CC BY
7
-ш -300 -200 -юо № 200 300 4-00
-0.2
/ -ОА /
--- / / г У \
1 ~~~—
\ 1
\ /
рЫ
Рис. 7. Взаимная корреляционная функция процессов подачи исходных семян и изменения диаметра
полученных драже
Литература
1. Давидсон Е.И. Сельхозмашины. Идентификация, моделирование, кибернетика / СПбГАУ. -СПб., 2009.
2. Авдеев М.В. и др. Использование электрофизических воздействии ультразвука при дражировании семян //Вестн. Челяб. гос. агроинж-го ун-та. - Челябинск, 2003, Т. 38. -С. 26-29.
УДК 631.171 Аспирант О.И. ТЕПЛИНСКИЙ
(СПбГАУ, agro@spbgau.ru)
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА МОНИТОРИНГА ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ФИТОСАНИТАРНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Технологическая система, фитосанитарные работы, безопасность функционирования, автоматизированный агрегат, активный контроль
Мировые тенденции машинно-технологического обеспечения современного растениеводства способствуют переходу в нашей стране к высокоинтенсивным технологиям, формированию интеллектуального сельского хозяйства. Важной составляющей такого перехода является использование в технологических процессах производства растениеводческой продукции автоматизированных машинно-тракторных агрегатов, эксплуатация которых протекает под управлением информационно-навигационных систем [1]. Такое техническое оснащение технологических процессов позволит повысить точность функционирования технологических систем [2], последовательно выполняющих все действия, связанные с предметами производства (почвой, семенами, растениями), обеспечить правильность выполнения определенных действий исполнителей - людей-операторов машинно-тракторных агрегатов, за счет использования информационно-советующих и управляющих устройств, а также существенно снизить техногенную нагрузку на окружающую среду путем оперативного контроля и управления расходом пестицидов и удобрений с целью оптимизации их применения.
Технологический и технический прорыв в отрасли требует также совершенствования существующих методов и средств обеспечения безопасности труда в системе человек-
машина-сельскохозяйственная производственная среда. Техногенная безопасность в условиях интенсификации агротехнологий становится все более значимой. Однако существующий в настоящие время низкий уровень информационных процессов в обеспечении технологической безопасности в АПК, отсутствие эффективных средств мониторинга опасных и вредных производственных факторов, а также систем автоматики, в том числе аварийной, с помощью которых обеспечивается контроль функционирования технологических систем и предупреждение человека-оператора об опасностях непосредственно в момент возникновения, не позволяют при эксплуатации таких объектов оперативно оценивать параметры их состояния. Невозможность получения в режиме реального времени оценки состояния технологической системы ведет в условиях наметившейся интенсификации агротехнологий к увеличению опасностей в цепи человек-машина-сельскохозяйственная производственная среда, вызванных рисками, обусловленными факторами техногенного характера. При этом несвоевременное или неправильное выполнение человеком-оператором необходимых действий по поднастройке технологической системы может привести ещё к более ощутимым последствиям. Поэтому при высокоинтенсивном производстве для минимизации рисков, связанных с антропогенной деятельностью, существенная роль отводится мониторингу опасных и вредных факторов, проводимому в режиме реального времени. Посредством такого мониторинга появляется возможность получать информацию о качестве функционирования технологических систем, необходимую для оперативной оценки их состояния, непосредственно в процессе эксплуатации. В автоматизированном машинно-тракторном агрегате эта оценка используется в комплексной системе управления качеством, обеспечивающей заданную точность и приемлемый уровень безопасности функционирования соответствующей технологической системы. Необходимое поднастроечное воздействие для восстановления требуемого качества в такой системе может осуществляться дистанционно человеком-оператором по сигналу информационно-советующего устройства или автоматически с помощью устройства оперативного контроля и управления. При этом необходимые виды действий, выполняемых человеком-оператором, будут упорядочены или ограничены.
В первую очередь задача создания средств мониторинга опасных и вредных производственных факторов должна быть решена для технологических систем, выполняющих фитосанитарные работы (в дальнейшем фитосанитарные технологические системы). Опасность антропогенного химического загрязнения производственной среды при выполнении фитосанитарных работ вызвана резким увеличением применения пестицидов в интенсивных агротехнологиях, несовершенством конструкций выпускаемых у нас в стране машин для их применения, нарушением режимов и организации работы технических средств из-за нерегламентированных действий исполнителей, связанных с низким профессионализмом и психофизическим состоянием. В результате нарушения регламентов применения химически вредных веществ они не полностью усваиваются растениями, остаются в почве, атмосферном воздухе, загрязняют водоемы и производимую продукцию. При контакте с организмом человека эти вещества могут вызвать заболевания и отклонения в его состоянии здоровья не только в момент воздействия, но и в отдаленные сроки жизни.
Согласно представленной в работах [3,4] обобщенной структурно-функциональной модели технологического процесса возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе картофеля, для мониторинга состояния фитосанитарной технологической системы в режиме реального времени наиболее информативными и поддающимися измерению выходными параметрами, характеризующими равномерность распределения пестицидов, являются случайные процессы в виде расхода применяемых препаратов и глубины их заделки при внутрипочвенном внесении.
