Способ дистанционного мониторинга растительности с бпла и устройство для его осуществления




Владельцы патента RU 2788118:

Даниловских Михаил Геннадьевич (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа дистанционного мониторинга растительности с БПЛА. Способ характеризуется тем, что над выбранным участком, подлежащим мониторингу, зависает БПЛА на высоте 10 метров и с устройства дистанционного мониторинга, укрепленного на БПЛА, излучаются широтно-модулированные импульсы общей длительностью 1550 мс, возбуждающие флуоресценцию хлорофилла растительности на выбранном участке поля. Вторичное излучение с длиной волны флуоресценции, находящееся в поле зрения приемного телескопа устройства дистанционного мониторинга, направляется на спектрометр и далее усиливается электронно-оптическим усилителем. Полученная информация о спектрах хранится на флеш-накопителе с дальнейшей обработкой на рабочей станции. Технический результат заключается в сокращении времени проведения измерений, повышении их эффективности и обеспечении возможности проведения измерений за один измерительный цикл. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного оперативного мониторинга состояния растительности путем определения параметров флуоресценции хлорофилла с БПЛА в ночное время.

Известен «Способ оценки функционального состояния растений in vitro без нарушения стерильности» (см. патент РФ № 2604302 МПК: A01G 7/00, A01G 1/00, G01N 21/64, Опуб. 10.12.2016 Бюл. № 34), заключающийся в определении параметров флуоресценции хлорофилла, отличающийся тем, что регистрируют динамику изменения сигнала медленной индукции флуоресценции хлорофилла в диапазоне длин волн от 670 до 760 нм в течение 10-30 секунд, рассчитывают скорость изменения сигнала МИФХ на 10-30 секунде после достижения максимального уровня флуоресценции FM, рассчитывают значение виртуального стационарного уровня флуоресценции методом экстраполяции полученных данных для 120-300 секунды виртуальных измерений и определяют величину удельной фотосинтетической активности по формуле: при этом о функциональном состоянии растений судят по соотношению значения удельной фотосинтетической активности, полученной в результате экстраполяции, и скорости изменения сигнала МИФХ — чем выше один или оба параметра, тем лучше функциональное состояние растений in vitro.

Основным недостатком данного способа является невозможность проводить измерения за один измерительный цикл.

Наиболее близким по техническому решению и взятым за прототип является «Оптический способ оценки функционального состояния растений» (см. патент РФ № 2199730 МПК: A01G 7/04, Опубл. 27.06 2016), включающий измерение оптических параметров хлорофилл-содержащих тканей, отличающийся тем, что регистрируют динамику светорассеяния фотосинтезирующей растительной ткани в процессе засветки монохроматическим оптическим излучением синей области спектра (в зоне первого максимума поглощения хлорофилла 460-480 нм) плотностью мощности 150-800 Вт/м2 в течение 20-40 секунд, затем активируют монохроматическое зондирующее излучение красной области спектра (в зоне второго максимума поглощения хлорофилла 650-660 нм) плотностью мощности 2500-6000 Вт/м2 и в течение последующих 30-120 секунд продолжают регистрировать динамику светорассеяния того же самого участка ткани; о фотосинтетической активности и устойчивости к фотодеструкции судят по величине и знаку показателей α и β, которые рассчитываются по формулам: I01t α и I01t β где |α| — скорость изменения интенсивности светорассеяния в течение засветки оптическим излучением синей области спектра; I01 — средняя интенсивность светорассеяния в первые 1-3 секунды засветки оптическим излучением синей области спектра; |β| — скорость изменения интенсивности светорассеяния в течение засветки оптическим излучением красной области спектра; I02 — средняя интенсивность светорассеяния в первые 1-3 секунды засветки оптическим излучением красной области спектра; t — текущее время; при этом чем выше значение модулей данных показателей при отрицательном знаке, тем выше фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции, и чем выше значение модулей показателей α и β при положительном знаке, тем слабее фотосинтетическая активность и устойчивость к фотодеструкции.

