Осветительная система для борьбы с насекомыми - RU2671096C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к осветительной системе для борьбы с насекомыми.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Несмотря на значение насекомых в сбалансированной экосистеме, они часто являются причиной дискомфорта, заболеваний и повреждения имущества. Вследствие их обширного влияния на людей, за прошедшие годы предлагалось много решений для борьбы с популяцией насекомых в зоне обитания человека. В широком смысле, упомянутые решения можно распределить на две основные категории в соответствии с их механизмом действия: химическую и физическую.

Химические методы борьбы с насекомыми нацелены на биохимию конкретной целевой группы насекомых. Вещество применяют для уничтожения (инсектицид) или создание помех поведению целевого организма на некоторой стадии его жизненного цикла, как действуют, например, репелленты. Несмотря на их общепризнанную эффективность в борьбе с популяциями насекомых, химические методы создают нежелательные побочные эффекты, которые простираются от неприятных запахов до отравления людей.

Наиболее распространенный действующий ингредиент репеллентов против насекомых, DEET (N,N-диэтил-мета-толуамид), является примером эффективного химического вещества для борьбы с насекомыми, которое, при этом, является вредным веществом для людей. Вещество DEET часто продается и применяется в форме спрея или лосьона в концентрациях до 100%. Потенциальными воздействиями продукта на здоровье являются раздражения глаз, горла и кожи, а также, при вдыхании, воздействия на центральную нервную систему. Воздействие вещества DEET в форме угнетения активности фермента ацетилхолинэстеразы центральной нервной системы наблюдалось, фактически, как у насекомых, так и у млекопитающих. Беспокойство о здоровье при применении вещества DEET заставило Канадскую федеральную организацию здравоохранения запретить репелленты против насекомых в концентрациях выше 30% и не допускать применение продукта вблизи детей младше 2 лет.

Икаридин (также известный как пикаридин) является, в основном, бесцветным и не пахнущим веществом, также применяемым в репеллентных лосьонах против насекомых, подлежащих нанесению на кожу, эффективность которого сравнима с эффективностью DEET. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) классифицирует икаридин как слабоопасное вещество, риски которого для людей, животных и окружающей среды являются допустимыми. Тем не менее, вещество является слабо токсичным для людей и поглощается через кожу или при вдыхании, и его воздействия на здоровье будут зависеть от концентрации и частоте воздействия.

Аллетрины представляют собой синтетические соединения, применяемые в инсектицидах, которые проявляют слабую токсичность для людей и применяются в бытовых продуктах. ВОЗ классифицирует данное вещество как слабоопасное вещество и определяет его безопасность для соответствующего применения. ВОЗ также сообщает, что данное вещество является высокотоксичным для рыб и медоносных пчел.

Ламбда-цихалотрин является органическим соединением, применяемым в пестицидах длительного действия для приусадебных участков, которое также опасно для здоровья человека и создает сильный и неприятный запах. Цитронелловое масло является натуральным репеллентом против насекомых, получаемым из листьев лемонграсса. Агентство охраны окружающей среды США считает, что цитронелловое масло имеющим низкую острую токсичность, которая представляет минимальный риск для экосистемы. Вещество довольно безвредно для людей при вдыхании, но имеет сильный запах, который не всегда нравится. Цитронелловые масла часто распыляют в воздухе для отпугивания комаров путем сжигания пропитанной свечи.

Химические вещества с репеллентными свойствами часто рассеивают в окружающей среде в форме средств воскурения, например, противокомариных спиралей. Однако, сжигание средства воскурения создает пожарную опасность, кроме создания большого количества твердых частиц и газов в воздухе. Ввиду нежелательных побочных продуктов, производимых противокомариными спиралями, воздействие их дыма может создавать значительные острые и хронические риски для здоровья.

Электрические устройства также часто применяются для рассеивания химических веществ в окружающей среде. Рассеивание достигается либо нагреванием, либо распылением (разбрызгиванием) вещества контролируемым образом. Данный метод не производит вредных побочных продуктов сгорания, как это делают противокомариные спирали, но по-прежнему основаны на диффузии опасных веществ в окружающей среде.

Физические методы борьбы с насекомыми основаны на применении механических барьеров или разных формах энергии, например, звуковой или световой, которые могут повлиять на поведение.

Механические барьеры обычно имеют форму экранов или сеток, развешиваемых на окнах, дверях или вокруг кроватей. Упомянутые экраны допускают циркуляцию воздуха, но их просветы достаточно малы, чтобы препятствовать проникновению насекомых в некоторое пространство. Несмотря на эффективность при правильном применении, данный метод не решает проблему насекомых, которые уже находятся внутри целевой зоны.

В ряде продуктов, предназначенных для отпугивания насекомых, используется звук. Однако, эффективность существующих устройств находилась под большим вопросом. Анализ, выполненный организацией Cochrane Collaboration, международной организацией, которая поддерживает научно-обоснованное медицинское обслуживание, заключает по результатам 10 исследований на местах, что упомянутые устройства не воздействовали на большое число насекомых, пойманных на оголенных частях тела человека.

Настоящее изобретение относится к применению света для борьбы с насекомыми. Различные виды насекомых, обнаруживаемых в местах проживания людей, либо приманиваются, либо отпугиваются светом на некоторой стадии их жизненного цикла. Среди насекомых, которые демонстрируют привлечение к свету, многие проявляют предпочтение к источникам света с большей энергией на коротких длинах волн, т.е. синих и ультрафиолетовых. Данное явление используют в нескольких устройствах, применяемых как ловушки для насекомых: источники синего света заманивают насекомых в пространство, где их либо уничтожают электрическим током при касании нитей (электромухобойками) или фумигируют.

