CC BY
10УДК 681.51:621.865.6:628.977.9:631.234
РОБОТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ НАРУШЕНИЙ В РАБОТЕ
ОСВЕЩЕНИЯ ТЕПЛИЦ
Артамонов И. В., Зацепина В. И.
Липецкий государственный технический университет, Липецк, Россия
Аннотация: Освещение в теплицах оказывает непосредственное влияние на рост и развитие растений. Благодаря освещению, растения получают все необходимые свойства для полноценного роста. Основной целью искусственного освещения является воссоздать свойства естественного освещения. Целью данной работы является проанализировать внедрение роботизированной системы, которая сможет выявлять различные виды неисправностей и отправлять информацию диспетчеру для последующего устранения этих неисправностей. Задачи работы: рассмотреть необходимое оборудование для осуществления осмотра роботизированной системы, построение алгоритма работы. Для выявления нарушений в работе освещения роботизированная система имеет следующее диагностическое оборудование: видеокамера, люксметр, тепловизор. Принцип работы заключается путем программирования идеального состояния светильника. В работе представлен алгоритм работы роботизированной системы, а также возможный маршрут передвижения по теплице. Итогом работы является подтверждение факта использования роботизированной системы в качестве способа выявления неисправностей освещения в теплице.
Ключевые слова: роботизированная система, осмотр, теплица, искусственное освещение, урожайность.
Введение.
Освещение в теплицах оказывает непосредственное влияние на рост и развитие растений. Благодаря освещению, растения получают все необходимые свойства для полноценного роста. Основной целью искусственного освещения является воссоздать свойства естественного освещения. [1]
Необходимость использования искусственного освещения заключается в том, чтобы выращивать растения без зависимости солнечного освещения. В зимнее время суток, когда искусственное освещение преобладает над естественным, необходимо поддерживать идеальную работу освещения. [2]. В течении долгого периода работы освещения могут возникать нарушения в работе и всяческие неисправности. Целью данной работы является проанализировать внедрение роботизированной системы, которая сможет выявлять различные виды неисправностей и отправлять информацию диспетчеру для последующего устранения этих неисправностей. Задачи работы: рассмотреть необходимое оборудование для осуществления осмотра роботизированной системы, построение алгоритма работы.
Материалы и методы исследования.
Для выявления нарушений в работе освещения теплиц, роботизированная система имеет следующее диагностическое оборудование:
Видеокамера - с её помощью возможно выявлять загрязненность светильников и их работоспособность. Возможности видеокамеры позволяют отойти от темы освещения теплицы и использовать роботизированную систему как способ дистанционной слежки за растениями.
Люксметр - Определяет эффективность источника света. [3]. При нарушении необходимого уровня освещенности возникает снижение урожайности. Для предотвращения этого, роботизированная система снабжена люксметром, показания которого передаются на сервер диспетчеру.
Тепловизор - определяет температуру источника света. Одним из основных критериев для установки освещения является его нагрев в процессе работы, лампа не должна нагреваться слишком сильно. Перегрев помещения возможен в случае «рядного освещения». [4]. Во время длительного использования освещения, может произойти нарушение его работы, что в свою очередь может повлиять на температуру светильника, а также окружающей среды теплицы и пагубному влиянию повышенной температуры на развитие растений.
Рисунок 1 - Алгоритм работы роботизированной системы Принцип работы роботизированной системы заключается путем программирования идеального состояния каждого вида светильника. [5]. В случае обнаружения неисправности роботизированная система подает сигнал на сервер, и диспетчер выполняет необходимые мероприятия по устранению этих неисправностей.
Алгоритм работы (рис.1), как и маршрут передвижения роботизированной системы проектируется индивидуально для каждого вида теплицы.
Рисунок 2 - Возможный маршрут передвижения роботизированной системы
В основном алгоритм работы состоит из следующих шагов:
1. Передвижение роботизированной системы к светильнику.
2. Работа с диагностическим оборудованием:
- произвести анализ работоспособности светильника;
- произвести анализ загрязненности светильника;
- произвести анализ уровня освещенности на месте нахождения;
- произвести замер температуры светильника.
3. Передача данных на сервер по конкретному светильнику.
