РАЗРАБОТКА ПОРТОТИПА АВТОМАТИЧЕСКОЙ АЭРОПОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

РАЗРАБОТКА ПОРТОТИПА АВТОМАТИЧЕСКОЙ АЭРОПОННОЙ СИСТЕМЫ

ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ Корнева А.В.1, Бирюков В.А.2, Липатова Н.О.3, Полосухин В.Д.4, Черкашин И.А.5

1Корнева Анна Валерьевна- кандидат технических наук, доцент, кафедра прикладной математики и информатики, институт информационных технологий и автоматизированных

систем;

2Бирюков Владимир Андреевич- студент, направление: монтаж, техническое обслуживание и ремонт электронных приборов и устройств, университетский

колледж;

3Липатова Наталья Олеговна - студент, направление: сетевое и системное администрирование;

4Полосухин Вадим Дмитриевич- студент, направление: монтаж, техническое обслуживание и ремонт электронных приборов и устройств, университетский колледж;

5Черкашин Иван Алексеевич - студент, направление: сетевое и системное администрирование, Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк

Аннотация: в статье анализируются преимущества использования аэропонных установок, рассматриваются принципы их создания и описан процесс разработки прототипа действующей аэропонной системы для выращивания растений.

Ключевые слова: анализ, аэропоника, аэропонная система, выращивание растений.

Работа выполняется в рамках НИР обучающихся и молодых ученых №136/2023.

В последнее время все большую популярность получают системы, предназначенные для выращивания растений с использование современных агротехнических средств, которые позволяют как повысить урожайность, так и сократить сроки получения продукции. Одним из таких способов является аэропоника.

Концепцию аэропоники заложил российско-советский ботаник Арциховский Владимир Мартынович в 1911 году в своей статье «воздушных культурах растений» [1] в которой рассказал о своём методе исследований корневых систем с помощью разбрызгивания различных веществ в окружающем корни воздухе. В дальнейшем его использовали, чтобы выращивать растения в космосе для обеспечения витаминами при длительных перелетах.

Аэропонная установка подразумевает под собой помещение корней растений в закрытую воздушную среду, в которую периодично подаётся аэрозоль питательных микроэлементов, что позволяет снизить расход воды, и добиться рекордной скорости роста за счёт насыщения корней кислородом и в случаи заболевания одного растения болезнь не распространится на другие растения.

Принцип работы автоматической аэропонной системы основан на технологии совмещения процессов аэропоники и модуля автоматизации. В модуле обеспечивается полный световой цикл и ультразвуковой полив растений. Управление автоматическим модулем производится с помощью программного обеспечения, что позволяет минимизировать участие человека в процессе. Использование специализированных питательных смесей и создание оптимальных условий жизни позволяют получать урожай на 40% быстрее, чем при использовании почвы.

Модуль включает в себя 3 герметичных бокса (рисунок 1), в которых установлен ультразвуковой распылитель для внесения питательной смеси и необходимые датчики для контроля показателей внутренней среды. Боксы крепятся в модуль, на котором расположены осветительные приборы и блок автоматики, регулирующий освещение и подачу питательной смеси.

Рис. 1. Прототип модуля аэропонной установки.

Элементы модуля были изготовлены с помощью 3Д печати в ЦКП прототипирования и аддитивных технологий. В качестве тестовых образцов прототипа бокса для выращивания была выбрана зелень. Выращивание тестового образца показало существенное сокращение сроков получения готовой продукции.

Одними из преимуществ такого способа выращивания являются отсутствие болезней и вредителей, которые могут навредить растению, что приводит к отказу от пестицидов, что позволяет избежать накопление вредных веществ.

Воздушная среда способствует насыщению корней кислородом, увеличивается скорость ростра и сочность продукта, при минимальных затратах воды, что может быть полезно в условиях ограниченных её запасов.

Благодаря закрытой среде урожай можно собирать круглый год, что позволяет выращивать растения из разных климатических зон, при минимальных затратах на место и возможности практически полной автоматизации.

Следующим этапом работы станет проведение агротехнических исследований, в рамках которых будет производится подбор оптимальных параметров и настройка блока автоматизиции.

Список литературы

1. Арциховский В.М. О «воздушных культурах» растений // Журнал опытной агрономии, 1911, т. 12, № 1.

2. Тютерев С.П. Научные основы индуфицированной болезнеустойчивости растений. РАСХН, ВНИИЗР. С-Пб, 2002 - 328 с.

3. Тюпин С.В. Снижение энергоёмкости процесса увлажнения вентиляционного потока в картофелехранилищах путём применения ультразвукового распылителя-увлажнителя: Автореферат. Ижевск, 2009.

4. Чесноков В.А, Базырина Е.Н, Бушуева Т.М, Ильинская Н.Л. Выращивание растений без почвы // Издательство Ленинградского университета, 1960.