Способ оперативного контроля зараженности насекомыми-вредителями зерновой массы
METHOD OF EFFECTIVE MONITORING OF GRAIN MASS CONTAMINATION WITH DESTRUCTIVE PESTS

Изобретение относится к оперативному контролю скрытой и явной зараженности насекомыми зерновой насыпи. Изобретение может быть использовано при исследовании качества партий продовольственного зерна, предназначенных для хранения в зерноперерабатывающей промышленности и семеноводстве.
Наличие в зерновой массе зерен или семян со скрытой зараженностью насекомыми может снижать стойкость зерна при хранении, особенно при длительном хранении и повышении температуры хранения. Зерно, зараженное насекомыми, является носителями микробиологических очагов, увеличивает количество зерновых и сорных примесей, производственных потерь и снижает выход качественной продукции. Наличие живых насекомых в партиях зерна в скрытой форме при возникновении благоприятных условий (повышение температуры выше 10-12°С) может привести к порче всей партии, вплоть до необходимости полной утилизации такого зерна, так как зерно, в большой степени поврежденное насекомыми является токсичным и теряет свой технологический потенциал.
Следует отметить, что своевременное выявление скрытого заражения зерна при принятии соответствующих мер (дезинсекция, радисекация и другие меры по борьбе с вредителями хлебных запасов) может спасти партию зерна от дальнейшей ее порчи и вернуть ей товарный класс.
Известен способ рентгенодиагностических исследований зерна и семян, заключающийся в том, что исследуемые образцы помещаются в потоке рентгеновского излучения с последующей регистрацией визуализации рентгеновского изображения просвечиваемого образца (RU 2352922, G01N 1/44, G01N 1/31, 2007 г.).
Известен способ, реализованный в устройстве для рентгенодиагностических исследований зерна и семян, в котором исследуемые образцы помещают в потоке рентгеновского излучения, проводят экспозицию рентгеновским излучением, регистрируют визуализацию рентгеновского изображения просвечиваемого образца на носителе с последующим считыванием информации и ее компьютерной обработкой (RU 85292 G01N 1/44, G01N 1/31, 2009 г.).
К общим недостаткам этих способов следует отнести - длительность исследования, невысокую точность и достоверность исследований.
Известно изобретение, относящееся к неразрушающему анализу в реальном времени физических и химических свойств одного или нескольких семян. Суть изобретения заключается в том, что на образец направляют излучение с получением излучения смешанных длин волн, эмитируемого множеством дискретно расположенных в пространстве анализируемых точек образца, разлагают эмитируемое излучение смешанных длин волн для каждой дискретно расположенной в пространстве анализируемой точки с получением соответствующего спектрального изображения, содержащего множество спектральных компонент с индивидуальными длинами волн, для каждой дискретно расположенной в пространстве анализируемой точки в соответствующем спектральном изображении выявляют длины волн отдельных спектральных компонент, и выявленные спектральные компоненты с индивидуальными длинами волн подвергают обработке сопоставлением с моделью, которая устанавливает связь между наличием в спектральном изображении определенных спектральных компонент с индивидуальными длинами волн и наличием определенного свойства. Техническим результатом является повышение быстродействия анализа с помощью аппаратуры, встроенной в непосредственно в сельскохозяйственную обрабатывающую машину (RU 2288461 G01N 1/44, 2001 г.). Причем данное решение позволяет целостность семени коррелировать с его восприимчивостью или устойчивостью к заражению насекомыми. Но и данное решение не позволяет проводить оперативный контроль зараженности насекомыми предназначенной для хранения зерновой массы.
Так как вопрос распознавания зараженности насекомыми-вредителями сельскохозяйственной продукции очень актуален, то авторами данного изобретения были проведены исследования, которые показали, что температура тел таких насекомых, как рисовый и амбарный долгоносики, при активном их размножении превышает температуру зерна (т.е. среды обитания) в среднем на 2°С, а температура зерновки с находящейся в ней живой и активно растущей личинкой или куколкой выше здоровой зерновки приблизительно на 0,5°С. Была установлена возможность применения метода инфракрасной термометрии при обнаружении (оценки) зараженности поверхностного слоя зерновой массы непосредственно в силосах элеваторов, насекомыми на различных стадиях развития. Кроме того, для повышения эффективности инфракрасной термометрии была установлена необходимость использования особенностей самих насекомых (при облучении источником тепловой энергии быстро увеличивать температуру тела). Причем было отмечено, что при полностью загруженном силосе кратковременным нагреванием поверхностного слоя зерновой массы, даже незначительным источником тепла, можно значительно повысить достоверность проводимых исследований (Лоозе В.В., Гаврилов А.В., Белецкий С.Л. Метод оперативного контроля зараженности зерна насекомыми в складах. Журнал «Хлебопродукты», №6, июнь 2016 г., с. 56-57).
Наиболее близким по технической сущности является способ контроля качественных характеристик сельскохозяйственных культур, в котором также используется тепловизор. Способ включает фотографирование семян, которые дополнительно обрабатывают электромагнитным полем крайне высокой частоты, после которого проводят повторное фотографирование с последующим сравнением температуры каждого семени до и после воздействия электромагнитного поля крайне высокой частоты. При этом фотографирование и определение температуры проводят перед обработкой электромагнитным полем крайне высокой частоты с длиной волны 5,6 мм и частотой 53,3-53,7 ГГц с экспозицией 10-15 мин и после окончания воздействия электромагнитным полем крайне высокой частоты проводят повторное фотографирование и сравнение температуры семян. Если разница температур составит от 3,3°С до 5,3°С, то семена не являются биологически ценными, а если разница температур составит от 5,3°С до 7,1°С, то семена являются биологически ценными. Способ позволяет сократить время проведения анализа по определению биологически ценных семян кукурузы (RU 2506734 G01N 1/44, G01N 1/31, 2012 г.).