Передача данных между роботизированной системой и сервером будет осуществлена с помощью сотовой сети, основанной на технологиях 4в. [6]
Передвижение роботизированной системы по теплице осуществлено по запланированному маршруту, вшитому в программное обеспечение (рис.2). Для дистанционной слежки за растениями, персонал тепличного хозяйства может взять на себя полное управление роботизированной системы. В роботизированную систему возможно внедрение дополнительного оборудования для полного дистанционного контроля за растениями в теплице. [7]
Результаты исследования и их обсуждение
Таким образом мы выяснили, что освещение непосредственно влияет на рост и развитие растений в теплицах, ведь с помощью него, растения получают все необходимые
свойства для полноценного роста. Освещение, проникая в теплицу оказывает непосредственное влияние на развитие растения. Окружающий мир играет роль источника энергии, необходимой для преобразования неорганических объектов в органические. Благодаря этому процессу, растения приобретают все необходимые свойства для полноценного роста. Активность растений также зависит от количества воды. При укорочении светового периода дня, активность снижается, при увеличении ускоряется. Природного освещения перестает хватать для полноценного роста и развития растений, что является неблагоприятными условиями для выращивания культур. Эта проблема решается с помощью искусственного освещения. Роль искусственного освещения в теплицах -воссоздание полезных качеств солнечного освещения, и выращивание растений вне зависимости от солнечного освещения. Для таких целей выбрано оборудование для роботизированной системы, которое сможет выявлять неисправности в работе освещения теплицы, выполнять функции осмотра светильников и осуществлять контроль правильности освещения на всей территории теплицы.
Вывод
По результатам проведенной работы, можно сделать вывод, что роботизированная система вполне может выполнять функции осмотра освещения и выявления неисправностей в работе освещения теплиц. Выбранное оборудование может выявлять неисправности на начальном этапе их возникновения, приведя к скорейшему устранению этих неисправностей, что в свою очередь не нарушит поддерживание идеальной работы освещения и не приведет к препятствию полноценного роста растений.
Библиографический список
1. Савушкина А.Э. Автоматические системы управления уровнем освещения в теплицах [Текст] / А.Э. Савушкина, М.С. Палагин, Е.А. Овсянникова // Актуальные вопросы энергомашиностроения, нефтяной и газовой отрасли. - 2021 - С. 198-204.
2. Сулейманов В.О. Применение светодиодных светильников для освещения теплиц [Текст] / В.О. Сулейманов, Е.Е. Мезенцев, А.В. Козлов // Инновационная наука. - 2020 - С. 130-134.
3. Добрицкая А.В. Цифровой люксметр [Текст] / А.В. Добрицкая, В.В. Котович // Метрологическое обеспечение инновационных технологий. - 2021 - С. 435-436.
4. Кирилович Ю.Г. Влияние освещения на выращивание растений вв теплицах с системой закрытого грунта [Текст] / Ю.Г. Кирилович, Е.В. Латкова, Н.Ю. Латков // Инновационная наука. - 2021 - С. 37-40.
5. Долгих П.П. Критерии оценки эффективности источников излучения для теплиц [Текст] / П.П. Долгих, Л.А. Дарьян // Эпоха науки. - 2018 - С. 96-99.
6. Кобахия Н.В. Применение робототехники на подстанциях [Текст] / Н.В. Кобахия, Л.А. Дарьян // Энергоэксперт. - 2021 - С. 40-46.
7. Байдельдинов М.У. Разработка системы автоматического управления теплицами [Текст] / М.У. Байдельдинов, А.С. Абдраимова // World science: problems and innovations. -2017 - С. 127-130.
Артамонов Илья Владимирович, магистрант, e-mail: [email protected]; Зацепина Виолетта Иосифовна, доктор технических наук, профессор, e-mail:
[email protected] Липецкий государственный технический университет, Липецк, Россия
A ROBOTIC SYSTEM FOR DETECTING IRREGULARITIES IN GREENHOUSE
LIGHTING Artamonov Ilya Vladimirovich, Zacepina Violeta Iosifovna,
Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia Abstract: Lighting in greenhouses has a direct impact on plant growth and development. Through lighting, plants are given all the properties they need to grow to their full potential. The main purpose of artificial lighting is to recreate the properties of natural light. The aim of this work is to analyse the implementation of a robotic system that will be able to detect different types of faults and send information to the dispatcher for subsequent elimination of these faults. Objectives of the work: to review the necessary equipment to carry out the inspection of the robotic system, to build the algorithm of the work. The robotic system has the following diagnostic equipment to detect lighting faults: video camera, luxmeter, thermal imager. The principle of operation is by programming the ideal state of the luminaire. The work presents an algorithm for the robotic system, as well as a possible route of travel through the greenhouse. The result of the work is a confirmation of the use of the robotic system as a way of detecting lighting faults in the greenhouse. Keywords: robotic system, inspection, greenhouse, artificial lighting, yield.
Artamonov Ilya Vladimirovich, student, e-mail: [email protected]; Zacepina Violeta Iosifovna, Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail:
[email protected] Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