Основным недостатком данного способа является засветка растений монохроматическим оптическим излучением синей и красной области спектра, что существенно увеличивает время проведения измерений.

Задачей предлагаемого изобретения является сокращение времени проведения измерений и повышение ее эффективности посредством зондирования растительности с БПЛА лазерными широтно-модулированными импульсами в ночное время за один измерительный цикл.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема дистанционного мониторинга участка растительности — 1, поля — 2 с БПЛА;

На фиг. 2 представлена блок-схема устройства дистанционного мониторинга: где 3 — блок управления, 4 — лазер SDL-303, 5 — коллиматор, 6 — телескоп, 7 — призма полного внутреннего отражения, 8 — спектрометр, 9 — объектив ЭОУ, 10 — электронно-оптический усилитель с флеш-накопителем и фото-регистратором.

Поставленная задача решается следующим образом. Оператор подводит БПЛА к месту, где нужно провести мониторинг растительности и зависает БПЛА над площадкой 1 (фиг. 1) на высоте 10-и метров. С устройства дистанционного мониторинга, укрепленного на БПЛА, излучаются широтно-модулированные импульсы с длиной волны λв, общей длительностью 1550 мс возбуждающие флуоресценцию хлорофилла растительности на поле 2 (фиг. 1). Вторичное излучение с длиной волны флуоресценции λф находящееся в поле зрения приемного телескопа устройства дистанционного мониторинга направляется на спектрометр и далее усиливается электронно-оптическим усилителем. Полученная информация о спектрах хранится на флеш-накопителе с дальнейшей обработкой на рабочей станции.

Устройство (фиг. 2) содержит: блок управления 3 для синхронизации работы устройства дистанционного мониторинга, полупроводниковый источник лазерного излучения 4 SDL-303 мощностью 1000 мВт с длиной волны 532 нм, коллиматор 5 с малым углом расходимости луча, для неизменной площади засветки, в качестве телескопа используется оптический прицел 6 фирмы «Discovery», призма 7 полного внутреннего отражения направляет световой поток в спектрометр 8 состоящий из монолитного акрилового тела [1], на входной поверхности которой расположена входная щель, входное зеркало, дифракционная решетка, выходное зеркало, выходная поверхность с изображением спектра, далее спектр посредством объектива 9 подается на электронно-оптический усилитель 10 прибора ночного видения (ПНВ Megaorei 3) с фото-регистратором и флеш-памятью.

Устройство работает следующим образом.

По команде с блока управления излучается первоначальный лазерный импульс длительностью 50 мс по заднему фронту которого формируется синхроимпульс для срабатывания фото-регистратора ПНВ и данный кадр запоминается на флеш-памяти, затем длительность импульса увеличивается до 100 мс и далее с шагом 100 мс до 500 мс с регистрацией кадра на каждом шаге на флеш-памяти и таким образом накапливается группа из шести кадров.

Каждый лазерный импульс зондирует выбранный участок растительности 1 (фиг. 1), при взаимодействии с хлорофилл-содержащими растительными структурами световой пучок частично рассеивается, а часть падающей световой энергии поглощается и преобразуется во вторичное излучение флуоресценции в диапазоне от 650 нм до 800 нм. Вторичное излучение флуоресценции посредством приемного телескопа и призмы полного внутреннего отражения направляется на входную щель спектрометра (фиг. 2), с выходной поверхности которого изображение спектра посредством объектива ПНВ попадает на электронно-оптический усилитель, где усиливается и запоминается на флеш-накопителе. С флеш-накопителя полученная группа из 6 кадров передается на рабочую станцию для обработки.

Источник информации

1. Патент РФ № 205270 «Мини-спектрограф для полевых измерений» М.Г. Даниловских, Л.И. Винник, В.А. Стрещук. Опуб. 07.06.2021. Бюл. № 19.

