Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе нормализованного разностного водного индекса

Авторы патента:

Климовских Александр Николаевич (RU)

G01N21/3554 - Исследование или анализ материалов с помощью оптических средств, т.е. с использованием инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей (G01N 3/00-G01N 19/00 имеют преимущество; измерение механических напряжений вообще G01L 1/00; оптические элементы измерительных приборов G02B; анализ изображений путем обработки данных G06T)

G01N21/35 - с использованием инфракрасного излучения (G01N 21/39 имеет преимущество)

A01G25/16 - управляющие устройства оросительной системы (управляющие устройства для распыления или разбрызгивания B05B)[2]

Владельцы патента RU 2695436:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждения высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области сельского хозяйства и касается способа дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин. Способ включает в себя измерение влажности почвы в полевых условиях непрерывно и автономно и определение необходимого количества воды для полива. Для этого измеряют индекс NDWI с применением яркости пикселей линии ближней инфракрасной области спектра, а также яркости пикселей линии зеленой области спектра. Измерение влажности производят с помощью снимков спектральной камеры с дифракционной насадкой, установленной на опорной штанге дождевальной машины. Полученные изображения обрабатывают ЭВМ и осуществляют регулирование нормально-открытых клапанов дождевателей для оптимизации расхода воды для полива почвы. Технический результат заключается в уменьшении расхода воды и снижении количества потребляемой энергии.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и мелиорации и может быть использовано для дистанционного орошения сельскохозяйственных культур.

Существует способ орошения, описанный в патенте №2492632 [2]. Данное изобретение относится к мелиорации и используется для орошения парниковых и других сельскохозяйственных культур. Способ орошения осуществляется автоматически периодическими напусками воды. Вода образуется в результате конденсации пара в напорном бачке. Часть времени бачок наполняется до требуемого уровня, а затем открывается и срабатывает. В качестве увлажнителя используется перфорированная трубка с отверстиями. Трубка установлена вертикально в месте корнеобитаемой массы растения, и вода в нее поступает из капельниц. Капельницы закреплены на распределительном трубопроводе. Напорный бачок прикреплен к радиатору охлаждения для отопления помещения парника с одновременным охлаждением и конденсацией пара. Обеспечивается повышение эффективности орошения с одновременной очисткой воды от солей и отоплением помещений парников.

Недостатками данного способа орошения является то, что при поливе используется внутрипочвенный ороситель, что невыгодно применять на больших территориях. Также невозможно определить влажность почвы и отрегулировать необходимое количество воды для полива сухой почвы.

Известен способ полива водой, описанный в патенте №1748741 [1].

Данное изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливах по бороздам и полосам. Цель данного изобретения - повышение надежности технологического процесса и сокращение подачи воды. Для осуществления способа используют трубопровод с водовыпусками и гидрантами, подключенными к водоподводящей сети. На гидрантах установлены запорные элементы, управляемые через линию от пульта. В процессе полива, поочередно открывая запорные элементы, производят пуск воды в трубопровод, при этом время пуска на пульте задается из расчета добегания потока воды не менее чем до половины длины трубопровода. Такая подача воды препятствует образованию осадка и позволяет производить импульсную водоподачу из водовыпусков. К недостаткам данного способа относится его невозможность использования для дождевальных машин, а также для орошения обширных территорий. Данное изобретение не может отслеживать увлажненность участков почвы для дальнейшего полива.

Способ или метод полива водой аналогичный предложенному найти не удалось.

Измерение влажности почвы с помощью индекса NDWI необходимо для регулирования подачи воды на дождевателе, позволяющее уменьшить ее расход, снизить затраты энергии на перекачивание жидкости. Также этот метод сохраняет дополнительные объемы жидкости в оросительных системах, что особенно актуально в засушливых районах.

Широкозахватные дождевальные машины имеют секционированную конструкцию, на каждой секции установлены несколько дождевателей. Использование традиционной схемы построения позволяет подвести к каждому распыляющему устройству отдельный канал управления положением регулирующего нормально-открытого клапана. Это позволит в ходе проведения орошения подходить раздельно к поливу каждого участка путем изменения расхода. Данный подход не дает избыточного расхода воды на влажные участки, при том, что сухие участки получают достаточное количество влаги.

Данный способ с использованием видимого и ближнего инфракрасного диапазона является достаточно дешевым по аппаратному оформлению вариантом. Невысокая стоимость всех элементов оправдывает использование методики в сельском хозяйстве.

Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Регулирование оросительной системы для управления мелиоративными режимами орошаемых земель в оптимальных пределах происходит с помощью способа дифференциального регулирования подачи воды на основе измерения увлажненности почвы.

Технический результат достигается тем, что в способе дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе NDWI измеряют влажность почвы в полевых условиях непрерывно и автономно, определяют необходимое количество воды для полива, для этого измеряют индекс NDWI с применением яркости пикселей линии ближней инфракрасной области спектра, а также яркости пикселей линии зеленой области спектра, измерение влажности производят с помощью снимков спектральной камеры с дифракционной насадкой, установленной на опорной штанге дождевальной машины, затем изображения обрабатывают ЭВМ, после чего происходит регулирование нормально-открытых клапанов дождевателей, позволяющее определять оптимальный расход воды для полива почвы.

Для измерения индекса NDWI в полевых условиях предполагается использование спектральной камеры с насадкой, установленной на высокой штанге. Она соединяется с дождевальной машиной таким образом, чтобы в поле зрения попадал участок впереди хода машины по всей ширине рабочего поля. Полоса обзора камеры условно разделяется на участки, соответствующие ширине покрытия каждого отдельного дождевателя.

Для каждого участка отдельно проводится расчет водного индекса. До начала работы проводится нормировка индексов на основе двух модельных участков: максимально сухого и максимально мокрого. Данные участки могут быть подготовлены искусственно с учетом норм полива для обрабатываемых культур. Все значения индексов, получаемых по расчету, нормируются в пределах от 0 для сухих участков до 1 для мокрых.

Изменение подачи воды на отдельную секцию осуществляется путем формирования управляющего сигнала на устройство, установленного на подводящем патрубке. Для участков с минимальным значением индекса устанавливается положение полностью открытого клапана, с максимальным - полностью закрытого. Промежуточные положения устанавливаются пропорционально.

В качестве информации для формирования управляющего сигнала для контролирующего клапана устройства предлагается использовать нормализованный разностный водный индекс (Normalized difference water index - NDWI). В методиках дистанционного зондирования Земли он вычисляется по формуле:

где NIR - яркость пикселей линии ближней инфракрасной области спектра, Green - яркость пикселей линии зеленой области спектра.

Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе NDWI, заключающийся в том, что измеряют влажность почвы в полевых условиях непрерывно и автономно, определяют необходимое количество воды для полива, для этого измеряют индекс NDWI с применением яркости пикселей линии ближней инфракрасной области спектра, а также яркости пикселей линии зеленой области спектра, измерение влажности производят с помощью снимков спектральной камеры с дифракционной насадкой, установленной на опорной штанге дождевальной машины, затем изображения обрабатывают ЭВМ, после чего происходит регулирование нормально-открытых клапанов дождевателей, позволяющее определять оптимальный расход воды для полива почвы.

Изобретение относится к устройству, содержащему интегрированный вычислительный элемент (ICE), расположенный для оптического взаимодействия с электромагнитным излучением от текучей среды и, таким образом, формирования оптически провзаимодействовавшего излучения, соответствующего характеристике текучей среды, и способу использования устройства.

Дистанционный оптический абсорбционный лазерный газоанализатор с длиной волны излучения в области 1,6 мкм (2 варианта), способ его осуществления и оптоволоконный рамановский усилитель для дистанционного оптического абсорбционного лазерного газоанализатора с длиной волны излучения в области 1,6 мкм // 2694461

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и касается дистанционного оптического абсорбционного лазерного газоанализатора с длиной волны излучения в области 1,6 мкм.

Устройство для измерения толщины и диэлектрической проницаемости тонких пленок // 2694167

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства для исследования толщины и диэлектрических свойств тонких пленок. Устройство включает в себя два лазера с различной длиной волны, делительный кубик, расширитель светового потока, линзу, два поляризатора, устройство нарушения полного внутреннего отражения, зеркало, фокусирующий объектив и светочувствительную матрицу.

Сенсорный элемент для селективного усиления сигнала гигантского комбинационного рассеяния света // 2694157

Изобретение относится к области оптических сенсоров, определяющих молекулярный состав вещества методом гигантского комбинационного рассеяния света. Сенсорный элемент для селективного усиления сигнала гигантского комбинационного рассеяния света от анализируемых веществ состоит из зеркальной металлической пленки, наноструктурированного диэлектрического слоя, металлических наночастиц, расположенных на поверхности диэлектрического слоя.