Однако известно, что эффективные световые ловушки ощутимо беспокоят людей визуально, звуком или запахом. Визуальное беспокойство вызывается потому, что источник света, применяемый для приманки, должен быть заметным настолько, чтобы привлекать насекомых в целевую зону. Данное специальное требование ограничивает варианты расположения и затенения источников света. Беспокойство звуком или запахом вызывается потому, что ловушки следует располагать совместно с источником света, что подразумевает уничтожение насекомых вблизи видимого местоположения. Так как уничтожение электрическим током производит нервирующие шум и запах, и фумигация использует опасные вещества, то эффективные световые ловушки не особенно желательны в обитаемых пространствах. Данные ловушки применяются, большей частью, в наружных зонах и при исследованиях популяции насекомых.

Насекомые воспринимают электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн и ближних видимых спектрах. Фоторецепторные клетки в их глазах содержат разные родопсины, т.е. зрительные пигменты, которые реагируют на свет конкретных длин волн.

Насекомые с дихроматическим зрением производят родопсины двух типов, один с максимальным поглощением в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне и другой с максимальным поглощением в зеленом диапазоне. Некоторые насекомые являются трихроматическими и содержат третий пигмент, поглощение которого достигает максимума синих длинах волн. Еще одна группа насекомых, в частности, некоторые виды чешуекрылых, являются тетрахроматическими и содержат дополнительный пигмент с максимальным поглощением в области красных длин волн.

Как показали наблюдения, восприятие света имеет значение при навигации, поиске пищи и встрече с сексуальными партнерами как для крылатых, так и для сухопутных насекомых. Данное приспособительное поведение, основанное на способности воспринимать оттенки в условиях освещенности окружающей среды, например, интенсивность, поляризацию и спектральное распределение, представляется решающим для выживания, так как оно максимизирует шансы нахождения пищи и партнеров, при избегании хищников.

Многие виды насекомых проявляют фототаксис, т.е. склонность двигаться в ответ на свет либо к источнику света, либо от него. Отрицательный фототаксис облегчает определение местоположения укрытия для избегания хищников, а положительный фототаксис является посредником реакции бегства у многих летающих насекомых.

Фототаксис насекомых ведет к практическим следствиям для их экологии в мире, в котором искусственный свет все более преобладает на горизонте в ночное время. Искусственный свет часто искажает естественное фототактическое поведение насекомых, отгоняя их от места обитания. Исследование в городе Германии с населением 240000 жителей оценочно показало, что приблизительно 360 миллионов насекомых погибают за сезон, привлеченные уличными фонарями. Смертности насекомых может отрицательно сказаться на экосистемах в целом посредством дестабилизации пищевых цепочек. Кроме повышения смертности, перемещение насекомых в городские среды может принести дискомфорт, разрушение и заболевания людям.

Исследование в Мехико показало, что дома ближе расположенные к общественному уличному освещению, были с большей вероятностью заражены триатомовым клопом Triatoma dimidiate, одним из основных переносчиков болезни Шагаса.

С точки зрения перспективы оздоровления как экологии, так и человека, существуют побудительные мотивы для удерживания некоторых насекомых подальше от городов и зданий. Предотвратить привлечение можно обеспечением выбора источников света, обнаруживающих зону слабого фототактического влияния. И, наоборот, оттеснение насекомых от зданий можно облегчить использованием отрицательного фототактического поведения. Действительно, многие предприятия в пищевой промышленности используют ловушки для насекомых со светом, содержащим большую долю УФ, для заманивания насекомых в сторону от кухонных или складских зон. Отрицательный фототаксис некоторых видов насекомых, например, тараканов, также можно использовать для достижения подобных воздействий.

В сельском хозяйстве, теплицы являются пространствами, в которых температурой, влажностью и условиями освещения можно управлять для оптимизации урожаев. Условия освещения в теплицах в возрастающей степени применяют как средство для комплексной борьбы с насекомыми-вредителями. Основанные на освещении способы для уменьшения присутствия вредных насекомых включают в себя использование фототактического поведения для заманивания и захвата в ловушки насекомых, создание конкурирующих визуальных стимулов для прерывания процесса навигации насекомых-вредителей; прибавление излучения с вредными или угнетающими длинами волн для уничтожения или подавления популяций насекомых-вредителей; обеспечение сигналов времени для влияния на суточный ритм; и применение пластиковых фильтров для исключения УФ из дневного света.

В качестве неотъемлемой части пищевой цепочки, насекомые являются источником питания для широкого спектра видов животных, включая домашний скот и людей. Продовольственная и сельскохозяйственная организация США (FAO) опубликовала в 2013 г. доклад, выступающий в защиту насекомых как эффективный источник продовольственной безопасности ввиду резкого роста населения. Действительно, оценка показывает, что насекомые составляют часть традиционных рационов, по меньшей мере, 2 миллиардов людей. По имеющимся сведениям, более, чем 1900 видов употребляли в пищу. Насекомые также выполняют полезную функцию опылителей при разведении растений, агентов биоконверсии отходов, биорегулятора для вредных видов насекомых-вредителей и производителей меда и шелка. Следовательно, сельскохозяйственные насекомые для хозяйственной деятельности относятся к экономически эффективной деятельности, при которой освещение выполняет важную функцию для поддержки спаривания, откладки яиц, вылупления и скорости роста насекомых.

Поведение насекомых является динамическим процессом, в ходе которого условия окружающей среды взаимодействуют с эндогенными состояниями, чтобы вызывать конкретные реакции. Поскольку естественные условия окружающей среды обычно предсказуемо периодически изменяются, насекомые развили механизмы для предугадывания упомянутых изменений и соответственной адаптации. Вследствие этого, проявляющееся поведение насекомых характеризуется множеством циклов, которые точно согласуются с характером суточных или сезонных изменений.

