Научная статья на тему 'Высоковольтные импульсные электротехнологические системы пчеловождения'

Высоковольтные импульсные электротехнологические системы пчеловождения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
236
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
источник высоковольтный / поле электрическое / пчеловождение / процесс / система электробиотехническая / электроды функциональные / электротехнологии / beekeeping / process / electrotechnologies / high-voltage source / functional electrodes / electric field / electro-bio-technical system

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Салихов Сагит Сабитович, Полянский Егор Андреевич, Салихова Анита Сагитовна

Введение. Статья посвящена разработке электробиотехнических систем пчеловождения. Технологический эффект реализуется путем целенаправленого воздействия на состояние (поведение) пчел управляющими параметрами функциональногенерируемого высоковольтного источника «Апис-Плюс». Материалы и методы. В работе на основе системного подхода анализируются основные этапы эволюции технологий пчеловождения и закономерности развития технических систем пчеловождения. Рассмотрены методологические аспекты, подходы, концепции и направления применения электрических полей в пчеловодстве (экологический аспект, технологический подход), структурно-функциональное и вещественно-полевое представление организации пчелиной семьи. Анализируются общие требования, предъявляемые к электрическим полям для целенаправленного управления поведением пчел, механизмы восприятия и генерации электрических полей пчелами. Результаты. Взаимодействие элементов (пчел) и системы (пчелиная семья, зимний клуб) с импульсными, функционально-генерируемыми, электрическими полями рассмотрено в соответствии с требованиями системности, интеллектуальности и энергоэффективности. Наибольшей энергоэффективностью обладают технологии пчеловождения, основанные на раздражении пчел высоковольтным импульсом (интенсивные технологии). Разработан прибор «Апис-Плюс» для комплексного применения электрических сигналов (электрического тока и потенциала) на всех иерархических уровнях пчелиной семьи. Обсуждение. На основе расчета напряженности электрического поля с проволочными электродами, которые используются для раздражения пчел импульсным электрическим током, установлено, что максимальная напряженность поля может превышать среднюю в несколько раз. Поэтому действие электрических неоднородных полей необходимо учитывать, как один из механизмов действия электромеханических пондеромоторных сил поля на механорецепторы пчел. Технологический эффект зависит не только от параметров функционального генератора импульсов, но и конструкции электродной системы и электрофизических свойств покровных тканей пчелы. Заключение. Переменные низкочастотные неоднородные электрические поля могут быть использованы как электрический орган (инструмент) для целенаправленного управления поведением пчел. Максимальной энергоэффективностью, электроэкологической безопасностью обладают высоковольтные технологии, основанные на регулировании потенциала поля и степени её неоднородности. Использование электрического поля, как рабочего органа, создает основу для цифровизации технологий пчеловождения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Салихов Сагит Сабитович, Полянский Егор Андреевич, Салихова Анита Сагитовна

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

High-voltage pulsed electrotechnological beekeeping systems as a processor

Introduction. The article is devoted to the development of electro-bio-technical beekeeping systems. The technological effect is realized by purposefully influencing the state (behavior) of bees by controlling the parameters of the functionally generated high-voltage source «Apis-Plus». Materials and methods. Based on a systematic approach, the paper analyzes the main stages of the evolution of beekeeping technologies and the patterns of development of technical beekeeping systems. Methodological aspects, approaches, concepts and directions of application of electric fields in beekeeping (environmental aspect, technological approach), structural-functional and material-field representation of the bee colony organization are considered. The general requirements for electric fields for purposeful control of the behavior of bees, the mechanisms of perception and generation of electric fields by bees are analyzed. Results. The interaction of elements (bees) and the system (bee family, winter club) with pulsed, functionally generated, electric fields is considered in accordance with the requirements of consistency, intelligence and energy efficiency. The greatest energy efficiency is possessed by beekeeping technologies based on stimulation of bees with a high-voltage impulse (intensive technologies). The device «Apis-Plus» has been developed for the complex application of electrical signals (electric current and potential) at all hierarchical levels of the bee colony. Discussion. Based on the calculation of the electric field strength with wire electrodes, which are used to irritate the bees with a pulsed electric current, it was found that the maximum field strength can exceed the average by several times. Therefore, the action of electric inhomogeneous fields must be taken into account as one of the mechanisms of action of the electromechanical ponderomotive forces of the field on the mechanoreceptors of bees. The technological effect depends not only on the parameters of the functional pulse generator, but also on the design of the electrode system and the electrophysical properties of the integumentary tissues of the bee. Conclusion. Variable low-frequency inhomogeneous electric fields can be used as an electric organ (instrument) for purposeful control of the behavior of bees. High-voltage technologies based on the regulation of the field potential and the degree of its heterogeneity have the maximum energy efficiency, electrical and environmental safety. The use of an electric field as a working body creates the basis for the digitalization of beekeeping technologies.