Однако недостатком описанного способа является низкая точность и надежность результатов исследований даже для незначительных партий. Способ не предназначался для исследования зараженности насекомыми партий зерновых масс.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности, надежности и достоверности оперативного контроля зараженности насекомыми-вредителями партий зерновой массы.
Для достижения указанного технического результата способ оперативного контроля зараженности насекомыми-вредителями партий зерновой массы заключается в том, что над поверхностью зерновой массы на расстоянии от 5 до 50 см под углом не более 20 градусов устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°С и длиной волны 2-12 мкм с возможностью осуществления макросъемки, затем измеряют температуру поверхности зерновой массы, которая далее облучается волнами высокой частоты с частотой излучения 2450±50 МГц, после чего осуществляют повторную тепловизионную съемку поверхности зерновой массы, полученные термографические данные передают на компьютер, обрабатывают и анализируют при помощи программного обеспечения, позволяющего установить расположение минимальной и максимальной температуры на поверхности зерновой массы, и при разности температур поверхности зерновой массы и тел насекомых-вредителей не менее 0,5°С и по величине разности указанных температур определяют место и степень зараженности насекомыми-вредителями.
Сущность способа заключается в следующем.
Для оперативного контроля зараженности насекомыми-вредителями партий зерновой массы устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°С и длиной волны 2-12 мкм на расстоянии от 5 до 50 см от поверхности зерновой массы под углом не более 20°. При превышении угла наклона тепловизионного устройства более 20° происходит изменение коэффициента излучения и, как следствие, возрастание погрешности измерения температурного поля. С изменением расстояния до объекта измерения менее чем 5 см и более чем 50 см, ухудшается достоверность и надежность оперативного контроля. При чувствительности тепловизионного устройства более ±0,1°С и длины волны, выходящей за диапазон 2-12 мкм, снижается точность измерений. После установки тепловизионного устройства измеряется температура наружной поверхности зерновой массы, которая далее облучается волнами высокой частоты. Рабочая частота излучения 2450±50 МГц оптимизирована для достижения технического результата и выбрана экспериментально. Затем осуществляют повторную тепловизионную съемку поверхности зерновой массы. Полученные термографические данные передают на компьютер, обрабатывают и анализируют при помощи программы, которая позволяет установить расположение минимальной и максимальной температуры на поверхности зерновой массы. При разности температур поверхности зерновой массы и тел насекомых-вредителей не менее 0,5°С (это было также установлено авторами экспериментально) и по величине разности указанных температур определяется место и степень зараженности насекомыми-вредителями. После чего принимаются адекватные меры, вплоть до отбраковки всей зерновой массы.
Предлагаемое изобретение поясняется на следующих примерах.
Пример 1. Напротив поверхности зерновой массы, в силосе элеватора, устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°С и длиной волны 2-12 мкм, под углом 3° при температуре наружного воздуха 19°С. Осуществляют тепловизионную съемку, фиксируют текущую температуру исследуемой поверхности зерна 18.8°С. Устанавливают блок излучателя, например СВЧ «Жук-2-02», в рабочее положение на расстоянии 5-10 см от поверхности зерновой массы и надежно фиксируют его. Облучение исследуемой поверхности производят мощностью 1,2 кВт и частотой излучения 2450±50 МГц 40 секунд. Затем проводят повторную тевловизионную съемку исследуемой поверхности. Результаты обрабатывают на компьютере и получают термографический отчет, по которому устанавливают минимальную и максимальную температуру на поверхности зерновой массы, составляющие 19,46 и 24,37°С соответственно. Из полученных результатов вычисляют разность указанных температур - 4,91°С. Затем устанавливают вероятные точки зараженности (Фиг. 1). Делают вывод о наличии зараженности зерна. Это свидетельствует о необходимости проведения мер по обеззараживанию.
Пример 2. Напротив поверхности зерновой массы, в зернохранилище, устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°С и длиной волны 2-12 мкм, под углом 5° при температуре наружного воздуха 19°С. Осуществляют тепловизионную съемку, фиксируют текущую температуру исследуемой поверхности зерна 23,1°С. Устанавливают блок излучателя, например СВЧ «Жук-2-02», в рабочее положение на расстоянии 5-10 см от поверхности зерновой массы и надежно фиксируют его. Облучение исследуемой поверхности производят мощностью 1,2 кВт и частотой излучения 2450±50 МГц 40 секунд. Затем проводят повторную тепловизионную съемку исследуемой поверхности. Результаты обрабатывают на компьютере и получают термографический отчет, по которому устанавливают минимальную и максимальную температуру на поверхности зерновой массы, составляющие 21,95 и 22,44°С соответственно. Из полученных результатов вычисляют разность указанных температур - 0,49°С. Затем устанавливают равномерность теплового поля (Фиг. 2). Делают вывод об отсутствии зараженности зерна.
Таким образом, изобретение позволяет повысить точность, надежность и достоверность оперативного контроля зараженности насекомыми-вредителями партий зерновой массы как в силосе элеватора, так и в зернохранилищах.