Вследствие необходимости специализации в комплексной экосистеме, разные виды насекомых характеризуются различаемой реакцией на стимулы окружающей среды: некоторые виды начинают роиться ранней весной, а другие в середине лета; некоторые насекомые проявляют сильный положительный фототаксис к зеленому свету, а другие не проявляют. Реакции насекомых на стимулы окружающей среды варьируются не только от вида к виду, но они часто изменяются в течение жизненного цикла. Некоторые виды термитов, например, приманиваются светом во время их крылатой фазы, но отпугиваются светом после потери своих крыльев.

Упомянутая внутривидовая и межвидовая изменчивость реакции насекомых на внешние условия означает, что популяция насекомых в заданной зоне постоянно изменяется со временем, так как насекомые принуждаются к спариванию, миграции или поиску укрытия. Изменяющаяся популяция, связанная с различимой реакцией каждого вида, представляет сложную задачу при создании решений для влияния на поведение насекомых с широким изменением эффективности в течение времени. Например, в конкретном случае решений на основе освещения, если предполагаемое воздействие состоит в ослаблении приманивания насекомых в освещенную зону, при этом эффективность может быть высокой во время некоторого сезона, когда популяция насекомых состоит, главным образом, из особей, которые отказываются от света, но низкой в другой сезон, когда присутствуют другие особи, которые не отказываются от света.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение определяется формулой изобретения.

В соответствии с одним аспектом предлагается система для борьбы с насекомыми, содержащая:

устройство источников света, содержащее один или более источников света со спектром, поляризацией, интенсивностью и/или картиной мерцания, настраиваемыми с таким расчетом, что устройство источников света имеет, по меньшей мере, две настройки с разными спектром, поляризацией, интенсивностью и/или картиной мерцания,

при этом одна настройка предназначена для приманивания конкретного вида насекомого в большей степени, чем другая настройка, и причем две настройки представляются визуально одинаковыми для человека.

Цветовое пространство CIELAB является способом определения координат конкретного цвета. Данное пространство описывает все цвета, видимые человеческому глазу, и создано для выполнения функции модели, не зависящей от устройства и подлежащей использованию в качестве эталона. Цветовое пространство CIELAB получают из цветового пространства CIE 1931 XYZ, которое может прогнозировать распределения спектральной интенсивности, которые будут восприниматься людьми как один и тот же цвет, но не особенно перцептуально единообразный. Назначение системы LAB состоит в создании цветового пространства, которое можно вычислить на основании простых формул из пространства XYZ, но которое является более перцептуально однородным, чем пространство XYZ.

Перцептуальная однородность означает, что изменение значения цвета на одинаковую величину должно вызывать изменение на приблизительно одинаковую визуальную значимость. Когда цвета сохраняются с ограниченными значениями точности, это может улучшить воспроизведение тонов.

Соотношение светлоты (L*) (индекс звездочки предназначен для различения между L* и L в модели Хантера) в пространстве CIELAB вычисляют с использованием корня кубического из относительной освещенности. Пространство Lab предназначено для аппроксимации зрения человека. Данное пространство стремится к перцептуальной однородности, и его составляющая L* близко согласуется с человеческим восприятием светлоты. L*=0 дает черный цвет, и L*=100 дает диффузный белый цвет, зеркальный белый цвет может быть выше. a* обозначает положение цвета между красным/пурпурным цветом и зеленым цветом, отрицательные значения a* показывают зеленый цвет, тогда как положительные значения a* показывают пурпурный. b* обозначает положение цвета между желтым цветом и синим цветом, отрицательные значения b* показывают синий цвет, и положительные значения b* показывают желтый цвет.

Поскольку модель L*a*b* является трехмерной моделью, то ее можно правильно представить только в трехмерном пространстве, и поскольку красно/пурпурно-зеленый и желто-синий оппонентные каналы вычисляются как разности преобразований светлоты конических характеристик, то пространство CIELAB является цветовым пространством хроматических значений.

Нелинейные зависимости для L*, a* и b* предназначены для имитации нелинейной характеристики глаза. Кроме того, однородные изменения составляющих в цветовом пространстве L*a*b* преследуют цель соответствия однородным изменениям воспринимаемого цвета, поэтому относительные перцептуальные различия между любыми двумя цветами в L*a*b* можно аппроксимировать посредством рассмотрения каждого цвета как точки в трехмерном пространстве (с тремя составляющими: L*, a*, b*) и вычисления евклидового расстояния между ними.

Значения a* и b* допускают вычисление оттенка и насыщенности цвета, когда координаты преобразуются из прямоугольной в полярную форму. Оттенок является угловой составляющей полярного представления, а насыщенность цвета является радиальной составляющей. Данные составляющие можно вычислить с использованием формулы;

h_ab=atan2(b*,a*).

Насыщенность цвета является воспринимаемой интенсивностью конкретного цвета, и оттенок является степенью, до которой стимул можно описать как подобный или отличающийся от стимулов, которые описаны как красный, зеленый, синий или желтый цвета (однозначные оттенки).

Кроме того, Международная комиссия по освещению (CIE) называет расстояние между двумя цветами ΔE*_ab, при этом разные исследования предложили отличающиеся значения ΔE, которые имеют дифференциальный порог различимости (JND) в диапазоне от 1,0 до 2,3. Данное соображение важно потому, что некоторое ΔE, которое может быть несущественным между двумя цветами, к которым глаз лишен чувствительности, может быть более заметным в другой части спектра.

В соответствии с назначением данной системы, две настройки света имеют одинаковое визуальное представление, если их различие замечается субъектами невооруженным глазом, при изменении не больше, чем 50% в нормальных условиях предполагаемого использования.

