Устройство уничтожения сорных растений
Владельцы патента RU 2671466:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может применяться для уничтожения сорных растений. Устройство уничтожения сорных растений состоит из размещенных на мобильной подвижной транспортной базе первичного источника электроэнергии, модульного блока высоковольтных импульсов, блока управления секционированных рабочих органов, блока анализа и прогноза, блока сенсоров, блока связи с управлением верхнего уровня, блока базы данных. Выход блока управления подключен к входу первичного источника электроэнергии и входу блока связи с управлением верхнего уровня. Выход первичного источника электроэнергии подключен к входу модульного блока высоковольтных импульсов. Выход блока высоковольтных импульсов соединен с входом блока секционированных рабочих органов. Первый вход блока управления соединен с выходом блока анализа и прогноза. Первый вход блока анализа и прогноза подключен к выходу блока базы данных. Второй вход блока анализа и прогноза подключен к выходу блока сенсоров. Второй вход блока управления подключен к выходу блока связи с управлением верхнего уровня. Обеспечивается повышение эффективности. Уменьшается расход электроэнергии. Параметры устройства подстраиваются в зависимости от реальных и прогнозных характеристик технологических процессов. 1 ил.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к способам и устройствам уничтожения сорных растений без применения гербицидов, а именно, с использованием электрофизических методов воздействия на сорняки электрическими импульсами высокого напряжения.
Известно устройство для уничтожения сорных растений, в состав которого входит источник высокого напряжения и рабочие органы (электроды) в виде зубчатых пластин. При перемещении устройства по полю электроды контактируют с сорными растениями и электрический ток, проходя через листья, стебли и корни в землю, поражает сорные растения (а.с. СССР 1266489, МПК А01G 7/00, опубл.30.10.86.Бюл.№40).
Недостатком известного устройства является не достаточно высокая эффективность из-за отсутствия адекватного контроля хода выполнения технологических процессов, а именно, отсутствует возможность оценки реальных значения характеристик сорняков: их размеров, стадии развития, электрической проводимости стебля и т.п.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство уничтожения сорных растений, включающее размещенные на мобильной подвижной транспортной базе модульный источник электроэнергии высокого напряжения, блок управления секционированных рабочих органов (а.с. СССР №1692471, МПК А01М 21/00, опубл.23.11.91, Бюл. №43). При перемещении данного устройства по сельскохозяйственному угодью сорные растения контактируют с рабочими органами устройства и подвергаются воздействию высоковольтных электрических импульсов.
Недостатками известного устройства является завышенное энергопотребление и низкая эффективность, происходит это потому, что характеристики и плотность распределения сорных растений по сельхозугодью всегда неравномерны, а обработка всего угодья выполняется без изменения параметров выполняемых процессов, т.е. без учета технологического состояния различных участков обрабатываемого угодья.
В реализациях новейших технологий полеводства признается главенствующая (ведущая) роль процессов в природной составляющей агротехнологических систем по отношению к процессам в технических устройствах обеспечения и поддержки агротехнологий. Природные структуры агротехнологических систем, включающие живые способные к саморазвитию, саморегуляции и сохранению генетической информации неограниченное время, растительные структуры внешней среды первичны по отношению к техногенным. В связи с этим характеристики функционирования устройства для уничтожения сорных растений должны изменяться в зависимости от реальных характеристик растений на отдельных участках сельхоз угодья. Кроме этого, устройство уничтожения сорных растений должно адаптироваться под условия реальной реализации и изменение этих условий в заданной перспективе.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности технологических процессов уничтожения сорных растений, уменьшение затрат электроэнергии, при этом параметры устройства подстраиваются под реальные и прогнозные характеристики выполняемых технологических процессов.
