CZ36978U1

CZ36978U1 - Sensing device for making a camera recording of bark beetle activity on the surface of the trunk of the investigated tree in forest stands

Info

Publication number: CZ36978U1
Application number: CZ2023-40796U
Authority: CZ
Inventors: Milan NOVÁK; Novák Milan PhDr., Ph.D.; Ladislav Ptáček; Ptáček Ladislav Ing., Ph.D.; Petr DoleĹľal; Doležal Petr RNDr., Ph.D.; Jakub Geyer; Jakub Mgr Geyer; Markéta Davídková; Davídková Markéta Mgr., Ph.D.
Original assignee: Jihočeská Univerzita V Českých Budějovicích
Priority date: 2022-05-31
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2023-04-04

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.In the registration procedure, the Industrial Property Office does not determine whether the subject of the utility model meets the conditions of eligibility for protection according to § 1 of Act. E. 478/1992 Coll.

Snímací zařízení pro pořizování kamerového záznamu kůrovcové aktivity na povrchu kmene zkoumaného stromu v lesních porostechSensing device for making a camera recording of bark beetle activity on the surface of the trunk of the investigated tree in forest stands

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká snímacího zařízení pro sledování kůrovcových aktivit v lesních porostech v libovolné části roku bez ohledu na povětrnostní podmínky za účelem předcházení kalamitních stavů v lesních porostech a pro cílenou likvidaci ohnisek napadení lesních porostů kůrovcem v řádu jednotek stromů.The technical solution concerns a sensing device for monitoring bark beetle activities in forest stands in any part of the year, regardless of weather conditions, in order to prevent catastrophic conditions in forest stands and for the targeted elimination of foci of bark beetle infestation in forest stands in the order of tree units.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

V poslední dekádě panovalo v České republice výrazně teplé a suché počasí, které výrazně přispělo k rozvoji kůrovcové kalamity. Kůrovcová kalamita se postupně rozšířila ze severní a střední Moravy přes Vysočinu do jižních, středních a severních Čech. Na rozpadu smrkových porostů ve vyjmenovaných oblastech se podílejí především druhy lýkožrout smrkový, lýkožrout severský, které místy doprovází lýkožrout lesklý. Všechny uvedené druhy lýkožrouta jsou dle české legislativy považovány za kalamitní. S nástupem kůrovcové kalamity a se změnou kůrovcových aktivit vlivem teplejšího a suchého počasí stávající metody sledování kůrovcových aktivit v lesních porostech již nejsou dostatečné.In the last decade, the Czech Republic experienced significantly warm and dry weather, which significantly contributed to the development of bark blight. The Kůrovec calamity gradually spread from northern and central Moravia through Vysočina to southern, central and northern Bohemia. The species Spruce gobbler, Northern gobbler, which are sometimes accompanied by the glossy gobbler, contribute to the breakdown of spruce stands in the mentioned areas. According to the Czech legislation, all of the mentioned species of gorse are considered calamitous. With the onset of the bark beetle calamity and the change in bark beetle activities due to warmer and drier weather, the existing methods of monitoring bark beetle activities in forest stands are no longer sufficient.

Mezi známé a hojně používané metody sledování kůrovcových aktivit patří kontrola závrtů, kontrola drtinek a otrávené lapáky.Among the well-known and widely used methods of monitoring bark beetle activities are the inspection of sinkholes, inspection of crumbs and poisoned traps.

První uvedenou známou metodou sledování kůrovcových aktivit v lesních porostech je kontrola drtinek, které po napadení stromu lýkožrouti vyhrnují ze závrtů. Drtinky tíhovým působením padají k patě kmene stromu, kde se jich při silném napadení nachází pozorovatelná vrstva, mnohdy i o průměrné síle 1 cm. Na druhou stranu v případě deštivého, či větrného, počasí je způsob sledování kůrovcových aktivit velice ztížen tím, že dojde k odplavení, nebo k odvanutí, drtinek do lesní hrabanky. Tato metoda je nevýhodná rovněž u stromů napadených ve výškách, kdy dojde při pádu drtinek k jejich rozptylu do okolí i za klidných povětrnostních podmínek.The first mentioned known method of monitoring bark beetle activities in forest stands is the inspection of the crumbs that the sycamores dig up from their holes after attacking a tree. Under the influence of gravity, the crumbs fall to the base of the tree trunk, where there is an observable layer, often with an average thickness of 1 cm, in case of a strong attack. On the other hand, in the case of rainy or windy weather, the method of monitoring the activities of bark beetles is very difficult because the debris will be washed away or blown away into the forest rake. This method is also disadvantageous for trees attacked at heights, when crumbs fall and scatter into the surroundings even in calm weather conditions.

Druhá z uvedených známých metod, a to kontrola závrtů, se považuje za nejúčinnější ochranu. Kontrola závrtů se provádí tak, že lesník provádí vyhledávání napadených stromů pochůzkou v porostu, načež napadené stromy čeká jejich včasná asanace. V přiděleném sektoru lesníci kontrolují pohledem u vybraných stromů existenci závrtů lýkožroutů ve vyšších partiích stromů cca 3 m až 8 m. Z důvodu sledování vyšších partií stromů jsou při této metodě využívány dalekohledy.The second of the listed known methods, namely sinkhole control, is considered the most effective protection. The control of sinkholes is carried out by the forester searching for infested trees by walking through the stand, after which the infested trees await their timely remediation. In the assigned sector, foresters visually check selected trees for the existence of gorse burrows in the higher parts of the trees, approx. 3 m to 8 m. To monitor the higher parts of the trees, binoculars are used in this method.

