Розглянуто теоретичні основи моделювання та прогнозування природних збурень із використанням інтелектуальних систем автоматичного керування умовами утримання (вирощування) біологічних об'єктів сільськогосподарського призначення на прикладі тепличних комплексів і промислових птахофабрик. Подано загальну характеристику температурних збурень в Україні та методи їх моделювання. Проведено аналіз можливостей прогнозування зовнішніх природних збурень у теплиці. Викладено теоретичні передумови використання генетичних алгоритмів для оптимізації якості прогнозування. Подано структури систем управління біотехнічними об'єктами з оптимізованими прогностичними блоками.

Обгрунтовано, що внесення гною, використання сидеральних культур і введення культурозміни сприяє покращанню біотичної та абіотичної компонент грунту теплиць та подовженню терміну його використання.

Викладено результати багаторічних (2002 - 2010 рр.) науково-виробничих досліджень щодо мікробіологічної рекультивації грунтових субстратів після їх термічної дезінфекції з використанням мікробіологічного препарату Триходермін, виготовленого на основі гриба-антагоніста Trichoderma lignorum. Встановлено, що штучну колонізацію тепличних ірунтів грибом-антагоністом слід виконувати в три технологічні етапи: після завершення дезінфекції грунтів, після висадження розсади у виробничі теплиці та через 25 - 30 діб після другого етапу. Встановлено, що така технологічна насиченість грунтів істотно впливає на обмеження проявлення кореневих гнилей.

Індекс рубрикатора НБУВ: П145.5,025

Рубрики:

Обробіток у захищеному ґрунті

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проаналізована технологія виробничого процесу у спорудах закритого грунту. Запропоновані шляхи удосконалення системи керування за рахунок інформаційної надлишковості за умови використання інтелектуальних датчиків.

Запропоновано методику аналітичного визначення якості розпушення грунту комбінованим агрегатом на проектному етапі його створення. Методика передбачає аналіз послідовного впливу на оброблюване середовище робочих органів різної геометричної форми, що дозволяє виконати раціональну їх комплектацію в агрегаті. В основу аналітичних досліджень закладена теорія внутрішньої напруги у грунті, яка одержала подальший розвиток. Сутність теорії полягає в тому, що у грунті існує внутрішня напруга (ВН). Якщо силове поле (СП), що створює робочий орган, перевищує ВН, то відбувається процес кришення. Співвідношення СП і ВН визначає ступінь кришення і розміри структурованих відмінностей, що утворюються. При цьому, величина СП визначається величиною площі поверхні сколюваної призми і питомим зчепленням часток грунту, а величина ВН - силами зчеплення часток і модулем пружності. В запропонованій моделі виконаний перехід від дискретного до інтегрального визначення загальної реакції грунту на дію робочих поверхонь робочого органа, що дозволило суттєво підвищити точність виконуваних розрахунків. Наведено приклади раціонального комплектування комбінованих агрегатів на основі дискових робочих органів залежно від конкретних грунтових умов пристосовано до технології мінімального обробітку урунту Mini-Till. Якість розпушення грунту, внутрішня напруга, комбінований агрегат, раціональна комплектація.

На підставі розгляду існуючих джерел і пристроїв для досвічування у господарстві, а саме процес освітлення за умов захищеного грунту, проаналізовано використання світлодіодних пристроїв.

Реалізовано вимірювальний електротехнічний комплекс для моніторингу параметрів біометричного стану рослини та мікроклімату в теплиці із можливістю безпровідної передачі інформації.

Розглянуто особливості вирощування рослин в закритому грунті. Висунуто гіпотезу про позитивний вплив зміни кута падіння опромінення на інтенсивність росту рослин.

Розглянуто вплив природнього та штучного світла на ріст рослин в теплицях. Проведено аналіз існуючих систем штучного освітлення та засобів для їх здійснення на прикладі основних видів ламп, що використовуються для цього. Розглянуто основні параметри інтенсивності світлових потоків існуючих засобів досвітлення сільськогосподарських культур.

Запропоновано рекомендації щодо зниження енерговитрат і підвищення продуктивності рослин, що вирощуються.

