Elektronická detekce hmyzu v obilí
Škůdci představují velkou hrozbu pro uskladněné obilí. Způsobují hubnutí, snížení kvality a životaschopnosti obilí a činí zrno jedovaté [1, 2]. K hubení hmyzu jsou vyvíjeny a používány různé prostředky: plynné a kapalné insekticidy fosfin [1,2], ozon [3] aj. Nejdůležitější podmínkou efektivního použití hubicích prostředků je včasný záchyt hmyzu v obilí. Standardní metoda pro stanovení napadení obilí škůdci podle GOST 13586.6-93 zahrnuje odběr průměrných vzorků obilí a izolaci škůdců z nich proséváním na sítech. Odběr vzorků je proces náročný na práci. Často jde o chůzi po hromadě obilí, zejména v horizontálních skladech, což je zakázáno současnými federálními předpisy a pravidly FNP č. 560 – klauzule 643. V kovových silech je obecně nemožné odebrat reprezentativní vzorek obilí.
Jako naléhavý úkol se proto jeví vytvoření automatizovaných elektronických zařízení pro dálkové sledování stavu obilí při jeho skladování. Jeho řešení je věnována tato studie.
Experimenty byly prováděny na speciálně vytvořeném stojanu.
Zásobník obilí byl imitován polymerovou trubkou o průměru 10 cm, výšce 90 cm a obsahující 5 kg obilí.
Do obilí je zavedeno elektronické zařízení, což je kovový kanál o délce 1 m o průřezu 3×3 cm.
Stěny kanálu jsou perforovány otvory. Ve spodní části kanálu je infračervené čidlo čítače hmyzu.
Hmyz, který se dostane dovnitř kanálu, se odlomí a spadne dolů, proletí průchozím otvorem infračerveného senzoru, načež vypadne z otevřeného spodního konce kanálu. Každá skutečnost průchodu hmyzu je zaznamenána elektronickým obvodem a čítačem s energeticky nezávislou pamětí.
V normálním režimu proniká hmyz do kanálu skrz perforované stěny kanálu vyrobené z obilí obklopujícího kanál zvenčí.
Samotný infračervený senzor je otevřený optický systém s jedním infračerveným zářičem a dvojicí prostorově oddělených infračervených přijímačů. Detekční práh pro objekt prolétající senzorem je asi 0,5 mm. Infračervený senzor je připojen pomocí vodičů k elektronickému obvodu a mikrokontroléru pro digitální zpracování dat umístěného v krabici namontované v horní části kanálu. Je zde také připojen napájecí zdroj a kabel rozhraní počítače. Displej počítače zobrazuje okamžité hodnoty měřených parametrů v digitálním i grafickém formátu. Všechna nasbíraná data je možné zaznamenat do databáze s časovými razítky a s možností analýzy dat za dlouhá časová období.
Zařízení obsahuje algoritmus pro přenos informací o velikosti a dynamice změn těchto indikátorů v reálném čase a programy pro zpracování přijatých informací a jejich vizualizaci na displeji osobního počítače.
V pokusu 1 jsme použili brouky různých velikostí z hlavních typů hmyzích škůdců zásob (nosec rýžový Sitophilus oryzae L., sýpka Sitophilus granarius L., zavíječ obilný Rhizopertha dominica F., drobný moučník Tribolium confusum Duv., Surinamský brouk moučný Oryzaephilus surinamensis L., mukoeater krátký Laemophloeus ferrugineus Steph.). Brouci ze zkumavek, jeden nebo několik exemplářů najednou, byli naliti do horní otevřené části kanálu. Když brouci minuli počítadlo, vyletěli z otevřeného kanálu dole do skleněné nádoby s vodou, kde je výzkumník zaznamenal a monitoroval hodnoty počítadla na displeji počítače. Počet brouků zavlečených do kanálu byl porovnán s počtem brouků vylétlých z kanálu a s údaji na počítači.
V experimentu 2 bylo pšeničné zrno s obsahem vlhkosti asi 12 % s 50 brouky nosatce rýžové nasypáno do polymerové zkumavky. Horní a spodní otvor potrubí a horní otvor kanálu byly hermeticky uzavřeny, takže hmyz mohl do kanálu z obilí proniknout pouze perforovanými otvory ve stěnách kanálu. Počet průchodů hmyzu IR čítačem byl periodicky zaznamenáván.
Experimenty byly prováděny v pokojových podmínkách při teplotě vzduchu (25±2) °C.
Výsledky a diskuse
V tabulce 1 ukazuje výsledky pokusu 1. Jak je z těchto údajů patrné, v 15 variantách pokusu došlo k naprosté shodě v počtu brouků zavlečených do kanálu, vylétávajících z kanálu a odrážejících se na displeji počítače. Tyto výsledky ukázaly, že veškerý hmyz zavlečený do kanálu nebyl zadržen a elektronické zařízení přesně zaznamenávalo počet brouků, kteří prošli počítadlem.
Tabulka 1. Detekce brouků různých druhů zavlečených do kanálu pomocí infračerveného senzoru