Научная статья на тему 'Методика розрахунку питомої електропровідності з використанням інформаційно-технічної системи локального оперативного моніторингу'

Методика розрахунку питомої електропровідності з використанням інформаційно-технічної системи локального оперативного моніторингу Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
45
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
інформаційно-технічна система / локальний оперативний моніторинг / ґрунт / проби / варіабельність / величина / дослідження / information and technical system / local operational monitoring / soil / samples / variability / size / research.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — О О. Броварець

Сучасне землеробство передбачає виконання певної технологічної операції згідно з відповідною картограмою-завданням, яка попередньо розробляється на основі різнопланової інформації. Знання певної структури варіабельності ґрунтового покриву, отримані з використанням інформаційно-технічних систем локального оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь, дозволяє прийняти ефективні оперативні рішення для ефективного управління агробіологічним потенціалом сільськогосподарських угідь. Очевидно, що за таких умов виникає необхідність у принципово нових підходах до ведення агропромислового виробництва, що полягає у забезпеченні належної якості виконання технологічних операцій. Якість виконання технологічних операцій є інтегральним показником ефективності виробництва сільськогосподарської продукції в межах агробіологічного поля. Необхідна якість виконання основних технологічних процесів у рослинництві забезпечується за рахунок інтегрованих інформаційно-технічних систем оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь. У зв’язку з цим ставиться завдання отримання достовірних даних про агробіологічний стан ґрунтового середовища шляхом зменшення похибки при визначенні величини електропровідних властивостей ґрунту, забезпечення індивідуальної стабілізації робочих електродів та механізму піднімання/опускання робочих електродів, копіювання нерівностей ґрунтового середовища, зменшення інтенсивності руйнування структури ґрунту, самоочищення робочого контакту електрода і забезпечення стабільності електричного контакту електрода із ґрунтом шляхом удосконалення конструкції приладу. Поставлене завдання досягається шляхом використання інформаційно-технічної системи оперативного моніторингу стану ґрунтового середовища конструкції для визначення електропровідних характеристик ґрунтового середовища.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — О О. Броварець

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

Modern agriculture involves the implementation of a particular technological operation, according to the appropriate map-task, which is developed pre-based on diverse information. Knowledge of a certain structure of soil cover variability, obtained using information and technical systems of local operational monitoring of agrobiological state of agricultural lands, allows to adopt effective operational decisions for efficient management of agrobiological potential of agricultural lands. Obviously, under such conditions, there is a need for fundamentally new approaches to agricultural production, which is to ensure the proper quality of technological operations. The quality of the implementation of technological operations is an integral indicator of the efficiency of production of agricultural products within the agrobiological field. The necessary quality of implementation of the basic technological processes in plant growing is provided by the integrated information and technical systems of operational monitoring of the agrobiological state of agricultural lands. In the context of this, the task is to obtain reliable data on the agrobiological state of the soil environment by reducing the error in determining the magnitude of the conductive properties of the soil, providing individual stabilization of the working electrodes and the mechanism of lifting/lowering working electrodes, copying inequalities of the soil environment, reducing the intensity of the destruction of the soil structure , self-cleaning of the working contact of the electrode and ensuring the stability of the electrical contact of the electrode with the soil, by instrument design perfection. The task is achieved by using the information and technical system of operational monitoring of the soil environment of the structure to determine the conductive characteristics of the soil environment.

Текст научной работы на тему «Методика розрахунку питомої електропровідності з використанням інформаційно-технічної системи локального оперативного моніторингу»

1НФОРМАЦ1ЙН11 ТЕЛЕКОМУН1КАЦ1ЙН1 ТЕХНОЛОГ!!

https://orcid.org/0000-0002-4906-238X

УДК 681.513 О.О. БРОВАРЕЦЬ*

МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПИТОМО1 ЕЛЕКТРОПРОВ1ДНОСТ1 З ВИКОРИСТАННЯМ ШФОРМАЦШНО-ТЕХН1ЧНО1 СИСТЕМИ ЛОКАЛЬНОГО ОПЕРАТИВНОГО МОН1ТОРИНГУ