Текст научной работы на тему «Высоковольтные импульсные электротехнологические системы пчеловождения»

XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ЖХЖЖ

Научная статья

УДК 621.319: 638.124

Б01: 10.24412/2227-9407-2022-7-37-50

Высоковольтные импульсные электротехнологические системы пчеловождения

Сагит Сабитович Салихов1в, Егор Андреевич Полянский2, Анита Сагитовна Салихова3

', 2Южно-Уральский государственный аграрный университет, Челябинск, Россия 3Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

1 apis-plus@yandex.ru

2 egor_polyanskiy@mail.ru

3 salikhova_anita1@mail. т

Введение. Статья посвящена разработке электробиотехнических систем пчеловождения. Технологический эффект реализуется путем целенаправленого воздействия на состояние (поведение) пчел управляющими параметрами функционально- генерируемого высоковольтного источника «Апис-Плюс».

Материалы и методы. В работе на основе системного подхода анализируются основные этапы эволюции технологий пчеловождения и закономерности развития технических систем пчеловождения. Рассмотрены методологические аспекты, подходы, концепции и направления применения электрических полей в пчеловодстве (экологический аспект, технологический подход), структурно-функциональное и вещественно-полевое представление организации пчелиной семьи. Анализируются общие требования, предъявляемые к электрическим полям для целенаправленного управления поведением пчел, механизмы восприятия и генерации электрических полей пчелами.

Результаты. Взаимодействие элементов (пчел) и системы (пчелиная семья, зимний клуб) с импульсными, функционально-генерируемыми, электрическими полями рассмотрено в соответствии с требованиями системности, интеллектуальности и энергоэффективности. Наибольшей энергоэффективностью обладают технологии пчеловождения, основанные на раздражении пчел высоковольтным импульсом (интенсивные технологии). Разработан прибор «Апис-Плюс» для комплексного применения электрических сигналов (электрического тока и потенциала) на всех иерархических уровнях пчелиной семьи.

Обсуждение. На основе расчета напряженности электрического поля с проволочными электродами, которые используются для раздражения пчел импульсным электрическим током, установлено, что максимальная напряженность поля может превышать среднюю в несколько раз. Поэтому действие электрических неоднородных полей необходимо учитывать, как один из механизмов действия электромеханических пондеромотор-ных сил поля на механорецепторы пчел. Технологический эффект зависит не только от параметров функционального генератора импульсов, но и конструкции электродной системы и электрофизических свойств покровных тканей пчелы.

Заключение. Переменные низкочастотные неоднородные электрические поля могут быть использованы как электрический орган (инструмент) для целенаправленного управления поведением пчел. Максимальной энергоэффективностью, электроэкологической безопасностью обладают высоковольтные технологии, основанные на регулировании потенциала поля и степени её неоднородности. Использование электрического поля, как рабочего органа, создает основу для цифровизации технологий пчеловождения.

© Салихов С. С., Полянский Е. А., Салихова А. С., 2022

05.20.02 ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Аннотация

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE XXXXXX_

Ключевые слова: источник высоковольтный, поле электрическое, пчеловождение, процесс, система электробиотехническая, электроды функциональные, электротехнологии

Для цитирования: Салихов С. С., Полянский Е. А., Салихова А. С. Высоковольтные импульсные электротехнологические системы пчеловождения // Вестник НГИЭИ. 2022. № 7 (134). С. 37-50. DOI: 10.24412/2227-94072022-7-37-50

High-voltage pulsed electrotechnological beekeeping systems as a processor

Sagit S. SalikhovEgor A. Polyanskiy2, Anita S. Salikhova3

12 South Ural State Agrarian University, Chelyabinsk, Russia 3 South Ural State University, Chelyabinsk, Russia

1 apis-plus@yandex.ru

2 egor_polyankiy@mai.ru

3 salikhova_anita@mail. ru

Abstract

Introduction. The article is devoted to the development of electro-bio-technical beekeeping systems. The technological effect is realized by purposefully influencing the state (behavior) of bees by controlling the parameters of the functionally generated high-voltage source «Apis-Plus».

Materials and methods. Based on a systematic approach, the paper analyzes the main stages of the evolution of beekeeping technologies and the patterns of development of technical beekeeping systems. Methodological aspects, approaches, concepts and directions of application of electric fields in beekeeping (environmental aspect, technological approach), structural-functional and material-field representation of the bee colony organization are considered. The general requirements for electric fields for purposeful control of the behavior of bees, the mechanisms of perception and generation of electric fields by bees are analyzed.

Results. The interaction of elements (bees) and the system (bee family, winter club) with pulsed, functionally generated, electric fields is considered in accordance with the requirements of consistency, intelligence and energy efficiency. The greatest energy efficiency is possessed by beekeeping technologies based on stimulation of bees with a highvoltage impulse (intensive technologies). The device «Apis-Plus» has been developed for the complex application of electrical signals (electric current and potential) at all hierarchical levels of the bee colony.

Discussion. Based on the calculation of the electric field strength with wire electrodes, which are used to irritate the bees with a pulsed electric current, it was found that the maximum field strength can exceed the average by several times. Therefore, the action of electric inhomogeneous fields must be taken into account as one of the mechanisms of action of the electromechanical ponderomotive forces of the field on the mechanoreceptors of bees. The technological effect depends not only on the parameters of the functional pulse generator, but also on the design of the electrode system and the electrophysical properties of the integumentary tissues of the bee.

