einen Wasserdampfsättigungsdruck-Sensor 6 und als elektronischer Kompass geschaltete Magnetfeldsensoren 7 umfassen. Weiters ist ein GPS- Modul 8 als Positionsbestimmungseinrichtung vorgesehen. Die Ausgangssignale aller genannter Sensoren werden einem Controller PCB zugeführt, der daraus für die Abdriftsberechnung relevante Klima- und Umweltdaten ermittelt. Der Controller PCB weist weiters ein Bus-Interface 16 auf, mit Hilfe dessen die ermittelten Klima- und Umweltdaten an einen Datenbus BUS abgegeben werden können. Vorzugsweise ist der Datenbus als ISOBUS 11786 ausgebildet.
An den Datenbus BUS sind einige Sensoren 30 zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes, an dem das Abdrift-Informationssystem montiert ist, angeschlossen. Diese Sensoren 30 umfassen ein GPS-Modul 9 als Alternative zum GPS- Modul 8, einen Sensor 10 zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit des landwirtschaftlichen Geräts, sowie unter dem Bezugszeichen 11 subsummierte Sensoren zur Ermittlung von Spritzbalkenhöhe, Spritzpumpenleistung oder -durchsatz, Spritzdüsengröße und/oder - anzahl.
An den Datenbus BUS ist weiters ein Terminal 15 angeschlossen ist, das zur Ermittlung und Abgabe von Abdrift-Informationen aus den an den Datenbus abgegebenen Klima- und Umweltdaten (ermittelt aus Signalen der Sensorgruppe 20 und durch den Controller PCB aufbereitet) und aus den von der Sensorgruppe 30 ermittelten Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes ausgebildet ist.
Das Terminal 15 ist vorzugsweise als ISO-Terminal ausgebildet und umfasst ein Display 15a zur visuellen Ausgabe von Abdrift-Informationen. Das Display 15a kann gegebenenfalls als Touch-Screen-Panel ausgebildet sein. Bedientasten 15b ermöglichen die Interaktion mit dem Terminal 15. Weiters ist eine Einrichtung 15c zur akustischen Ausgabe von Informationen, insbesondere von Warnsignalen, vorgesehen.
Damit bei der Pflanzenschutzarbeit ausreichender Abstand zu sensiblen Gebieten gehalten werden kann, ist in das Terminal 15 eine Datenbank 13 mit geografischen Positionsdaten sensibler Gebiete integriert. Diese Datenbank 13 könnte auch extern zum Terminal sein, wobei in diesem Fall das Terminal so ausgebildet ist, dass es einen Fernzugriff auf eine solche Datenbank aufweist.
Das Terminal 15 verfügt weiters über ProtokoUierungsmittel 14 zum Abspeichern und/oder Ausgeben von Protokollierungsdaten. Dadurch können die gesamten Messdaten inklusive der Georeferenz gespeichert werden und erlauben damit volle Rückverfolgung der Pflanzenschutzarbeit.
Weiters ist das Terminal 15 zum Abgeben von Steuerungssignalen 12 in Abhängigkeit von ermittelter Abdriftinformation an das landwirtschaftliche Gerät ausgebildet. Diese Steuerungssignale umfassen beispielsweise Lenksignale, Signale zur Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit, Signale zur Beeinflussung der Spritzpumpenleistung, Signale zur Auswahl der Art und/oder Anzahl von Spritzdüsen, und/oder Signale zur Einstellung der Spritzbalkenhöhe. Es ist bevorzugt, dass die Steuerungssignale nicht über Einzelleitungen sondern über den Datenbus ausgegeben werden.
Fig. 2 zeigt in isometrischer Ansicht ein Modul des erfindungsgemäßen Abdrift- Informationssystems, das die Sensoren 20 zur Erfassung von Klima- und umweltbezogenen Daten und den Controller PCB zur Aufbereitung der Ausgangssignale dieser Sensoren 20 enthält. Man erkennt in dieser Abbildung im Einzelnen die Sensoren 3, 4 zur Ermittlung von Windrichtung und -geschwindigkeit, die Sensoren 1, 5 zur Ermittlung der Lufttemperatur und der Luftfeuchtigkeit sowie den Globalstrahlungssensor 2. Mit Globalstrahlung bezeichnet man übrigens die gesamte auf eine horizontale Fläche am Boden einfallende kurzwellige Himmelsstrahlung, d.h. die Summe aus direkter solarer Strahlung und diffuser Himmelsstrahlung (resultierend aus gestreutem und reflektiertem Sonnenlicht). Weiters zeigt Fig. 2 das Anschlusskabel des Datenbusses BUS an den Controller PCB sowie eine Universalhalterung 17 zur Montage des Moduls an einem landwirtschaftlichen Gerät.
Fig. 4 zeigt ein als Spritzfahrzeug ausgebildetes landwirtschaftliches Gerät 50, das einen an sich bekannten Spritzbalken 40 zum Ausbringen von Pflanzenschutzmittel umfasst. An diesem Spritzfahrzeug ist in der Fahrerkabine das Terminal 15 des erfindungsgemäßen Abdrift-Informationssystems und am Dach der Fahrerkabine das Modul 20, PCB montiert.