Настоящая система использует источники света, которые имеют, по меньшей мере, две настройки, при этом одна приманивает насекомых сильнее, чем другая. Источник света может быть предназначен для конкретного насекомого, или же он может быть управляемым для множества разных настроек, зависящих от вида насекомого и требуемой реакции. Для обеспечения одной настройки, которая приманивает насекомых сильнее, чем другая, может быть одна настройка для приманивания насекомых и нейтральная настройка или одна настройка для отпугивания насекомых и нейтральная настройка, или одна настройка для приманивания насекомых и одна настройка для отпугивания насекомых. Таким образом, термин «приманивающий сильнее» следует понимать как включающий в себя и эквивалентный термину «отпугивающий слабее». В зависимости от вида насекомых можно спроектировать источник света либо для приманивания, либо отпугивания насекомого, или возможны оба варианта. Посредством обеспечения восприятия человеком двух настроек как одинаковых, борьба с насекомыми не беспокоит пользователя системы, даже при изменении между разными динамическими настройками.

Для управления устройством источников света с целью требуемой настройки может быть обеспечен контроллер.

Устройство источников света может содержать набор источников света, которые являются независимо управляемыми контроллером. Это допускает управление перемещением насекомых между несколькими источниками света таким образом, чтобы они могли перемещаться в требуемые местоположения, которые могут быть разными в разные периоды времени. Однако, упомянутое управление может обеспечиваться без причинения беспокойства пользователю, поскольку визуальное восприятие источников света остается одним и тем же.

Для предоставления пользовательских команд по борьбе с насекомыми в контроллер для выбора вида насекомых и требуемой реакции насекомых может быть предусмотрен интерфейс пользовательского ввода. При этом, осветительная система может быть адаптируемой к разным видам насекомых. Контроллер может содержать память, которая хранит базу данных видов насекомых и их реакций на разные осветительные стимулы.

Систему можно использовать в закрытых помещениях, с использованием, по меньшей мере, одного источника света для освещения первой зоны в доме и, по меньшей мере, одного источника света для освещения второй зоны в доме, с таким расчетом, что система для борьбы с насекомыми предназначена для перемещения насекомых между зонами.

В соответствии с другим аспектом предлагается система, содержащая контроллер для управления источниками света с целью требуемой настройки, при этом контроллер адаптирован для управления набором источников света в последовательности, причем разные источники света предпочтительно приманивают или отпугивают конкретный вид насекомого в разные периоды времени. Данная система использует разные выходные характеристики света, чтобы обеспечивать требуемое управление поведением насекомых в разные периоды времени. В течение одного периода времени в последовательности насекомые предпочтительно приманиваются в одно местоположение, и в течение другого периода времени они предпочтительно приманиваются в другое местоположение. Посредством использования нескольких источников света насекомых можно вынуждать перемещаться между местоположениями источников света таким образом, чтобы они не допускались в требуемое местоположение пользователя. В разных местоположениях обеспечиваются разные условия освещения в заданный период времени, чтобы обеспечивать перемещение насекомых, предпочтительно, в направлении к или от одного местоположения.

В наружной системе последовательность может быть предназначена для вызова волны насекомых, которая проходит по линии источников света к зоне обработки насекомых. Данная зона обработки насекомых может быть зоной дезинсекции или может быть естественной зоной вдали от людей.

Возможно применение системы обнаружения для обнаружения насекомых вблизи каждого источника света и для обеспечения автоматической работы контроллера в ответ на обнаружение насекомых. Например, временной диаграммой последовательности можно управлять для управления скоростью прохождения волны в зависимости от обнаружения насекомых.

В соответствии с другим аспектом предлагается система для борьбы с насекомыми, дополнительно содержащая:

интерфейс пользовательского ввода для предоставления пользовательских команд по борьбе с насекомыми в контроллер для выбора вида насекомых и требуемой реакции насекомых.

Данная система использует разные выходные характеристики света, чтобы обеспечивать требуемое управление поведением насекомых в разные периоды времени. Данная система может применяться для приманивания насекомых в одно местоположение или отпугивания их из данного одного местоположения, если существует только один источник света. Таким образом, система может иметь единственный источник света. При использовании нескольких источников света, можно вынуждать насекомых перемещаться между местоположениями источников света таким образом, чтобы они не допускались в требуемое местоположение пользователя.

Таким образом, разные условия освещения снова могут обеспечиваться в разных местоположениях в заданный период времени, чтобы обеспечивать перемещение насекомых, предпочтительно, в направлении к или от одного местоположения. В качестве альтернативы, разные условия освещения могут обеспечиваться (только) в одном местоположении в течение времени, чтобы обеспечивать разные реакции насекомых в разные периоды времени.

Контроллер преобразует требуемое поведение насекомых, заданное пользователем, в соответствующие сигналы управления освещением. Следовательно, система может обеспечить решение освещения с настраиваемыми свойствами, которые можно использовать для влияния на популяции насекомых с широким изменением эффективности в течение времени.

Контроллер предпочтительно содержит память, которая хранит базу данных видов насекомых и их реакций на разные осветительные стимулы. Следовательно, требуемая реакция конкретного вида насекомых может быть задана пользователем, и, в таком случае, контроллер может выводить соответствующие сигналы управления освещением. Система может работать в соответствии с временной диаграммой, установленной пользователем, но может дополнительно располагать режимом работы с автоматическим управлением, в котором система обнаружения используется для обнаружения насекомых и для обеспечения автоматической работы контроллера в ответ на обнаружение насекомых.

Во всех аспектах, которые используют несколько источников света, ими можно управлять независимо для вызова реакции насекомых, которая зависит от разных реакций насекомых на разные выходные световые излучения в разных местоположениях.

