CC BY
27. Федоров М.Н., Федоров Д.М. Защита от электромагнитных полей, создаваемых воздушными высоковольтными линиями электропередач 110 кВ // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. 2016. Т. 2, №1(7). С. 339-341.
8. Залесова О.В. Исследование влияния грозозащитного троса на величину наведенного напряжения на отключенной ВЛ // Труды Кольского научного центра РАН. 2018. Т. 9, № 8(17). С. 102-108.
9. Залесова О.В., Селиванов В.Н. Расчет навёденного напряжения на отключенных линиях электропередачи 110 кВ // Труды Кольского научного центра РАН. 2015. № 2(28). С. 87-98.
10. Мюльбаер А.А. Особенности расчета наведённого напряжения на отключенной цепи двухцепной воздушной линии электропередачи // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. 2016. №3(64). С. 146-160.
11. Мюльбаер А.А. Анализ причин несчастных случаев при работах на воздушных линиях электропередачи, находящихся под наведённым напряжением // Новое в российской электроэнергетике. 2017. № 4. С. 71-77.
12. Геркусов А.А., Макаров В.М. Технико-экономическое нормирование потерь электроэнергии в воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ и выше // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2016. № 4. С. 4956.
13. Тигунцев С.Г., Снопкова Н.Ю., Неудачин И.А. Определение параметров воздушной линии электропередачи напряжением 110-500 кВ // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 4(87). С. 149-154.
14. Кудряшев Г. С., Неудачин И.А. Программа расчета параметров воздушной линии электропередачи напряжением 110-500 кВ в фазных координатах // Инфраструктурные отрасли экономики: проблемы и перспективы развития. 2014. № 5. С. 60-63.
15. Особенности моделирования воздушных и кабельных участков линий электропередачи 110-750 кВ при использовании фазного координатного базиса / Д.Ю. Вихарев [и др.] // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2023. № 2. С. 51 -60.
16. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Виноградова А.В. Анализ технического состояния и срока нахождения в эксплуатации воздушных линий электропередачи 35110 кВ Орловской области // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2022. Т. 25, № 4. С. 324-333.
17. Виноградов А.В, Лансберг А.А., Сорокин Н.С. Характеристика электросетевых компаний по количеству и протяженности линий электропередачи, мощности подстанций // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69, № 2(47). С. 31-41.
УДК 621.314.1
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УМНОЙ ТЕПЛИЦЫ НА БАЗЕ АРРЫНЧО
Муллаянов Д.Р., бакалавр 4 курса направления подготовки 35.03.06 Агроинженерия, Гришин А.Д., старший преподаватель. ФГБОУ ВО СПбГАУ
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрена возможность разработки системы управления умных теплиц на базе микроконтроллера Arduino, являющейся актуальной на сегодняшний день в связи с быстрыми темпами развития агропромышленного комплекса; концепция создания модульной системы управления модулями датчиков, способной поддерживать
оптимальные климатические и световые условия для роста растений. Исследование включает анализ требований к системе, выбор компонентов и их интеграцию с Arduino. Проведенные испытания подтвердили эффективность разработанного решения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Умная теплица, система управления, Arduino, автоматизация, мониторинг, климат-контроль, световой контроль.
ABSTRACT
The article considers the possibility of developing a control system for smart greenhouses based on the Arduino microcontroller, which is relevant today in connection with the rapid pace of development of the agro-industrial complex; the concept of a modular sensor module control system capable of maintaining optimal climatic and light conditions for plant growth. The study includes an analysis of system requirements, component selection and their integration with Arduino. The tests carried out confirmed the effectiveness of the developed solution.
KEYWORDS
Smart greenhouse, control system, Arduino, automation, monitoring, climate control, light control.
Введение: В современном мире автоматизация различных процессов становится неотъемлемой частью повышения производительности и качества продукции в сельском хозяйстве. Тепличное хозяйство - это сложная система, требующая постоянного контроля за микроклиматом, освещением, влажностью и питательными веществами. Существующие системы управления часто бывают громоздкими, дорогостоящими или недостаточно гибкими для изменения условий под конкретные нужды растений, для решения данной задачи, а именно за счет создания умной теплицы, было принято решение о применении модулем управления контроллера на базе Arduino [1].
Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка модульной системы управления умной теплицы на базе Arduino, которая позволит автоматизировать процесс контроля за климатическими параметрами и оптимизировать условия роста растений. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ требований к системе управления с учетом специфики выращивания различных культур;
2. Разработать схему подключения датчиков и исполнительных механизмов, обеспечивающую сбор данных о состоянии теплицы в реальном времени;
3. Создать программное обеспечение для микроконтроллера Arduino, позволяющее обрабатывать полученные данные и корректировать параметры климата;
4. Провести тестирование системы в условиях реальной эксплуатации и оценить ее эффективность.
Материалы, методы и объекты: Объектами исследования выбраны микроконтроллер Arduino, датчики температуры, влажности воздуха и почвы, а также исполнительные механизмы - вентиляторы, обогреватели и система полива. В качестве метода программирования использован язык C/C++. При разработке модуля умной теплицы является ключевым фактором то, что необходимо синхронизировать работу датчиков из различных модулей теплицы и дополнительно применить настройку по пинанию и подключению shield (расширения) модуля управления [2].
Основные компоненты системы:
1. Микроклимат: датчики температуры, влажности воздуха и почвы;
2. Освещение: фоторезисторы для измерения уровня освещенности и управление светодиодными лампами;
3. Полив: система капельного орошения с контролем за расходом воды;
4. Вентиляция: датчики С02 и влажного термостата для контроля работы вентиляторов.
На рисунке 1 представленная общая схема синхронизации компонентов системы.
Интернет
Рисунок 1 - Структурная схема управления умной теплицей
Проектирование модуля управления умной теплицы.
Перед начало проектирования, план работы был разделен на следующие пункты и контрольные точки. Основные приведены далее: 1. Анализ требований: определение необходимых параметров микроклимата, исходя из потребностей растений; 2. Выбор оборудования: подбор датчиков и исполнительных механизмов для реализации функций системы; 3. Разработка схемы подключения: создание электрической схемы взаимодействия компонентов системы с Arduino; 4. Программирование микроконтроллера: написание кода для обработки данных от датчиков и управления исполнительными механизмами.
Для подключения модуля управления на базе Arduino также необходимо решить проблему питания, которая в настоящее время решается следующим путем. Все чаще в агропромышленном комплексе внедряют современное робототехническое оборудование, которому необходимо стабильное входное напряжение, класса AC/DC с выходным напряжением, равным 24 В [3]. Но модули Arduino имеют питание от 5 В до 9
В. Зачастую, производители стараются решить данный вопрос за счет включения в состав устройства вторичных источников питания, что является не самым надежным способом решения данной проблемы, так как если устройства питания, выйдет из строя по причине срабатывания предохранителя, то необходимо будет вызывать специалиста из обслуживающей организации, что приведет к увеличению сроков простоя [4].
Проведя ряд исследований, было установлено, что решить данную проблему возможно за счет установки отдельного блока питания собственных нужд (БПСН), что в свою очередь сократит время обслуживания и увеличит надежность, за счет более адаптированной и сложной схемы устройства, пример таких БПСН представлен на рис. 2, данный тип устройств применяется в приборах, эксплуатирующийся в агрессивной среде, в основном это сельское хозяйство и трансформаторные подстанции [5, 6]. Выбранный БПСН имеет плавающее выходное значение напряжений, подстраиваемое за счет встроенного потенциометра.
Рисунок 2 - Пример применяемого блока питания собственных нужд
Программирование и реализация функций устройства.
Работа по написанию кода устройства и его отладки проходила в следующих стадиях:
1. Контроль температуры и влажности: автоматическое включение обогрева или охлаждения при отклонении параметров от нормы, произведен выбор датчиков: для измерения температуры и влажности используются соответствующие датчики (например, DHT-11 или DHT-22). Написание кода: будет считывать данные с датчиков и сравнивать их с заданными значениями. Если значения выходят за пределы нормы, то код должен включать соответствующие исполнительные механизмы (обогрев или охлаждение) [7].
2. Автоматизированный полив: регулярное увлажнение почвы с возможностью ручной корректировки режима полива. Следующим этапом был проведен выбор датчика влажности почвы (например, YL-69). Настройка параметров полива: установка параметров полива в коде (например, время полива, частота полива). Добавление возможности ручной корректировки: через интерфейс пользователя (кнопки, потенциометры).
3. Регулирование освещённости: поддержание оптимального уровня света для фотосинтеза, включая ночное подсвечивание при необходимости. Использование фоторезистора, определение пороговых значений: установка пороговых значений освещённости для включения и выключения ночного подсвечивания [8].