В результате использования предлагаемого изобретения за счет прогнозирования изменения характеристик сорных растений и параметров внешней среды, адаптации устройства уничтожения сорных растений к реальным условиям реализации технологических процессов с помощью блока анализа и прогноза, а также подстройки режимов работы устройства под реальные условия реализации технологических процессов с помощью блока управления, возрастает эффективность процессов уничтожения сорных растений при сокращении времени и энергозатрат при выполнении этих процессов.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемое устройство уничтожения сорных растений, состоящее из размещенных на мобильной подвижной транспортной базе первичного источника электроэнергии, модульного блока высоковольтных импульсов, блока управления секционированных рабочих органов, согласно изобретению, введены блок анализа и прогноза, блок сенсоров, блок связи с управлением верхнего уровня, блок базы данных, при этом выход блока управления подключен к входу первичного источника электроэнергии и входу блока связи с управлением верхнего уровня, выход первичного источника электроэнергии подключен к входу модульного блока высоковольтных импульсов, выход которого соединен с входом блока секционированных рабочих органов, причем первый вход блока управления соединен с выходом блока анализа и прогноза, первый вход которого подключен выходу блока базы данных, а второй вход которого подключен к выходу блока сенсоров, при этом второй вход блока управления подключен к выходу блока связи с управлением верхнего уровня.
Сущность предлагаемого устройства для уничтожения сорных растений поясняется чертежом, на котором приведена общая схема устройства.
Устройство уничтожения сорных растений содержит размещенные на мобильной подвижной транспортной базе 1, первичный источник электроэнергии 2, модульный блок высоковольтных импульсов 3, блок секционированных рабочих органов 4, блок управления 5, блок анализа и прогноза 6, блок сенсоров 7, блок связи с управлением верхнего уровня 8, блок базы данных 9. Выход блока управления 5 подключен к входу первичного источника электроэнергии 2 и Выход первичного источника электроэнергии 2 подключен к входу модульного блока высоковольтных импульсов 3, выход которого соединен с входом блока секционированных рабочих органов 4. Первый вход блока управления 5 соединен с выходом блока анализа и прогноза 6, первый вход которого подключен выходу блока базы данных 9, а второй вход которого подключен к выходу блока сенсоров 7. Второй вход блока управления 5 подключен к выходу блока связи с управлением верхнего уровня 8.
В качестве первичного источника электроэнергии 2 возможно применение различных устройств электроснабжения: автономного (генератор повышенной частоты синхронный или другого типа с приводом от вала отбора мощности транспортного модуля либо от специального двигателя внутреннего сгорания; централизованного (промышленный стандарт, однопроводниковая резонансная система). По условиям упрощения и удешевления конструкции, трансмиссии, снижения затрат при эксплуатации рационален вариант использования автономного генератора с приводом от вала отбора мощности. Последние исследования выявили перспективность использования резонансной системы.
Функция модульного блока высоковольтных импульсов 3 состоит в преобразовании энергии синусоидального напряжения первичного источника электроэнергии 2 в энергию высоковольтных импульсов с необходимыми параметрами: амплитуда, форма (крутизна фронта и спада), энергия, -мощности устройства.
Блок сенсоров 7 обеспечивает информацией в ходе выполнения технологических процессов на конкретных участках сельхозугодий. Элементы блока сенсоров 7 которые смонтированы на транспортной базе 1 либо распределены по угодью, могут базироваться на беспилотных летающих аппаратах. Информация блока сенсоров 7 включает сведения о значениях параметров технологического процесса (виды, количество, размеры, электрическая проводимость растений на разных участках угодья, метеоданные и др.), тенденциях изменения этих параметров и может использоваться не только устройством уничтожения сорных растений, но и другими техническими средствами, используемыми на данном сельхозугодье.