Nevýhody této známé metody vyhledávání závrtů spočívají v tom, že k jejímu provádění musejí být dobré světelné podmínky, a to nejen pro optiku dalekohledu, ale také musí být možné dohlédnout na pozorovanou partii stromu přes větve. Využití dalekohledů je tedy efektivní zejména u stromů stojících na okraji lesního porostu, aby si mohl lesník poodstoupit a hledat skulinu mezi větvemi. V lesním prostu, zejména v mladých hustých a stinných lesích, je nasazení dalekohledu téměř nemožné. Navíc rozpoznání závrtů vyžaduje od lesníka určitou zkušenost, takže není možné vyloučit i faktor lidské chyby. To přináší nejistotu při určení napadených stromů, přičemž z důvodu prevence může být v případě pochyb rozhodnuto o preventivní těžbě, která nezřídka bývá zbytečná z důvodu likvidace nenapadených vzrostlých stromů, které posléze v lesním porostu a v krajině chybějí.The disadvantages of this well-known method of searching for sinkholes consist in the fact that for its implementation there must be good lighting conditions, not only for the optics of the telescope, but it must also be possible to see the observed part of the tree through the branches. The use of binoculars is therefore particularly effective for trees standing at the edge of the forest, so that the forester can step back and look for a gap between the branches. In the forest plain, especially in young dense and shady forests, it is almost impossible to use binoculars. In addition, the recognition of sinkholes requires a certain experience from the forester, so it is not possible to exclude the factor of human error. This brings uncertainty in the identification of infested trees, and for the sake of prevention, in case of doubt, a decision can be made on preventive felling, which is often unnecessary due to the disposal of uninfested mature trees, which are subsequently missing from the forest stand and the landscape.

K neprospěchu uvedené metody dále přispívá skutečnost, že díky teplejšímu počasí se kůrovcové aktivity přemisťují hlouběji do lesních porostů, které nejsou příliš osvětlovány denním světlem. Navíc nově příchozí druhy lýkožroutů se z hlediska závrtů projevují různě a také napadají mnohemAnother disadvantage of the mentioned method is the fact that, thanks to the warmer weather, bark beetle activities move deeper into the forest stands, which are not very illuminated by daylight. In addition, the newly arrived species of gorse eaters manifest themselves differently from the point of view of sinkholes and also attack a lot

- 1 CZ 36978 U1 mladší stromy, než tomu bývalo dříve. Přičemž porost mladých stromů je zpravidla velice hustý a přímým pohledem ze země neprohlédnutelný.- 1 CZ 36978 U1 younger trees than it used to be. At the same time, the growth of young trees is usually very dense and cannot be seen directly from the ground.

Pro neprospěch obou výše uvedených metod hovoří také skutečnost, že část populace lýkožroutů je aktivní ještě těsně před jejich zimováním, kdy v podzimním a v posléze zimním počasí nejsou sledované závrty a drtinky oné části populace lýkožroutů dobře viditelné.The disadvantage of both of the above-mentioned methods is also the fact that part of the population of goshawks is active just before their hibernation, when in the autumn and later winter weather the observed burrows and debris of that part of the goshawk population are not clearly visible.

Poslední v řadě uváděnou metodou sledování kůrovcových aktivit jsou stojící otrávené lapáky. Toto opatření je používáno za účelem koncentrace významného množství populace kůrovců na předem připraveném místě, ze kterého je možné napadené stromy rychle a bezpečně asanovat. Při této metodě jsou využívány především mýtní porosty, takže ekonomická škoda je minimalizována. Tato velmi účinná metoda spočívá v tom, že se nanese kontaktní insekticid na kmen živého stromu do výšky zhruba 5 m až 10 m. Na takto připravený strom jsou následně umístěny feromonové odparníky k lákání lýkožroutů.The last mentioned method of monitoring bark beetle activities is standing poisoned traps. This measure is used in order to concentrate a significant amount of the bark beetle population in a pre-prepared location from which the infested trees can be cleaned quickly and safely. In this method, mainly toll fields are used, so the economic damage is minimized. This very effective method consists in applying a contact insecticide to the trunk of a living tree up to a height of approximately 5 m to 10 m. Pheromone vaporizers are then placed on the tree prepared in this way to attract gophers.

Ačkoliv vlivem působení insekticidu zůstává ošetřená část kmene nenapadená, může eventuálně k náletu dojít v neošetřených partiích stromu. Protože není možné riskovat vyrojení kůrovce ze stromů použitých na otrávené lapáky, jsou i tyto stromy asanovány, ačkoliv mohou být v pořádku, a není možné je využívat opakovaně. Tím vzniká škoda jak ekonomická, tak z pohledu lesního porostu i škoda generační.Although the treated part of the trunk remains uninfested due to the action of the insecticide, an infestation may eventually occur in untreated parts of the tree. Since it is not possible to risk bark beetle swarming from trees used for poisoned traps, these trees are also sanitized, although they may be fine, and it is not possible to use them repeatedly. This causes damage both economically and from the point of view of the forest cover, as well as generational damage.

