Научная статья на тему 'ЧЕТВЕРТЫЙ ПРИНЦИП ЭНЕРГОИНФОРМАЦИОННОГО ЕДИНСТВА ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УПРАВЛЯЕМЫХ ЗАКРЫТЫХ ИСКУСТВЕННЫХ АГРОЭКОСИСТЕМАХ (ЗИАЭС)'

ЧЕТВЕРТЫЙ ПРИНЦИП ЭНЕРГОИНФОРМАЦИОННОГО ЕДИНСТВА ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УПРАВЛЯЕМЫХ ЗАКРЫТЫХ ИСКУСТВЕННЫХ АГРОЭКОСИСТЕМАХ (ЗИАЭС) Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
31
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ / ЭНЕРГОИНФОРМАЦИОННОЕ ЕДИНСТВО / МЕЛКОДИСПЕРСИОННОЕ ТРАНСПИРАЦИОННОЕ ОРОШЕНИЕ / DIGITAL TECHNICAL SYSTEMS / ENERGY-FORMATION UNITY / FINE-DISPERSION TRANSPIRATION IRRIGATION

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Дорохов Алексей Семёнович, Гришин А. П., Гришин А. А.

В ведении отмечено, что тех случаях, когда при значительной интенсивности СИ механизм транспирации из-за ограниченных возможностей раскрытия устьиц не выполняет полностью свою функцию, необходимо применять мелкодисперсионное транспирационное орошение, которое строится на энергоинформационном принципе. Энергоинформационный принцип построения таких структур должен отвечать следующим условиям энергоинформационного единства: - энергетическая и информационная составляющие структуры должны быть комплементарны, то есть иметь взаимное соответствие и дополнение при образовании единого механизма, отвечающего принципам синергетики; - функционирование единого механизма должно быть направлено на максимальное использование свободной доступной энергии своего трофического уровня в соответствии с ПЭЭС и целенаправленности в процессе самоорганизации. В разделе объект и методы исследований пояснено, что в качестве методологической основы понятия целенаправленности удобно применить телеологическую теорию информации, по которой расход орошения - qν должен соответствовать плотности распределения количества испаряемой влаги. Поскольку оператор орошения обеспечивает действие информации по соблюдению ПЭЭС и целенаправленности, то КПД оператора будет той характеристикой, которая оценит действенность информации в достижении цели. Приняв от датчика сигнал о величине эксергии СИ и, приведя в соответствие ему действие оператора, мы тем самым полностью снимаем неопределенность и получаем полную информацию В разделе результаты исследований и их обсуждение приведены результаты расчета зависимости интегрально-вероятного КПД насоса от количества информации. В соответствии с условием энергоинформационного единства критерием эффективности информации при достижении максимума цели принимается максимальное использование свободной доступной энергии согласно ПЭЭС.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Дорохов Алексей Семёнович, Гришин А. П., Гришин А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE FOURTH PRINCIPLE OF ENERGY-INFORMATIONAL UNITY OF CONSTRUCTION OF DIGITAL TECHNICAL SYSTEMS CONTROLLED IN CLOSED ARTIFICIAL AGROECOSYSTEMS (SIAAS)

It is noted in the report that in cases when the transpiration mechanism does not fully perform its function at a significant intensity of SI due to the limited possibilities of stomata opening, it is necessary to apply fine-dispersion transpiration irrigation, which is based on the energy-informational principle. Energy-informational principle of construction of such structures must meet the following conditions of energy-informational unity: - the energy and information components of the structure should be complementary, that is, have a mutual correspondence and complement in the formation of a single mechanism that meets the principles of synergetics; - the functioning of a single mechanism should be directed to the maximum use of the free available energy of its trophic level in accordance with the PES and the goal-orientation in the process of self-organization. In the section object and methods of research explained that, as a methodological basis of the concept of purposefulness is convenient to apply a teleological theory of information on which the flow of irrigation - qν must meet the density distribution of the number of evaporated moisture. Since the irrigation operator ensures the validity of the information on compliance with the PES and purposefulness, the operator's efficiency will be the characteristic that will assess the effectiveness of the information in achieving the goal. Having received a signal about the value of SI exergy from the date and bringing the operator's action in accordance with it, we thereby completely remove the uncertainty and obtain complete information In the section results of researches and their discussion results of calculation of dependence of integrally probable efficiency of the pump on quantity of information are resulted. In accordance with the condition of energy-informational unity, the criterion of information efficiency in achieving the maximum goal is the maximum use of free available energy according to the PEES.

Текст научной работы на тему «ЧЕТВЕРТЫЙ ПРИНЦИП ЭНЕРГОИНФОРМАЦИОННОГО ЕДИНСТВА ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УПРАВЛЯЕМЫХ ЗАКРЫТЫХ ИСКУСТВЕННЫХ АГРОЭКОСИСТЕМАХ (ЗИАЭС)»

УДК 631.589-021.58:004:005

ЧЕТВЕРТЫЙ ПРИНЦИП ЭНЕРГОИНФОРМАЦИОННОГО ЕДИНСТВА ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УПРАВЛЯЕМЫХ ЗАКРЫТЫХ ИСКУСТВЕННЫХ АГРОЭКОСИСТЕМАХ (ЗИАЭС)

А.С. Дорохов, А.П. Гришин, А А. Гришин

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»

Аннотация. В ведении отмечено, что тех случаях, когда при значительной интенсивности СИ механизм транспирации из-за ограниченных возможностей раскрытия устьиц не выполняет полностью свою функцию, необходимо применять мелкодисперсионное транспирационное орошение, которое строится на энергоинформационном принципе.

Энергоинформационный принцип построения таких структур должен отвечать следующим условиям энергоинформационного единства:

- энергетическая и информационная составляющие структуры должны быть комплементарны, то есть иметь взаимное соответствие и дополнение при образовании единого механизма, отвечающего принципам синергетики;

- функционирование единого механизма должно быть направлено на максимальное использование свободной доступной энергии своего трофического уровня в соответствии с ПЭЭС и целенаправленности в процессе самоорганизации.

В разделе объект и методы исследований пояснено, что в качестве методологической основы понятия целенаправленности удобно применить телеологическую теорию информации, по которой расход орошения - q v должен соответствовать плотности распределения количества испаряемой влаги. Поскольку оператор орошения обеспечивает действие информации по соблюдению ПЭЭС и целенаправленности, то КПД оператора будет той характеристикой, которая оценит действенность информации в достижении цели. Приняв от датчика сигнал о величине эксергии СИ и, приведя в соответствие ему действие оператора, мы тем самым полностью снимаем неопределенность и получаем полную информацию

В разделе результаты исследований и их обсуждение

приведены результаты расчета зависимости интегрально-

вероятного КПД насоса от количества информации.

В соответствии с условием энергоинформационного единства критерием эффективности информации при достижении максимума цели принимается максимальное использование свободной доступной энергии согласно ПЭЭС.

Ключевые слова: цифровые технические системы, энергоинформационное единство, мелкодисперсионное

транспирационное орошение.

Введение

Рассмотрим последний четвертый принцип построения цифровых технических ситстем - принцип энергоинформационного единства.

Согласно ПЭЭС и ПЭ растение, с помощью самоорганизующегося процесса испарительного охлаждения (СПИО) -транспирации, само поддерживает температуру листа на оптимальном уровне, обеспечивая максимум фотосинтеза и максимум потребления фотосинтезной эксергии.

Количество воды необходимое для транспирации определяется выражением [1]:

Ч ('л- к )м лсл гв

где Мл - общая масса листьев, Сл - удельная теплоемкость массы листьев, гв - удельная теплота испарения воды.

В тех случаях, когда при значительной интенсивности СИ механизм транспирации из-за ограниченных возможностей раскрытия устьиц не выполняет полностью свою функцию, назовем эту ситуацию «режимом предельной транспирации». необходимо применять дополнительные меры.

Это достигается применением дополнительного терморегулирования мелкодисперсионным транспирационным орошением. Такое орошение мировая практика применяет более полувека в основном в тепличных хозяйствах. Однако научно-теоретическое обоснование такого орошения отсутствует. Необходимо показать связь режимов транспирационного орошения с приходом энергии СИ, позволяющую обосновать режимы орошения на основе принципа целенаправленности действия информации о СИ.

Транспирационное орошение строится на

энергоинформационном принципе.

Отличительной особенностью аграрных технологий является наличие в их структурах живых самоорганизующихся объектов, как составляющих этих технологий. Энергоинформационный принцип

построения таких структур должен отвечать следующим условиям энергоинформационного единства:

- энергетическая и информационная составляющие структуры должны быть комплементарны, то есть иметь взаимное соответствие и дополнение при образовании единого механизма, отвечающего принципам синергетики;

- функционирование единого механизма должно быть направлено на максимальное использование свободной доступной энергии своего трофического уровня в соответствии с ПЭЭС и целенаправленности в процессе самоорганизации.

Структурные элементы энергоинформационного моделирования продукционных процессов в ЗИАЭС показаны на рис. 1.

Орошение производится с помощью генератора тумана, который состоит из высоконапорного насоса и форсунок для формирования дисперсионного облака тумана из мелко распыленного питательного раствора. Контроллер имеет программу, обеспечивающую заданные климатические условия. Для этого программа контроллера получает информацию о температуре, влажности, концентрации СО 2, плотности оптического излучения. Она же выполняет обработку полученной информации, имея необходимую базу данных, и обеспечивает управление всем процессом. В случае аэропонного модуля параметром порядка является эксергия оптического излучения фитоламп, а параметрами управления температура воздуха, раствора, влажность воздуха в корневой системе и растительной части, химический состав питательного раствора. По концентрации СО2 определяется скорость фотосинтеза, которая является индикатором лимитирующего воздействия на продуктивность растений тех или иных параметров управления и служит сигналом для снижения этого воздействия посредством оценки и дальнейшего учета коэффициентов оптимальности при расчете значения фотосинтезной эксергии, которое должно быть максимально и стремиться к своему теоретическому пределу.

Рисунок 1 - Энергоинформационная структура моделирования продукционных процессов в ЗИАЭС

Объект и методы исследований

В качестве методологической основы понятия целенаправленности удобно применить телеологическую теорию информации В.И.Корогодина [1]. Основная идея этой теории заключается в том, что функционирование всякой энергоинформационной структуры направлено на достижение цели, то есть она имеет определенную целенаправленность информации - /,

повышающую вероятность достижения конечной цели - X с некоторой величины - р до величины - Р.

Целенаправленное действие энергоинформационной системы может быть описано следующим алгоритмом [1]:

(Л, 5)=>£, м). (2)

р,Р

Энергоинформационная структура, кроме упомянутых уже элементов, содержит также оператор - Применение этого оператора осуществляется в массиве режимов - 5 с ресурсами - Л. Элементы ], 5 и Л направлены на достижение цели - X, при этом возникают побочные продукты - м. Эти элементы применительно к технологиям транспирационного орошения представлены на рисунке 2.

Целенаправленное действие информации определяется её эффективностью. Эффективность информации - А определена как отношение ценности информации - С к её количеству - В в данной структуре.

Чем ценнее полученная информация, тем выше вероятность достижения цели. К примеру, таблица 1, если расход при орошении привести в соответствие с расходом для осуществления оптимальной транспирации - чТо, то цель - максимальная скорость фотосинтеза, будет достигнута с наибольшей вероятностью.

Таблица 1 - Ценность информации для достижения цели

Цель, Z Побочный Информация Суть ценности

продукт, м информации

для снижения м

Повышение Технологически О точном Соответствие

урожайност е потери воды, значении ч То расхода Чу при

и за счет обусловленные орошении

max превышением распределению

скорости расхода Что Что

фотосинтез Потери О нагрузке Соответствие

а электроэнергии в привода привода

посредство электроприводе нагрузке

м и насосе

оптимизаци Потери О точном Соответствие Чу

и электроэнергии значении ч То распределению

транспирац на перерасход Что

ионного воды сверх ч То

расхода

воды q то

Но поскольку чТо определяется температурой листа растения, а Агротехника и энергообеспечение. - 2019. - № 3 (24)

между ней и случайной величинои тепловой эксэргии солнечного излучения существует функциональная зависимость Ьл(Ет), то следует говорить о соответствии расхода орошения - qv плотности распределения - q То.

То же самое можно сказать и о соответствии других величин побочных продуктов w плотности распределения - qТо. Такое соответствие можно достичь при условии наличия точной, достоверной, имеющей высокую степень ценности информации о плотности распределения - qТо.

А _ Ф)

Итак, -п- — , где С - ценность информации, В -

В

количество информации в данной структуре.

Ценность информации есть функция нормированного приращения вероятности действия информации при достижении цели, где за базовую величину принято максимальное приращение вероятности (1 - р):

С =

р - р 1 - р •

(3)

В общем случае С не зависит от В, поскольку для каждой конкретной энергоинформационной структуры существует область значений С, которые могут быть достигнуты только при В, равных или превышающих некоторую критическую величину.

Поэтому существует функциональная зависимость между максимально возможными значениями ценности информации и её количеством, которая в [1] определена монотонно возрастающей кривой, рисунок 2.

3

1 3 10

Рисунок 2 - Ценность информации.

Справа от кривой располагаются значения ценностей

информации, пригодные для осуществления данного целенаправленного действия.

Продифференцировав функцию С(В) по В получим производную - функцию эффективности информации от её количества. График функции будет иметь максимум в точке, соответствующей наибольшей крутизне С(В) и две ниспадающих ветви. То есть существует некоторое оптимальное количество информации - В0, где её эффективность максимальна. Работа операторов, как и любых машин, требует, прежде всего, затрат определенного количества энергии и может быть оценена посредством КПД.

Согласно схемы, рисунок 2.2, полезной будем называть ту энергию - Шг, которая расходуется на контроллер, средства передачи данных, работу датчиков, частотно-регулируемый электронасос, обеспечивающий расход q„, т.е. на достижение цели - X. Работа контроллера, средств передачи данных и датчиков требует примерно 1...2% от той энергии, которая расходуется на электроприводнасоса, поэтому ею пренебрежем. Разность - Щ, между общей и полезной энергией идет на потери воды, потери электроэнергии на перерасход воды сверх q То и потери электроэнергии в электроприводе насоса, то есть на побочный продукт w данного целенаправленного действия, таблица 2.3.

Потери воды, обусловлены тем, что не вся распыленная вода участвует в дополнительной транспирации - q То: qn = qv - q То, где qv -расход транспирационного орошения.

Таким образом, КПД будет выражено как:

= -^Го--(4)

МТо+Ып + Мэна

Расходы энергии на работу оператора для достижения цели -Щ должны возрастать с увеличением его сложности и снижением побочного продукта w, при этом будет возрастать вероятность достижения цели в данном массиве режимов при использовании данного оператора. Тем больше будет ценность информации для работы этого оператора. Поэтому можно предположить, что п а увеличивается с ростом эффективности информации А, то есть, пропорционален эффективности этой информации.

Поскольку оператор обеспечивает действие информации по соблюдению ПЭЭС и целенаправленности, то КПД оператора - па будет той характеристикой, которая оценит действенность информации в достижении цели - X при снижении побочного продукта w. Чтобы повысить п р, необходимо снизить выход побочного продукта.

Максимум п а не обязательно должен соответствовать максимуму вероятности достижения цели: лишь в начале, при

значениях С <<1, КПД( будет возрастать с увеличением С, а затем может либо стабилизироваться, либо начнет уменьшаться, изменяясь в разных ситуациях с разными скоростями [1]. Но во всех случаях положения максимальных значений зависимости КПД от количества информации и А(В) на оси абсцисс должны совпадать, что будет показано ниже.

Поскольку параметром порядка является СИ, то необходимо иметь достоверную информацию о приходе тепловой эксэргии светового излучения СИ - Ет, которая определит количество информации других элементов структуры.

Устьичный аппарат растения, где происходит процесс испарительного охлаждения, и находящуюся в нем воду также можно отнести к оператору (на рисунке не показаны) как внешние его элементы.

Таким образом, выражение для самоорганизующегося процесса транспирации в виде взаимосвязи переменной порядка и параметра управления можно записать в виде:

Ет с ЧТге = {1л-10)МЛСЛ (5)

Эта зависимость определит экстремальную энергетическую целенаправленность самоорганизующегося процесса транспирации.

Нагрев листа в зависимости от прихода суммарной энергии СИ происходит в процессе преобразования в тепловую энергию той её части, которая является тепловой эксергией СИ - Ет.

Именно эта величина тепловой эксэргии и должна быть скомпенсирована в процессе транспирационного испарения воды с поверхности листа и снижения температуры на величину АТо.

Температура листа складывается из начальной, до начала СИ, температуры - 'н и температуры нагрева тепловой эксэргией СИ:

Л=2000

¡^(л)к (Х)т йл

Л =зоо

'л = 'н + (6)

Интеграл в числителе дроби является тепловой эксергией СИ -Ет. Она может быть определена исходя из величины спектральной эффективности теплового действия на растение - К(А)т, равного разности полной спектральной интенсивности СИ - ф(А) и спектральной эффективности фотосинтеза - К(1)ф: К(Х)т = ф(Х) - К(Х)ф [2].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Эту температуру необходимо снизить до величины ' о посредством испарения массы воды ч т. Величину этой массы можно определить как отношение разности величин тепловой эксэргии и

теплоты нагрева листа от начальной температуры до оптимальной температуры к величине удельной теплоты испарения согласно выражению:

Л2 =2000

\у(л)к(л)т ал-(г0 - гн )мЛС_

г - г ^

0 н) л л

л =зоо

qт =-, (7)

Гв

где гв - удельная теплота испарения воды.

Данная величина, поделенная на промежуток времени периода орошения, и будет средним расходом транспирации.

Выражение (7) справедливо при условии гп < гл и принятого допущения о рассмотрении поверхности листа как водной поверхности. В том случае, когда дальнейшее увеличение СИ и тепловой эксэргии приведет к перегреву листа до температуры tл > гл, необходимо обеспечить дополнительный расход транспирации генератором тумана:

Л2=2000

\р(л)к (л)ш ал-(г' - г л )МЛСЛ

г =300

qт 0 =-. (8)

Гв

Другим основным элементом оператора транспирационного орошения является генератор тумана, состоящий из высоконапорного плунжерного насоса и форсунок с большим гидравлическим сопротивлением, что позволяет снизить расход через них с одновременным увеличением напора перед ними. В результате на выходе форсунки образуется дисперсионное облако тумана из мелко распыленной воды.

Такие генераторы работают с постоянным расходом, поэтому чтобы обеспечить переменный транспирационный расход, соответствующий изменяющейся тепловой эксэргии СИ, применяют центробежные частотно-регулируемые электронасосы. Их основной недостаток - низкий КПД в зоне малых расходов. Применяя энергоинформационный подход, обеспечивающий максимальную эффективность рецепции информации, можно обеспечить режим работы оператора с максимально возможным КПД.

Выражение (8) определяет достижение результата целенаправленного действия оператором - приближения действительной скорости фотосинтеза к оптимальной её величине и является критерием максимальной ценности информации. То есть достижения значений вероятности Р и ценности информации близких

к единице. Это выражение представляет собой ключевую зависимость ЧТо (Ет).

Поэтому в качестве источника информации рассмотрен приход энергии СИ, который воспринимается цифровым измерителем тепловой эксэргии СИ [3] и управляет расходом насоса через контроллер, рисунок 2.

Шеннон определил информацию, как снятую неопределенность. Неопределенность возникает в ситуации выбора. Задача, которая решается в ходе снятия неопределенности - выбор одного соответствующего ситуации варианта из числа возможных. Снятие неопределенности дает возможность принимать обоснованные решения и действовать. В этом управляющая роль информации. Минимальная неопределенность равна 0, то есть эта ситуация полной определенности, означающая что выбор сделан, и вся необходимая информация получена. В связи с этим под информацией понимают «запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных» [4].

Величина, характеризующая количество неопределенности в теории информации обозначается символом Н и имеет название информационная энтропия. Энтропия - мера неопределенности, выраженная в битах. Количество информации I и энтропия Н характеризуют одну и ту же ситуацию, но с качественно противоположенных сторон. I - это количество информации, которое требуется для снятия неопределенности Н. Когда неопределенность снята полностью, количество полученной информации I равно изначально существовавшей неопределенности Н. При частичном снятии неопределенности, полученное количество информации и оставшаяся неснятой неопределенность составляют в сумме исходную неопределенность Н + I = Н.

Энтропия Н и количество информации I получаемой в результате снятия неопределенности зависят от исходного количества рассматриваемых вариантов N и априорных вероятностей реализации каждого из них р: {р0, Ръ ...рш), т.е. I = /(^ р). Расчет количества информации в этом случае производится по формуле Шеннона:

N-1 N-1 ( 1 ^

(2.11)

г=0 г=0 ^ Р, у

Приняв от датчика сигнал о величине эксергии СИ и, приведя в соответствие ему действие оператора, мы тем самым полностью снимаем неопределенность и получаем полную информацию. Данный сигнал является реализацией г-ого варианта из числа возможных определяемых дискретностью разрешения измерителя текущей величины эксергии СИ, то есть его ценой деления. Цену деления

можно изменять контроллером, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения до известного предела. Цена деления определяет тот интервал измеряемой тепловой эксергии, в пределах которого изменение значений эксергии на входе измерителя не приведет к изменению показаний прибора на его выходе.

Если полный диапазон изменения плотности эксергии СИ 70 Вт/м2, а цена деления 10 Вт/м2, то число возможных вариантов с учетом нуля N=8. При этом максимум возможной информации получаемой при условии равномерного распределения р1 равен I = О28 = 3 [34].

Цену деления измерителя приводим в соответствие интервалам частот плотности распределения вероятностей величины эксэргии, которые являются исходными данными для определения количества информации о СИ. Поскольку сигнал от измерителя определяет работу оператора - насоса, его расход и режимы и, прежде всего КПД, то очевидно существует и зависимость этой характеристики от количества информации о приходе тепловой эксэргии светового излучения (СИ) - п а (В). Такую зависимость можно получить, если использовать в качестве вспомогательных: зависимости распределений вероятностей случайной величины СИ от количества информации -Ет (В) и КПД от расхода - па(^), приведя в соответствие расход и тепловую эксэргию СИ согласно (8).

Зависимость КПД насоса от расхода в режиме регулирования определена в [5]. Там же предложен способ оценки интегрально-вероятного КПД насоса, удобного в случае интервального, ступенчатого изменения расхода по сигналам измерителя эксэргии СИ.

Результаты исследований и их обсуждение

Результаты расчета зависимости интегрально-вероятного КПД насоса от количества информации приведены в таблице 2 и в графическом виде на рисунке 3.

В соответствии с условием энергоинформационного единства критерием эффективности информации при достижении максимума цели принимается максимальное использование свободной доступной энергии согласно ПЭЭС, а в качестве числовой характеристики критерия - КПД оператора - па •

Как было отмечено ранее, КПД оператора зависит от количества информации, а положения максимальных значений кривых п а (В) и А (В) на оси абсцисс должны совпадать, то есть оба максимума должны приходиться на одни и те же значения количества информации, равные её оптимальной величине Вп=ВА=В0:

Ат ; Пат = п(В0).

В0 АР

Таблица 2 - Зависимость КПД оператора (электронасоса) от количества информации

В, бит 2,14 3,24 4,17 5,38

КПД 0,290 0,323 0,320 0,319

Из рисунка 3 видно, что при определенном количестве информации существует максимум КПД. Для данного количества информации условие равенства тепловой эксергии теплоте испарения будет выполняться с наибольшим приближением функционала ЦТо(Ет) к теоретической зависимости (8).

При этом эффективность информации будет приближаться к

А ^ -1

своей максимальной величине: т и .

В0

Количество информации, бит

Рисунок 3 - Оптимальное количество информации.

В энергоинформационной системе эффективность информации и энергоэффективность её носителя (КПД) взаимоопределены одним оптимальным количеством информации, что является критерием энергоинформационных структур и в частности критерием определения режимов для энергоинформационной технологии орошения.

Поскольку оператор обеспечивает действие информации по соблюдению целенаправленности, то ВО и соответствующий ему максимум КПД оператора будут теми характеристиками, которые оценят действенность информации в достижении цели X , то есть максимальную целенаправленность и эффективность информации.

Результаты исследований подтвердили это.

В качестве основного источника информации был рассмотрен приход энергии СИ, который воспринимается цифровым измерителем тепловой эксергии СИ и управляет расходом насоса через контроллер.

Из рис. 3 видно, что при определенном количестве информации существует максимум КПД, а, следовательно, и максимум эффективности информации. Оба максимума имеют одни и те же оптимальные значения количества информации. Для данного количества условие (2.1) будет выполняться с наибольшим приближением функционала ^то(Ет), реализуемого оператором, к теоретической зависимости (2.5) и к цели X - приведению действительной скорости фотосинтеза к оптимальной её величине через дополнительное испарительное охлаждение. В этом суть энергоинформационных технологий.

Таким образом, за критерий энергоинформационного единства в агротехнологиях принимают максимальное использование свободной доступной энергии согласно ПЭЭС, а в качестве числовой характеристики критерия - максимум КПД оператора технологической структуры и соответствующее ему оптимальное количество информации.

Практическое применение энергоинформационного единства и энергетической экстремальности самоорганизации позволяет увеличить продуктивность растениеводства при одновременном снижении энергоемкости технологических процессов. Такие технологии являются энергоинформационными.

Список использованных источников:

1. Мудрик В.А., Биоэнергетические аспекты оценки влагообеспеченности растений [Текст]/В.А. Мудрик, И.И. Свентицкий. - Пущино, Пущинский центр биологических исследований АН СССР, 1981.

2. Корогодин В.И. Информация и феномен жизни [Текст]/ В.И. Корогодин. - Пущино, Пущинский научный центр АН СССР, 1991.

3. Свентицкий И.И., Гришин А.П. Измерение эксергии солнечного излучения / Доклады РАСХН, том 35, № 6, 2009, с. 60-62.

4. Патент № 2354104 РФ, А 01 в 7/00. Способ и устройство определения фотоэлектрической, тепловой и фотобиохимической-фотосинтезной эксергии для трех видов преобразования энергии

солнечного излучения [Текст]/Гришин А.А.., Гришин В.А.., Гришин А.П., Свентицкий И.И., Стребков Д.С.. заявитель и патентообладатель ГНУ ВИЭСХ - 2007139200/12; заявл. 24.10.2007; опубл. 10.05.2009., Бюл. № 13.

5. Чернавский Д.С. Синергетика и информация (динамическая теория инфоримации) - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 288 с.

6. Гришин А.П., Методические рекомендации по выбору энергоэкономного электронасосного оборудования и применению контейнерных насосных станций [Текст]/А.П. Гришин, А.А. Гришин.-М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. - 136 с.

Алексей Семёнович Дорохов, доктор технических наук, чл. корр. РАН, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», dorokhov @ rgau-msha. ru

А.П. Гришин, доктор технических наук, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», [email protected]

А.А. Гришин, кандидат экономических наук, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», [email protected]

THE FOURTH PRINCIPLE OF ENERGY-INFORMATIONAL UNITY OF CONSTRUCTION OF DIGITAL TECHNICAL SYSTEMS CONTROLLED IN CLOSED ARTIFICIAL AGROECOSYSTEMS

(SIAAS)

A.S. Dorohov, A.P. Grishin, A A. Grishin

Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»

Abstract. It is noted in the report that in cases when the transpiration mechanism does not fully perform its function at a significant intensity of SI due to the limited possibilities of stomata opening, it is necessary to apply fine-dispersion transpiration irrigation, which is based on the energy-informational principle.

Energy-informational principle of construction of such structures must meet the following conditions of energy-informational unity:

- the energy and information components of the structure should be complementary, that is, have a mutual correspondence and complement in the formation of a single mechanism that meets the principles of synergetics;

- the functioning of a single mechanism should be directed to the maximum use of the free available energy of its trophic level in accordance with the PES and the goal-orientation in the process of self-organization.

In the section object and methods of research explained that, as a methodological basis of the concept of purposefulness is convenient to apply a teleological theory of information on which the flow of irrigation -qv must meet the density distribution of the number of evaporated moisture. Since the irrigation operator ensures the validity of the information on compliance with the PES and purposefulness, the operator's efficiency will be the characteristic that will assess the effectiveness of the information in achieving the goal. Having received a signal about the value of SI exergy from the date and bringing the operator's action in accordance with it, we thereby completely remove the uncertainty and obtain complete information

In the section results of researches and their discussion results of calculation of dependence of integrally probable efficiency of the pump on quantity of information are resulted.

In accordance with the condition of energy-informational unity, the criterion of information efficiency in achieving the maximum goal is the maximum use of free available energy according to the PEES.

Key words: digital technical systems, energy-formation unity, fine-dispersion transpiration irrigation.

Bibliography:

1. Mudrik V.A., Bioenergeticheskie aspekty ocenki vla-goobespechennosti rastenij [Tekst]/V.A. Mudrik, I.I. Sventickij. -Pushchino, Pushchinskij centr biologicheskih issledovanij AN SSSR, 1981.

2. Korogodin V.I. Informaciya i fenomen zhizni [Tekst]/ V.I. Korogodin. - Pushchino, Pushchinskij nauchnyj centr AN SSSR, 1991.

3. Sventickij I.I., Grishin A.P. Izmerenie eksergii solnechnogo izlucheniya / Doklady RASKHN, tom 35, № 6, 2009, s. 60-62.

4. Patent № 2354104 RF, A 01 G 7/00. Sposob i ustroj-stvo opredeleniya fotoelektricheskoj, teplovoj i fotobiohimiche-skoj-fotosinteznoj eksergii dlya trekh vidov preobrazovaniya energii solnechnogo izlucheniya [Tekst]/Grishin A.A.. , Grishin V.A.. , Grishin A.P., Sventickij I.I., Strebkov D.S.. zayavitel' i patentoobladatel' GNU VIESKH -2007139200/12; zayavl. 24.10.2007; opubl. 10.05.2009., Byul. № 13.

5. CHernavskij D.S. Sinergetika i informaciya (dinami-cheskaya teoriya inforimacii) - M.: Editorial URSS, 2004. - 288 s.

6. Grishin A.P., Metodicheskie rekomendacii po vyboru energoekonomnogo elektronasosnogo oborudovaniya i primeneniyu kontejnernyh nasosnyh stancij [Tekst]/A.P. Grishin, A.A. Grishin.- M.: FGNU «Rosinformagrotekh», 2007. - 136 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.