В примере борьбы с насекомыми с использованием управления спектральным составом, при обеспечении некоторых источников света, у которых спектральная энергия концентрируется на длинах волн, к которым целевые насекомые менее чувствительны, насекомые слабее приманиваются к данным источникам света. Тогда освещенное пространство будет обнаруживать меньше насекомых, чем пространства, освещаемые лампой с более широким спектром (обеспечение сравнимого репеллентного воздействия). Аналогичные воздействия можно получить (в зависимости от вида насекомых) на основе поляризации, картины мерцания или интенсивности. Например, картины мерцания можно использовать для беспокойства насекомых, и управление поляризацией можно использовать для дезориентации насекомых.

В соответствии с другим аспектом предлагается система для борьбы с насекомыми, содержащая устройство источников света, содержащее набор источников света, первая группа которых имеет первую настройку спектра, поляризации, интенсивности и/или картины мерцания для приманивания насекомых, и вторая группа которых имеет вторую настройку спектра, поляризации, интенсивности и/или картины мерцания для отпугивания насекомых, при этом набор источников света сконфигурирован с выходным световым излучением с первой настройкой, ориентированным в первом направлении, и выходным световым излучением со второй настройкой, ориентированным во втором направлении, чтобы приманивать насекомых вдоль первого направления.

Данная система дает возможность вынуждать насекомых перемещаться на расстояния, большие, чем можно обеспечить с отдельными источниками света, посредством создания цепочки источников света. В любой точке вдоль цепочки, свет, видимый насекомыми, вынуждает их перемещаться в одном направлении. Первое и второе направления, предпочтительно, расположены под углом 180 градусов друг относительно друга.

Другой аспект обеспечивает способ управления перемещением насекомых, содержащий следующий этап, на котором:

управляют устройством источников света, которое содержит один или более источников света с настраиваемыми спектром, поляризацией, интенсивностью и/или картиной мерцания, чтобы обеспечивать, по меньшей мере, две настройки с разными спектром, поляризацией, ненулевой интенсивностью и/или картиной мерцания в разные периоды времени; при этом одна настройка предназначена для приманивания конкретного вида насекомого в большей степени, чем другая настройка, и причем две настройки представляются визуально одинаковыми для человека.

Данный способ допускает борьбу с насекомыми, которая незаметна для пользователя.

Другой аспект обеспечивает способ управления перемещением насекомых, дополнительно содержащий следующий этап, на котором:

независимо управляют набором источников света в последовательности для вызова волны насекомых, которая проходит по линии источников света к зоне обработки насекомых.

Данный способ позволяет насекомым динамически перемещаться на большее расстояние, чем это возможно с единственным источником света, посредством создания волны перемещающихся насекомых.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примеры изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 показывает пример системы для борьбы с насекомыми;

Фиг. 2 показывает пример способа борьбы с насекомыми;

Фиг. 3 используется для пояснения другого способа борьбы с насекомыми;

Фиг. 4 используется для пояснения к тому, как выходные световые излучения, которые представляются одинаковыми пользователю, могут различным образом влиять на насекомых;

Фиг. 5 используется для пояснения другого способа борьбы с насекомыми;

Фиг. 6 показывает систему для борьбы с насекомыми, применяемую в помещении для отдыха и питания;

Фиг. 7 показывает систему для борьбы с насекомыми, применяемую в спальне;

Фиг. 8 показывает пассивную систему для борьбы с насекомыми, применяемую в наружной зоне; и

Фиг. 9 показывает активную систему для борьбы с насекомыми, применяемую в наружной зоне.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение предоставляет систему для борьбы с насекомыми, содержащую устройство источников света, содержащее один или более источников света с настраиваемыми спектром, поляризацией, интенсивностью и/или картиной мерцания. Система позволяет приманивать или отпугивать конкретный вид насекомого в конкретный период времени.

Первый пример использует источник света или набор источников света, которым управляют для обеспечения требуемого воздействия на поведение насекомых в области выходного светового излучения. Источники света могут иметь спектр, поляризацию, интенсивность и картины мерцания, которые могут настраиваться контроллером.

Данный первый пример можно применять к единственному источнику света или набору источников света, управляемых одним и тем же способом.

Настраиваемый спектр света можно получать с использованием нескольких СД (светодиодов) с разными спектрами и объединенных в отдельные каналы для независимого управления. Затем конкретный профиль спектра получают регулировкой величины тока в каждом канале. Затем выходную мощность каждого СД источника света можно смешивать посредством оптической системы, размещенную на выходе света из лампы.

Настраиваемую поляризацию можно получать с помощью жидкокристаллического настраиваемого фильтра, встроенного в оптическую систему. Фильтр содержит поляризационный слой, в котором выходной свет фильтруется для колебания в предпочтительном направлении, за которым следует жидкокристаллический слой, который применяет полевой эффект скручивания нематической структуры для поворота поляризации в соответствии с применяемым электрическим полем.

Настраиваемую интенсивность можно получать посредством управления величиной электрического тока, возбуждающего выходной свет СД.

Настраиваемое мерцание можно получать посредством импульсной модуляции тока возбуждения СД.

Следует отметить, что приведенные разные способы обеспечения управляемого выходного светового излучения можно использовать во всех нижеприведенных примерах.

Фигура 1 схематически представляет архитектуру системы.

Система содержит устройство 10 источников света и его контроллер 12. Контроллер 12 содержит возбудитель 14 СД, память 16 и коммуникационный интерфейс 18. Коммуникационный интерфейс 18 может содержать интерфейс непосредственного пользовательского ввода, хотя пример на фигуре 1 представляет удаленный контроллер 20 со своим собственным коммуникационным интерфейсом 22 для беспроводного управления системой.

Удаленный контроллер 20 используется для установки параметров настраиваемого источника света и может быть реализован в форме смартфона, планшетного компьютера или настольного компьютера. Связь между контроллером 12 источника света и удаленным контроллером 20 может осуществляться по проводному интерфейсу, реализующему Bluetooth или любой другой стандартный протокол.