*Ки1вський кооперативный iнститут бiзнесу i права, м. Ки1в, Укра1на

Анотаця. Сучасне землеробство передбачае виконання певног технологячног операцИ згiдно з вiд-повiдною картограмою-завданням, яка попередньо розробляеться на основi рiзноплановог тфор-мацп. Знання певног структури варiабельностi грунтового покриву, отриман з використанням тформацтно-техтчних систем локального оперативного монторингу агробiологiчного стану сыьськогосподарських угiдь, дозволяе прийняти ефективн оперативн ршення для ефективного управлтня агробiологiчним потенщалом сыьськогосподарських угiдь. Очевидно, що за таких умов виникае необхiднiсть у принципово нових тдходах до ведення агропромислового виробництва, що полягае у забезпеченн належног якостi виконання технологiчних операцт. Яюсть виконання тех-нологiчних операцт е ттегральним показником ефективностi виробництва сыьськогосподарськог продукцп в межах агробiологiчного поля. Необхiдна яюсть виконання основних технологiчних про-цеав у рослинництвi забезпечуеться за рахунок ттегрованих тформацтно-техтчних систем оперативного монторингу агробiологiчного стану сыьськогосподарських угiдь. У зв 'язку з цим ставиться завдання отримання достовiрних даних про агробiологiчний стан грунтового середо-вища шляхом зменшення похибки при визначенн величини електропровiдних властивостей грунту, забезпечення iндивiдуальног стабтзацп робочих електродiв та мехатзму тдтмання/опускання робочих електродiв, котювання нерiвностей грунтового середовища, зменшення iнтенсивностi руйнування структури грунту, самоочищення робочого контакту електрода i забезпечення стаби льностi електричного контакту електрода iз грунтом шляхом удосконалення конструкци приладу. Поставлене завдання досягаеться шляхом використання тформацтно-техтчног системи оперативного монторингу стану грунтового середовища конструкци для визначення електропровiдних характеристик грунтового середовища.

Ключовi слова: тформацтно-техтчна система, локальний оперативний монторинг, грунт, про-би, варiабельнiсть, величина, до^дження.

Аннотация. Современное земледелие предполагает выполнение определенной технологической операции согласно соответствующей картограмме-задаче, которая разрабатывается предварительно на основе разнообразной информации. Знание определенной структуры вариабельности почвенного покрова, полученное с использованием информационно-технических систем локального оперативного мониторинга агробиологического состояния сельскохозяйственных угодий, позволяет принять эффективные оперативные решения для эффективного управления агробиологическим потенциалом сельскохозяйственных угодий. Очевидно, что при таких условиях возникает необходимость в принципиально новых подходах к ведению агропромышленного производства и заключается в обеспечении надлежащего качества выполнения технологических операций. Качество выполнения технологических операций является интегральным показателем эффективности производства сельскохозяйственной продукции в пределах агробиологического поля. Необходимое качество выполнения основных технологических процессов в растениеводстве обеспечивается за счет интегрированных информационно-технических систем оперативного мониторинга агробиологического состояния сельскохозяйственных угодий. В связи с этим ставится задача получения достоверных данных об агробиологическом состоянии почвенной среды путем уменьшения погрешности при определении величины электропроводящих свойств почвы, обеспечения индивидуаль-

© Броварець О.О., 2019

1028-9763. Математичш машини i системи, 2019, № 3

ной стабилизации рабочих электродов и механизма подъема / опускания рабочих электродов, копирования неровностей почвенной среды, уменьшения интенсивности разрушения структуры почвы, самоочистки рабочего контакта электрода и обеспечения стабильности электрического контакта электрода с грунтом путем усовершенствования конструкции прибора. Поставленная задача достигается путем использования информационно-технической системы оперативного мониторинга состояния почвенной среды конструкции для определения электропроводящих характеристик почвенной среды.

Ключевые слова: информационно-техническая система, локальный оперативный мониторинг, почва, пробы, вариабельность, величина, исследования.

Abstract. Modern agriculture involves the implementation of a particular technological operation, according to the appropriate map-task, which is developed pre-based on diverse information. Knowledge of a certain structure of soil cover variability, obtained using information and technical systems of local operational monitoring of agrobiological state of agricultural lands, allows to adopt effective operational decisions for efficient management of agrobiological potential of agricultural lands. Obviously, under such conditions, there is a need for fundamentally new approaches to agricultural production, which is to ensure the proper quality of technological operations. The quality of the implementation of technological operations is an integral indicator of the efficiency of production of agricultural products within the agrobiological field. The necessary quality of implementation of the basic technological processes in plant growing is provided by the integrated information and technical systems of operational monitoring of the agrobiological state of agricultural lands. In the context of this, the task is to obtain reliable data on the agrobiological state of the soil environment by reducing the error in determining the magnitude of the conductive properties of the soil, providing individual stabilization of the working electrodes and the mechanism of lifting/lowering working electrodes, copying inequalities of the soil environment, reducing the intensity of the destruction of the soil structure , self-cleaning of the working contact of the electrode and ensuring the stability of the electrical contact of the electrode with the soil, by instrument design perfection. The task is achieved by using the information and technical system of operational monitoring of the soil environment of the structure to determine the conductive characteristics of the soil environment. Keywords: information and technical system, local operational monitoring, soil, samples, variability, size, research.

