Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения качества внесения твердых гранулированных минеральных удобрений

Изобретение относится к способам определения качества внесения твердых минеральных удобрений в сельском хозяйстве.

Известны различные способы и методики определения качества внесения твердых минеральных удобрений, где главным показателем является отклонение от заданной нормы внесения. Наиболее простой и доступный способ определения нормы внесения удобрений разбрасывающими машинами по методике Б.А. Доспехова (см. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с).

Он заключается в подсчете массы удобрений, внесенных разбрасывающей машиной в специально размещенные емкости (противни) на поле по ходу движения агрегата по ширине захвата машины. Зная ширину захвата разбрасывателя и пройденный путь (обычно 50 м), определяют удобренную площадь в гектарах. Затем, разделив массу внесенных удобрений в емкостях на рассчитанную площадь, находят норму внесения в центнерах на один гектар (ц/га). Зная научно обоснованную норму и фактическую, проводят настройку разбрасывающей машины на соответствие фактической нормы внесения научно обоснованной для конкретной сельхоз культуры.

Недостаток известного способа заключается в большой трудоемкости и недостаточной точности.

Наиболее близким к заявляемому предложению является известный способ определения степени покрытия поверхности рабочей жидкостью (см. патент на изобретение РФ №2290693), включающий определение количества объектов на плоской поверхности, их компьютерною обработку с помощью программы MathCad в черно-белом изображении с разрешением файла bmp и разрешающей способностью не ниже 300 dpi на дюйм, выбор матрицы плоской поверхности и объекта в пикселях и общей площади всех объектов на плоской поверхности.

Известный способ при всех его преимуществах, не может быть применим для оценки нормы внесения на почву твердых минеральных удобрений.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, повышение точности и снижение трудоемкости.

Технический результат достигается тем что, в способе определения количества внесения твердых гранулированных минеральных удобрений в реальном времени, включающий определение количества объектов на плоской поверхности, их компьютерную обработку с помощью программы MathCad в черно-белом изображении с расширением файла bmp и разрешающей способностью не ниже 300 точек на дюйм, согласно изобретению в качестве объекта используют гранулы минеральных удобрений, внесенные на поверхность почвы и выделяют плоскую прямоугольную поверхность почвы площадью не менее 1м² без удобрений, получают изображение, затем вносят в нее гранулы минерального удобрения в количестве, соответствующем норме внесения и вновь получают изображение этой же поверхности почвы с внесенным нормированным количеством удобрения, далее осуществляют обработку почвы и вносят в нее минеральное удобрение, вновь выделяют плоскую прямоугольную поверхность почвы площадью не менее 1м², получают ее изображение с удобрением, и полученные изображения отправляют на компьютерную обработку, проводят их оцифровку и фильтрацию волновым преобразованием для получения качественного изображения объекта, при этом предварительно в программу MathCad вводят размеры площади плоской прямоугольной поверхности почвы в миллиметрах, средний диаметр гранулы в миллиметрах и ее массу в граммах, осуществляют коррекцию размеров плоской прямоугольной поверхности, выраженной в миллиметрах, среднего диаметра гранулы в миллиметрах с матрицей плоской прямоугольной поверхности почвы и диаметра гранулы, выраженных в пикселях, далее с учетом общей площади, занятой гранулами, среднего диаметра гранулы и ее массы определяют общую массу гранул, приходящейся на поверхность почвы площадью не менее 1м², затем пересчитывают общую массу гранул, приходящейся на 1 га площади засеваемой почвы и сравнивают с массой, соответствующей требуемой норме внесения минеральных удобрений, если разница между нормой внесения удобрений и внесением их в реальном времени меньше, или равна ± 10%, то считают, что количество внесенного удобрения соответствует норме, а если нет - то проводят корректировку дозы вносимых удобрений.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен скриншот изображения плоской прямоугольной поверхности почвы, площадью не менее 1м²; на фиг.2 - фото той же поверхности с внесенными на нее гранулами минерального удобрения в необходимом количестве согласно норме; на фиг.З - изображено устройство, реализующее способ определения качества внесения твердых гранулированных минеральных удобрений.

Для реализации заявляемого способа используют устройство для внесения удобрений, которое содержит перемещаемое транспортным средством 1 приспособление для внесения удобрений, состоящее из дозирующего устройства 2 с управляющим механизмом 3, связанного с автоматической системой контроля и корректировки дозирования удобрений 4, имеющей микропроцессорное устройство ( на рисунке не показано), средство позиционирования, навигационный блок 5 с микропроцессором через согласующее звено 6, соединенное с бортовым компьютером 7 и блок управления 8, который также связан с бортовым компьютером 7. Дозирующее устройство 2 выполнено в виде бункера, а его управляющий механизм 3 - в виде установленных на выходе бункера жалюзи с шаговым двигателем (на рисунке не показано), регулирующий степень раскрытия и открытия жалюзи. Средство позиционирования выполнено в виде цифровых видео-камер 9 и 10. Видеокамера 9 установлена перед приспособлением для внесения удобрений, а видеокамера 10 расположена сзади транспортногосредства 1 на высоте, обеспечивающей получение изображений участков поля в прямоугольной форме и реальной площадью не менее 1 м². Компьютер 7 снабжен программным обеспечением «MathCad», которое обеспечивает возможность оцифровки полученных изображений в черно-белом цвете с разрешением файла bmp и разрешающей способностью не ниже 300 dpi на дюйм. Компьютер 7 связан с блоком 11 для включения и отключения видеокамер 9 и 10, расположенных на транспортном средстве 1 для получения изображения в том же месте и работает на основе заданного расстояния L между видеокамерами 9 и 10.