1. Способ дистанционного мониторинга растительности с БПЛА, характеризующийся тем, что над выбранным участком, подлежащим мониторингу, зависает БПЛА на высоте 10 метров и с устройства дистанционного мониторинга, укрепленного на БПЛА, излучаются широтно-модулированные импульсы с длиной волны в общей длительностью 1550 мс, возбуждающие флуоресценцию хлорофилла растительности на выбранном участке поля, вторичное излучение с длиной волны флуоресценции ф, находящееся в поле зрения приемного телескопа устройства дистанционного мониторинга, направляется на спектрометр и далее усиливается электронно-оптическим усилителем, полученная информация о спектрах хранится на флеш-накопителе с дальнейшей обработкой на рабочей станции.

2. Устройство для дистанционного мониторинга растительности с БПЛА, включающее в себя блок управления для синхронизации работы устройства дистанционного мониторинга, полупроводниковый источник лазерного излучения, коллиматор с малым углом расходимости луча для неизменной площади засветки, телескоп для приема вторичного излучения флуоресценции, призму полного внутреннего отражения для направления светового потока, спектрометр для разложения светового потока в спектр и отображения его на выходной поверхности, электронно-оптический усилитель с фото-регистратором и флеш-памятью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к методу тонкослойной хроматографии, и может быть использовано для количественного определения ингредиентов реакционной смеси, образующейся при каталитическом окислении N-(фосфонометил)-иминодиуксусной кислоты (ФИДУК) пероксидом водорода с образованием N-(фосфонометил)глицина (глифосата).

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для автоматического высокомобильного экологического мониторинга. Автоматизированный способ определения формальдегида заключается в автоматическом определении формальдегида, состоит из одной из известных высокочувствительных реакций комплексов реагентов с формальдегидом, ведущей к образованию светопоглощающих и флуоресцирующих комплексов, где газообразная проба формальдегида в проточном режиме контактирует с 0,2-0,4% холодным раствором серной кислоты с температурой 5-15 °C для перевода формальдегида из газовой фазы в жидкую, и отличается тем, что в режиме реального времени в реакционную камеру подаются необходимые реагенты и создаются условия для полного протекания реакции, а затем с помощью дегазатора из образовавшегося раствора удаляются пузырьки газа и он подается в проточную кювету, при этом для возможности уменьшения габаритов устройств, использующих способ в качестве источника света и монохроматора, используется светодиод, а в случае флуоресценции – монохроматор испускаемого света – миниатюрная призма, далее на заключительном этапе вся система промывается дистиллированной водой, а для регистрации сигналов и обработки результатов измерений подается на специализированное программное обеспечение.

Изобретение относится к приборам для качественного анализа нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), в которых использован метод полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ). Такие приборы широко используются в медицинской практике и в исследовательских целях: при диагностике инфекционных, онкологических и генетических заболеваний человека и животных; при анализе продуктов, содержащих генетически модифицированные организмы; при мониторинге экспрессии генов с диагностическими и исследовательскими целями и т.д.
Настоящее изобретение относится к способу изготовления наборов нуклеотидных и/или иных молекулярных последовательностей с использованием микрочастиц, несущих метки, взаимно-однозначно связанные с изготавливаемыми последовательностями, характеризующемуся тем, что набор микрочастиц изготавливают в единой синтетической процедуре, не ограничивающей количество микрочастиц, количество меток, длину и состав последовательностей, олигонуклеотидных или иных; где синтез осуществляют циклически над всей совокупностью микрочастиц, разделённой на небольшое количество подгрупп в каждом цикле, для чего сортировщиком осуществляют сортировку микрочастиц по уникальной для каждой синтезируемой последовательности метке в каждом цикле синтеза и добавляют нуклеотид или иной элемент последовательности к последовательностям на каждой отсортированной по меткам подгруппе частиц, в каждом цикле синтеза; алгоритм синтеза и соответствующий ему алгоритм программного обеспечения, управляющего сортировщиками, включает следующую последовательность действий: а) формирование базы соответствия меток на микрочастицах и синтезируемых на этих частицах молекулярных последовательностей; б) формирование нескольких множеств меток на каждом шаге синтеза, по количеству молекулярных элементов, вводимых в последовательности в каждом цикле синтеза; в частности, для синтеза олигонуклеотидных последовательностей - четырёх множеств, по количеству нуклеотидов; в) сортировку микрочастиц на подгруппы, соответствующие выбранным множествам меток для каждого шага синтеза; г) добавление требуемого нуклеотида, или иного элемента последовательности, к уже иммобилизованным частям синтезируемых последовательностей, иммобилизованным на микрочастицах каждой подгруппы, соответствующей множеству меток, выбранных для данной операции на данном цикле синтеза; этап добавления элемента включает вырожденный случай добавления «пустого» элемента последовательности, когда одна из подгрупп не подвергается модификации; д) смешивание подгрупп частиц и переход к сортировке для следующего цикла синтеза.

