Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОТВОДА ЛЕСОСЕК

Изобретение относится к области лесного хозяйства и может быть использовано при отводе лесосек при подготовке рубок ухода за лесом, санитарных и прочих рубок, подсочки (осмолоподсочки), а также при отпуске второстепенных лесных материалов.

Известен способ [1] обозначения границ земельного участка в натуре на местности путем определения координат границ участка, установки в точках перелома его границ межевых знаков в виде в копанных в землю на глубину не менее 80 см железных труб, установку в верхней их части табличек, ориентированных лицевой стороной в сторону следующего межевого знака при движении по границе по ходу часовой стрелки.

Недостатком известного способа является его неприменимость в лесу при отводе лесосек, что обусловлено сложностью доставки металлических труб к месту отводимой лесосеки, т.к. в этом случае механизированная доставка невозможна из-за отсутствия подъездных путей. Другой недостаток заключается в большой трудоемкости работ по вкапыванию труб в землю на глубину 80 см.

Известен способ разреженной привязки границ землепользований [2], который состоит в определении с помощью спутниковых геодезических систем планового положения так называемых опорных межевых знаков, устанавливаемых в узлах и характерных изгибах границ землепользований группами по три-четыре знака, что позволяет получить на границах пункты геодезической опоры в заданной системе координат, исключив тем самым необходимость в предварительном сгущении сети для привязки границ землепользований к опорным пунктам.

Недостатком способа является его большая трудоемкость, заключающаяся в необходимости установки по три-четыре знака в каждой точке перелома границ участка для его привязки, кроме того, при использовании данного способа с целью отвода лесосек возникает сложность в выборе опорных пунктов, т.к. в лесу отсутствуют стационарные искусственные объекты.

Известен способ таксации лесосек с использованием мобильного защищенного терминала сбора данных (МТСД) [3]. Согласно данному способу отвод лесосеки в рубку происходит следующим образом. На лесном участке определяется местоположение деляночного столба, осуществляется процедура его привязки к местности, определяются ориентиры и границы отводимого участка. Устанавливается деляночный столб, для этого валится дерево диаметром не менее 12 см, из сваленного дерева выпиливается сортимент длиной 2 м, сортимент окаривается, один из торцов делается двускатным, под образованным скатами гребнем делается гладкая выемка (щека). После изготовления деляночного столба выкапывается яма глубиной 0,7 м, в эту яму устанавливается деляночный столб, яма с установленным в ней деляночным столбом закапывается. На выемку деляночного столба наносится надпись с таксационным описанием отводимого участка леса. Затем на деляночный столб устанавливается внешний GPS-приемник, максимально близко от него и используя программное обеспечение на МТСД осуществляется регистрация параметров проводимого отвода, при этом GPS-координаты деляночного столба передаются от внешнего приемника автоматически по каналу Bluetooth. После ввода параметров отвода переходят к процедуре отбора деревьев, подлежащих рубке на данном участке.

Согласно нормативам [4] на установку одного столба отводится 1 чел. - час. Поскольку на одной лесосеке устанавливается от четырех до десяти деревянных деляночных столбов с информацией о параметрах лесосеки, каждый из которых особым образом подготавливают с использованием топора, бензопилы и вручную вкапывают лопатой в землю на глубину 0,7 м, то недостатком известного способа является его большая трудоемкость и большие затраты времени.

Известна система спутниковой навигации для отвода и таксации лесосек, оценки границ лесных площадей с использованием средств глобального спутникового позиционирования (GPS/ГЛОНАСС) на базе FORMAP 4.0 [5], включающая определение координат границ лесосек с точностью 5-15 м посредством использования GPS/ГЛОНАСС-приемников, уточнение этих координат с точностью 60-250 см посредством использования одночастотных геодезических GSM-GPRS приемников, получение границы лесных площадей в геоинформационных системах.

Недостатком данной системы является то, что она требует обязательного наличия сотовой (GSM-GPRS) связи в зоне отвода лесосеки для определения точных координат ее привязки. Это делает невозможным применение известной системы в лесонасаждениях, находящихся вне зоны покрытия операторами сотовой связи.

Известны RFID (Radio Frequency IDentification) технологии - семейство технологий радиочастотной идентификации различных физических объектов [6]. Стандартная RFID система состоит из: RFID метки, содержащей информацию об идентифицируемом физическом объекте; антенны для приема и передачи радиочастотного сигнала; RFID считывателя, который посредством антенны получает информацию с RFID метки.