DOI: 10.34121/1028-9763-2019-3-55-66

1. Вступ. Постановка проблеми

Один Í3 головних пiдходiв при застосуванш технологий точного землеробства - це оптимь зувати урожайшсть i забезпечити еколопчну яюсть сшьськогосподарсько'1' продукцп Í3 урахуванням зон управлшня сшьськогосподарським полем. У цьому аспект важливу роль ввдграе визначення грунтово'1' електрично'1 провщносп для визначення величини прибутку на основi даних просторово'1 мшливосп та вмюту поживних речовин у грунта Знання пев-но'1 структури варiабельностi грунтового покриву дозволяе прийняти ефективш ршення для управлшня агробюлопчним потенщалом сiльськогосподарських угiдь [1].

Огляд сучасних л^ературних джерел та наукових розробок [1] показуе, що останнь ми роками вiдбуваеться процес штеграцп натурального (органiчного, або бiологiчного), бiодинамiчного, екстенсивного, iнтенсивного (промислового) та no-till землеробства з но-вiтнiми технологиями, зокрема, з шформацшно-техшчними системами локального оперативного мошторингу стану сшьськогосподарських угiдь. При цьому останнiй напрям е найбшьш актуальним та перспективним для умов Украши.

Сучасне сшьськогосподарське виробництво передбачае широке використання авто-матизованих систем для монiторингу стану сшьськогосподарських упдь. Втiлення сучасних технологш землеробства дозволяе планувати витрати насшневого матерiалу, добрив, пестицидiв та шших технологiчних матерiалiв, у тому чист палива, визначати загальну стратегш управлiння агробiологiчним потенцiалом поля тощо. Проте, на сьогоднi при реа-лiзацiï даних технологiй бракуе ефективних систем збору та реестрацп (мониторингу) мю-цевизначено'1 шформацп (агробюлопчно'!' та ф^осаштарно'!') про стан сшьськогосподарсь-

ких упдь у технологiях точного землеробства. Iснуючi способи i засоби реалiзащi цього процесу недосконалi [2-4].

У цьому сена набувають актуальностi розробка та використання принципово нового класу сшьськогосподарських машин - шформацшно-техшчних систем локального оперативного мошторингу агробюлопчного стану сiльськогосподарських угiдь.

У зв'язку з цим важливим завданням е розробка i обгрунтування сучасно'1 шформа-цшно-техшчно'1 системи локального оперативного мошторингу агробюлопчного стану сшьськогосподарських упдь.

2. Анал1з останшх досл1джень i публжацш

Структура грунту змiнюеться у значних межах на багатьох сшьськогосподарських полях. Фiзичнi властивостi грунту, як, наприклад, грунтова структура, мають прямий ефект на во-домiсткiсть, емшсть катiонного обмiну, урожайнiсть тощо. Поживш речовини, що мютять-ся у грунтах, використовуються рослиною, i ix вмiст у грунтi зменшуеться. Загальноприй-нятою характеристикою вмiсту поживних речовин у грунт е вмiст азоту, наявшсть якого у грунтi значною мiрою визначае урожайнiсть. Картографiя грунтово'1 електрично'1 провщно-стi широко використовуеться як ефективний зааб вiдображення грунтово'1 структури i ш-ших грунтових властивостей [5]. Швидкий опис мшливост сiльськогосподарськиx угiдь -важливий компонент для зональних методiв управлiння [6].

Ця варiативнiсть занадто важлива, щоб ii iгнорувати, i повинна враховуватися при вщбо-рi проб (рис. 1).

Для картографування грунту приладом ЕС Veris 3100 використовуеться позашляховик, який оснащено бортовим комп'ютером з техно-лопею паралельного водiння, GPS-приймачем, (рис. 2) та причiпним агрегатом iз дисками (з розмiщеними з дисками-електродами). При проведенш вимiрювань агрегат рухаеться по полю з зануреними у грунт дисками на глибину 2-5 см, одна пара iзольованиx електродiв вводить електричний струм у грунт, iншi електро-ди вимiрюють струм, що змшюеться в залежностi вiд опору грунту [4].

Рисунок 2 - Пристрш ЕС Veris 3100

Причшний агрегат Veris тягнеться по полю, одна пара iзольованиx електродiв вводить електрострум у грунт, а шша пара вимiрюе падiння напруги, яка буде вiдрiзнятися. Так, наприклад, глина проводить струм краще, шж мул або пiсок. Замiри електропровщно-стi поеднуються з даними GPS i наочно вщображаються у виглядi карти. Veris 3100 вико-

Глина

О 1 10 100 1000

Електропровщжсть (мСм/м)

Рисунок 1 - Електропров1дн1сть грунту

ристовуе два промеш електропровiдностi для картографування двох глибин rpyHTÍB (0-30,5 см i 0-91,5 см) одночасно.

Veris 3100 формуе два набори карт: карту поверхневого шару (30,5 см) i карту, що захоплюе кореневу зону (91,5 см). Карта верхнього шару часто використовусться для ви-бору мюць забору проб, а бшьш глибока карта - для визначення норми внесення добрив (особливо азотних) [5].

Даш пристро'! надто вартюш i дають значну похибку при вимiрюваннях. Це створюе умови для подальшого дослiдження даних систем.

Пристрш для визначення електропровiдних властивостей грунтового середовища використовують перед виконанням технологично! операцп, одночасно з виконанням технологично! операци (сiвба, внесення мшеральних добрив тощо); протягом вегетацп та пiсля збирання врожаю. Це вщкривае новi перспективи до ведення оргашчного землеробства з використанням таких «розумних» сiльськогосподарських машин.

На рис. 3 зображено загаль-ний вигляд техшчно'! системи оперативного мошторингу стану грунтового середовища конструкци Олек-сандра Броварця (вид зверху), рис. 4 - зображено загальний вигляд техшчно'! системи оперативного мошто-рингу стану грунтового середовища конструкцп Олександра Броварця (вид збоку).

Таке технолопчне ршення дасть можливiсть забезпечити опти-мальне керування нормою виаву те-хнологiчного матерiалy (насiння, до-брива тощо) з урахуванням агробюлопчного стану грунтового середовища.

Рисунок 3 - Загальний вигляд шформацшно-техшчно! системи локального оперативного мошторингу стану грунтового середовища

Рисунок 4 - Загальний вигляд шформацшно-техшчно! системи локального оперативного мошторингу агробюлопчного стану грунтового середовища

Техшчна система оперативного мошторингу стану грунтового середовища конструкцп Олександра Броварця складасться (рис. 4) з опорних колiс 1, П-подiбноi рами 2, крш-лення 3, поздовжньо'1 рами 4, поперечно! рами 5, шарнiрiв 6, важелiв 7, стоякiв-пружин 8, кронштейна 9, обертового валу 10, пдроцилшдра 11, кронштейна кршлення 12, котюва-льних колiс 13, робочих електродiв 14, баласту 15, фаркопу 16 та тдставки 17.

При використанш такого пристрою е значна похибка при визначеннi, яка обумовле-на тим, що тд час виконання робочого процесу порушуеться стабiльнiсть контакту диска-електрода з грунтом, що викликано поперечними вщхиленнями робочих дискiв-електродiв вiдносно прямолiнiйного напрямку руху, обумовленого конструкшею пристрою, вщсутнь стю копiювання нерiвностей поверхнi поля дисками-електродами. При цьому змшюеться площа контакту диска-електрода iз грунтом, оскшьки при поперечних коливаннях плоскi диски-електроди одшею стороною можуть взагалi не контактувати iз грунтом.

Метою даного досл1дження е розробка методики розрахунку питомо'1 електропро-вiдностi агробiологiчного грунтового середовища стацюнарним контактним методом робочих електродiв шформацшно-техшчно!' системи локального оперативного мошторингу.

3. Виклад основного зм1сту досл1дження. Вим1рювання електропров1дних властивос-тей грунтового середовища

Електропровiднiсть (soil conductivity) - це властивють матерiалу передавати (проводити) електричний струм, вимiрювана в сименсах на метр (См/м) або в милюименсах на метр (мСм/м).

3.1. Сфера використання пристрою для визначення електропров1дних властивостей грунтового середовища конструкцп Олександра Броварця

1нформацшно-техшчна система оперативного монiторингу стану грунтового середовища конструкцп Олександра Броварця - пристрш для визначення електропровiдних властивостей грунтового середовища конструкцп Олександра Броварця може працювати з ручними пристроями, розмщуватися на транспортних засобах високо'1 прохiдностi, на сшьськогос-подарських та енергетичних засобах, якi виконують технологiчну операцiю, що дозволяе отримувати оперативш данi про агробiологiчний стан грунтового середовища та приймати оперативш ршення щодо керування нормою внесення технолопчного матерiалу (насiння, мiнеральних добрив тощо).

Важливим параметром при вимiрюваннi електропровiдних характеристик грунтового середовища е забезпечення стабшьно!' площi контакту робочих електродiв iз грунтом. Наявш конструкцii не повнiстю виконують зазначеш умови, що негативно впливае на дос-товiрнiсть отримано'1' iнформацii. У зв'язку з цим виникла необхщшсть у розробш констру-кц11', яка б забезпечувала стабшьшсть робочих електродiв iз грунтом пiд час вимiрювання електропровiдних властивостей грунтового середовища.

Для унаочнення недолшв наявно'1 конструкцii та переваг розроблено'1 конструкцii подано '1хш схеми на рис. 5.1, 5.2, 6.

Варто сказати, що наявна i розроблена (рис. 5.1, 5.2, 6) конструкшя систем мае ряд спшьних елемешив, зокрема, спiльними елементами е: 1 - опорне колесо, 2 - рама, 3 робо-чий електрод. Далi наявна система мютить 4 - стояк, який жорстко з'еднаний з рамою, тому при руа сшьськогосподарськими упддями така система може утворювати борозни шириною h внаслщок виникнення купв крену, деференту та рискання, зумовлених непрямо-лiнiйним рухом агрегатв, внаслiдок 1'хнього вiдхилення або поворотв. У свою чергу, це сприяе виникненню похибок вимiрювання електропровiдних параметрiв грунтового середовища, оскiльки одна сторона диску взагалi не контактуе iз грунтом (рис. 5.2 а).

а) * В/

2

Рисунок 5 - Порiвняльна схема пристрою для визначення електропровiдних характеристик грунтового середовища (вид спереду, вид зверху): а) наявна конструкщя; б) розроблена конструкщя; 1 - опорне колесо; 2 - рама; 3 - робочий електрод; 4 - стояк; 5 - вертикальний стояк шдвюки; 6 - кошювальне колесо; 7 - регулювальний мехашзм глибини колеса; 8 - утворена робочим електродом борозна; 9 - верхнш шаршр; 10 - нижнш шаршр

а! 6)

Рисунок 6 - Порiвняльна схема пристрою для визначення електропровщних характеристик грунтового середовища (вид збоку): а) наявна конструкщя; б) розроблена конструкщя; 2 - рама;

3 - робочий електрод; 4 - стояк; 6 - опорне колесо; 5 - вертикальний стояк шдвюки;

9 - верхнш шаршр; 10 - нижнш шаршр

У розробленш конструкцп дана проблема виключена внаслщок компенсацп таких купв частково за рахунок шдвюки, а частково - верхшми та нижшми шаршрами шдвюки розроблено! конструкцп, яю дозволяють компенсувати поперечне вщхилення а у межах 15-20 градуав, при цьому забезпечити стабшьний контакт електрод1в 1з грунтом. З вико-ристанням кошювальних колю 6 (рис. 4.1, 4.2, 5) у наявнш конструкцп ч1тко забезпечусть-

ся глибина Н руху робочих електродiв у rрунтi. У наявнiй конструкцп (рис. 4.1, 4.2, 5) вона змшюеться внаслiдок кутiв деферента, обумовлених коливанням та поперечним перемь щенням конструкцп системи пiд час руху нерiвностями поверхнi поля.

Загальними принциповими вщмшностями шформацшно-техшчно'1 системи локального оперативного мошторингу агробiологiчного стану грунтового середовища - пристрою для визначення електропровщних властивостей грунтового середовища - е:

1. Наявнiсть кошювального колеса, яке визначае глибину ходу робочого електрода у грунтi Н.

2. Пщвюка опорного колеса та робочих електродiв.

3. Триспицевий тонкостшний металевий диск з ободом для забезпечення стабшьно!' площi контакту електродiв iз грунтом.

4. Шарнiрне розмщення важшьно! пiдвiски робочих електродiв iз грунтом для ком-пенсацп купв крену, деферента та рискання, обумовлених рухом машинно-тракторного агрегату шформацшно-техшчною системою оперативного мошторингу агробюлопчного стану грунтового середовища конструкцп Олександра Броварця та забезпечення стабшьно-го контакту робочих електродiв iз грунтом.

Технiчний результат, який досягаеться з використанням шформацшно-техшчно'1 системи локального оперативного мониторингу агробюлопчного стану грунтового, е:

1. Забезпечення стабшьного контакту електродiв iз грунтом: внаслiдок компенсацп кутiв крену, деферента та рискання, обумовлених рухом техшчно'1 системи.

2. Визначення глибини входження робочого електрода у грунт з використанням котювального колеса.

3. Зменшення приросту площi на оди-ницю глибини/входження у грунт робочого електрода, обумовленого конструкшею трис-пицевого тонкостшного металевого диску з ободом у розробленш конструкцп.

4. Вщсутшсть утворення борозни робо-чими електродами внаслщок компенсацп кута рискання верхшми та нижнiми шарнiрами т-двiски кута а.

3.2. Метод розрахунку питомоТ електро-пров1дност1 грунту (р) стац1онарним кон-тактним методом

Пристрiй для визначення електропровiдних властивостей грунтового середовища дае мо-жливють оперативно визначити зони варiабе-льносп агробiологiчного стану грунтового середовища, забезпечити «шдивщуальний» тд-хiд до кожно'1 елементарно'1 дiлянки поля з використанням даних електропровiдних властивостей грунтового середовища та щентифшу-вати 1'х подальшим лабораторним аналiзом.

Таке технологiчне рiшення дасть мож-ливiсть забезпечити оптимальне керування нормою виаву технологiчного матерiалу (на-сшня, добрива тощо) iз врахуванням агробюлопчного стану грунтового середовища.

Рисунок 7 - Розрахункова схема вишрювання питомо1' електроировщност грунтового середовища сшьськогосподарських упдь 1з використанням шформацшно-техшчно1' системи локального оперативного мошторингу агроб> олопчного стану сшьськогосподарських упдь грунтового середовища

Виведемо формулу для визначення питомо! електропровщносп. Спроектуемо еквь валентну розрахункову схему шформацшно-техшчно! системи локального оперативного мошторингу агробюлопчного стану сшьськогосподарських угщь грунтового середовища (рис. 1).

На схем1 приймемо £4 = £3 Б2 = ^ . Можливо, в1рно буде £3 = £4 , ^ = Б2 .

3.3. Метод розрахунку питомоТ електропров1дност1 грунту (а) стащонарним контакт-ним методом

Позначимо Б4 = Б3 Б2 = ^ .

Закон Ома для повного ланцюга (замкненого):

Е

I = (1)

Я + г

де Е - електрорушшна сила батаре! живлення, В;

Я - повний отр кола, Ом; г - внутр1шнш отр батаре!, Ом.

Я = 2-Я + + Р- Т, (2)

де Я - отр провод1в 1 крайшх щутв, Ом; [р] = Ом - м - питомий отр грунту;

^ - площа поперечного перер1зу робочого електрода, зануреного у грунт (крайшх ро-бочих електрод1в (щутв) 1 1 2);

£3 - площа поперечного перер1зу робочого електрода, зануреного у грунт (внутр1шшх робочих електрод1в (щутв) 3 1 4).

Позначимо згщно з1 схемою: Б3 = Б4, ^ = Б2 .

Нехай ^ = Б2 = £3 = £4 = Б. Тод1 формула для Я матиме такий вигляд:

Я = 2 - Я +р. (2 - 1Х + ё). (3)

Б

Отже, формула для розрахунку струму набувае такого вигляду:

Е

I =-е^с- . (4)

2- Я +р-(2-1 + ё) + г Б

Напруга и , В на дшянщ 3-4 визначаеться так:

и = I ё, [и ] = Вольт. (5)

Б

Щшьшсть струму на робочих електродах шформацшно-техшчно! системи локального оперативного мошторингу агробюлопчного стану сшьськогосподарських угщь (на одиницю площ1 поперечного перер1зу дшянки (3-4)) мае такий вигляд:

т а

] = , и] = —. (6)

Б м

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

Щшьшсть струму визначаеться так:

7 = Е,

де Е - напруженiсть поля на дшянщ робочих електродiв 3-4,

[Е ] = В,

м

(8)

А

* = ±, [Р] = Е

2

м

1

_ А _ 1 _ 1 _ ом _ См _ Сiменс

В В • м (В ) Ом • м м м — I — !• м

м I А )

м

Отже, [<т] = См .

м

Вважаючи поле на дшянщ 3-4 однорщним електричним полем, можемо визначити:

(9)

Е = и.

а

Пщставимо (9) i (4), (6) у формулу (8), тодi остаточно матимемо

Е,

е. р.с

(2 • Я1 +Р\2 • 1 + а )+г ^ 5

и

= --.

а

и =

Е • а

Ее.р.с а

Е • а

Ее.р.с а

12• я1 +р\2• 11 + а)+г^5•и 12• я1 +р\2• к + а)+г^5-(Р)-1• а

Е

е. р. с

Е

е. р. с

2 • Я1 + Р^2 • 11 + а) + г I-5 • I

5

• , л • / •

2 • Я1 + Р^2 • 11 + а) + г [ I •р 5

Остаточно:

а =

е. р.с

2• Я1 +р\2• 11 + а)+г \I •р 5

г т См \а] =-.

м

Дшсно:

1

И=

Вольт

А__ Ом _См

(Ом)^ А^ (Ом •м) А^ (Ом •м) Отже, результат: I - вимiрюемо в Амперах, тодi [ст]грунту.

м ) м м

См

м

Е,

и

е. р.с

грунту

2^Я1 +Р\2^ 11 + а)+г )• Ьр 5

(10)

(11)

(12)

(13)

Одинищ вим1рювання запропонованих параметр1в так1: [Ее.рс ] = В, [Я] = И = Ом ,

[р] = Ом-м, / ] = [ё] = м, [-] = Ампер, ^Еер , [г] - паспортш даш джерела електрично!

енерги (батаре! живлення), Б, 1Х, ё - геометричш розм1ри установки, р - питомий отр грунту (визначаеться заздалегщь).

По сут а = — . Тобто питомий отр, обернений електропровщносп. Тому маемо Р

]_

Р

Е,

е. р.с

Звщси

1 =

2-Я +Р-(2-/ + ё) + г |-1-р

Е

_Ее. р.с_

2 - Я +р'(2 -/ + ё) + г |-1

(14)

(15)

Тод1 з (15) маемо

2 - Я +--(2 -/ + ё) + г =

Е„

е. р.с

а-Б

1 -(2 - /1 + ё ) = - 2 - Я - г,

а-б i

1

а - Б а-Б =

(Е ^

^ е. р.с ~ п

—---2 - Я - г

(2 - /1 + ё)

(2 - /1 + ё)

(Е ^.

Ее. р.с 0 „ —---2 - Я - г

(16)

(17)

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

(18) (19)

Остаточна формула для розрахунку питомо! електропровщносп грунту з викорис-танням шформацшно-техшчно! системи локального оперативного мошторингу агробюлопчного стану сшьськогосподарських угщь:

(2 - /1 + ё)

а = ■

Б -

( Е.

е. р.с

I

\ '

(20)

- 2 - Я - г

Розм1рнють:

г -1 м См

[а] =-=-.

1 1 Ом

м

(21)

4. Висновок

Запропонована методика розрахунку питомо! електропровщносп агробюлопчного грунтового середовища стащонарним контактним методом робочих електрод1в шформацшно-техшчно! системи локального оперативного мошторингу дозволить отримання достов1р-них даних про стан грунтового середовища шляхом зменшення похибки при визначенш величини електропровщних властивостей грунту, забезпечення шдивщуально! стабшзацп

робочих електродiв та MexaHÍ3My пiднiмання/опускання робочих електродiв, копiювання нерiвностей грунтового середовища, зменшення iнтенсивностi руйнування структури грунту, самоочищення робочого контакту електрода i забезпечення стабшьносп електричного контакту електрода з грунтом шляхом удосконалення конструкци приладу з використан-ням запропоновано'1 методики.

Результатом використання пристрою для визначення електропровщних властивос-тей грунтового середовища конструкци е отримання тдвищення прибутку на 20-30% за рахунок оптимiзащi норми висiвy технолопчного матерiалy з врахуванням агробюлопчно-го стану сшьськогосподарських yгiдь.

СПИСОК ДЖЕРЕЛ

1. Адамчук В.В., Мойсеенко В.К., Кравчук В.1., Войтюк Д.Г. Техшка для землеробства майбутньо-го. Мехатзащя та електрифтащя сыъсъкого господарства. Глеваха: ННЦ „1МЕСГ", 2002. Вип. 86. С. 20-32.

2. Броварець О. Вщ безплужного до глобального розумного землеробства. Техтка i технолога АПК. 2016. № 10 (85). С. 28-30.

3. Броварець О.О. 1нформацшно-техшчна система оперативного мониторингу стану грунтового середовища конструкци Олександра Броварця. Bíchuk Лъвiвсъкого нащоналъного аграрного утвер-ситету. Агротженерш до^дження. 2017. № 21. С. 9-29.

4. Вадюнина А.Ф. К оценке электропроводности как метода определения влажности почв. Почвоведение. 1937. № 3. С. 391-404.

5. Воробьев Н.И. К вопросу кондуктометрического определения засоленности почв и грунтов. Почвоведение. 1955. № 4. С. 103.

6. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. 7 с.

7. Гуков Я.С., Линник Н.К., Мироненко В.Г. Автоматизированная система локально-дозированного внесения удобрений, мелиорантов и средств защиты растений. Труды 2-й МНПК по проблемам дифференциалъного применения удобрений в системе координатного земледелия. Рязань, 2001. С.48-50.

8. Копикова Л.П. Опыт применения методов электропроводности для составления детальных поч-венномелиоративных карт. Копикова Л.П. Бюллетенъ ВИУА. 1979. № 43. С. 21-23.

9. Масло 1.П., Мироненко В.Г. Автоматизована система локально-дозованого внесення добрив i х1м1чних засоб1в захисту рослин. УААН: Розробки-виробництву. К.: Аграрна наука, 1999. С. 348349.

10. Медведев. В.В. Неоднородность почв и точное земледелие. Часть I. Введение в проблему. Харьков, 2007. 296 с.

11. Ормаджи К.С. Контроль качества полевых работ. М.: Росагропромиздат. 1991. 191 с.

12. Сучасш тенденцн розвитку конструкцш сiльськогосподарськоi техшки / ред. В.1. Кравчук, М.1. Грицишин, С.М. Коваль. К.: Аграрна наука, 2004. 398 с.

13. Brovarets O., Chovnyuk Yu. Modeling and analysis of efficient electromagnetic parameters of capillary system of electrical conductivity of agricultural soils i: method of analysis of non-stationary electromagnetic fields in dispersive and controlled environments. MOTROL. Vol. 2018. N 4. P. 13-18.

14. Brovarets O., Chovnyuk Yu. Technical-economic models of business management in the processes of agricultural production. ECONTECHMOD. An international quarterly journal.2017. Vol. 6, N 3. P. 6170.

15. Brovarets O., Chovnyuk Yu. Integrated systems of management for the performance of technological processes in agricultural production which depend on the initial and final moments of their operation time. Teka. 2017. Vol. 17, N 2. P. 79-90.

16. Brovarets O. Organizational and Technological Background of Project Configuration Management for Freighting. Teka. 2017. Vol. 17, N 3. P. 49-53.

17. Hertz A., Hibbard D.Ch., Hibbard D.J. A Preliminary Assessment of the Economics of Variable Rate Technology for Applying Phosphorus and Potassium in Corn Production. Farm Economics iss. 14, Department of Agricultural Economics, University of Illinois, Champaign-Urbana, 1993. P. 218-231.

18. Wilcox G.G. Determination of electrical conductivity of soil solutions. Soil Science. 1947. Vol. 63. P. 107.

19. Ewart G.Y., Baver L.D. Salinity Effects on soil moisture electrical resistance relstionships. Soil Scien. Soc. Amer. 1950. Vol. 15. P. 56-63.

20. Rhoades J.D., Schifgaarde J. Van. An electrical conductivity probe for determining soil salinity. Soil Scien. Soc. Amer. J. 1976. N 5. P. 647-651.

Cmammn nadiümna do peda^iï 13.03.2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.