Устройство для внесения удобрений работает следующим образом. Предварительно видеокамеры 9 и 10 устанавливают на высоте, обеспечивающей получение изображений участков поля в прямоугольной форме и реальной площадью не менее 1 м², примерно на 1-1,5 метра.

При въезде на поле оператор (тракторист) устанавливает норму внесения и запускает в работу автоматическую систему 4 контроля и корректировки дозирования удобрений. По команде компьютера 7 видеокамера 9 фотографирует участок поля без удобрений, затем полученное изображение отправляется в компьютер 7. Далее транспортное средство 1 продолжает свой ход. С учетом заданного расстояния L между видеокамерами 9 и 10 от команды компьютера, и блоков 5 и 6 срабатывает устройство 11 для включения и отключения видеокамеры 10, расположенной сзади транспортного средства, для получения изображения в том же месте, где получено изображение видеокамерой 9, расположенной перед приспособлением для внесения удобрений. Видеокамера 10 фотографирует участок поля с внесенными гранулами в реальном времени, полученное изображение также направляется в компьютер 7, который снабжен программным обеспечением «MathCad», обеспечивающим оцифровку полученных изображений в черно-белом цвете с разрешением файла bmp и разрешающей способностью не ниже 300 dpi на дюйм. Полученные два оцифрованных изображения подвергаются фильтрации волновым преобразованием для получения качественного изображения объекта. В программу MathCad вводят размеры площади плоской прямоугольной поверхности почвы в миллиметрах, средний диаметр гранулы в миллиметрах и ее массу в граммах и осуществляют замену размеров плоской прямоугольной поверхности, выраженной в миллиметрах, среднего диаметра гранулы в миллиметрах с матрицей плоской прямоугольной поверхности почвы и диаметра гранулы, выраженных в пикселях. Далее с учетом общей площади, занятой гранулами, среднего диаметра гранулы и ее массы определяют общую массу гранул, приходящихся на поверхность почвы площадью не менее 1 м², затем пересчитывают общую массу гранул, приходящихся на 1 га площади засеваемой почвы и сравнивают с массой, соответствующей требуемой норме внесения минеральных удобрений. С помощью компьютера 7 определяется фактическая норма внесения минеральных удобрений на поле, которая должна отличаться от требуемой не более чем на ±10%. Если разница превышает ±10%, то компьютер 7 через согласующее устройство 8 подает команду управляющему механизму 3 дозирующего устройства 2, который, воздействуя на регулировочные жалюзи бункера с удобрениями в дозирующем устройстве 2 для внесения удобрений, корректирует дозу до сопоставимой.

Точность попадания видеокамеры 10 на место съемки видеокамеры 9 до внесения удобрений определяется включением видеокамеры 10 по команде бортового компьютера 7 через время t прохождения расстояния L между видеокамерами 9 и 10. Компьютер 7 рассчитывает это время t по известной формуле: t=L/υ, где L - расстояние в метрах между видеокамерами 9 и 10 (оно заведено в программу компьютера), а υ - скорость движения в м/с трактора 1 с устройством 5. Скорость движения υ определяется навигационным блоком 5, имеющим систему ГЛОНАСС, и через компьютер 7 передается на устройство 11 для включения и отключения видеокамеры 10.

После этого процесс повторяется через время, заданное в компьютере 7 оператором для контроля заданной нормы внесения. Можно повысить точность внесения удобрений с погрешностью до ±1% за счет уменьшения промежутков времени между контрольными замерами.

Для подтверждения эффективности предлагаемого способа были проведены опыты, для которых были выделены делянки площадью по 0,5 га, одна из них контрольная, другая - опытная. На контрольной делянке вносили удобрения и по методу Б.А. Доспехова определяли норму внесения удобрений. На опытной делянке вносили удобрения и определяли норму внесения по заявляемому способу. Сравнили определения нормы внесения удобрений заявляемым способом с методом по Б.А. Доспехову и получили следующие результаты, которые представлены в таблице 1.

Данные по коэффициенту вариации и точности опыта различаются несущественно, однако трудоемкость оценки предполагаемого способа ниже контрольного в несколько раз. В этой связи заявляемый способ по сравнению с прототипом является наиболее эффективным.

Условные обозначения, принятые в таблице 1.

М_ср - среднее арифметическое значение параметра, ц/га,

Д - дисперсия, ц/га,

G - среднее квадратичное отклонение, ц/га,

υ - коэффициент вариации, %,

Р - точность опыта, %.