Способ определения удельной массы нефтяных пленок на водной поверхности по гиперспектральным данным дистанционного зондирования земли // 2694096

Изобретение относится к области экологического мониторинга природных объектов и касается способа определения удельной массы пленок нефтепродуктов на водной поверхности по гиперспектральным данным дистанционного зондирования Земли.

Способ раздельного определения содержания нефти и газового конденсата в продукции нефтегазоконденсатных скважин // 2693566

Изобретение относится к области исследования состава жидкой углеводородной продукции и касается способа определения массовых долей нефти и газового конденсата в продукции нефтегазоконденсатных скважин.

Система контроля светопроницаемого колпака фары или лампы, особенно наружной фары воздушного судна // 2693509

Группа изобретений относится к фаре транспортного средства. Система для контроля светопроницаемых колпаков наружных фар воздушного судна включает в себя внешнюю фару воздушного судна и систему контроля.

Электрохимическая ячейка для исследования электродных материалов методами спектроскопии поглощения рентгеновского излучения // 2692407

Изобретение относится к области создания электрохимических ячеек для исследований химического состава и структуры электродных материалов методами спектроскопии поглощения рентгеновского излучения.

Способ изготовления цветового шаблона и способ анализа колориметрических тест-полосок с его использованием // 2692062

Группа изобретений относится к области медицины и аналитической технике. Раскрыт способ изготовления цветового шаблона, представляющего собой плоскую бумажную или пластиковую карточку, на которой имеется область для размещения тест-полоски и набор калибровочных зон для идентификации цвета.

Способ контроля качества гексафторида урана // 2691769

Изобретение относится к области контроля качества гексафторида урана (ГФУ) и может быть использовано в производственных лабораториях предприятий атомной энергетики.

Способ идентификации и прогнозирования р-алкильных радикалов гомологов о-алкилалкилфторфосфонатов // 2695039

Изобретение относится к области аналитических исследований по определению структуры органических соединений методами инфракрасной спектрометрии и может быть использовано для точной идентификации и прогнозирования Р-алкильного радикала у гомологов О-алкилалкилфторфосфонатов.

Способ контроля качества гексафторида урана // 2691769

Аэростатный способ моделирования облаков зараженного воздуха с заданным спектральным составом оптического излучения для технического диагностирования фурье-спектрорадиометров // 2691668

Изобретение относится к области испытания оптической аппаратуры и предназначено для экспериментальной оценки технических характеристик Фурье-спектрорадиометров в полевых условиях.

Спектральный анализ текучего неоднородного вещества в среднем инфракрасном диапазоне // 2688954

Изобретение относится к области спектрального анализа и касается способа определения компонентов текучего неоднородного образца молока. Способ включает в себя получение образца молока, измерение интерферометром значений затухания образца молока в среднем инфракрасном диапазоне и вычисление в блоке обработки данных показателя интересующего компонента в образце молока по измеренным значениям затухания в среднем инфракрасном диапазоне.

Способ проведения испытания таблетированных лекарственных препаратов в блистерной упаковке методом бик спектрометрии // 2685758

Изобретение относится к области фармации и касается способа проведения испытания таблетированных лекарственных препаратов в блистерной упаковке. Способ включает в себя формирование обучающего и проверочного наборов образцов, получение БИК спектров образцов обучающего и проверочного наборов, визуальный анализ полученных спектров на наличие грубых погрешностей, разделение спектров на два набора согласно принадлежности капсул, предварительную обработку спектров и построение модели методами одноклассовой классификации на предобработанных спектрах обучающего набора.

Способ проведения испытания капсулированных лекарственных препаратов в блистерной упаковке методом бик спектрометрии // 2685756

Изобретение относится к области фармации и касается способа проведения испытания капсулированных лекарственных препаратов в блистерной упаковке. Способ включает в себя формирование обучающего и проверочного наборов образцов, получение БИК спектров образцов через прозрачную часть блистера, визуальный анализ полученных спектров на наличие грубых погрешностей, разделение спектров на два набора согласно принадлежности капсул, предварительную обработку спектров и построение модели методами одноклассовой классификации на предобработанных спектрах обучающего набора.

Гидравлический подкормщик к дождевальным машинам // 2694953

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения. Гидравлический подкормщик к дождевальным машинам содержит емкость для жидких удобрений и насос-дозатор, установленный на напорном трубопроводе и включающий часть напорного трубопровода, ударный клапан, разгонную трубу и вентиль с обратным клапаном, сообщающим разгонную трубу с емкостью для жидких удобрений через канал связи.