Удаленный контроллер 20 обеспечивает интерфейс для пользователя, посредством которого пользователь может конфигурировать и вводить в действие набор параметров для воздействия на поведение насекомых.

Фигура 2 представляет примерный способ для управления системой.

Память 16 содержит базу данных насекомых и соответствующих реакций на разные световые стимулы.

Способ начинается на этапе 24. На этапе 26 пользователь выбирает вид насекомого. Система представляет список потенциальных заданий для пользователя, например, отпугивание или приманивание. База данных насекомых может быть подразделена на группы по географическим регионам, и поэтому пользователь ограничивает свой выбор видом насекомого, присутствующего в целевом местоположении.

Пользователь выбирает задание на этапе 28. Затем пользователь получает возможность назначения некоторого временного интервала, в котором будут работать настройки света. Информацию временной диаграммы вводят на этапе 30.

Повторением этапов 26, 28, 30 можно назначить несколько временных интервалов. После того, как введены все графики, программируемые настройки вводятся в действие на этапе 32. После назначенного временного интервала или временных интервалов, источник света может переключиться на настройку по умолчанию или может просто выключиться.

В дополнительном варианте осуществления системы можно добавить микрофон или камеру, чтобы обнаруживать присутствие конкретных видов насекомого в окружающей среде и автоматически выбирать и вводить в действие подходящие настройки света для стимуляции предварительно выбранного поведения. По сравнению с вводом в действие по графику, данный метод допускает включение системы по требованию.

В еще одном варианте осуществления системы пользователю могут предлагаться дополнительные ограничения по цветовой температуре, индексации цветовоспроизведения или любому другому фотометрическому аспекту выходного светового излучения. Система может ограничивать диапазон заданий для данного вида насекомого заданиями, выполнимыми при учете данных ограничений.

В еще одном варианте осуществления в систему можно интегрировать микросхему GPS (системы глобального местоопределения). В таком случае, в источник света может быть встроен микроконтроллер. На основании географического местоположения источника света, микроконтроллер может адаптировать, по меньшей мере, один параметр освещения к миру местных насекомых.

В другом варианте осуществления, вместо микросхемы GPS могут быть интегрированы часы, и освещение может адаптироваться к сезонной и суточной активности насекомых. При необходимости, настройки в микроконтроллере можно адаптировать к миру местных насекомых в форме заводских настроек (когда известно, что для данного продукта существует целевое географическое местоположение). Часы можно подстраивать к часовому поясу местного времени ли вручную, либо на производстве.

В другом варианте осуществления источник света может содержать переключатель ручного управления для адаптации света к миру местных насекомых: видам насекомых, географическому местоположению, часовому поясу и/или функции приманивания или отпугивания.

В другом варианте осуществления источник света может быть настроен на выдерживания одной и той же точки комбинированного цвета разных каналов источника света во время изменения спектрального излучения. Хотя спектр будет изменяться, внешний вид источника света может оставаться одним и тем же.

Второй набор примеров использует набор источников света, которые управляются независимо и скоординировано для вызова реакции насекомых, которая зависит от разных реакций на разные выходные световые излучения.

В частности, применимы две стратегии, и данные стратегии будут именоваться «цепной прокачкой» и «слепым выбором». Целью цепной прокачки является расширение диапазона, в котором управляют поведением насекомых, чтобы сделать возможным перемещение насекомых из одного места в другое место, которое находится намного дальше, чем было бы возможно без применения способа. Слепой выбор предназначен для воздействия на распределение насекомых в окружающей среде посредством предоставления им возможностей выбора, которые могут распознаваться насекомыми, но не людьми (и потому слепых с точки зрения пользователя).

Как изложено выше, насекомые, которые проявляют фототаксис (локомоторное перемещение в ответ на световые стимулы), могут приманиваться из одного положения в другое положение светом. Если фототаксис является положительным (перемещение происходит в направлении света), то световую приманку необходимо размещать в местоположении, куда насекомое следует приманивать. Однако, если насекомое следует приманивать в более удаленное местоположение, то это можно обеспечить цепочкой приманок, которые действуют скоординировано, как показано на фигуре 3, которая представляет последовательность этапов S1-S4. Показано управление четырьмя источниками света, и каждый этап предусматривает своевременное включение и выключение ламп (изображенных в виде звезд). Каждый этап отводит насекомых дальше от их исходного положения.

В данном устройстве источники света могут включаться и выключаться (чтобы одна настройка была нулевой интенсивностью). В качестве альтернативы, источники света могут переключаться между разными настройками и, при этом, остаются светящимися.

Преимущество упомянутой цепной прокачки состоит в том, что насекомое можно переместить насколько далеко от его исходного положения, насколько требуется. Когда насекомое находится на безопасном расстоянии, его можно уничтожить фумигацией или электрическим током без причинения беспокойства людям.

Таким образом, метод цепной прокачки означает, что насекомые постепенно приманиваются из одного местоположения в другое местоположение посредством включения и выключения ламп в последовательности, с созданием эффекта прокачки насекомых.

Включение и выключение света для воздействия на пространственное распределение насекомых может причинять беспокойство людям потому, что данная стратегия является заметной. Альтернативный метод состоит в предоставлении насекомому возможности выбора между двумя или более источниками света на каждом этапе цепной прокачки таким образом, который не ощущается (человеком) пользователем системы.

Если существует несколько световых стимулов, насекомые, которые проявляют предпочтения в своем фототактическом поведении, будут постоянно перемещаться к световому стимулу, который лучше согласуется с их предпочтениями. Однако, различия, воспринимаемые насекомыми, не обязательно воспринимаются людьми, поскольку зрительные системы животных разных классов сильно отличаются.