Изобретение относится к симметричным бис-N-метилазакраунсодержащим диенонам общей формулы I, где n=1, 2; m=0, 1. Изобретение также относится к способу получения соединения формулы I.

Изобретение относится к области биотехнологии и касается методик измерения локальной температуры среды, в частности внутриклеточной температуры. Предлагается новый подход к измерению внутриклеточной температуры с высокой точностью (от 0,1 до 0,3°С) и возможностью измерения с высоким пространственным разрешением (до 300 нм) в биологических средах (клетках и тканях), а также температуры клеток и тканей с помощью оптических методов.

Изобретение относится к области биотехнологии и касается методик измерения локальной температуры среды, в частности внутриклеточной температуры. Предлагается новый подход к измерению внутриклеточной температуры с высокой точностью (от 0,1 до 0,3°С) и возможностью измерения с высоким пространственным разрешением (до 300 нм) в биологических средах (клетках и тканях), а также температуры клеток и тканей с помощью оптических методов.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении иттрия (III) в технологических растворах, природных и техногенных водах. Способ определения иттрия (III) включает приготовление сорбента, извлечение иттрия (III) из раствора сорбентом, переведение иттрия (III) в комплексное соединение, отделение сорбента от раствора, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса иттрия(III) с 8-оксихинолин-5-сульфокислотой и определение содержания иттрия.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении иттрия (III) в технологических растворах, природных и техногенных водах. Способ определения иттрия (III) включает приготовление сорбента, извлечение иттрия (III) из раствора сорбентом, переведение иттрия (III) в комплексное соединение, отделение сорбента от раствора, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса иттрия(III) с 8-оксихинолин-5-сульфокислотой и определение содержания иттрия.

Использование: для мобильного обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере. Сущность изобретения заключается в том, что прибор для мобильного обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере состоит из рабочего объёма, люминесцирующего сенсорного элемента, оптического светофильтра, блока управления, к которому подключены воздушный насос, источник возбуждающего люминесценцию света, блок управления и индикации, блок звукового излучателя, при этом дополнительно введены видеокамера, блок обработки сигналов с видеокамеры, блок температурной регуляции, причем люминесцирующий сенсорный элемент разделён на несколько секторов, содержащих разные люминесцентные сенсорные материалы, сенсорный элемент и источник возбуждающего люминесценцию света расположены в рабочем объёме, выход блока температурной регуляции подключен к входу рабочего объёма, выход видеокамеры соединен с входом блока обработки сигналов с видеокамеры, выход которого подключен к блоку управления, к которому подключены вход управления блока обработки сигналов с видеокамеры и вход блока температурной регуляции.

Изобретение относится к области спектральных измерений и касается способа получения пространственно-спектральных характеристик оптического излучения со спектральным сканированием. Способ заключается в формировании коллимированного светового пучка, его спектральной фильтрации посредством акустооптической дифракции на ультразвуковой волне и регистрации двумерных спектральных изображений.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2022-03-30 2023-01-16T16:20:26
Наверх