Fig. 3 zeigt den Spritzbalken 40 im Detail. Man erkennt eine Vielzahl von Spritzdüsen 41, 42, die Pflanzenschutzmittel 43 in unterschiedlicher Tropfengröße ausstoßen. Die Düsen 41, 42 sind einzeln oder in Gruppen schaltbar. Der Spritzbalken 40 ist durch an sich bekannte, nicht dargestellte Mittel in der Höhe verstellbar am Spritzfahrzeug 50 angebracht.
Im Folgenden werden Details des Aufbaus und der Funktion des erfindungsgemäßen Abdrift-Informationssystems näher erläutert.
Wie eingangs bereits erwähnt ist die Abdrift von gerätetechnischen und meteorologischen Faktoren, wie Tropfengröße, Fahrgeschwindigkeit, Spritzhöhe, Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Sättigungsdampfdruck in der Luft abhängig.
Das vorliegende Abdrift-Informationssystem dient der intelligenten Steuerung von Pflanzenschutzgeräten unter Berücksichtigung vorstehender Parameter. Das erfindungsgemäße Gerät ist auf jede Fahrerkabine (siehe Fig. 4) montierbar, wobei der Controller PCB in einem Gehäuse untergebracht ist, auf welchem die Sensoren 20 direkt aufgebaut sind. Die Windgeschwindigkeit und Windrichtungsinformation wird in Relation zum Fahrzeug, auf dem das Gerät montiert ist, erfasst. Dem Datenbus kann die Vorfahrtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Relation zur Geräterichtung entnommen werden. Mittels der Magnetfeldsensoren wird die Ausrichtung des Fahrzeugs zum Magnetfeld der Erde entnommen und mit Hilfe von GPS Informationen (GPS-Modul 8 oder 9) korrigiert und geglättet. Anhand der erhobenen Daten werden die absolute Fahrtrichtung, die absolute Windrichtung und die absolute Windgeschwindigkeit ermittelt.
Die Ein- und Ausgabeeinheit in Form eines Terminals 15, vorzugsweise ISO-Terminals, das in der Kabine des Fahrers montiert ist (siehe Fig. 4) ermöglicht die vollkommene Integration der Messdaten in die intelligente Steuerung des landwirtschaftlichen Spritzgeräts 50. Die Messdaten wie Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Wasserdampfsättigungsdruck (Sensor 6) der Luft, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Globalstrahlung und Ausrichtung des Spritzgerätes werden laufend gespeichert. Aus diesen Daten wird die optimale Applikationsmenge des Pflanzenschutzmittels berechnet und zu einer intelligenten Automatisierung des Pflanzenschutzgerätes verknüpft. Auf bewegliche Teile wurde völlig verzichtet. Um eine möglichst Erschütterungsunempfindliche Windgeschwindigkeitsmessung zu bekommen, wurde ein Ultraschall- Anemometer gewählt. Der Controller PCB übernimmt sowohl die Steuerung und die Auswertung der Ultraschallsensoren sowie die Steuerung und Auswertung der übrigen Sensoren inklusive der Kommunikation mit dem Datenbus. Der Controller kann als Microcontroller ausgebildet sein, der neben einem Prozessor auch eine Busschnittstelle integriert hat, beispielsweise die für den ISOBUS 11783 benötigte CAN-Schnittstelle. Zur Magnetfeldmessung können Sensoren der Firma Philips mit der Typenbezeichnung KMZ10A oder ähnliches verwendet werden, die ein sehr gutes Preis-Leistungs- Verhältnis aufweisen. Es werden mindestens 2 Magnetfeldsensoren verwendet, aus denen in Abhängigkeit zum Erdmagnetfeld sowie der Umgebung die exakte Ausrichtung berechnet wird. Für die Messung von Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Globalstrahlung können Standardindustriesensoren verwendet werden. Das Sättigungsdampfdefizit der Luft wird aus Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur berechnet.