Человеческий глаз содержит три цветочувствительных рецептора, которые реагируют на кумулятивную энергию широкого диапазона длин волн. Данная кумулятивная реакция означает, что источники света с разными распределениями спектральной интенсивности могут восприниматься как имеющие одинаковое качество (метамеризм). Другие виды животных будут содержать отличающееся число рецепторов с разными спектральными чувствительностями и, поэтому, будут воспринимать свет иначе, чем люди. Упомянутое отличие можно эффективно использовать для создания источников света, которые различимы для насекомых, но не для людей, и данное явление дает вышеописанный метод «слепого выбора».

Фигура 4 дает пример распределения спектральной интенсивности двух источников света (представлена зависимость нормированной интенсивности от частоты), которые имеют одинаковую цветовую температуру и индексы цветовоспроизведения и потому выглядят практически неразличимыми для человеческого глаза. Однако, распределения спектральной интенсивности данных источников света значительно различается. В таком случае, упомянутые источники можно использовать для создания механизмов слепого выбора для насекомых, которые проявляют предпочтительное фототактическое поведение по отношению к одному из них.

Механизм слепого выбора представлен на фигуре 5. Два источника 50, 52 света, способные каждый испускать свет из двух разных осветительных элементов 50a, 50b и 52a, 52b изображены в двух режимах использования. Несмотря на то, что насекомые проявляют разные фототактические предпочтения к двум осветительным элементам, люди не могут отличать их друг от друга.

Фигура 5 показывает направление перемещения насекомых стрелкой 54. Фигура 5(a) указывает, что источники 50a и 52b света включены, и источники 50b и 52a света выключены, и фигура 5(b) указывает, что источники 50b и 52a света включены, при этом источники 50a и 52b света выключены. Источник a света в каждом случае приманивает насекомого сильнее, чем источник b света. Однако, для людей два режима представляются неразличимыми.

Следовательно, упомянутый метод «слепого выбора» подразумевает приманивание и отпугивание насекомых посредством использования преимущества разных характеристик света, испускаемого двумя разными соседними источниками света. Метод «цепной прокачки» воздействует на перемещение насекомых вдоль конкретной линии посредством управления источниками света, которые поочередно переключаются между испусканием света, который имеет благоприятствующие и неблагоприятствующие характеристики, скоординированным волнообразным образом.

В методе «цепной прокачки» скорость распространения волны света может быть основана на числе насекомых, приманиваемых к свету или отпугиваемых от него, и их способности следовать за волной света. В итоге, насекомых можно заманить в камеру, в которой их впоследствии уничтожают.

Для методов слепого выбора или цепной прокачки система содержит, по меньшей мере, два источника света (т.е. светильника), каждый из которых способен испускать свет с, по меньшей мере, двумя разными спектрами. Данные источники света являются независимо управляемыми. Следовательно, система может быть такой, которая показана на фигуре 1, где устройство 10 источников света содержит несколько источников света. Как изложено выше, система может использовать датчики для оценки количества и, возможно, также вида насекомых вблизи каждого светильника. Данные элементы можно объединять для допуска реализации различных сценариев.

Первый метод рассматривается для решения в закрытом помещении, как показано на фигуре 6, которая представляет жилую зону слева и зону питания справа.

Во время обеда, как показано на фигуре 6(a), жильцы переключают свет в столовой на неблагоприятствующий свет, а свет в жилом помещении переключают на благоприятствующий свет. Это вынуждает насекомых перемещаться на благоприятствующий свет в жилом помещении, что минимизирует дискомфорт для обедающих жильцов. После обеда жильцы решают перейти в жилое помещение. В данный момент, и как показано на фигуре 6(b), свет в жилом помещении переключают в неблагоприятствующий режим, а свет в столовой переключают в благоприятствующий режим. Тогда насекомые перемещаются в зону питания, с обеспечением для жильцов возможности смотреть телевизор в жилом помещении без нарушения спокойствия.

Фигура 7 представляет второй метод, применяемый в спальне. В ночное время, когда жилец, лежа в кровати, читает книгу, в помещении может быть два источника света. Неблагоприятствующий источник света можно разместить рядом с жильцом, лежащим в кровати, а благоприятствующий источник света можно разместить в другом углу помещения далеко от кровати. Данное помещение обеспечит для жильца, лежащего в кровати, отсутствие беспокойства со стороны насекомых (например, мотыльков).

Фигура 8 представляет третий метод, который можно применять в коридоре. Два вышеописанных сценария используют статические различия характеристик освещения, охватывающего небольшую географическую зону. Упомянутую концепцию статических различий освещения можно также расширить для охвата большей географической зоны путем использования большего числа светильников, размещенных линейно, как показано на фигуре 8. Каждый светильник содержит лампы, ориентированные в противоположных направлениях. Одна лампа будет испускать благоприятствующий свет, а другая лампа будет испускать неблагоприятствующий свет.

Идея состоит в том, что насекомые, которые могут сначала приманиваться к конкретному светильнику, будут летать вокруг вблизи благоприятствующего света. Однако, поскольку для траектории полета насекомых характерна некоторая степень случайности, то возможно, что насекомые окажутся на стороне неблагоприятствующего света. Из данной точки обзора насекомые, расположенные на стороне неблагоприятствующего света смогут также видеть благоприятствующий свет соседнего светильника. Тогда данный свет будет приманивать насекомого к соседнему светильнику, и процесс будет повторяться и, тем самым, приводить к общему перемещению насекомых, указанному стрелкой 80. В итоге, насекомое приводят в конкретное местоположение, в котором его можно либо уничтожить, либо просто вывести в другую зону 82, где присутствие насекомых не будет создавать никаких помех суточной деятельности. Данный результат является, по существу, пассивной реализацией метода «цепной прокачки».