4. Контроль за С02 и влажным воздухом: активация вентиляции для обеспечения адекватного газообмена. Датчики С02 и влажности воздуха: используя датчики С02 и
влажности воздуха для контроля качества воздуха. Установка порогов срабатывания: задав пороги срабатывания для активации вентиляции, используются вентиляторы для улучшения воздухообмена.
Тестирование и отладка.
После завершения сборки системы проводится комплексное тестирование для оценки корректности функционирования всех её компонентов. В рамках отладочных процедур осуществляется тщательная проверка датчиков, исполнительных механизмов и программного обеспечения микроконтроллера [9].
Цель тестирования - убедиться в точности и надёжности работы каждого элемента системы, а также в их способности эффективно взаимодействовать друг с другом. Для этого используются различные методы и инструменты, позволяющие выявить возможные проблемы и устранить их до запуска системы в эксплуатации.
Результатами тестирования должны является следующие аспекты.
Интеграция датчиков и исполнительных механизмов прошла успешно, что обеспечило точное поддержание оптимальных условий для роста растений. Программное обеспечение системы предоставляет гибкие возможности настройки параметров микроклимата как вручную, так и автоматически на основе данных, полученных от датчиков.
Автоматизированная система управления микроклиматом продемонстрировала высокую эффективность в создании и поддержании оптимальных условий для развития растений. Благодаря точному контролю температуры, влажности, освещённости, уровня углекислого газа и влажности воздуха, удалось создать среду, максимально приближенную к естественным условиям произрастания большинства культур. Это способствует ускорению роста и повышению урожайности [10].
Программное обеспечение системы позволяет не только автоматически регулировать параметры микроклимата в соответствии с заданными настройками, но и предоставляет возможность ручного управления. Это даёт пользователю гибкость в настройке параметров в зависимости от конкретных потребностей и условий выращивания растений.
Выводы.
На основании проведённых испытаний можно сделать вывод, что разработанная система управления климатом в теплице является эффективным и надёжным решением для обеспечения оптимальных условий роста растений. Она позволяет точно поддерживать заданные параметры температуры, влажности, освещённости, уровня углекислого газа и влажности воздуха, создавая благоприятную среду для развития культур.
Адаптивные свойства системы позволяют ей реагировать на изменения внешних условий, автоматически корректируя работу исполнительных механизмов. Это обеспечивает стабильность и устойчивость микроклимата в теплице, даже при воздействии неблагоприятных факторов. В результате система способствует ускорению роста и повышению урожайности растений, что делает её ценным инструментом для сельскохозяйственных предприятий и частных фермеров.
Таким образом, разработанная система управления представляет собой инновационное решение для создания и поддержания оптимальных условий выращивания растений в теплицах. Её применение позволяет повысить эффективность производства, улучшить качество продукции и обеспечить стабильный рост и развитие культур в различных климатических условиях.
Заключение.
Разработанная система управления умной теплицы на базе А^шпо представляет собой перспективное и эффективное решение для повышения качества и урожайности выращиваемых культур. Проведённое исследование подтвердило целесообразность применения модульных систем автоматизации в сельском хозяйстве, а также продемонстрировало их потенциал для оптимизации процессов выращивания растений.
Созданная система позволяет точно контролировать и поддерживать оптимальные условия микроклимата в теплице, такие как температура, влажность, освещённость и концентрация углекислого газа. Это способствует ускорению роста и повышению урожайности культур, а также улучшению их качества. Кроме того, использование модульной системы автоматизации упрощает процесс управления теплицей и снижает риск ошибок, связанных с человеческим фактором.
В дальнейшем планируется расширение функционала системы за счёт интеграции с мобильными приложениями и удалённого мониторинга. Это позволит пользователям получать информацию о состоянии теплицы и управлять её работой через смартфон или другое мобильное устройство. Удалённый мониторинг обеспечит возможность оперативно реагировать на изменения условий и принимать соответствующие меры для поддержания оптимальных параметров микроклимата.
Таким образом, разработанная система управления умной теплицей на базе А^шпо является важным шагом в развитии технологий автоматизации сельского хозяйства. Её внедрение позволит повысить эффективность производства, улучшить качество продукции и обеспечить стабильный рост и развитие культур в различных климатических условиях.
Библиография:
1. Беззубцева М.М., Гришин А.Д. Разработка топологии импульсного АСЮС-преобразователя // Научное обеспечение развития АПК в условиях импортозамещения: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург - Пушкин, 25-27 мая 2022 г. СПб. : Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, 2022. С. 247-250.
2. Гришин А.Д., Беззубцева М.М. Применение преобразователей напряжения в сельском хозяйстве // Интеллектуальный потенциал молодых ученых как драйвер развития АПК: материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и обучающихся, Санкт-Петербург - Пушкин, 16-18 марта 2022 г. Т. Ч. II. С-Пб. : Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, 2022. С. 52-55.
3. Ракутько С.А., Медведев Г.В., Ракутько Е.Н. Влияние отклонения напряжения питания на характеристики люминесцентных ламп // АгроЭкоИнженерия. 2024. № 1(118). С. 149-160.
4. Волков В.С., Медведев Г.В. Интенсификация аппаратурно-технологической системы производства корма для аквакультуры в аппаратах с магнитоожиженным слоем ферротел // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2023. № 2(71). С. 144-153.
5. Семененко А.Ю., Гладки А.С. Разработка и исследование режимов работы универсального блока питания // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: материалы Шестой национальной (всероссийской) научно-технической конференции, Петропавловск-Камчатский, 09-10 ноября 2023 г. Петропавловск-Камчатский: Камчатский государственный технический университет, 2024. С. 78-81.
6. Игошин Д.А. Разнообразие видов современных блоков питания // Цифровое общество: научные инициативы и новые вызовы: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции, Москва, 22 декабря 2023 г. М. : Центр развития образования и науки, ООО «Издательство АЛЕФ», 2023. С. 204-208.
7. Елизарьева М.Г., Бадыгов В.Ф. Переделка компьютерного блока питания в лабораторный регулируемый блок питания // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: сборник материалов IX Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики. В 3-х томах, Красноярск, 10-14 апреля 2023 г. Красноярск : Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, 2023. С. 680-682.
8. Морозов Н.В., Насонов Д.Л., Мамонова Л.Г. Повышение качества электроэнергии в сельской местности // Электроэнергетика сегодня и завтра: сборник научных статей 3-й Международной научно-технической конференции, Курск, 27 марта 2024 г. Курск: ЗАО «Университетская книга», 2024. С. 191-194.
9. Гулин С.В., Пиркин А.Г. Особенности бизнес-реинжиниринга при создании и эксплуатации электротехнологического оборудования // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2020. № 58. С. 130-136.
10. Гулин С.В., Пиркин А.Г. Комплексный подход к оценке эффективности сложного электротехнологического оборудования на предприятиях АПК // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2022. № 2(67). С. 145154.
УДК 621.8
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВСПАШКИ И ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПОЧВЫ
Сухаева А.Р., к.т.н., доцент, Горбунова Т.Л., к.т.н., доцент, Аносова А.И., к.т.н., доцент Научный руководитель: д.т.н., профессор Шуханов С.Н. ФГБОУ ВО Иркутский ГАУ
АННОТАЦИЯ
Одним из ключевых аспектов растениеводческого направления сельского хозяйства является подготовка почвы к посеву и посадке культурных растений. Для правильного выбора способа обработки почвы, а также технических средств, от которых зависит урожай, выполнен сравнительный вспашки и фрезерования почвы. В результате которого установлено, что вспашка необходима при обработке грунтов с высокой твердостью, а также ранее не использованных в сельскохозяйственных работах. Фрезерование актуально для мягких почв, в том числе в весенний период после заблаговременно осуществленной осенней вспашки.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Агропромышленный комплекс, обработка почвы, вспашка и фрезерование. ABSTRACT
One of the key aspects of the plant growing direction of agriculture is the preparation of the soil for sowing and planting of crops. In order to correctly select the method of soil cultivation, as well as technical means on which the harvest depends, a comparative study of plowing and milling of the soil was carried out. As a result, it was established that plowing is necessary when processing soils with high hardness, as well as previously not used in agricultural work. Milling is relevant for soft soils, including in the spring after pre-planned autumn plowing.
KEYWORDS
Agro-industrial complex, soil cultivation, plowing and milling.
Введение. Становлению агропромышленного комплекса на более высшую ступень развития во многом способствуют результаты инновационных исследований в этой области науки [2, 8, 9, 11, 12]. Существенное значение в этом плане отводится техническим средствам и технологиям аграрного производства [1, 4, 5, 7, 15]. При этом приоритет имеют средства механизации возделывания сельскохозяйственных культур [3, 6, 10, 13, 14].
Одним из ключевых аспектов растениеводческого направления сельского хозяйства является подготовка почвы к посеву и посадке культурных растений. Для