Выбор и обоснование принципа мониторинга опасных и вредных химических факторов в ходе выполнения фитосанитарных работ рассмотрим для технологической системы, в которой средством технического оснащения является картофелепосадочная машина.
Функционирование современной картофелепосадочной машины можно представить в виде технологического комплекса, состоящего из основной - посадочной и двух дополнительных - удобрительной и фитосанитарной технологических систем. Технологический комплекс посадочной машины позволяет осуществить за один приём выполнение нескольких технологических процессов, обеспечивающих необходимые условия для роста и развития картофеля, повышение безопасности и качества конечной продукции при снижении издержек производства.
Фитосанитарная технологическая система исследуемой картофелепосадочной машины состоит из четырёх подсистем, функционирующих совместно с основной. Первые две подсистемы выполняют обработку жидкими пестицидами клубней картофеля, семенного ложа и почвы в гребне с помощью дополнительных приспособлений: мобильного протравливателя и внутрипочвенного опрыскивателя. Третья - служит для применения гранулированных пестицидов и обеспечивает длительную защиту клубней от повреждения различными насекомыми и их личинками с помощью приспособления в виде аппликатора для внесения гранул. Подача жидких и гранулированных пестицидов осуществляется непосредственно в сошники посадочной машины, причем гранулы подаются в их переднюю часть, в которой для исключения попадания на них рабочей жидкости установлены защитные кожухи.
Сошниковая группа машины, обеспечивающая при взаимодействии с почвой заделку препаратов на заданную глубину, представляет собой четверную подсистему фитосанитарной технологической системы.
Дозирующие устройства фитосанитарной технологической системы позволяют человеку-оператору дистанционно из кабины управлять расходом пестицидов с помощью соответствующих электромеханических преобразователей. Дистанционное управление глубиной хода сошников человек-оператор осуществляет также из кабины с помощью электромеханического преобразователя. Для повышения точности копирования неровностей поверхности поля в сошниковой группе используется попарное их соединение с одним широким копирующим каточком, перемещающимся по колее уплотненной колёсами трактора. Такая конструкция сошниковой группы позволяет более точно соблюдать требуемую глубину посадки клубней и заделки препаратов в почву.
Повышению точности и безопасности функционирования рассматриваемой фитосанитарной технологической системы, а также существенному улучшению условий труда человека-оператора будет способствовать оснащение посадочного машинно-тракторного агрегата комплексной автоматизированной системой активного контроля качества, позволяющей в режиме реального времени проводить мониторинг опасных и вредных химических факторов, оценивать состояние объекта контроля и в случае необходимости осуществлять его поднастройку.
Для мониторинга равномерности глубины заделки в почву вносимых препаратов с помощью дополнительных приспособлений картофелепосадочной машины использовался принцип допускового контроля глубины хода рабочих органов [5,6], практическая реализация которого изложена в работе [7]. По поступающей в результате проводимого мониторинга информации о выбросах контролируемого параметра за пределы границ поля допуска, рассчитываемых от настроечного значения, принимается решение о состоянии данного объекта и необходимости поднастройки. Поднастройка осуществляется с помощью дискретно-предельной системы релейного типа.
Модели функционирования подсистем фитосанитарной технологической системы при дозировании пестицидов имеют много общего. Поэтому выбор и обоснование метода
мониторинга опасных и вредных химических факторов рассмотрим на примере подсистемы, техническое оснащение которой представляет дополнительное приспособление - мобильный протравливатель клубней картофеля. Анализ технологического процесса функционирования мобильного протравливателя как объекта контроля и управления при дозировании пестицидов приведен в работе [8]. Оперативную оценку состояния данной подсистемы удобно осуществлять по обобщенному показателю, за который принимаем показатель качества функционирования Рл [2]. Он определяется как вероятность Р нахождения контролируемого параметра - в требуемых пределах, обусловленных соответствующими регламентами. Регламентами функционирования фитосанитарной технологической системы при дозировании пестицидов предусмотрены двухсторонние допуски Дн на отклонение фактических средних величин расходов пестицидов от заданных значений ун. Условием правильного функционирования системы будет
Рл = Р{Ун - Ди < ту(1)< уи+Ди) < [^]доп, где, Шу(1) - текущее среднее значение контролируемого параметра - расхода рабочей жидкости на участке контроля длиной . Допустимый уровень обобщенного показателя качества [Рл ]доп принимается равным 0,7 [2]. При этом показатель техногенной безопасности функционирования фитосанитарной технологической системы Ел , характеризующий технологические риски, связанные с её эксплуатацией, будет представлять собой вероятность выбросов контролируемого параметра из поля допуска, т.е. Ел = 1 — Рл. Его предельное значение [£^]доп будет составлять 0,3. Значения показателя Ел < 0,3 обеспечат приемлемый уровень безопасности функционирования рассматриваемой технологической системы.