Doposud chyběla efektivní metoda a zařízení pro sledování kůrovcové aktivity, které by předcházely kalamitnímu rojení, které by dokázaly rozeznat stromy k asanaci a stromy určené k zachování v lesním porostu, a které by svojí přesností snížily dopady z pohledu ekonomické stránky věci, z pohledu přirozené regenerace lesa a z pohledu estetické stránky lesního porostu.So far, there has been a lack of an effective method and equipment for monitoring bark beetle activity that would prevent catastrophic swarming, that would be able to distinguish between trees for remediation and trees intended for preservation in the forest stand, and that would reduce the impacts from the point of view of the economic side of the matter, from the point of view of natural regeneration of the forest and from the point of view of the aesthetic side of the forest cover.

Výše popsanou situaci změnil vynález uvedený v přihlášce vynálezu CZ 2021-514, který umožňuje nasnímat kůru zkoumaného stromu i v jeho vyšších partiích i za jinak nepříznivých podmínek, aby pořízený kamerový záznam mohl být vyhodnocen odborníkem, či pomocí vyhodnocovacího softwaru. Vynález prezentuje nosič kamery, který vyzvedne pomocí lidské práce kameru podél kmene zkoumaného stromu do jeho vyšších partií, přičemž kamerový záznam kůry kmene zkoumaného stromu je distribuován k vyhodnocení.The situation described above was changed by the invention presented in the invention application CZ 2021-514, which allows the bark of the examined tree to be photographed even in its higher parts, even under otherwise unfavorable conditions, so that the recorded camera footage can be evaluated by an expert or with the help of evaluation software. The invention presents a camera carrier that lifts the camera along the trunk of the examined tree to its higher parts with the help of human labor, while the camera recording of the bark of the trunk of the examined tree is distributed for evaluation.

Nevýhody výše uvedeného zařízení spočívají v tom, že při vyzdvihování nosiče kamery vzhůru podél kmene zkoumaného stromu se mění vzdálenost objektivu kamery od kůry zkoumaného stromu, zejména ve vyšších výškách, kdy i malá odchylka u paty kmene zkoumaného stromu vychýlí nosič na vysunuté tyči o velkou vzdálenost. Tím vzniká poměrně dost kamerového záznamu, který není vyhodnocován, nebo který zahrnuje pouze malou plochu povrchu kmene zkoumaného stromu.The disadvantages of the above device are that when lifting the camera carrier up along the trunk of the tree under investigation, the distance of the camera lens from the bark of the tree under investigation changes, especially at higher heights, when even a small deviation at the base of the trunk of the tree under investigation will deflect the carrier on the extended pole by a large distance . This creates quite a lot of camera footage that is not evaluated, or that includes only a small area of the surface of the examined tree trunk.

Úkolem technického řešení je zdokonalení řešení z přihlášky vynálezu CZ 2021-514, a vytvoření zařízení, které by dokázalo udržovat konstantní vzdálenost od kmene zkoumaného stromu, a tím by umožnilo pořizovat méně balastního kamerového záznamu.The task of the technical solution is to improve the solution from the invention application CZ 2021-514, and to create a device that would be able to maintain a constant distance from the trunk of the tree being examined, and thus would enable less ballast camera footage to be taken.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Vytčený úkol je vyřešen pomocí zařízení pro sledování kůrovcových aktivit v lesních porostech podle následně uvedeného technického řešení.The set task is solved using a device for monitoring bark beetle activities in forest stands according to the technical solution mentioned below.

Snímací zařízení podle technického řešení je sestaveno z alespoň jedné kamery pro pořizování kamerového záznamu, dále z nosiče kamery pro vynesení kamery k vyšším partiím kmene zkoumaného stromu, přičemž je nosič nasazen na teleskopické tyči pro jeho manuální zdvihání směrem ke koruně stromu.The recording device according to the technical solution is composed of at least one camera for making a video recording, then a camera carrier for bringing the camera to the higher parts of the trunk of the tree being examined, while the carrier is mounted on a telescopic rod for its manual lifting towards the crown of the tree.

- 2 CZ 36978 U1- 2 CZ 36978 U1

Podstata vynalezeného snímacího zařízení spočívá v tom, že je nosič opatřen vodicím kolečkem, jehož úkolem je se odvalovat po kmeni stromu, čímž je udržována konstantní vzdálenost mezi nosičem, kamerou a kmenem zkoumaného stromu. Díky vodícímu kolečku nemůže nastat situace, že by se nosič s kamerou opřely o kmen stromu, a tím by došlo k vyplnění zorného pole kamery jen malým úsekem povrchu stromu. Navíc vodící kolečko poskytuje bod opory, čímž usnadňuje zvedání podél stromu nahoru, a tím je tato činnost méně namáhavá pro obsluhu.The essence of the invented sensing device is that the carrier is equipped with a guide wheel whose task is to roll along the tree trunk, thus maintaining a constant distance between the carrier, the camera and the trunk of the tree being examined. Thanks to the guide wheel, a situation cannot arise where the carrier with the camera would lean against the trunk of a tree, which would fill the field of view of the camera with only a small section of the tree's surface. In addition, the guide wheel provides a fulcrum, making it easier to lift up along the tree, making the operation less strenuous for the operator.