Durch Kenntnis der Einflussfaktoren lässt sich die Abdriftgefahr deutlich eingrenzen. Die vorliegende Erfindung misst neben Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Globalstrahlung, Sättigungsdampfdruck der Luft und Ausrichtung des Spritzgerätes auch maschinenspezifische Parameter, wie Pumpendruck, Anzahl und Typ der eingeschalteten Spritzdüsen, Höhe des Spritzbalkens und Spritzbalkenbreite. Alle diese Messgrößen werden über den Datenbus übertragen. Zudem erhält das Terminal noch Werte bezüglich der Vorfahrtsgeschwindigkeit und der Ausbringungsmenge an Spritzmittel pro Hektar etc. Das System berechnet auf Grund all dieser Faktoren die optimale Pflanzenschutzarbeit. Die Expertensoftware informiert den Fahrer laufend über gerätetechnische oder sich verändernde meteorologische Faktoren online während der Arbeit. Sollten sich die Arbeitsbedingungen verändern, wird der Fahrer sofort über diese Tatsache visuell and akustisch informiert. Das Pflanzenschutzgerät kann auch automatisch Veränderungen vornehmen, um so Probleme in der Pflanzenschutzarbeit zu verhindern. Es ist möglich, dass das Pflanzenschutzgerät automatisch auf eine grobtropfigere Düse umstellt und/oder eine niedrigere Fahrgeschwindigkeit wählt, um den vorgewählten Abdriftschwellwert nicht zu überschreiten. Ebenso wird der Fahrer automatisch durch das Wissen über die geografische Position auf offene Gewässer (Abstandsauflagen!) hingewiesen. Sollte z.B. die Windrichtung in Richtung des offenen Gewässers gehen, so wird der Fahrer visuell und akustisch auf diese Gefahr aufmerksam gemacht. Die gesamten Messdaten inklusive der Georeferenz können gespeichert werden und erlauben damit volle Rückverfolgung der Pflanzenschutzarbeit im Rahmen der guten fachlichen Praxis.

Claims

Ansprüche:
1. Abdrift-Informationssystem für landwirtschaftliche Spritzgeräte (50), mit Sensoren (20) zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten und mit Sensoren (30) zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Sensoren (20) zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten mit einem Controller (PCB) verbunden sind, der zur Ermittlung von Klima- und Umweltdaten aus den Ausgangssignalen dieser Sensoren ausgebildet ist, wobei der Controller über ein
Bus-Interface (16) mit einem Datenbus (BUS) zur Abgabe der ermittelten Klima- und
Umweltdaten verbunden ist, dass zumindest einige Sensoren (30) zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen
Spritzgerätes an den Datenbus (BUS) angeschlossen sind, und dass ein Terminal (15) an den Datenbus (BUS) angeschlossen ist, das zur Ermittlung und Abgabe von Abdrift-Informationen aus den an den Datenbus abgegebenen Klima- und
Umweltdaten und Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes ausgebildet ist.
2. Abdrift-Informationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbus (BUS) als ISOBUS 11786 ausgebildet ist.
3. Abdrift-Informationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (20) zur Erfassung von Klima- und Umweltdaten einen oder mehrere aus Lufttemperatur-Sensor (1), Windgeschwindigkeitssensor (4), Windrichtungssensor (3), Luftfeuchtigkeitssensor (5), Globalstrahlungssensor (2) umfassen.
4. Abdrift-Informationssystem nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, dass Windgeschwindigkeitssensor (4) und Windrichtungssensor (3) in Kombination als Ultraschall- Anemometer ausgebildet sind.
5. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetfeldsensoren (7) mit dem Controller (PCB) oder dem Datenbus (BUS) verbunden sind, wobei vorzugsweise zumindest drei Magnetfeldsensoren (7) vorgesehen sind.
6. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekermzeiclinet, dass eine Positionsbestimmungseinrichtung (8, 9), wie z.B. ein GPS-Modul, mit dem Controller (PCB) oder dem Datenbus (BUS) verbunden ist.
7. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (30) zur Erfassung von Parametern des landwirtschaftlichen Spritzgerätes Sensoren zur Messung der Fahrtgeschwindigkeit, der Spritzbalkenhöhe, der Spritzpumpenleistung oder des -durchsatzes, der Spritzdüsengröße und/oder -anzahl umfassen.
8. Abdrift-Informationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminal (15) als ISO-Terminal ausgebildet ist.
9. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminal (15) ein Display (15a) zur visuellen Ausgabe von Abdrift-Informationen aufweist.
10. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminal (15) eine Einrichtung (15c) zur akustischen Ausgabe von Informationen aufweist.
11. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminal (15) Zugriff auf eine Datenbank (13) mit geografischen Positionsdaten sensibler Gebiete besitzt oder die Datenbankgespeichert hat.
12. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminal (15) über ProtokoUierungsmittel (14) zum Abspeichern und/oder Ausgeben von Protokollierungsdaten verfügt.
13. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminal (15) zum Abgeben von Steuerungssignalen (12) in Abhängigkeit von ermittelter Abdriftinformation an das landwirtschaftliche Gerät (50) ausgebildet ist, wobei die Steuerungssignale vorzugsweise Lenksignale, Signale zur Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit, Signale zur Beeinflussung der Spritzpumpenleistung, Signale zur Auswahl der Art und/oder Anzahl von Spritzdüsen, und/oder Signale zur Einstellung der Spritzbalkenhöhe umfassen.
14. Abdrift-Informationssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminal (15) zum Abgeben von Steuerungssignalen (12) an das landwirtschaftliche Gerät (50) über den Datenbus (BUS) ausgebildet ist.
15. Abdrift-Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminal (15) zur Berechnung des momentanen Sättigungsdampfdefizits aus über den Datenbus erhaltenen Messwerten der Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur ausgebildet ist.
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