Автоматизированный пробоотборник с автономным управлением

Полезная модель относится к отрасли сельского хозяйства, а именно к области исследования состояния растений, и может использоваться в сельском хозяйстве для отбора проб растительного материала с целью проведения исследований по физико-механическим и химическим свойствам в лаборатории.
Большую опасность для посевов пшеницы представляют фитопатогенные грибные заболевания. Из листостебельных заболеваний пшеницы наиболее опасными в России являются бурая и стеблевая ржавчина, септориоз листьев и колоса, мучнистая роса и пиренофороз. Из колосовых болезней актуальны фузариоз, септориоз и чернь колоса. Все вышеперечисленные болезни, развиваясь на листьях, уменьшают их ассимиляционную поверхность и разрушают хлорофилл, что приводит к снижению фотосинтеза, преждевременному старению и отмиранию листового полога. При поражении стеблей в растении нарушается поставка углеводов, необходимых для налива зерна. В результате потери урожая могут составлять от 20 до 70%. Поэтому очень важно определять место и причину поражения растений на ранней стадии для своевременной защиты, и сохранности урожая.
Известен пробоотборник Минибатт (https://minibatt.nethouse.ru/), предназначенный для отбора проб зерна, семян непосредственно в поле, и состоящий из автономного блока, включающего жатку-молотильный барабан, аэратор-воздуходувку и приводную систему на одной горизонтальной оси. Предлагаемый пробоотборник отделяет стебли и оболочки от зерновой массы, которая собирается в контейнер.
Недостатком данного устройства является большие затраты времени и ручного труда для получения пробы материала.
Известен агротехнический комплекс (RU 2648696 опубл. 28.03.2018), включающий как минимум один наземный агрегат, предназначенный для активного и/или пассивного видеомониторинга стеблевой части растений, а также беспилотный летательный аппарат, предназначенный для активного и/или пассивного аэровидеомониторинга поля, и связанные с ними посредством радиосвязи или также с использованием внешней сети напрямую с каждым или опосредовано через упомянутые аппарат либо агрегат компьютер либо монитор, на которые передается соответствующая мониторингу растений и поля информация. При этом агрегат включает как минимум одного способного перемещаться по поверхности земли наземного робота. Робот предназначен для активного и/или пассивного видеомониторинга корневой системы растений, для чего робот включает рабочий орган, выполненный с возможностью вынимания корневой системы растения из земли.
Недостаток данного комплекса заключается в том, что при движении наземного робота в условиях сплошного посева культур происходит прикатывание стеблей растений и в следствии приводит к снижению урожайности.
Наиболее близким предлагаемому устройству является устройство для способа уборки зерновых культур (RU 2659243 опубл. 29.06.2018). Работает устройство следующим образом: электронными средствами определяется оптимальная длина колосовой части, позиционируется режущий аппарат относительно каждого растения индивидуально и осуществляется срез колоса. Далее колос складируют в накопитель беспилотного аппарата и по воздуху доставляют к месту обмолота и хранения, а неколосовую часть растения скашивают также индивидуально, позиционируя режущий аппарат относительно каждого растения и поверхности поля для обеспечения заданной длины стерни.
Недостаток данного устройства заключается в том, что в зоне позиционирования беспилотного летательного аппарата будет происходить высокая скорость движения воздуха, вызванная вертикальной тягой пропеллеров, что приведет к изменениям геометрического положения колоса. Изменение положения колоса затрудняет процесс позиционирования и затягивает время среза колоса.
Технический результат - повышение эффективности отбора проб растительного материала для проведения исследований по физико-механическим и химическим свойствам в лаборатории.
Предлагаемое устройство пробоотборника содержит конусный приемник с вращающимся шнеком, систему воздушного транспорта, циклон, разгрузитель, кассету для хранения взятых образцов проб.
На фиг. 1 представлен общий вид пробоотборника.
На фиг. 2 представлена кассета для хранения образцов проб.
1 - конусный приемник, 2 - вентилятор, 3 - шнек, 4 - мотор-редуктор, 5 - ножевой элемент, 6 - циклон, 7 - материалопровод, 8 - разгрузитель, 9 - мотор-редуктор, 10 - воронка, 11 - кассета для хранения проб, 12 - неподвижный диск, 13 - подвижный диск, 14 - бюкса, 15 - мотор-редуктор, 16 - датчик положения.
Работа автоматизированного пробоотборника с автономным управлением осуществляется следующим образом.
Пробоотборник размещается в качестве подвесной части беспилотного летательного аппарата мультикоптерного типа, также содержащий полетный контроллер, gps/глонас антенну, одноплатный компьютер (контроллер), датчик препятствия (дальномер), передатчик телеметрии, позиционируется к месту непосредственного взятия пробы. Место взятия образцов проб формируется полетным заданием для беспилотного летательного аппарата, которое определяется на основе обработки спутниковых или аэрофотоснимков. При позиционировании над местом взятия пробы одноплатный компьютер (контроллер) выдает управляющий сигнал на включение вентилятора 2, шнека 3 и разгрузителя 8. Материал, предназначенный для взятия пробы, попадает в конусный приемник 1, за счет разрежения воздуха, которое создается вентилятором 2. Далее материал перемещается вверх шнеком 2, привод которого осуществляется мотор-редуктором 4. Во время перемещения вверх материал и уплотняется возле стенки конусного приемника 1 за счет переменного диаметра витков шнека 3. На последней винтовой линии шнека 3 установлен ножевой элемент 5, который срезает уплотненный материал. Полученная проба попадает в циклон 6 по материалопроводу 7 за счет разрежения воздуха, создаваемого вентилятором 2. В циклоне 6 проба отделяется от воздуха и выводится через разгрузитель 8, привод которого осуществляется мотор-редуктором 9. Проба из разгрузителя 8 попадает в кассету для хранения проб 11 через воронку 10 и отверстие в верхнем неподвижном диске 12 в бюксу 14. После взятия пробы беспилотный летательный аппарат перемещается к следующей локации, при этом одноплатный компьютер (контроллер) выдает сигнал на отключение вентилятора 2, шнека 3 и разгрузителя 8, а нижний подвижный диск 13 переводит пустую буксу к отверстию для загрузки. Привод подвижного диска 13 осуществляется мотор-редуктором 15. Управление приводом для изменения положения бюкс осуществляется датчиком положения 16. После завершения полетного задания, оператор извлекает пробы из кассеты 11 и отправляет на анализ в агрохимическую лабораторию.
Полезная модель позволяет снизить трудозатраты и время на получение образцов растительного материала, что позволит своевременно оценить качество посевов и выявление факта повреждения или гибели культур и сформировать план агротехнологических операций, направленных на защиту растений.