Výhody vynalezeného snímacího zařízení spočívají v tom, že zařízení je z pohledu komponentů konstrukčně relativně jednoduchou skládačkou, takže jeho výrobní a provozní náklady umožní jeho masové nasazení pro záchranu lesních porostů. Nasazení zařízení si bude moci dovolit v podstatě každý majitel lesního prostu, přičemž je možné kameru s mikropočítačem spárovat s vlastními uživatelskými zobrazovacími prostředky, zejména s vlastními mobily, tablety a počítači. Rovněž je výhodné zvedání kamery podél kmene zkoumaného stromu směrem ke koruně, protože zvedání pomocí teleskopicky výsuvného nosiče je tiché, čímž neruší lesní zvěř, spolehlivé, robustní, a není to v zásadě limitováno povětrnostními podmínkami.The advantages of the invented sensing device lie in the fact that the device is a relatively simple puzzle in terms of components, so its production and operating costs will allow its mass deployment to save forest stands. Basically, every forest owner will be able to afford to deploy the device, while it is possible to pair the camera with a microcomputer with the user's own display devices, especially with their own mobile phones, tablets and computers. It is also advantageous to raise the camera along the trunk of the examined tree towards the crown, because the raising by means of a telescopically extendable carrier is silent, thus does not disturb forest animals, reliable, robust, and is basically not limited by weather conditions.

Je výhodné, že kamera je vestavěna do nosiče. Nosič tvoří kryt kamery, který ji chrání před mechanickým poškozením a vnějšími vlivy, jako je prach a vlhkost.It is advantageous that the camera is built into the carrier. The carrier forms a cover for the camera, which protects it from mechanical damage and external influences such as dust and moisture.

Dále je výhodné, pokud vodící kolečko je odnímatelné od nosiče v podobě odnímatelného modulu. To usnadňuje transport snímacího zařízení, dále jeho servis, či nastavování. Současně je výhodné, pokud je možné nastavit velikost úhlu sevřeného mezi nosičem a vodícím kolečkem, a dále vzdálenost konce vodícího kolečka od nosiče. Obě nastavění slouží především k tomu, aby vodící kolečko nezasahovalo do zorného pole kamery snímacího zařízení, které se tím pádem může libovolně nastavovat.Furthermore, it is advantageous if the guide wheel is removable from the carrier in the form of a removable module. This facilitates the transport of the sensing device, as well as its servicing and adjustment. At the same time, it is advantageous if it is possible to set the size of the angle formed between the carrier and the guide wheel, as well as the distance between the end of the guide wheel and the carrier. Both settings serve primarily to ensure that the guide wheel does not interfere with the field of view of the camera of the sensing device, which can therefore be adjusted as desired.

Rovněž je výhodné, pokud je vodící kolečko odpružené, aby kamerový záznam byl plynulý bez zkreslení od otřesů vodícího kolečka odvalujícího se po nerovném povrchu kůry kmene stromu.It is also advantageous if the guide wheel is sprung so that the camera footage is smooth without distortion from the jolts of the guide wheel rolling over the uneven surface of the bark of the tree trunk.

Zařízení je vhodné pro obsluhu z řad brigádníků, kteří nemusejí znát znaky kůrovcových aktivit, kteří nebývají příliš opatrní při manipulaci a mohou zavazovat o větve, či by s nosičem kamery kývali, a tím by napomáhali k pořizování balastního kamerového záznamu, z něhož by vyhodnocování stavu kůrovcové aktivity na zkoumaném stromě bylo těžko stanovitelné. Všechny tyto praktické problémy technického řešení řeší pomocí technického znaku vodícího kolečka. Zařízení přináší ekonomické výhody, kdy díky jeho nasazení si mohou lesní porosty udržet zdravé statné stromy, nebo kdy jsou ještě mladé stromy ušetřeny od preventivní těžby.The device is suitable for part-time workers who do not need to know the signs of bark beetle activities, who are not very careful when handling and can bind on branches or swing the camera carrier, thus helping to take a ballast camera recording, from which the evaluation of the condition would be bark beetle activity on the examined tree was difficult to determine. All these practical problems of the technical solution are solved with the help of the technical sign of the guide wheel. The device brings economic benefits when, thanks to its deployment, forest stands can maintain healthy sturdy trees, or when young trees are spared from preventive logging.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Uvedené technického řešení bude blíže objasněno na následujících vyobrazeních, kde:The mentioned technical solution will be explained in more detail in the following illustrations, where:

obr. 1 znázorňuje blokové schéma systému pro provádění způsobu sledování kůrovcových aktivit, obr. 2 znázorňuje model snímacího zařízení s vodícím kolečkem, obr. 3 znázorňuje různé varianty nastavení vzdálenosti a naklonění vodícího kolečka snímacího zařízení od nosiče.Fig. 1 shows a block diagram of the system for carrying out the method of monitoring bark beetle activities, Fig. 2 shows a model of the sensing device with a guide wheel, Fig. 3 shows different variants of setting the distance and inclination of the guiding wheel of the sensing device from the carrier.

Příklad uskutečnění technického řešeníAn example of the implementation of a technical solution

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění technického řešení jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení technického řešení na uvedené příklady.It is understood that the following described and shown specific cases of implementation of the technical solution are presented for illustration, not as a limitation of the technical solution to the examples given.

- 3 CZ 36978 U1- 3 CZ 36978 U1

Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním technického řešení, která jsou zde popsána.Those skilled in the art will find or be able to ascertain, using routine experimentation, a greater or lesser number of equivalents to the specific implementations of the technical solution described herein.