Принцип работы RFID-системы заключается в следующем [7]. С помощью своей антенны RFID-считыватель создает электромагнитное поле заданной частоты. В RFID-метке имеется конденсатор, подключенный параллельно антенне, что позволяет рассматривать метку как колебательный контур, настроенный на частоту считывателя. Когда в электромагнитное поле RFID-считывателя попадает RFID-метка, электромагнитное поле начинает пронизывать витки антенны метки. За счет электромагнитной индукции на антенне RFID-метки возникает переменное напряжение, которое выпрямляется и используется для питания микросхемы. Процесс передачи энергии между RFID-считывателем и RFID-меткой похож на работу обычного трансформатора - антенна RFID-считывателя является первичной обмоткой, а антенна RFID-метки вторичной, только нет стального магнитопровода. RFID-метка, находящаяся в пределах переменного электромагнитного поля антенны RFID-считывателя, забирает часть энергии этого поля. Если на стороне RFID-метки будет происходить замыкание контура или включение в контур дополнительного сопротивления, то это все будет вызывать колебания амплитуды напряжения в катушке RFID-считывателя и эти колебания могут быть зафиксированы. Таким образом, получившая через антенну энергию микросхема RFID-метки может через эту же антенну передавать определенную порцию информации на RFID-считыватель.

RFID-системы используются в различных отраслях промышленности, например в лесной промышленности - для отслеживания движения древесины на различных этапах производства, ведения учета рубки, инвентаризации [8, 9]. При проведении поиска аналогов нами не было найдено сведений об использовании RFID-технологий при отводе лесосек.

Наиболее близким по существенным признакам и взятым за прототип является известный способ отвода лесосек [10], включающий предварительное обследование намечаемых к отводу участков леса в натуре, прорубку визиров, установку визуальных деляночных меток по границам лесосеки в точках их перелома, визуальную маркировку деревьев, находящихся с внешней стороны лесосеки и ограничивающих ее контур. В качестве деляночных меток в известном способе используются деревянные столбы диаметром не менее 12 см, которые закапывают в землю на глубину 0,7 м, затесывают верх столба на два ската, выполняют под образованным скатами гребнем гладкую выемку, наносят надписи на этой выемке. На визирах срубаются все деревья (за исключением крупных) с валкой их в сторону лесосеки. При известном способе съемка границ и привязка лесосек проводятся буссолью или гониометром, а промеры линий - мерной лентой [11]. На лесном участке определяется местоположение деляночного столба, осуществляется процедура его привязки к местности, определяются ориентиры и границы отводимого участка, осуществляется изготовление деляночного столба путем валка дерева диаметром не менее 12 см, из сваленного дерева выпиливается сортимент длиной 2 м, сортимент окаривается, один из торцов делается двускатным, под образованным скатами гребнем делается гладкая выемка (щека). После изготовления деляночного столба выкапывается яма глубиной 0,7 м, в эту яму устанавливается деляночный столб, яма с установленным в ней деляночным столбом закапывается. На выемку деляночного столба наносится надпись с таксационным описанием отводимого участка леса. Затем от установленного столба вдоль прямолинейного участка границы лесосеки до точки перегиба этой границы, в которой устанавливается следующий деляночный столб, прорубается визир. По визиру укладывается лента, ограничивающая периметр лесосеки. На деревьях, находящихся с наружной стороны границ лесосеки и ограничивающих ее контур, устанавливаются визуальные метки. Эти процедуры повторяются до тех пор, пока контур отводимой лесосеки не будет замкнут.

Согласно нормативам [4] на установку одного столба отводится 1 чел. - час. Поскольку на одной лесосеке устанавливается от четырех до десяти деревянных деляночных столбов с информацией о параметрах лесосеки, каждый из которых особым образом подготавливают с использованием топора, бензопилы и вручную вкапывают лопатой в землю на глубину 0,7 м, то недостатком известного способа является его большая трудоемкость и большие затраты времени. Кроме того, при известном способе требуется прорубка визиров, что также ведет к повышению его трудоемкости.

Технический результат предлагаемого способа отвода лесосек заключается в снижении его трудоемкости и снижении затрат времени на отметку границ лесосек в натуре.