Робота в промислових теплицях відрізняється від інших галузей специфікою ведення технологічних процесів і характеризується впливом на працівників комплексу несприятливих факторів: підвищена вологість, інтенсивна інсоляція і високі температури повітря, забруднення повітря робочої зони шкідливими хімічними речовинами, забрудненість поверхонь і повітря бактеріальною мікрофлорою і яйцями гельмінтів, фізичні навантаження при виконанні операцій і переміщення вантажів вручну, незручні і вимушені пози і часті нахили корпусу, тривала робота на ногах. Зазначене зумовлює необхідність постійного аналізу впливу мікроклімату в виробничих приміщеннях та стану здоров'я виробничого персоналу. Відповідно до поставленої проблеми метою роботи є аналіз впливу мікроклімату в промислових теплицях на виробничий персонал. Проведено комплексні гігієнічні дослідження умов праці виробничого персоналу промислових теплиць, оцінено ступінь шкідливості і небезпеки несприятливих факторів робочого середовища, дана комплексна гігієнічна оцінка впливу мікроклімату, вивчено стан здоров'я овочівників за даними періодичних медичних оглядів. інтегральна оцінка умов праці виробничого персоналу промислових теплиць, за сукупністю діючих протягом усього річного трудового циклу робіт факторів виробничого середовища і трудового процесу відповідає шкідливості умов праці 3-го ступеня (клас 3.3). Проведені дослідження доводять необхідність розробки і впровадження профілактичних заходів, для покращання умов праці. Перспективою подальших досліджень є гігієнічна оцінка параметрів мікроклімату в теплий та холодний періоди року, оцінка впливу стану внутрішнього повітряного середовища на працюючих в теплицях, професіографічні дослідження трудової діяльності виробничого персоналу, загальна оцінка умов праці та оцінка професійного ризику виробничого персоналу промислових теплиць.

Індекс рубрикатора НБУВ: П145.5

Рубрики:

Обробіток у захищеному ґрунті

Шифр НБУВ: Ж61599 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто проблеми забезпечення надійності та довговічності технологічного обладнання у разі вирощування продукції захищеного грунту. Доведено, що увага має приділятися фізичним основам формування відмов тепличного обладнання, а саме вивченню відмов в технологічних системах індустріальних теплиць. Мета роботи - дослідження типів несправностей, які можуть виникати у процесі експлуатації відцентрових насосів під час їх використання в системах зрошування. Проведено огляд сучасних систем зрошування, які використовуються під час вирощування рослин в умовах захищеного грунту. Аналіз систем зрошення захищеного грунту показує, що для різних типів вирощуваних культур необхідно використовувати різні системи поливу. В загальному принцип роботи всіх систем зводиться до того, що необхідно забезпечити транспортування води чи поживного розчину до рослини. В усіх оглянутих системах транспортування води забезпечується за допомогою насосів, котрі є основним робочим елементом будь-якої системи зрошення. Проведено аналіз виникнення несправностей відцентрових насосів, що використовуються в даних системах. Дослідженнями встановлено, що ерозійне і корозійне зношування, неточні зазори в проточній частині насоса, попадання в насос сторонніх тіл, значний осьовий здвиг ротора через неправильну збірку насоса - це основні причини виходу з ладу робочих коліс. Їх довговічність залежить від матеріалу, з якого вони виготовлені, та від якості виконання. Основнми дефектами муфт є корозійне зношування, задири поверхонь зубів і посадочних місць, порушення балансування і співвісності, механічні поломки, овальність отворів для пальців, порушення посадки на валу, биття напівмуфт. Ресурс підшипників визначається кількістю годин, протягом яких настає "втома металу", кількістю обертів підшипника та кількісного і якісного складу мастила. Перспективою подальших досліджень є вивчення функціональних відмов насосного обладнання систем зрошування в індустріальних теплицях і як наслідок їх специфіки, можуть бути сформувати окремі наукові задачі, вирішення яких сприятиме підвищенню надійності як насосного обладнання, так і системи зрошування в цілому.