Conclusion. Variable low-frequency inhomogeneous electric fields can be used as an electric organ (instrument) for purposeful control of the behavior of bees. High-voltage technologies based on the regulation of the field potential and the degree of its heterogeneity have the maximum energy efficiency, electrical and environmental safety. The use of an electric field as a working body creates the basis for the digitalization of beekeeping technologies.

Key words: beekeeping, process, electrotechnologies, high-voltage source, functional electrodes, electric field, electro-bio-technical system

For citation: Salikhov S. S., Polyanskiy E. A., Salikhova A. S. High-voltage pulsed electrotechnological beekeeping systems as a processor // Bulletin NGIEI. 2022. № 7 (134). P. 37-50. (In Russ.). DOI: 10.24412/2227-94072022-7-37-50

Вестник НГИЭИ. 2022. № 7 (134). C. 37-50. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2022. № 7 (134). P. 37-50. ISSN 2227-9407 (Print)

_ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Введение

Импульсные электротехнологические системы, разработанные в ЮУрГАУ, основаны на фундаментальных работах академика Еськова Е. К. и

профессора Басова А. М. На рис. 1 представлены различные этапы истории и исследований по идентификации пчелиной семьи (ПС).

Рис. 1. Этапы истории и исследований по идентификации пчелиной семьи

Открытие профессора Еськова Е. К. Fig. 1. Stages of history and researching in the identification of the bee family The discovery of Professor Eskov E. K. Источник: составлено авторами на основании данных [1; 5; 6]

Последние этапы связаны с открытием № 2.134.23 профессора Еськова Е. К. электрорецептора пчел [1] и рассмотрением естественных и искусственных электрических полей, как технологического и экологического факторов [1; 2; 3; 4]. Предложенный нами технологический подход заключается в том, что процессы жизнедеятельности пчел рассматриваются как «естественные технологии пчеловождения». На основе системного подхода рассмотрены вещественно-полевая и структурно-функциональная организации пчелиной семьи

(рис. 2) [3]. Электрическое поле, генерируемое пчелиной семьей на всех иерархических уровнях биосистемы, является главным системообразующим фактором. Предложена функциональная трактовка -«искусственные электротехнологии пчеловожде-ния», как результат воздействия импульсного электрического поля на более чем 40 общественных функций пчелиной семьи. При этом реализованная и управляемая с помощью искусственного электрического поля, скорректированная общественная функция есть технологическая операция.

ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE

Рис. 2. Вещественно-полевая и структурно-функциональная организации пчелиной семьи Fig. 2. Material and electrical field organization and structural and functional organization of the bee family Источник: составлено авторами на основании данных [2; 11; 24]

Таким образом, электрическое поле, которое генерируется импульсным источником и системой электродов, используется как рабочий орган (инструмент) для целенаправленного воздействия на движение биологического материала (клетки, особей, роя, семьи). Функциональные возможности электрического поля, как инструмента управления процессами, как на макро-, так и микропроцессах беспредельны. Отметим преимущества электрического рабочего органа:

а) универсальный по своему силовому действию - прижимает, отрывает, поворачивает, перемещает, ориентирует, вытягивает;

б) действует на физические тела и биологические объекты на всех уровнях иерархической структуры;

в) может проходить через различные диэлектрические среды, оставаясь неизменным или меняясь по силе действия в зависимости от физических свойств среды;

г) требует чрезвычайно малого расхода энергии на реализацию технологического воздействия;

д) может порождать другой рабочий орган, например, поле - искра - дуга - ударная волна;

е) сила действия рабочего органа и функциональное проявление изменяются элементарным

XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

управлением потенциала и заряда обрабатываемого материала.

ПС является активной электрической средой, электрическое поле которой накачивается как энергией электрического поля атмосферы, так и за счет генерации собственного электрического поля три-боэлектрического релаксационного генератора тока. Активность всех иерархических уровней, начиная с клетки, проявляется в непрерывном изменении и преобразовании их электрических характеристик.

Основные полевые характеристики - заряд (q) и потенциал (ф), изменение которых немедленно отражается на состоянии всех структур ПС. В целом ПС представляет собой открытую электрическую систему зарядов (потенциалов), а зимний клуб и рой - своеобразное облако зарядов (потенциалов). В отличие от физико-химических систем, рабочие взаимосвязи которых со средой описываются процессами передачи вещества и различных видов энергии, в «работе» пчелиной семьи главную роль играет информация. Различают генетическую, поведенческую, логическую информации [6]. Информация, называемая логической, передается от человека к человеку с помощью речи (устной или письменной), она может существовать и вне отдельных индивидуумов в виде записи на тех или иных носителях. В этом случае независимы от отдельных людей и операторы ее воспроизводящие - орудия труда и производственные навыки, т. е. технологии в широком смысле слова.

Материалы и методы

В электротехнологиях пчеловождения логическая информация служит для преобразования поведения пчелиной семьи. Средством преобразования является функционально генерируемое электрическое поле, которое реализует технологическое воздействие в соответствии с правилами преобразования (законы электродинамики Дж. К. Максвелла).

В соответствии с разработанной системной методологией [7] электротехнологические процессы, а также технические вопросы и решения рассматривались как единая система специфического взаимодействия трех подсистем: многофункционального генератора импульсов, функциональной электродной системы и биосистемы (объект воздействия).

Технологическое воздействие определяется следующими характеристиками электрического поля: вид (электростатическое, неоднородное, импульсное), напряженность, градиент, потенциал,

направленность вектора, частота, форма и скважность импульса, экспозиция и локализация.

Экспериментальные данные о реакциях пчел на электрические поля объясняются биофизическим эффектом воздействия токов или электромеханическим влиянием пондеромоторных сил. Для раздражения пчел электрическим током разработан электрический стимулятор серии «Рифей». Это устройство имеет мягкую внешнюю характеристику, исключает травмирование пчел и используется для сбора пчелиного яда, прополиса, борьбы с клещом Варроа. При этом ток, текущий через пчел, раздражает защитную общественную функцию, а реализованная с помощью стимулятора технология и есть одна из элетротехнологий пчеловождения. Механизм раздражения пчел при сборе яда и прополиса объясняется действием электрического тока [8; 9]. При этом действие электрического поля (электромеханических эффектов пондеромоторных сил) исследователи игнорируют. Между тем нашими исследованиями установлено, что максимальная напряженность поля (силовая характеристика) у поверхности электродов радиусом 0,15 см и межэлектродном расстоянии 0,5 см составляет 400 В/см. При средней напряженности 80 В/см (U = 40 В, a = 0,5 см) в межэлектродном промежутке создается неоднородное электрическое поле, которое сопровождается силовым эффектом. Известно, что пороговая напряженность электрического поля для пчел 4-5 В/см, а потенциал пчелы при сильном возбуждении достигает 2700 В. Таким образом, при использовании низковольтного стимулятора импульсов (0-40 В) и проволочных электродных систем малого диаметра необходимо учитывать процессы, характерные для высоковольтных технологий (сильных электрических полей напряженностью более 1000 В/см).

Результаты и обсуждение

На рис. 3 представлен прибор для управления жизнедеятельностью пчел «Апис-Плюс». В отличие от стимулятора «Рифей» многофункциональный генератор импульсов «Апис-Плюс» имеет два выхода: низковольтный для раздражения пчел током и высоковольтный для стимулирования или ингиби-рования состояния пчел путем воздействия понде-ромоторными силами (кулоновской, поляризационной, электрострикционной, пьезоэлектрической). Прибор «Апис-Плюс» - один из приборов серии «Апис» [12], который реализован на базе высоковольтной катушки зажигания.

Вестник НГИЭИ. 2022. № 7 (134). C. 37-50. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2022. № 7 (134). P. 37-50. ISSN 2227-9407 (Print)

ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE

ПРИБОР УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПЧЁЛ

THE DEVICE OF BEE VITAL FUNCTIONS CONTROLLING

АПИС-ПЛЮС

Первый в серии приборов нового поколения. Отличается надежностью, простотой в

управлении и полной безопасностью хтя пчёл.

Конструкция обеспечивает удобство и надежность работы в полевых условиях.

APIS-PLUS

The first in new generation devices series. It is reliable simple to handle and completely safe for bees. The design provides convenience and safety of field work.

ЕСЛИ ВЫ НАМЕРЕНЫ:/IF YOU INTEND TO:

Симулировать летну» активность пчел/Stimulate summer activity of bees Управлять процессом рои«я пчел/Control the process of bee swarming

Избавиться от болезней, вредителей,в т.ч. клеца Вэрроз и восковой моли/Including Varroa tick and wax moth

Опттизироаать микроклимат пчелинного жилща/ Optimize the microclimate of bee abode Получать пчелиный яд и прополис/Obtain bee venom and propolis Проводить санитарку» обработку инвентаря, оборудования продуктов пчеловодства/Perform sanitary treatment of stock, equipment, bee-keeping products

Управлять процессои яйцекладки пчелиной матки/ Control the process of queen oviposition

АПИС-ПЛЮС/APIS-PLUS

Напряжение питания/Supply voltage • 1ZB Длительность воздействия импульсного налряжения/Pulse voltage duration - 1...1&C Амплитуда импульсов при токе до 2A/Pulse amplitude under the current up to 2 a ■ 10..406

Амплитуда высоковольтных импульсов при токе до 1мД/ High voltage pulse amplitude Under the current up to 1 ma- 4,.16к8

Частота заполнения/Filling frequency- 40е..1еэвГц Сигнализация световая и звуковая/Light and sound signal ization

Масса без упаковки/Mass without package- 1,5 кг

Тогда:

Прибор управления жизнедеятельностью пчел "Апис-Пп»содействующий на основе использования электроимпульсных технологий пчеловождения - это то, что Вам нужно. С помощью прибора Вы имеете возможность одновременно обслуживать до 106 ульев. Then:

It is the device for the bee vital functions controlling "APIS-PLUS" operating on base of bee-keeping electro-pulse techningues that you need.You nay take care of 166 hives simultaneously by means of this device.

Рис. 3. Прибор управления жизнедеятельностью медоносных пчел

Fig. 3. A device for managing the vital activity of honey bees

Источник: разработано авторами

Теория электродных систем различной конфигурации для энергоинформационного воздействия на пчел рассмотрена в [10], а на рис. 4 пред-

ставлены некоторые электродные системы, разработанные в ЧИМЭСХ-ЮУрГАУ.

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Рис. 4. Электродные системы и способы (технологии) пчеловождения Fig. 4. Electrode systems and methods (technologies) of beekeeping Источник: составлено авторами на основе своих патентов

Отметим особенности этих систем: электроды имеют диэлектрическое покрытие для защиты пчел от поражения током и формирования нужной концентрации поля; электроды генерируют неоднородное поле (для создания пондеромоторной силы, которая зависит от степени неоднородности поля); электроды секционированные, с возможностью регулирования активной рабочей зоны, с целью избирательного воздействия на отдельные группы пчел.

Основой скелетной системы пчелы является хитиновая оболочка, которая обладает электретны-ми свойствами. Диэлектрическая проницаемость хитина меньше 1, то есть он не ослабляет внешнее электрическое поле, как диэлектрики, а способен генерировать свое поле. Сенсиллы, антенны, субге-нуальные органы также являются хорошими диэлектриками и способны сохранять заряд. Потенциал (интенсивный параметр) и заряд (экстенсивный параметр) пчелы, как трибоэлектрического генератора тока, зависят от скорости взмаха крыльев, виб-

раций брюшка, размера крыльев, параметров среды (рис. 5).

Принцип действия генератора тока заключается в том, что за счет трибоэффекта пчела заряжается до определенного потенциала. При достижении пробивного значения происходит разряд через биоструктуры пчелы (волоски, сенсиллы, хоботки и др.) Волоски за счет «прыжковой проводимости» белковых структур, из которых они состоят, способны проводить ток проводимости. Если сопротивление волосков большое, то по поверхности пчелы проходит ток смещения. Любые движения, постоянные перемещения приводят к появлению электретных и пьезоэлектрических эффектов. Таким образом, покровная ткань пчелы благодаря неоднородности, электретным и пьезоэлектрическим свойствам представляет собой электромеханическую систему «тенсегрити» (tensegrity) - напряженную целостность - возбудимый электрический контини-ум для быстрой коммуникации по всему телу.

XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE XXXXXX

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

U.B ?

Рис. 5. Пчела как релаксационный генератор Пирсона-Энсона: а) схема генератора (неоновая лампа, как триггер); б) диаграмма «зарядки-разрядки» релаксационного осциллятора; в) пчела как генератор тока над электродной системой; г) пчела как генератор тока в полете; д) микроструктуры покровных тканей пчелы как релаксационные осцилляторы (сенсиллы, жало, шипы на поверхности крыла) Fig. 5. A bee as a Pearson-Anson relaxation generator: a) scheme of generator (neon lamp as a trigger); b) «charging-discharging» diagram of the relaxation oscillator; c) a bee as a current generator over the electrode system; d) a bee as a current generator in flight; e) microstructures of integumentary tissues of a bee as relaxation oscillators (sensilla, sting, spikes on the surface of the wing) Источник: составлено авторами на основании данных [5; 11; 12]

Следует отметить, в соответствии с принципом взаимности антенн, что пчела является не только генератором, но и приемником электрического поля. Поэтому для эффективного управления поведением пчел важно сопряжение частотных характе-

ристик и параметров внешнего поля (среды, электрического поля биологической системы и искусственного электрического поля электродной системы). На рис. 6 представлена электробиотехнологи-ческая система пчеловождения как процессор.

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Рис. 6. Система электробиотехнологическая пчеловождения как процессор Fig. 6. Electrobiotechnological beekeeping system as a processor Источник: составлено автором1 на основании данных [5]

Любую открытую систему можно схематически представить в виде «черного ящика». Входы или ресурсы системы представляют собой компоненты, передаваемые системе из среды. При помощи входов осуществляется влияние среды на систему. Главный системообразующий фактор в нашем случае - это электрическое поле приземного слоя атмосферы, он же и экологический, и технологический, и информационный (коммуникационный). Выходы системы - это компоненты, передаваемые системой окружающей среде. Описание системы через входы и выходы иногда называют внешним. Оно дает понимание связей системы «пчелиная семья» со средой, оставляя без внимания то, что происходит внутри системы. Этот пробел восполняет внутреннее, локальное описание системы, рассматривающей механизм преобразования входов в вы-

ходы, то есть процессор. Процессор (внутреннее электрическое поле) включает в себя правило преобразования (классические уравнения электродинамики Дж. К. Максвелла), средства преобразования входов в выходы (многофункциональный генератор импульсов, функциональные электродные системы), объект преобразования (поведение пчел) и время. Функционирование системы представляет собой реализацию во времени и в пространстве ее функций. Функционирование системы во времени называют ее поведением. Главной целевой функцией электротехнологических систем пчеловождения является целенаправленное управление поведением пчел для достижения максимального технологического эффекта.

На рис. 7 представлена электротехнологическая высоковольтная система пчеловождения.

ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE

Рис. 7. Электротехнологическая высоковольтная система пчеловождения Fig. 7. Electrotechnological high-voltage beekeeping system Источник: составлено авторами на основании данных [5; 6; 11]

Планируемый урожай / planned harvest

Рис. 8. Структурно-функциональная система адаптивного управления поведением медоносных пчел Fig. 8. Structural and functional systems of adaptive management in behavior of honey bees Источник: составлено авторами на основании данных [5; 6; 11; 21; 22]

46

XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

На рис. 8 - структурно-функциональная система адаптивного управления поведением медоносных пчел, реализованная с применением многофункционального генератора импульсов, функциональной электродной системы и блока адаптации технологий (математические модели развития пчелиной семьи, соответствующие программы, алгоритмы предиктовного анализа).

Заключение

В заключение отметим, что в последние годы регистрируется множество так называемых цифровых

технологий пчеловодства («умный улей») с применением оптических регистраторов летной активности, GSM весов, контроллеров, цифровых датчиков влажности и температуры, энкодеров. Однако они ничем не управляют, т. е. являются системами мониторинга, т. к. отсутствует исполнительный рабочий орган. Внедрение в пчеловодную практику электротехнологических систем пчеловождения (электрического рабочего органа) ускорит переход от практической цифровой электроники к реальному эффективному дистанционному практическому пчеловодству.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Еськов Е. К. Специфичность реагирования на электромагнитные поля и их использование биообъектами различной сложности // Успехи современной биологии. Т. 123. № 2. С. 195-200.

2. Еськов Е. К. Эволюция, экология и этология медоносной пчелы. М. : Инфра-М. 2016. 291 с.

3. Курзин Н. Н., Сулейманов А. Э., Рожков Е. А. Перспективы применения современных электротехнологий в АПК Краснодарского края // Научный журнал КубГАУ. № 106 (02). 2015. С. 883-892.

4. Белоус В. П. Методы пчеловождения // Пчеловодство. 2000. № 8. С. 17-19.

5. Соснин Э. А., Пойзнер Б. Н. Типичные ошибки управления с точки зрения теории целенаправленных систем // Государственный Советник. 2017. № 3. С. 18-23.

6. Салихов С. С., Антони В. И., Салихова А. С. Вещественно-полевая организация пчелиной семьи и импульсные электротехнологические системы пчеловождения // Инновационные технологии в агропромышленном комплексе. Челябинск, ФГБОУ ВО «Южно-Уральский ГАУ». 2020. С. 266-282.

7. Богданов К. Ю. Что может электростатика? // Квант. 2010. № 2. С. 10-13.

8. Геодакян В. А. Бинарно-сопряженные системы. Происхождение, природа и эволюция // Асимметрия. 2021. Т. 5. № 1. С. 36-54.

9. Корогодин В. И., Корогодина В. Л. Информация как основа жизни. Дубна : «Феникс», 2000. 208 с.

10. Андреев С. А., Богоявленский В. М., Иванова Л. А. Диэлектрическое осаждение пыли в помещениях с обогреваемыми полами // Вестник ФГБОУ ВПО «МГАУ им. В. П. Горячкина». 2019. № 4. С. 52-59.

11. Салихов С. С., Салихова А. С. Функциональные электродные системы пчеловождения // АПК России. 2018. Т. 25. № 3. С. 413-417.

12. Еськов Е. К. Генерация, восприятие и использование медоносной пчелой электрических полей // Научное обозрение. Биологические науки. 2016. № 1. С. 51-56.

13. Хомутов А. Е., Петров В. А. Индивидуальная чувствительность пчел к антропогенным электрическим полям // Вестник Нижегородского университета имени Н. И. Лобачевского. 2013. № 6 (1). С. 125-128.

14. Абдулин Н. Ш., Полянский Е. А. Функциональный генератор «Апис-АС» для сбора пчелиного яда // Идеи молодых ученых - агропромышленному комплексу: агроинженерные и сельскохозяйственные науки. Челябинск : ФГБОУ ВО «Южно-Уральский ГАУ», 2020. С. 175-180.

15. Рыбочкин А. Ф. Контроль состояния зимующих пчел // Пчеловодство. 2018. № 8. С. 48-49.

16. Рыбочкин А. Ф., Дрейзин В. Э. Автоматизированная система для учета количества меда в ульях // Пчеловодство. 2011. № 4. С. 48-50.

17. Рыбочкин А. Ф., Мелентьев Д. А. Интерактивный улей // Пчеловодство. 2017. № 9. С. 50-54.

18. Рыбочкин А. Ф., Мелентьев Д. А. Акустический мониторинг физиологического состояния семей пчел // Пчеловодство. 2016. № 3. С. 52-53.

19. Еськов Е. К., Тобоев В. А. Изменение структуры звуков, генерируемых пчелиными семьями в процессе социотомии // Зоологический журнал. 2011. Т. 9. № 2. С. 192-198.

20. Табоев В. А., Кириллов А. В., Евсеев А. С. Экспериментальные исследования эффектов воздействия ЭМИ сотовых телефонов на жизнедеятельность пчелиных семей // Естественные и математические науки в современном мире. № 2 (37). Новосибирск, 2016. С. 57-66.

XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE XXXXXX_

21. Рыбочкин А. Ф. Патент РФ № 223996. Способ контроля количества пчел в ульях в пассивный период жизнедеятельности. Опубл. 20.11.2004. Бул. № 32.

22. Рыбочкин А. Ф. Патент РФ № 2287138. Способ определения информационных частотных полос акустического сигнала пчелиных семей при распознавании их состояний. Опубл. 31.10.11 2006. Бул. № 31.

23. Greggers U., Koch G., Schmidt V., Durr A. Florisov-Servov Menzel R. Reception and learning of electric fields in bees // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2013. 280 (1759), 20130528. DOI: 10.1098/rspb.2013.0528

24. Clarke D., Morley E., Robert D. The bee, the flowers, and aerial electroreception // J Comp Physiol A Neu-roethol Sens Neural Behav Physiol. 2017 Sep; 203 (9). P. 737-748. doi: 10.1007/s00359-017-1176-6

25. Fridmann M. Von. Einfluss electrischez Fildez out organismen // Electrotehnik und Maschinenbaul. 1975. Bd. 91. № 10. P. 510-512.

Дата поступления статьи в редакцию 13.04.2022, одобрена после рецензирования 23.05.2022;

принята к публикации 25.05.2022.

Информация об авторах С. С. Салихов - канд. техн. наук, доцент кафедры ЭОЭТ, ЮУрГАУ, Spin-код: 4115-8273; Е. А. Полянский - магистрант кафедры ЭОЭТ, ЮУрГАУ; А. С. Салихова - магистрант кафедры «Электропривод и мехатроника».

Заявленный вклад авторов: Салихов С. С. - общее руководство проектом, анализ и дополнение текста статьи. Полянский Е. А. - сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста. Салихова А. С. - разработка элементов структурно-функциональной схемы электротехнологической системы пчеловождения (датчиков двигательной и летной активности пчел).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

1. Es'kov E. K. Specifichnost' reagirovaniya na elektromagnitnye polya i ih ispol'zovanie bioob"ek-tami razlichnoj slozhnosti [Specificity of response to electromagnetic fields and their use by biological objects of varying complexity], Uspekhi sovremennoj biologii [Successes of modern biology], Vol. 123, No. 2, pp. 195-200.

2. Es'kov E. K. Evolyuciya, ekologiya i etologiya medonosnoj pchely [Evolution, ecology and ethology of the honey bee], Moscow : Infra-M, 2016, 291 p.

3. Kurzin N. N., Sulejmanov A. E., Rozhkov E. A. Perspektivy primeneniya sovremennyh elektrotekhno-logij v APK Krasnodarskogo kraya [Prospects for the use of modern electrical technologies in the agro-industrial complex of the Krasnodar Territory], Nauchnyj zhurnal KubGAU [Scientific journal of KubSAU], No. 106 (02), 2015, pp. 883-892.

4. Belous V. P. Metody pchelovozhdeniya [Methods of beekeeping], Pchelovodstvo [Beekeeping], 2000, No. 8, pp.17-19.

5. Sosnin E. A., Pojzner B. N. Tipichnye oshibki upravleniya s tochki zreniya teorii celenapravlennyh sistem [Typical management errors from the point of view of the theory of purposeful systems], Gosudarstvennyj Sovetnik [State Counselor], 2017, No. 3, pp. 18-23.

6. Salihov S. S. Antoni V. I., Salihova A. S. Veshchestvenno-polevaya organizaciya pchelinoj sem'i i im-pul'snye elektrotekhnologicheskie sistemy pchelovozhdeniya [Substance-field organization of a bee colony and impulse electrotechnological systems of beekeeping], Innovacionnye tekhnologii v agropromyshlennom komplekse [Innovative technologies in the agro-industrial complex], Chelyabinsk, FGBOU VO «Yuzhno-Ural'skij GAU», 2020, pp.266-282.

7. Bogdanov K. Yu. Chto mozhet elektrostatika? [One hundred can electrostatics?], Kvant [Quant], 2010, No. 2, pp. 10-13.

XXXX ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ХХХХ

8. Geodakyan V. A. Binarno-sopryazhennye sistemy. Proiskhozhdenie, priroda i evolyuciya [Binary conjugate systems. Origin, nature and evolution], Assimetriya [Asymmetry], 2021, Vol. 5, No. 1, pp. 36-54.

9. Korogodin V. I., Korogodina V. L. Informaciya kak osnova zhizni [Information as the basis of life], Dubna : «Feniks», 2000, 208 p.

10. Andreev S. A., Bogoyavlenskij V. M., Ivanova L. A. Dielektricheskoe osazhdenie pyli v pomeshcheniyah s obogrevaemymi polami [Dielectric dust deposition in rooms with heated floors], Vestnik FGBOU VPO «MGAU im. V. P. Goryachkina» [Bulletin of FGBOU VPO «MSAUim. V. P. Goryachkin»], 2019, No. 4, pp. 52-59.

11. Salihov S. S., Salihova A. S. Funkcional'nye elektrodnye sistemy pchelovozhdeniya [Functional electrode systems of beekeeping], APK Rossii [Agro-industrial Complex of Russia], 2018, Vol. 25, No. 3, pp. 413-417.

12. Es'kov E. K. Generaciya, vospriyatie i ispol'zovanie medonosnoj pcheloj elektricheskih polej [Generation, perception and use of electric fields by the honey bee], Nauchnoe obrozrenie. Biologicheskie nauki [Scientific review. Biological Sciences], 2016, No. 1, pp. 51-56.

13. Homutov A. E., Petrov V. A. Individual'naya chuvstvitel'nost' pchel k antropogennym elektricheskim poly-am [Individual sensitivity of bees to anthropogenic electric fields], Vestnik Nizhegorodskogo universiteta imeni N. I. Lobachevskogo [Bulletin of the Nizhny Novgorod University named after N. I. Lobachevsky], 2013, No. 6 (1), pp.125-128.

14. Abdulin N. Sh., Polyanskij E. A. Funkcional'nyj generator «Apis-AS» dlya sbora pchelinogo yada [Functional generator «Apis-AS» for collecting bee venom], Idei molodyh uchenyh - agropromyshlennomu kompleksu: agroinzhenernye i sel'skohozyajstvennye nauki [Ideas of young scientists for the agro-industrial complex: agroengineering of agricultural sciences], Chelyabinsk : Yuzhno-Ural'skij GAU, 2020, pp. 175-180.

15. Rybochkin A. F. Kontrol' sostoyaniya zimuyushchih pchel [Monitoring the state of wintering bees], Pche-lovodstvo [Beekeeping], 2018, No. 8, pp. 48-49.

16. Rybochkin A. F., Drejzin V. E. Avtomatizirovannaya sistema dlya ucheta kolichestva meda v ul'yah [Automated system for accounting for the amount of honey in the beehives of the apiary], Pchelovodstvo [Beekeeping], 2011, No. 4, pp. 48-50.

17. Rybochkin A. F., Melent'ev D. A. Interaktivnyj ulej [Interactive hive], Pchelovodstvo [Beekeeping], 2017. No. 9. pp. 50-54.

18. Rybochkin A. F., Melent'ev D. A. Akusticheskij monitoring fiziologicheskogo sostoyaniya semej pchel [Acoustic monitoring of the physiological state of bee colonies], Pchelovodstvo [Beekeeping], 2016, No. 3, pp. 52-53.

19. Es'kov E. K., Toboev V. A. Izmenenie struktury zvukov, generiruemyh pchelinymi sem'yami v processe sociotomii [Changes in the structure of sounds generated by bee colonies in the process of sociotomy], Zoologicheskij zhurnal [Zoological Journal], 2011, Vol. 9, No. 2, pp. 192-198.

20. Taboev V. A., Kirillov A. V., Evseev A. S. Eksperimental'nye issledovaniya effektov vozdejstviya EMI sotovyh telefonov na zhiznedeyatel'nost' pchelinyh semej [Experimental studies of the effects of EMR exposure of cell phones on the life of bee colonies], Estestvennye i matematicheskie nauki v sovremennom mire [Natural and mathematical sciences in the modern world], No. 2 (37), Novosibirsk, 2016, pp. 57-66.

21. Rybochkin A. F. Patent RF No. 223996. Sposob kontrolya kolichestva pchel v ul'yah v passivnyj period zhiznedeyatel'nosti [Method for controlling the number of bees in the hives during the passive period of life], Opubl. 20.11.2004, Bul. No. 32.

22. Rybochkin A. F. Patent RF No. 2287138 Sposob opredeleniya informacionnyh chastotnyh polos aku-sticheskogo signala pchelinyh semej pri raspoznavanii ih sostoyanij [Method for determining the information frequency bands of the acoustic signal of bee colonies when recognizing their states], Opubl. 31.10.11 2006, Bul. No. 31.

23. Greggers U., Koch G., Schmidt V., Durr A. Florisov-Servov Menzel R. Reception and learning of electric fields in bees, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2013, 280 (1759), 20130528, DOI: 10.1098/rspb.2013.0528

24. Clarke D., Morley E., Robert D. The bee, the flowers, and aerial electroreception, J Comp Physiol A Neu-roethol Sens Neural Behav Physiol, 2017, Sep; 203 (9), pp. 737-748, doi: 10.1007/s00359-017-1176-6

25. Fridmann M. Von. Einfluss electrischez Fildez out organismen, Electrotehnik und Maschinenbaul, 1975, Bd. 91, No. 10, pp. 510-512.

The article was submitted 13.04.2022; approved after reviewing 23.05.2022; accepted for publication 25.05.2022.

49

XXXXXX ELECTROTECHNOLOGY AND ELECTRIC EQUIPMENT IN AGRICULTURE XXXXXX_

Information about the authors: S. S. Salikhov - Ph. D. (Engineering), Associate Professor of the Department of EEET, Spin-code: 4115-8273; E. A. Polyansky - master student of the department of EEET;

A. S. Salikhova - master student of the Department of Electric Drive and Mechatronics.

Contribution of the authors: Salikhov S. S. - general project management, analysis and addition of the text of the article. Polyansky E. A. - collection and processing of materials, preparation of the initial version of the text. Salikhova A. S. - development of elements of the structural-functional scheme of the electrotechnological system of beekeeping (sensors of motor and flight activity of bees).

The authors declare that there is no conflict of interest.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.