Блок анализа и прогноза 6 производит текущее планирование и выполнения технологических операций. Необходимость текущего планирования возникает в ситуациях, когда характеристики процессов не соответствуют параметрам и режимам технологических карт технологических операций, и предполагает оперативную корректировку параметров выполняемых процессов с изменением режимов работы оборудования. По результатам обработки имеющейся информации блок анализа и прогноза 6 вырабатывает команды для задания режимов работы модульного блока высоковольтных импульсов 3, пространственному расположению секционированных рабочих органов 4, скорости движения транспортной базы 1 и т.п. Другой функцией блока анализа и прогноза 6 является планирование технологических операций на перспективу, выявление предикторов выполняемых процессов и их прогнозирование. В последнем случае блок анализа и прогноза 6 использует информацию о реализациях подобных процессов ранее (блок базы данных 9), а также данные, получаемые через блок связи с управлением верхнего уровня 8 от системы вышестоящего уровня. В ходе анализа информации выявляются депрессивные участки сельхозугодья, где число сорных растений наибольшее, и на эти участки перебазируют устройство уничтожения сорных растений в первую очередь. Причем, поскольку на сельхозугодьях с большими площадями может использоваться не один, а группа устройств уничтожения сорных растений, система управления ими должна по технологиям «взаимодействия роя» осуществлять оперативное управление выполняемыми процессами.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы, а также в ходе выполнения технологических операций уничтожения сорных растений блок сенсоров 7 передает информацию о характеристиках выполняемых процессов, а именно, стадии развития, размеры и количество сорных растений, температура влажность воздуха и почвы, в блок анализа и прогноза 6. Блок анализа и прогноза 6, используя информацию блок сенсоров 7, а также информацию о выполнении подобных технологических процессов, получаемую от блока базы данных 9, генерирует команды задание на формирование параметров воздействий на сорные растения для различных участков сельхозугодья. Эта информация поступает в блок управления 5, который изменяет выходные параметры модульного блока высоковольтных импульсов 3, и, соответственно, параметров импульсов на выходе блока секционированных рабочих органов
4. При движении мобильной подвижной транспортной базе 1 по сельхозугодью сорные растения контактируют с блоком секционированных рабочих органов 4 и подвергаются воздействию электрических импульсов, параметры которых определяются блоком управления 5 в зависимости от реальных условий реализации процессов, полученных от блока анализа и прогноза 6.
При перемещении устройства на другие участки сельхозугодья блок управления 5 корректирует значения параметров воздействий в соответствии с характеристиками сорных растений на этих участках. Кроме этого, блок анализа и прогноза 6, используя информацию блока базы данных 9, ретроспективные данные о ходе реализуемых процессов составляет прогнозные зависимости изменения параметров выполняемых процессов. Блок анализа и прогноза 6 передает прогнозные зависимости изменения параметров выполняемых процессов в блок управления 5 для планирования выполнения технологических процессов на перспективу. Вся интерактивная динамичная (обновляемая в режиме реального времени) информация об изменении сорняков (объекта воздействия), реализуемая блоком управления 5, передается через блок связи с управлением верхнего уровня 8 управлению агротехнологий и используется для кооперативного взаимодействия с другими устройствами данного назначения.
Предлагаемое устройство при работе использует принципы осознанно организованной адаптации параметров функционирования под реальные и прогнозные изменения природной составляющейся агротехнологической системы, обеспечивает и реализует превентивное опережающее управление энергоресурсосберегающими режимами работы.
Устройство уничтожения сорных растений, состоящее из размещенных на мобильной подвижной транспортной базе первичного источника электроэнергии, модульного блока высоковольтных импульсов, блока управления секционированных рабочих органов, отличающееся тем, что в устройство введены блок анализа и прогноза, блок сенсоров, блок связи с управлением верхнего уровня, блок базы данных, при этом выход блока управления подключен к входу первичного источника электроэнергии, выход первичного источника электроэнергии подключен к входу модульного блока высоковольтных импульсов, выход которого соединен с входом блока секционированных рабочих органов, причем первый вход блока управления соединен с выходом блока анализа и прогноза, первый вход которого подключен к выходу блока базы данных, а второй вход которого подключен к выходу блока сенсоров, при этом второй вход блока управления подключен к выходу блока связи с управлением верхнего уровня.