Данный метод предусматривает применение набора источников света, из которых первая группа имеет первую настройку спектра, поляризации, интенсивности и/или картины мерцания для приманивания насекомых, и вторая группа имеет вторую настройку спектра, поляризации, интенсивности и/или картины мерцания для отпугивания насекомых. Источники света сконфигурированы с выходным световым излучением с первой настройкой, ориентированным в первом направлении, и выходным световым излучением со второй настройкой, ориентированным во втором направлении, чтобы приманивать насекомых вдоль первого направления.

Четвертый метод является активным методом, который использует динамические различия характеристик освещения. Для охвата более широких зон в окружающей среде внутри или вне помещения (например, городской среде), можно организовать распространение «волны света», образованной благоприятствующими и неблагоприятствующими характеристиками света, по набору ламп, чтобы активно управлять перемещением насекомых вдоль конкретной траектории.

Фигура 9 представляет данный четвертый метод, применяемый как решение для внешнего городского применения, при котором осветительные столбы расположены по городу.

Фигуры 9(a)-9(d) представляют последовательные моменты времени. Четкие окружности представляют осветительные столбы с лампами, светящимися для приманивания насекомых, и размер окружности представляет интенсивность. Как показано, область приманивания перекрывает три осветительных столба и продвигается слева направо в течение времени.

Таким образом, волна, образованная благоприятствующим и неблагоприятствующим освещением, перемещается от одного столба к другому столбу с постоянной скоростью. Так как спектр благоприятствующего спектра постепенно сдвигается от одного осветительного столба к другому осветительному столбу, насекомые также следуют за волной и перемещаются вдоль линии осветительных столбов. Данный метод применяют для активной проводки насекомых в конкретное местоположение, в частности, к осветительному столбу справа, который содержит нейтрализатор 90 насекомых, или данный метод может отводить насекомых в область, которая не пересекается с ночной деятельностью человека, например, в лес/природную охраняемую зону.

Расширение примера, представленного на фигуре 9, состоит в изменении скорости волны в зависимости от любого фактора, который может повысить эффективность приманивания и последующей проводки насекомых вдоль некоторой линии. Например, если каждая лампа способна использовать один или более датчиков (например, акустические, камеру и т.п.) для оценки числа насекомых, приманиваемых к лампе, то каждая лампа может адаптировать скорость течения волны света в зависимости от скорости переноса насекомых от одной лампы до другой лампы. Систему можно также по-разному настраивать на конкретный целевой вид в разные периоды времени года, который, как известно, обладает разными способностями к полету. Например, вид A (который появляется, главным образом, в конце весны) может быть способен летать намного быстрее, чем вид B (который появляется в конце лета). Таким образом, систему можно настраивать так, чтобы волна света проходила быстрее весной, чем летом.

Вышеописанная система может использовать воздействие света на поведение насекомых для улучшения самочувствия дома, в офисе, больницах или по всему городу посредством перемещения раздражающих насекомых дальше от зон, в которых находятся люди, в зоны, где насекомые не причиняют вреда или могут быть уничтожены без побочного эффекта.

Из различных вышеприведенных примеров должно быть очевидно, что некоторые реализации могут использовать контроллер таким образом, что пользователь может назначать вид насекомого и требуемую реакцию, и другие реализации могут содержать упрощенный интерфейс управления, например, одну настройку для перемещения насекомых в первое местоположение и другую настройку для их перемещения во второе местоположение. Система может быть предназначена для одного конкретного вида насекомых, и в данном случае не требуется никакого пользовательского ввода в отношении вида насекомых. Некоторые реализации могут использовать только один источник света, а другие могут использовать взаимодействие между несколькими источниками света. Аналогично, для некоторых реализаций желательны переключения источников света, не воспринимаемые пользователем, а другие реализации не будут нуждаться в данной возможности.

Система может быть встроена в осветительные продукты, предназначенные для потребительского и профессионального рынков. Потребители, в частности, в регионах земного шара, где насекомые составляют тяжкое бремя, могут использовать систему для отпугивания нежелательных насекомых от своих жилищ в течение всего года посредством ослабления или обращения их приманивания к источникам света. Аналогичное решение было бы также полезно для пищевой промышленности, где имеется заинтересованность в отпугивании переносящих заболевания насекомых от пищевых производств. Световое решение можно также применить в составе мероприятий по здравоохранению для уменьшения трансмиссивных заболеваний в зонах влияния. Профессиональный рынок включает в себя также теплицы, в которых следует стимулировать полезную активность насекомых, например, опыление, при одновременном предотвращении присутствия насекомых-вредителей.

Изобретение описано выше как система борьбы с насекомыми. База данных с информацией относительно освещения может дополнительно включать в себя соответствующие настройки для других животных, например, (мигрирующих) птиц, рукокрылых, голубей и рыб.

Специалистами в данной области техники могут быть продуманы и выполнены другие изменения раскрытых вариантов осуществления в процессе практического применения заявленного изобретения на основании исследования чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения формулировка «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и признак единственного числа (в виде неопределенного артикля в оригинале) не исключает множественного числа. Очевидное обстоятельство, что некоторые признаки упомянуты во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможность применения комбинации упомянутых признаков в подходящем случае. Никакие позиции в формуле изобретения нельзя считать ограничивающими объем изобретения.

Реферат

Группа изобретений относится к области борьбы с насекомыми. Система для борьбы с насекомыми содержит устройство с источниками света. Устройство содержит один или более источников света с настраиваемыми спектром, поляризацией, интенсивностью и/или картиной мерцания. Настройки представляются одинаковыми для человека. При осуществлении способа управления перемещением насекомых управляют устройством источников света, обеспечивая разные настройки в разные периоды времени. Обеспечивается возможность перемещения насекомых в безлюдные зоны для обезвреживания или уничтожения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула