Sistema y método para la detección de moluscos gasterópodos terrestres.

Sistema y método de detección de moluscos gasterópodos terrestres.

Las plagas de moluscos terrestres, como babosas o caracoles, tienen un alto impacto en los cultivos. La presente invención se refiere a un sistema de detección de moluscos terrestres que se inserta en un refugio adaptado a los hábitos de los moluscos terrestres. El sistema y método de detección se basa en la emisión y medida de radiación en el rango del infrarrojo y el cambio que produce un molusco terrestre en la radiación reflejada dentro del refugio.

Sistema y método de detección de moluscos gasterópodos terrestres SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema y un método de detección de plagas de animales, en particular, a un sistema de detección de moluscos gasterópodos terrestres. La invención tiene aplicación en la detección temprana de plagas de moluscos gasterópodos terrestres que afectan a los cultivos para poder proceder a su erradicación antes de que causen un daño grave.

ESTADO DE LA TÉCNICA

En el estado de la técnica existen diversos tipos de dispositivos para la detección y captura de animales terrestres.

En [Vana Jelicic et. al, 2011 34th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO)] se muestra un dispositivo para monitorizar las condiciones ambientales y la detección de la aparición de la mosca de la fruta que está compuesto de elementos comerciales con varios tipos de sensores ambientales (humedad, temperatura, intensidad luminosa...) y una cámara, que está controlada por una FPGA (Field Programmable Gate Array) de bajo consumo que hace un primer procesado de las imágenes captadas. Incluye también comunicación ZigBee y GPRS (General Packet Radio Service). Al estar basado en el procesado de imágenes este dispositivo presenta un tiempo de procesado y consumo muy elevados.

En [P.Wright et. al, Sensors Applications Symposium, 2009. SAS 2009. IEEE] se propone un sensor que detecta la actividad de las termitas basado en una celda óptica, compuesta por foto-receptores, que miden la cantidad de luz emitida por LEDs (Light-Emitting Diode) que pasa a través de un "cebo" de celulosa en el que están las termitas, por lo que cuando éstas comen el cebo, pasa más luz y de esta forma se puede detectar su presencia. Este sensor está limitado porque ha de situarse en un ambiente con ausencia de luz y con unas condiciones ambientales muy controladas, y por el hecho de que el propio sensor es un cebo, que hay que reponer cuando se detectan las termitas.

En [Fisol and Jubadi, Conference on Circuits and Systems (APOCAS), 2010] se muestra un dispositivo basado en ultrasonidos y sensores PIR (Passive Infrared Sensor) para repeler ratas. Este dispositivo utiliza sensores que detectan animales con una temperatura corporal distinta a la del medio en el cual se encuentran.

En [Tirelli et. al, Instrumentaron and Measurement Technology Conference (I2MTC), 2011] se propone un dispositivo de imagen de bajo coste e inalámbrico para el control de la población de insectos. Las imágenes captadas por la cámara son enviadas a un PC, para que este haga un procesado adaptativo de las mismas. Dado que esta solución utiliza un dispositivo multimedia, el tiempo de procesado y el consumo de energía son muy elevados.

En ES2396577T3 y JP5033034 se presentan sistemas para la detección de intrusos que presentan una temperatura distinta a la del medio, y que están basados en sensores de tipo PIR, por lo que no son adecuados para la detección de animales de sangre fría, como son los moluscos gasterópodos terrestres.

En CN202057710, se describe un sistema de posicionamiento de objetos general basado en la utilización de diodos que emiten en el rango del infrarrojo y sensores que captan la radiación reflejada, pero este dispositivo no está adaptado para la detección de animales de sangre fría.

Existen diversos tipos de sensores para detectar y monitorizar la actividad de animales de sangre caliente, sobre todo basados en sensores PIR. Para la detección de animales de sangre fría, como son los moluscos, se suelen utilizar sensores de tipo multimedia, que conllevan un coste de procesado y de fabricación muy elevados. El problema que surge en la detección de moluscos gasterópodos, como pueden ser los caracoles y babosas, es que estos tienen la misma temperatura que el medio en el cual se encuentran, por lo que sensores de tipo PIR no son adecuados para llevar a cabo la detección.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

A la hora de llevar a cabo la detección de moluscos gasterópodos terrestres hay que tener en cuenta una serie de aspectos. Un primer problema que surge en la detección de este tipo de animales es donde situar el sensor. Los moluscos gasterópodos terrestres tienden a refugiarse en zonas que les ofrezcan seguridad, así hay que situar el sensor en el interior de un refugio adaptado al comportamiento de los moluscos gasterópodos terrestres y con el objetivo de que éstos se introduzcan en el mismo.

Un segundo problema en la detección de moluscos gasterópodos terrestres surge al concretar el tipo de sensor a emplear en el proceso de detección, porque los moluscos terrestres, animales de sangre fría, tienen la misma temperatura que el medio que les rodea.

También hay que tener en cuenta que para monitorizar una porción de terreno hay que diseminar un conjunto de sensores por el mismo, esto implica que el coste de fabricación de cada uno de los sensores que forman parte del sistema de detección tiene que ser bajo.

El sensor utilizado debe tener capacidad de comunicarse inalámbricamente con una estación base que procese la Información emitida por los sensores distribuidos por el terreno, pero también debe tener una autonomía de meses para evitar el desplazamiento al terreno continuamente y conseguir que el mantenimiento de cada dispositivo se realice en periodos largos de tiempo.

La presente invención hace referencia a un sistema autónomo para la detección de caracoles terrestres, con comunicación inalámbrica, basado en la emisión y recepción de radiación en el rango de infrarrojos.

El sistema autónomo de detección de moluscos gasterópodos terrestres para detección de plagas comprende:

a. un contenedor adaptado para que los moluscos gasterópodos terrestres se introduzcan en él;

b. una pluralidad de diodos LED, del inglés Light Emiting Diode, insertados dentro del contenedor que emiten una señal de infrarrojo que se refleja en los moluscos gasterópodos que han penetrado en el

contenedor;

c. una pluralidad de fotodiodos insertados dentro del contenedor que recoge radiación en el rango de

infrarrojo;

d. un filtro óptico;

e. circuitos de procesamiento, estando dichos circuitos de procesamiento acoplados a los diodos LED y los

fotodiodos;

f. una batería que alimenta el sistema;

g. una placa solar que recoge energía y permite cargar la batería; y

h. un módulo de comunicación inalámbrica.

El sistema de detección objeto de la presente invención se basa en el uso de diodos LEDs (102), del inglés Light - Emitting Diode, que emiten radiación (106) en una estrecha banda de frecuencia del espectro determinada y en el uso de fotosensores (100) que captan la radiación reflejada (108) en esa misma banda. Los LED y los fotodiodos se introducen en un refugio (110) que ofrece seguridad a los moluscos gasterópodos terrestres, con el fin de que se introduzcan en su interior. Los LED iluminan el refugio y los fotodiodos receptores reciben radiación infrarroja reflejada (108) en las paredes y objetos (112) del interior del refugio.

El proceso de detección se basa en la medida de la radiación infrarroja reflejada por las paredes de un refugio o contenedor en el cual se encuentra el sensor y por objetos que pueda haber en él. En ausencia de intrusos, como pueden ser los moluscos gasterópodos terrestres, en el refugio hay un nivel de radiación que viene determinado por la radiación emitida por los LED y reflejada en todas direcciones por las paredes rugosas del refugio. La radiacción recibida por los fotodiodos receptores en esta situación es muy baja. Sin embargo, cuando un molusco gasterópodo terrestre (112) entra en el refugio la radiación reflejada (108) y medida por los fotodiodos receptores aumenta y es este aumento el que permite determinar la presencia de moluscos terrestres.

Un problema aparece cuando el sensor basado en infrarrojos se utiliza en un día soleado. La radiación natural procedente del sol que se introduce en la trampa afecta negativamente al comportamiento del sensor, enmascarando y saturando las medidas proporcionadas por los fotodiodos. Para solucionar este problema se introduce un filtro óptico (104) dentro del refugio, a continuación de los diodos y fotodiodos del sensor. El filtro óptico posee un estrecho ancho de banda centrado en la frecuencia central del espectro de emisión de los LEDs

y en cuya zona de paso se encuentran las frecuencias de la radiación emitida. Se añade también una fuente de corriente que contrarresta la corriente generada por los fotodiodos al recibir la radiación reflejada en el filtro óptico y en las paredes del refugio...

1- Sistema autónomo de detección de moluscos gasterópodos terrestres para detección de plagas que comprende:

a. un contenedor adaptado para que los moluscos gasterópodos terrestres se introduzcan en él;

b. una pluralidad de diodos LED, del inglés Light Emiting Diode, insertados dentro del contenedor que emiten una señal de infrarrojo que se refleja en los moluscos gasterópodos que han penetrado en el contenedor

c. una pluralidad de fotodiodos insertados dentro del contenedor que recoge radiación en el rango de

infrarrojo;

d. un filtro óptico;

e. circuitos de procesamiento, estando dichos circuitos de procesamiento acoplados a los diodos LED y los

fotodiodos;

f. una batería que alimenta el sistema;

g. una placa solar que recoge energía y permite cargar la batería; y

h. un módulo de comunicación inalámbrica.

2- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor tiene geometría cilindrica.

3- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de diodos LED emite radiación

con el pico de emisión centrado en la longitud de onda de 850 nm.

4- El sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque la anchura angular del haz de radiación emitido por los diodos es menor que 10 grados.

5- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de fotodiodos tiene el pico de máxima sensibilidad en la longitud de onda de emisión de los LED.

6- El sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque la pluralidad de fotodiodos tiene el pico de máxima sensibilidad en la longitud de onda de 850 nm.

7- El sistema según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los diodos LED y los fotodiodos se disponen en una PCB con geometría circular.

8- El sistema según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se utilizan 4 diodos distribuidos en los extremos de la PCB circular y en las posiciones angulares 0o, 90°, 180° y 270°.

9- El sistema según las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque se utilizan 4 fotodiodos distribuidos en los extremos de la PCB circular en las posiciones angulares de 45°, 135°, 225° y 315 °, y un fotodiodo situado en la posición central de la PCB circular.

10- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el filtro óptico está situado a continuación de la PCB que contiene los diodos LED y los fotodiodos.

11- El sistema según las reivindicaciones 1 y 10, caracterizado porque el filtro óptico tiene el pico de sensibilidad en la longitud de onda de emisión de los diodos.

12- El sistema según las reivindicaciones 1, 10 y 11, caracterizado porque el filtro óptico tiene el pico de sensibilidad en la longitud de onda de 850 nm y un ancho de banda de 40 nm

13- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los circuitos de procesamiento analizan la señal proporcionada por los fotodiodos, la comparan con un valor umbral de radiación y determinan si hay presencia o ausencia de moluscos gasterópodos terrestres en el contenedor.

14- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los circuitos de procesamiento controlan la carga de la batería.

15- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los circuitos de procesamiento controlan los intervalos de tiempo entre los que los LED emiten una señal para llevar a cabo la detección de moluscos gasterópodos terrestres.

16- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de comunicación inalámbrica envía una señal de alerta en el caso de que se haya detectado la presencia de moluscos gasterópodos terrestres.

17- El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los circuitos de procesamiento controlan el módulo de comunicación inalámbrica.

18- Método de detección de moluscos gasterópodos terrestres para detección de plagas que comprende:

a. emitir radiación infrarroja en el interior de un contenedor;

b. filtrar la radiación infrarroja presente en el interior del contenedor para reducir la cantidad de radiación infrarroja correspondiente a la emisión solar;

c. medir la radiación reflejada en el interior del contenedor;

d. comparar la radiación medida con un valor umbral;

e. generar una alarma en el caso de que la radiación medida sea mayor que el valor umbral;

f. repetir los pasos a hasta f en intervalos de tiempo At.

19- El método según la reivindicación 18, caracterizado porque la radiación es emitida por diodos LED.

20- El método según la reivindicación 18, caracterizado porque la radiación es medida por fotodetectores.

21- El método según la reivindicación 18, caracterizado porque el valor umbral se determina midiendo la radiación reflejada en el interior del contenedor en ausencia de molusco gasterópodo terrestre.