Розроблено інтелектуальний метод формування енергоефективних стратегій керування енергетичними потоками в біотехнічних об'єктах - промислових теплицях, який відрізняється використанням нового критерію енергоефективності та нейромережевого аналізу, що мінімізує енергетичні витрати на забезпечення технології вирощування в умовах дії зовнішніх природних збурень, неповної інформації про стани рослин та просторової розподіленості кліматичних умов. На основі генетичного алгоритму встановлено оптимальну кількість основних факторів життєзабезпечення рослин, на підтримку яких витрачається 70 % енергетичних ресурсів. На основі математичного апарату вейвлет-перетворень розроблено новий метод безконтактного визначення фітометричних параметрів рослин, що надає змогу оцінювати якість розвитку рослини. На основі методу варіаційного числення створено математичну модель переміщення мобільного робота, що дозволяє мінімізувати енерговитрати його акумуляторної батареї. На застосуванні теорії імовірнісних автоматів та стимулюючого навчання засновано метод просторового орієнтування мобільного робота для фітомоніторингу в просторі промислової теплиці, що створює умови для самостійного переміщення робота в просторі теплиці, оминаючи перешкоди. За результатами параметричного синтезу та методології оптимального проектування та використання мобільних роботів винайдено раціональний варіант структури мобільного робота фітомоніторингу, який здійснює моніторинг фітостану та стану атмосфери, аналізує фітокліматичні дані та формує на цій основі рішення щодо оптимізації маршруту переміщення, планування послідовності дій, розпізнавання образів і перешкод, що забезпечує виконання поставлених завдань за мінімальних вартісних і часових витрат. Розроблено просторово-розподілену математичну модель промислової теплиці, засновану на розв’язанні рівнянь Нав'є-Стокса, що дозволяє оцінювати значення температури як основного технологічного параметра в просторі теплиці та використовувати ці результати для формування маршруту переміщення мобільного робота фітомоніторингу. Для виробництва продукції заданої якості в просторово-розподілених біотехнічних об'єктах - промислових теплицях, розроблено нову концепцію системи автоматизації процесів керування енергетичними потоками, що функціонує на основі використання результатів фітомоніторингу, які надходять від мобільного робота, і нейромережевого аналізу.

Важливу роль під час вирощування рослин у теплицях займає зрошення тепличного грунту. Зважаючи на значну кількість існуючих систем і методів моніторингу та зрошення грунтів у світі майже не існує систем, які базуються на нечіткій логіці з обліком фактору періоду вегетації рослини. Отже, постає актуальне наукове завдання щодо розробки методу моніторингу вологості тепличного грунту з обліком типів і періодів вегетації тепличних культур. Метою роботи є розробка методу і реалізація макетного зразка системи моніторингу та керування вологістю тепличних грунтів на базі правил нечіткої логіки із врахуванням типів і періодів вегетації рослин. При виконанні досліджень використано наступні методи: аналіз і систематизація відомих науково-прикладних результатів, експериментальні випробування засобів комп'ютерно-інтегрованої техніки, синтез і тестування комп'ютерних моделей апаратно-програмних засобів систем автоматизації, порівняльний аналіз результатів моделювання та експериментальних випробувань. До основних науково-прикладних результатів можна віднести: алгоритм і модель оцінки параметрів рослини від її періоду вегетації, математична модель динаміки вологи в грунті, база правил нечіткого керування вологістю з обліком типів і періодів вегетації сільськогосподарських культур, дослідна натурна модель комп'ютерно-інтегрованої системи. Розроблено метод комп'ютерно-інтегрованого моніторингу й керування вологістю тепличних грунтів на базі нечіткої логіки, який, на відміну від відомих, враховує вплив типів і періодів вегетації культур, що дозволяє виконувати прецизійний контроль відносної вологості в режимі реального часу. В роботі було отримано математичну модель динаміки вологи в грунтах, структурну схему та алгоритм роботи системи, базу правил нечіткої логіки, програмний кодкерування системою, дослідний макет системи. Всі ці отримані результати можуть бути масштабовані та модифіковані в залежності від типу рослини, типу та об'єму грунту, площі засадженої поверхні та потужності поливного насосу.

Досліджено сучасні технології виробництва рослинної продукції в тепличних комбінатах та системи їх автоматизації. Проаналізовано функціонування існуючих систем керування технологічним процесом виробництва рослинної продукції в промислових теплицях. Наведено математичні моделі біотехнічних об’єктів з просторово-розподіленими параметрами. Визначено вплив факторів життєзабезпечення на стан рослин та якість врожаю. Проаналізовано математичні моделі впливу факторів життєзабезпечення рослин на якість урожаю. Охарактеризовано використання вейвлет-перетворення для оцінки якості рослинної продукції. Побудовано концепці системи енергоефективного керування енергетичними потоками тепличних комплексів. Обґрунтованол критеріїв оцінювання якості розвитку рослин та продукції. Охарактеризовано розроблення мобільного робота моніторингу фітостану та параметрів атмосфери в промисловій теплиці. Наведено економічні розрахунки ефективності впровадження системи керування.