Практически показатель Ел рассчитывается как Ел = Е+ — Е-, причем Е+ = п+/И, а Е- =п~/Ы. Здесь Е+ и Е- - относительные длительности нахождения контролируемого параметра соответственно выше верхней границы и ниже нижней границы поля допуска Ди; N - общее число измерений, а п+и п~- число измерений, соответствующих выбросам контролируемого параметра за верхнюю и нижнюю границы поля допуска. Следовательно, показатель качества функционирования рассматриваемой фитосанитарной технологической системы будет Ра = 1 — (п+ + п~)/И. По его величине проводится оценка состояния данной системы. Показатель Ей позволяет оперативно оценить параметры опасных и вредных химических факторов в сельскохозяйственной производственной среде при функционировании технологической системы.
Рассмотренный принцип мониторинга опасных и вредных химических факторов был реализован в автоматизированной системе активного контроля качества функционирования технологической подсистемы картофелепосадочной машины с мобильным протравливателем клубней картофеля [8]. Её применение позволило увеличить оценки показателя качества функционирования Рл до 0,63-0,82. Значение этого показателя без оперативной поднастройки качества функционирования объекта составило 0,2-0,4.
Л и т е р а т у р а
1. Ружьев В.А., Смелик В.А., Теплинский И.З. Эксплуатация транспортно-технологических комплексов в информационно-навигационных системах управления точными агротехнологиями // Технологии и средства механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр. / СПбГАУ. - СПб., 2013. - С. 77-80.
2. Смелик В.А., Теплинский И.З., Первухина О.Н., Теплинский О.И. Методология
3. оперативной оценки состояния технологической системы при выполнении работ по химизации в сельскохозяйственной производственной среде // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2015. - №40. - С. 274-280.
4. Калинин А.Б., Смелик В.А., Теплинский И.З., Первухина О.Н. Выбор и обоснование параметров экологического состояния агроэкосистемы для мониторинга технологических
процессов возделывания сельскохозяйственных культур // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2015. - №39. - С. 315-320.
5. Лурье А.Б., Еникеев В.Г., Теплинский И.З. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственным и мелиоративным машинам. - Л.: Агропромиздат, 1991. -224 с.
6. Смелик В.А., Первухина О.Н., Теплинский О.И. Выбор и обоснование метода оперативной оценки глубины заделки в почву удобрений и пестицидов в автоматизированной системе управления качеством и экологической безопасностью технологических процессов применения средств химизации // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: Сб. науч. тр. - I часть / СПбГАУ. - СПб., 2015. - С. 587-590.
7. Лурье А.Б., Абелев Е.А., Теплинский И.З., Иванович Н.Э. Обоснование принципа контроля равномерности глубины вспашки // Совершенствование рабочих органов и повышение эффективности технологических процессов и систем управления сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. - Л., 1981. - С. 19-25.
8. Патент РФ №1554788 03.05.1988. Устройство для регулирования глубины хода рабочих органов сельскохозяйственных машин и орудий / Лурье А.Б., Абелев Е.А., Теплинский И.З., Щеткин Б. Н., Сало В. М.
9. Смелик В.А., Теплинский О.И. Анализ технологического процесса мобильного протравливателя семенного картофеля как объекта контроля и управления // - Технологии и средства механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр. / СПбГАУ. - СПб., 2006. - С. 106110.
УДК 629.039.58 Аспирант С.В. ДАНИЛОВА
(СПбГАУ, vipsvetlana@list.ru) Доктор техн. наук В.С. ШКРАБАК (СПбГАУ, v.shkrabak@mail.ru) Доктор техн. наук А.А. ПОПОВ (СПбГАУ, popov99. 1940@mail.ru)
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРООБЕСПЫЛИВАНИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ НА ЛИНИЯХ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ДОРАБОТКИ КОРНЕПЛОДОВ
Гидрообеспыливание, почва, пыль, корнеплоды, распылители, мелкодисперсность
Для того чтобы снизить возникновение и рост количества профессиональных заболеваний у людей, работающих в цехах с повышенным содержанием пыли, применяется способ гидрообеспыливания и аэродинамический способ удаления пыли. В настоящее время на линиях послеуборочной доработки корнеплодов широко используется аэродинамический способ удаления пыли, но он не обеспечивает снижение запыленности воздуха рабочей зоны до нормативов ПДК. Гидрообеспыливание широко используется в промышленности и во взрывоопасных цехах в сельском хозяйстве (комбикормовые заводы). Однако этот способ не нашел применения на линиях послеуборочной доработки корнеплодов. Вместе с тем С.А. Рысин отмечает, что обеспыливание производственных процессов необходимо производить в первую очередь искусственным увлажнением пылящего материала в пределах, которые допускаются технологическим процессом [1].
На линиях послеуборочной доработки корнеплодов почвенная пыль имеет свои физико-химические характеристики, отличающиеся от других материалов. Без знаний гранулометрического состава почвы, поступающей вместе с корнеплодами от уборочных машин, ее процентного содержания и скорости витания (парусности) во время выгрузки корнеплодов, невозможно решать вопросы о гидрообеспыливании [2]. Поэтому были проведены исследования по вышеуказанным направлениям.