Pracovník, ať už odborník, či brigádník, se před začátkem sledování kůrovcových aktivit v lesním porostu vybaví snímacím zařízením. Snímací zařízení je ve složeném stavu teleskopická tyč 16 z několika segmentů zasunutých do sebe, která je na jednom konci opatřena úchopovou plochou pro ruce a na druhém konci je zasunuta do nosiče 1 kamery 2. Nosič 1 musí být z pevných a lehkých materiálů, aby jej obsluha snadno unesla, dokázala s jeho pomocí vyzdvihnout kameru 2 podél kmene zkoumaného stromu do jeho vyšších partií, ideálně až do výšky 12 m od úrovně terénu. Na nosiči 1 je drážka pro zasunutí modulu vodícího kolečka 15. Modul vodícího kolečka 15 je opatřen stavěcími šrouby pro nastavování sklonu vůči nosiči 1 kamery 2, a dále pro nastavování přesahu vodícího kolečka 15, tedy pro nastavení vzdálenosti kamery 2 od kmene zkoumaného stromu. Vodící kolečko 15 nezasahuje do zorného pole kamery 2. Model snímacího zařízení je znázorněn na obr. 2 a ukázka různého nastavení vzdálenosti a sklonu vodícího kolečka 15 je zobrazena na obr. 3. Vodící kolečko 15 má osu otáčení usazenou v odpruženém držáku, aby při přejezdu nerovností neodskakovalo od kmene stromu. Odborník bude schopen navrhnout celou paletu dalších rutinních inženýrských řešení, jak upevnit vodící kolečko 15 k nosiči 1.The worker, whether an expert or a part-time worker, equips himself with a sensing device before starting to monitor bark beetle activities in the forest stand. In the folded state, the sensing device is a telescopic rod 16 of several segments inserted into each other, which at one end is equipped with a grip surface for the hands and at the other end is inserted into the carrier 1 of the camera 2. The carrier 1 must be made of strong and light materials so that it the operator easily carried, with its help, they were able to raise camera 2 along the trunk of the examined tree to its higher parts, ideally up to a height of 12 m from the ground level. The carrier 1 has a groove for inserting the guide wheel module 15. The guide wheel module 15 is equipped with adjusting screws for adjusting the inclination to the carrier 1 of the camera 2, and also for setting the overlap of the guide wheel 15, i.e. for setting the distance of the camera 2 from the trunk of the examined tree. The guide wheel 15 does not interfere with the field of view of the camera 2. A model of the sensing device is shown in Fig. 2, and an example of different settings of the distance and inclination of the guide wheel 15 is shown in Fig. 3. unevenness did not bounce off the tree trunk. The expert will be able to design a whole range of other routine engineering solutions for fixing the guide wheel 15 to the carrier 1.

V rámci snímacího zařízení je kamera 2 vestavěna do nosiče 1, který tvoří pouzdro, mající funkci krytu před mechanickým poškozením (nárazy o větvě) kamery 2, a dále i proti působení vnějších vlivů, jako je vlhkost, prach, pyl atp. Nosič 1 je vytištěn pomocí 3D tisku přesně podle komponentů kamery 2, aby vše do sebe řádně zapadlo.As part of the sensing device, the camera 2 is built into the carrier 1, which forms a case, which has the function of protecting the camera 2 against mechanical damage (bumps on a branch), as well as against external influences such as moisture, dust, pollen, etc. The carrier 1 is 3D printed exactly according to the components of the camera 2 so that everything fits together properly.

Kamera 2 je v rámci vynalezeného snímacího zařízení integrována s mikropočítačem 6, aby společně s ním vytvořila jeden celek, a aby se mohla propojit s uživatelským zobrazovacím prostředkem 4, kterým je např. osobní chytrý telefon, či tablet, atp. Obsluha si vybere variantu bezdrátové komunikace mezi uživatelským zobrazovacím prostředkem 4 a kamerou 2 s mikropočítačem 6, např. Wi-Fi technologii, vytvoří síťové propojení a posléze může s kamerou 2 s mikropočítačem 6 pracovat přes svůj uživatelský zobrazovací prostředek 4.The camera 2 is integrated with the microcomputer 6 as part of the invented sensing device to form a single unit together with it, and to be able to connect to the user's display device 4, which is, for example, a personal smartphone or tablet, etc. The operator selects a variant of wireless communication between the user display device 4 and the camera 2 with the microcomputer 6, e.g. Wi-Fi technology, creates a network connection and can then work with the camera 2 with the microcomputer 6 via his user display device 4.

Následně pracovník přistoupí k patě kmene zkoumaného stromu. U paty kmene zkoumaného stromu stojí tak, aby byl schopen zvedat kameru 2 vysouváním segmentů teleskopické tyče 16 s nosičem 1 vzhůru ke koruně, přičemž se vyhýbá větvím. Vodící kolečko 15 udržuje konstantní vzdálenost od kmene zkoumaného stromu. V průběhu stoupání a klesání je kamera 2 aktivní a pořizuje kamerový záznam. Pracovník, aby pokryl celý povrch kmene zkoumaného stromu, žádá-li si to situace musí tento postup opakovat postupně podél celého obvodu kmene zkoumaného stromu, dokud nedostane do záběru kamerového záznamu všechen povrch kmene.Subsequently, the worker approaches the base of the trunk of the examined tree. At the base of the trunk of the tree under investigation, he stands so as to be able to raise the camera 2 by extending the segments of the telescopic rod 16 with the carrier 1 upwards towards the crown, avoiding the branches. The guide wheel 15 maintains a constant distance from the trunk of the examined tree. During ascent and descent, camera 2 is active and takes a camera recording. In order to cover the entire surface of the trunk of the examined tree, if the situation requires it, the worker must repeat this procedure gradually along the entire perimeter of the trunk of the examined tree, until he gets the entire surface of the trunk in the frame of the camera recording.

Kamerový záznam je vyhodnocován tak, že jej odborník sleduje přímo na místě, aby posoudil kůrovcové aktivity, nebo je kamerový záznam vyhodnocen strojově. Kamerový záznam může běžet jako živý přenos, nebo může být vyvolán k zobrazení později po nasnímání. Pokud vyhodnocuje kamerový záznam odborník, může na svém uživatelském zobrazovacím prostředku 4 záznam posouvat zpět a vpřed, může jej pozastavovat (tzv. zamrznutí obrazu), vytvářet detaily, pořizovat z něj fotografie, vkládat měřítka, značky atp. Navíc může pokynem aplikaci měnit vlastnosti zobrazení záznamu, např. vytvořit negativ pro zvýraznění znaků kůrovcových aktivit za zhoršených světelných podmínek, zvýraznit jen některé barvy, zobrazit invertovaný obraz při pořizování záznamu za špatného osvětlení, či za jasného světla ponechat klasické RGB zobrazení. Všechny tyto možnosti, jak kamerový záznam zpracovávat před vyhodnocením je možné softwarově naprogramovat v rámci aplikace, aby procesor 8 mikropočítače 6 kamerový záznam před zobrazením upravil dle požadavku. Dále je možné naprogramovat do aplikace provozované v mikropočítači 6 různé barevné filtry a módy, jako jsou stupně šedi, zobrazení sépie, obarvení obrazu atp., či naprogramovat nástroje pro vyvážení bílé, pro redukci šumu, či pro redukci objektivu. Kromě úprav zobrazení záznamu, dokáže aplikace provozovaná v mikropočítači ovládat chod kamery 2, např. upravením kvality obrazu, nastavením jasu, kontrastu, či saturace.Camera footage is evaluated by having an expert observe it on site to assess bark beetle activities, or the camera footage is evaluated by machine. Camera footage can run as a live stream or be recalled for viewing later after capture. If an expert evaluates the camera recording, he can move the recording backwards and forwards on his user display device 4, pause it (so-called image freezing), create details, take photos from it, insert scales, markers, etc. In addition, you can instruct the application to change the display properties of the recording, e.g. create a negative to highlight the signs of bark beetle activities in low-light conditions, highlight only some colors, display an inverted image when recording in poor lighting, or leave the classic RGB display in bright light. All of these options for processing the camera footage before evaluation can be programmed in software within the application so that the processor 8 of the microcomputer 6 adjusts the camera footage as required before display. It is also possible to program various color filters and modes, such as grayscale, sepia display, image coloring, etc., into the application running in the microcomputer 6, or to program tools for white balance, noise reduction, or lens reduction. In addition to editing the display of the recording, the application running in the microcomputer can control the operation of the camera 2, e.g. by adjusting the image quality, setting the brightness, contrast, or saturation.

- 4 CZ 36978 U1- 4 CZ 36978 U1

Všechno snažení, jak zaznamenat co nejvíce kvalitní záznam posléze usnadňuje proces vyhodnocení obsahu na záznamu, ať už okem lesníka, tak či pomoci programu s umělou inteligencí.All efforts to record as much quality footage as possible ultimately facilitate the process of evaluating the content of the footage, either with the eye of a forester or with the help of an artificial intelligence program.

Alternativně, nebo i současně, je kamerový záznam v podobě digitalizovaných dat strojově v mikropočítači 6 vyhodnocen. Mikropočítač 6 hledá podobnosti a vztahy mezi jednotlivými pixely kamerového záznamu, které porovnává s empiricky ověřenými a zaznamenanými znaky kůrovcových aktivit. Pokud dojde k nalezení shody s empiricky pořízeným záznamem, je zřejmé, že je přítomná stejná kůrovcová aktivita. Přesnost strojového vyhodnocení vzrůstá s velikostí databáze 5 empiricky získaných znaků kůrovcových aktivit. Databáze 5 znaků kůrovcových aktivit může být uložena lokálně v mikropočítači, nebo může být na vzdáleném serveru 14. Mikropočítač 6 komunikuje se vzdáleným serverem 14 např. pomocí technologie mobilních operátorů, která umožnuje bezdrátový přenos dat.Alternatively, or at the same time, the camera recording in the form of digitized data is machine-evaluated in the microcomputer 6. Microcomputer 6 looks for similarities and relationships between individual pixels of the camera recording, which it compares with empirically verified and recorded signs of bark beetle activities. If a match is found with the empirically obtained record, it is clear that the same bark beetle activity is present. The accuracy of the machine evaluation increases with the size of the database of 5 empirically obtained signs of bark beetle activities. The database 5 of signs of bark beetle activities can be stored locally in the microcomputer, or it can be on the remote server 14. The microcomputer 6 communicates with the remote server 14, for example, using the technology of mobile operators, which enables wireless data transmission.

Umělá inteligence vychází z modelu neuronové sítě, která je vytvořena na základě dostatečného množství dat, které slouží k učení sítě. Z dostatečně naučené neuronové sítě se potom vytvořený model (pracovně vyhodnocovací softwarový modul 3) aplikuje pomocí matice do mikropočítače 6 s kamerou 2 a posléze provozovaná aplikace vše ostatní zajišťuje automaticky. Základní umělá inteligence, která byla použita v rámci technického řešení, dokáže provádět automatické identifikace závrtů (změření průměru, četnosti, vzájemné vzdálenosti) a podle jejich tvaru a velikosti pak provést identifikaci konkrétního škůdce. V současné době probíhá intenzivní práce na rozšíření dovedností umělé inteligence, které však ještě nejsou připraveny k veřejné publikaci.Artificial intelligence is based on a neural network model, which is created based on a sufficient amount of data that is used to learn the network. From the sufficiently learned neural network, the created model (work evaluation software module 3) is then applied using a matrix to the microcomputer 6 with camera 2, and the subsequently operated application ensures everything else automatically. Basic artificial intelligence, which was used as part of the technical solution, can perform automatic identification of sinkholes (measurement of diameter, frequency, mutual distance) and, based on their shape and size, identify a specific pest. Intensive work is currently underway to extend the AI skills, but they are not yet ready for public publication.

Pracovník obchází jednotlivé stromy v lesním prostu a monitoruje kůrovcové aktivity. Ke každému prozkoumanému stromu se kromě záznamu o kůrovcových aktivitách uloží také identifikační číslo, jeho přesná zeměpisná poloha, např. GPS souřadnice, a informace o druhu stromu, odhadované stáří, výška atp. Prakticky vše, co může být relevantní k plánování proti kalamitních operací, či k výzkumu vývoje kalamity v lesním porostu.The worker goes around individual trees in the forest canopy and monitors bark beetle activities. For each examined tree, in addition to a record of bark beetle activities, an identification number, its exact geographic location, e.g. GPS coordinates, and information about the tree species, estimated age, height, etc. are stored. Practically everything that can be relevant to the planning of anti-calamity operations, or to the research of the development of calamity in the forest stand.

Blokové schéma systému je znázorněno na obr. 1. Jak je z blokového schéma patrné, kamera 2 a mikropočítač 6 tvoří jeden celek. Kamera 2 je optická kamera s vyměnitelným objektivem, aby bylo možné např. vyměnit standardní objektiv za širokoúhlý atp. Kamera 2 pořizuje záznam v digitální podobě, přičemž data jsou v „surovém“ stavu a musejí být zpracována v procesoru 8. Kamera 2 je do mikropočítače 6 připojena přes sběrnici 7, která má dostatečnou propustnost pro přenos dat. Kamera 2 pořizuje záznam v různých rozlišeních, která je možné zvolit. Mezi nejčastěji volená rozlišení patří QQVGA - 160x120, HQVGA - 240x176, QVGA - 320x240,The block diagram of the system is shown in Fig. 1. As can be seen from the block diagram, the camera 2 and the microcomputer 6 form a single unit. Camera 2 is an optical camera with an interchangeable lens, so that it is possible, for example, to replace the standard lens with a wide-angle one, etc. Camera 2 records in digital form, while the data is in a "raw" state and must be processed in processor 8. Camera 2 is connected to microcomputer 6 via bus 7, which has sufficient bandwidth for data transmission. Camera 2 records in different resolutions that can be selected. The most frequently chosen resolutions include QQVGA - 160x120, HQVGA - 240x176, QVGA - 320x240,

CIF - 400x296, VGA - 640x480, SVGA - 800x600, XGA - 1024x768, SXGA - 1280x1024, UXGA - 1600x1200, kde čísla prezentují počet řádků a sloupců pixelů.CIF - 400x296, VGA - 640x480, SVGA - 800x600, XGA - 1024x768, SXGA - 1280x1024, UXGA - 1600x1200, where the numbers present the number of rows and columns of pixels.

Mikropočítač 6 zahrnuje procesor 8, kterým může být např. dvoujádrový ESP32, ale odborník bude schopen navrhnout další alternativy čipů procesoru 8. Procesor 8 vykonává instrukce obsažené v softwaru, přičemž instrukce obsahují pokyny, jak zpracovat surová data kamerového záznamu, co v datech hledat, jak data filtrovat, atp. Dále procesor 8 upravuje chod podle instrukcí přijatých ze strany obsluhy, např. zvýraznění barev, pořízení snímku, vložení značky atp. Aplikace provozovaná v mikropočítači 6 slouží pro ovládání a nastavování kamery 2 a běží tedy přímo v kameře. Uživatelský prostředek 4 je pouze zobrazovací a komunikační nástroj, který se připojuje k aplikaci. Odborník dokáže aplikaci programátorský upravit, rozšířit, či dokonce zredukovat.The microcomputer 6 includes a processor 8, which may be, for example, a dual-core ESP32, but one skilled in the art will be able to design other chip alternatives to the processor 8. The processor 8 executes instructions contained in software, the instructions containing instructions on how to process the raw camera data, what to look for in the data, how to filter data, etc. Further, the processor 8 adjusts the operation according to the instructions received from the operator, e.g. highlighting colors, taking a picture, inserting a mark, etc. The application running in the microcomputer 6 is used for controlling and setting the camera 2 and therefore runs directly in the camera. The user device 4 is only a display and communication tool that connects to the application. An expert can modify, expand or even reduce the application as a programmer.

Nedílnou součástí mikropočítače 6 je datové úložiště 9, které má za úkol uchovávat data pro jejich pozdější vyvolání. Na datovém úložišti 9 se nachází vyhodnocovací softwarový modul 3, který obsahuje instrukce pro zpracování kamerového záznamu, dále databáze 5 znaků kůrovcových aktivit, jejíž záznamy se porovnávají s obsahem kamerového záznamu pro vyhledávání shody, dále řídicí softwarový modul 12, který řídí činnost systému a dále umožňuje promítat ovládací rozhraní obsluze na jejím uživatelském zobrazovacím prostředku 4. A v neposlední řadě lokální databázeAn integral part of the microcomputer 6 is the data storage 9, which has the task of storing data for later retrieval. On the data storage 9 there is an evaluation software module 3, which contains instructions for processing the camera recording, a database 5 of signs of bark beetle activities, the records of which are compared with the content of the camera recording to search for a match, a control software module 12, which controls the operation of the system, and more allows to project the operator's control interface on its user display device 4. And last but not least, the local database

- 5 CZ 36978 U1 pro archivaci výsledků sledování kůrovcových aktivit jednotlivých zkoumaných stromů, včetně zápisu jejich polohy, typu, stáří atp., jak již bylo zmiňováno.- 5 CZ 36978 U1 for archiving the results of monitoring the bark beetle activities of individual examined trees, including recording their location, type, age, etc., as already mentioned.

Další součástí mikropočítače 6 je komunikační modul 10 a napájecí modul 11. Komunikační modul 10 je uzpůsoben pro komunikaci v rámci alespoň jedné technologie Wi-Fi, a/nebo technologie Bluetooth, a/nebo technologie sítí mobilních operátorů, např. 4G nebo 5G. Úkolem komunikačního modulu je navázat stabilní bezdrátové spojení s uživatelským zobrazovacím prostředkem 4, nebo se vzdáleným serverem 14, např. cloudové úložiště pro zálohování, server ministerstva zemědělství, server výzkumné instituce s externí databází 5 znaků kůrovcových aktivit atp.Another part of the microcomputer 6 is the communication module 10 and the power supply module 11. The communication module 10 is adapted for communication within at least one Wi-Fi technology, and/or Bluetooth technology, and/or mobile operator network technology, e.g. 4G or 5G. The task of the communication module is to establish a stable wireless connection with the user display device 4 or with a remote server 14, e.g. a cloud storage for backup, a server of the Ministry of Agriculture, a server of a research institution with an external database 5 of signs of bark beetle activities, etc.

Napájecí modul 11 slouží k zásobování systému elektrickou energií, tedy kromě uživatelského zobrazovacího prostředku 4, který má vlastní zdroj elektrické energie. Napájecí modul 11 je opatřen Li-Ion akumulátory, alespoň dvěma, které je možné opakovaně dobíjet elektrickou energií. Současně s tím musí být přítomen systém, který chrání akumulátory před úplným vybitím, či před přebitím elektrickou energií, zkratka BMP.The power supply module 11 serves to supply the system with electrical energy, i.e. in addition to the user display device 4, which has its own source of electrical energy. The power supply module 11 is equipped with Li-Ion accumulators, at least two of which can be repeatedly recharged with electricity. At the same time, there must be a system that protects the accumulators from being completely discharged or from being overcharged with electrical energy, BMP for short.

Co se týče zobrazovacího uživatelského prostředku 4, tak ten je zpravidla opatřen internetovým prohlížečem. Toho je využito, neboť po navázaní bezdrátového spojení se kamera 2 s mikropočítačem 6 chovají jako server počítačové sítě, ke kterému je možné se připojit pomocí IP adresy a IP protokolu. Jedná se o zavedené komunikační řešení, takže pro vynalezený systém není potřeba vyvíjet žádné nové typy spojení. Navíc IP protokol umožňuje připojení vzdáleného serveru 14, pokud je umožněn přenos dat přes síť mobilního operátora.As for the display user device 4, it is usually provided with an Internet browser. This is used because after establishing a wireless connection, the camera 2 with the microcomputer 6 behaves like a computer network server to which it is possible to connect using an IP address and an IP protocol. This is an established communication solution, so there is no need to develop any new types of connections for the invented system. In addition, the IP protocol allows the remote server 14 to be connected, if data transmission via the mobile operator's network is enabled.

Mikropočítač 6 může být opatřen prostředkem pro určování zeměpisné polohy. Takových systému je více druhů (GPS, Galileo, GLONASS) a všechny jsou použitelné pro určení zeměpisné polohy zkoumaného stromu.The microcomputer 6 may be provided with means for determining the geographical position. There are several types of such systems (GPS, Galileo, GLONASS) and all of them can be used to determine the geographical position of the examined tree.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Snímací zařízení pro pořizování kamerového záznamu kůrovcové aktivity na povrchu kmene zkoumaného stromu podle technického řešení nalezne uplatnění v lesním hospodářství.According to the technical solution, the sensor device for taking a camera recording of bark beetle activity on the surface of the trunk of the examined tree will find application in forestry.

- 6 CZ 36978 U1- 6 CZ 36978 U1

Claims

1. A recording device for taking a camera recording of bark-like activity on at least part of the surface of the examined tree trunk in forest stands, including at least one camera (2) for taking a camera recording, a camera carrier (1) for bringing the camera (2) to higher parts of the examined tree, while the carrier (1) is mounted on a telescopic rod (16) for manually lifting the carrier (1) towards the crown of the examined tree, characterized in that the carrier (1) is equipped with a guide wheel (15) to maintain a constant distance of the carrier (1) from the trunk of the examined tree.

2. The sensing device according to claim 1, characterized in that the camera (2) is built into the carrier (1), while the carrier (1) simultaneously forms a cover for the camera (2) for protection against external influences and mechanical damage.

3. The sensing device according to claim 1 or 2, characterized in that the guide wheel (15) forms a removable module which is removable from the carrier (1).

4. The sensing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angle between the guide wheel (15) and the carrier (1) is adjustable and/or the distance between the guide wheel (15) and the carrier (1) is adjustable.

5. The sensing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the guide wheel (15) is equipped with suspension.