Достигается технический результат тем, что в качестве деляночной метки используют RFID-метки, при этом перед установкой деляночных RFID-меток определяют координаты границ отводимой лесосеки с использованием системы глобального спутникового позиционирования, на деляночную RFID-метку посредством радиосигнала записывают необходимую информацию, деляночную RFID-метку помещают в герметичную капсулу, в земле делают лунку, на дно лунки помещают капсулу, лунку, с находящейся в ней герметичной капсулой, закапывают, проверяют работоспособность установленной деляночной RFID-метки путем считывания с нее радиосигнала, затем осуществляют маркировку деревьев, находящихся с внешней стороны лесосеки и ограничивающих ее контур, для этого в земле рядом с каждым таким деревом выполняют лунку, в герметичную капсулу помещают предупреждающую RFID-метку, герметичную капсулу с предупреждающей RFID-меткой помещают на дно лунки, лунку закапывают.

Способ отвода лесосек осуществляется следующим образом. Проводится предварительное обследование намечаемых к отводу участков леса в натуре. С использованием системы глобального спутникового позиционирования определяются координаты границ отводимой лесосеки на местности. В точках перелома границ отводимой лесосеки устанавливают деляночные RFID-метки. Перед установкой деляночной RFID-метки на нее посредством радиосигнала записывается необходимая информация, включающая номера квартала и выдела, вид лесохозяйственного мероприятия и планируемого года его проведения, номер делянки внутри квартала и площадь. Деляночная RFID-метка помещается в герметичную капсулу. В земле в месте установки деляночной RFID-метки делается лунка. Рекомендуемая глубина лунки 20-30 см, так как при меньшей глубине лунки высока вероятность случайного повреждения деляночной метки, например движителем лесозаготовительной техники, а при большей глубине - существенно ухудшается качество радиосигнала, что затрудняет считывание информации с деляночной RFID-метки. Затем на дно лунки помещается герметичная капсула, содержащая внутри себя деляночную RFID-метку с записанной на нее информацией. Проводится пробное считывание информации с установленной в земле деляночной RFID-метки с целью проверки ее работоспособности. Затем переходят к месту установки следующей деляночной RFID-метки и все операции повторяются в описанной выше последовательности. После установки деляночных RFID-меток осуществляют прорубку визиров путем маркировки деревьев, находящихся с внешней стороны лесосеки и ограничивающих ее контур. Для этого в земле рядом с каждым таким деревом выполняется лунка, аналогичная той, которую делают для установки деляночной RFID-метки. Предупреждающую RFID-метку помещают в герметичную капсулу. Затем капсулу с находящейся в ней предупреждающей RFID-меткой помещают на дно лунки. После чего лунку закапывают.

Использование предлагаемого способа отвода лесосек позволит существенно снизить затраты времени и трудоемкость этого процесса.

Реализация предлагаемого способа отвода лесосек возможна при использовании следующего оборудования:

- GPS/ГЛОНАСС навигатора - с помощью данного устройства будет осуществляться определение спутниковых координат места установки деляночной RFID-метки и предупреждающей RFID-метки и привязка границ отводимого участка к местности, а также при начале рубок на отведенном участке лесосеки поиск границ отведенной для этого лесосеки;

- RFID-считыватель - устройство, которое позволяет посредством радиосигнала осуществлять обмен данными с деляночной RFID-меткой и предупреждающей RFID-меткой;

- в качестве деляночной RFID-метки и предупреждающей RFID-метки могут быть использованы известные из уровня развития техники как пассивные, так и активные RFID-метки. Активные RFID-метки позволяют записывать большой объем информации непосредственно в блок памяти, находящийся в них, но их недостатком является ограниченный срок службы, т.к. для питания блока памяти используется аккумуляторная батарея, входящая в их состав. Пассивные RFID-метки способны хранить собственный индивидуальный код, по которому идентифицируется информация, относящаяся к этим меткам и записанная в базу данных лесоустроителя. Поскольку в составе пассивных RFID-меток отсутствует аккумуляторная батарея, то их использование ввиду неограниченного срока службы, при условии помещении RFID-метки в герметичную капсулу, является предпочтительным;

- герметичные капсулы для размещения RFID-меток – устройства, препятствующие попаданию влаги на хранящиеся в них RFID-метки и не препятствующие прохождению радиосигнала. В качестве таких устройств могут использоваться известные из уровня развития техники герметичные пластиковые контейнеры;

- устройство для выполнения лунок. Лунка может выполняться как обычной лопатой, так и с использованием механических приспособлений, например устройств, аналогичных тем, которыми выполняются лунки для посева саженцев при проведении лесопосадочных работ.

При проведении лесозаготовительных работ на отведенной по предлагаемому способу лесосеке первоначальный поиск границ участка будет осуществляться по спутниковым координатам путем использования GPS/ГЛОНАСС навигатора, а затем точное местоположение деляночных RFID-меток и предупреждающих RFID-меток будет определяться с использованием RFID-считывателя. При использовании лесной техники RFID-считыватель следует устанавливать на захватно-срезающем устройстве, например харвестерной головке, а при ручной валке непосредственно на бензиномоторной пиле. При приближении срезающего устройства к дереву, выходящему за пределы отведенной под рубку лесосеки RFID-считыватель получит сигнал с установленной при отводе лесосеки предупреждающей RFID-метки и подаст сигнал оператору о запрете валки данного дерева.

При освоении лесозаготовителя лесосеки, отведенной по предлагаемому способу, снизится вероятность незаконных рубок деревьев, выходящих за ее пределы, так как контроль за границами отведенной лесосеки будет осуществляться в автоматическом режиме.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Межевые знаки // Что такое межевые знаки. URL: http://www.kadgeotrest.ru/works/mezhevyie-znaki.htm (дата обращения: 20.06.2015).

2. Патент RU 94004745. Способ разреженной привязки границ землепользований / Неумывакин Ю.К., Батраков Ю.Г.; заявитель и патентообладатель: Государственный университет по землеустройству. - №94004745/28, заявл. 10.02.1994, опубл. 20.11.1995.

3. Пикин С. Таксация лесов в Российской Федерации. Новые “старые” технологии // ЛесПромИнформ. 2014. №6 (104). URL: lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/3804 (дата обращения: 20.06.2015).

4. Типовые нормы выработки, нормы времени на рубки ухода за лесом в равнинных условиях. - М.: ВНИИЛМ, 1999. - 51 с.

5. Система спутниковой навигации для отвода и таксации лесосек, оценки границ лесных площадей с использованием средств глобального спутникового позиционирования (GPS, ГЛОНАСС) на базе FORMAP 4.0 (версия сентябрь 2011 г.) // GPS ГЛОНАСС в лесном хозяйстве - отвод лесосек по данным GPS съемки. URL: belinvestles.by/GPS.html (дата обращения: 20.06.2015).

6. Dr. Jeremy Landt. Shrouds of Time: The history of RFID // AIM (Association for the Automatic Identification and Data Capture). 1 октября 2001 года. URL: https://www.transcore.com/sites/default/files/History%20of%20RFID%20White%20Paper.pdf (дата обращения: 20.06.2015).

7. Klaus Finkenzeller. RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification // John Wiley & Sons, Ltd. 2003. URL: http://www.rfid-handbook.de/downloads/E2E_chapter03-rfid-handbook.pdf (дата обращения: 20.06.2015).

8. Лесная промышленность // Использование RFID в лесной промышленности. URL: http://prosto-tech.com/products/rfid/timber-industry (дата обращения 20.06.2015).

9. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка методики и геламента на проведение мониторинга движения сырьевых потоков в лесопромышленном производстве на основе RFID-технологий (рег. №01 ЛИФ-2009). - Екатеринбург, 2010. - 64 с. URL: http://www.app1.ru/wp-content/uploads/2012/08/ОТЧЕТ-НИР-ГБ-_RFID_УГЛТУ_14пт_2010.pdf (дата обращения: 20.06.2015).

10. Наставление по отводу и таксации лесосек в лесах Российской Федерации. Утверждено приказом Федеральной службы лесного хозяйства России от 15 июня 1993 г., №155. URL: http://bestpravo.ru/rossijskoje/vg-akty/e2p.htm (дата обращения: 20.06.2015).

11. Отвод лесосек. URL: http://boirozaz.ru/lesopoljzovanie_i_pererabotka_drevesiny/podgotovka_lesosechnogo_fonda/otvod_lesosek (дата обращения: 20.06.2015).