Введение к работе
Актуальность темы. Одним из резервов повышения урожайности, качества зерновых культур и их семян является борьба с насекомыми вредителями. Предположительно существует 2-3 миллиона видов насекомых или почти 70% от общего числа животных нашей планеты.
За последние годы научно-исследовательскими учреждениями
разработаны и внедряются в производство комплексные системы защиты сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорняков, которые предусматривают рациональное использование и сочетание организационно-хозяйственных, экономических, агротехнических и других мероприятий.
Основная задача защиты растений от насекомых вредителей и болезней полная ликвидация или уменьшение потерь урожая до хозяйственно неощутимых размеров на основе использования интегрированных систем защиты растений, безопасных для человека и окружающей его среды. Ученые провели большую работу по установлению видового состава вредителей, выявлению болезней, определению вредоносности, разработке мер борьбы с наиболее опасными вредителями и болезнями растений.
Экономическая оценка потенциальных потерь урожая, вызываемых вредными организмами, возможных затрат материально-технических, трудовых ресурсов и экологическая оценка мероприятий позволяют определить наиболее научно обоснованные, рациональные, в конкретных условиях, технологические и организационные формы методов защиты растений.
Интегрированная защита растений является наиболее перспективным направлением решения проблемы. Совокупность рациональных приемов применяемых на основе информации о видах, численности популяции и соотношений вредных и полезных насекомых в массиве сельскохозяйственных угодий, в фазе развития, сроках вредоносности насекомых и т.п. Качество мониторинга численности и вида насекомых-вредителей, определяется за счет проведения интегрированной защиты растений, в состав которого входят химический и электрофизический методы.
Более подробно рассмотрим метод электрофизической борьбы с насекомыми – вредителями, в состав которых входят электрические светоловушки.
В предыдущих работах использовались светоловушки для мониторинга насекомых-вредителей, не предусматривающих возможности передачи полученной информации на расстоянии [Диссертация Суринский, 10]. Так же не проводились исследования по анализу режимов работы системы на расстоянии. Поэтому для повышения качества мониторинга численности и вида насекомых-вредителей за счет сокращения сроков его проведения представляется возможным, путем передачи полученных данных по беспроводному каналу связи.
Тематика работы отвечает «Энергетической стратегии России на период до 2035г.» и направлена на решение важнейших задач, вытекающих из Распоряжения Правительства РФ №1-р от 08.01.2009 «Основные направления
государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 г.» и №151-р от 2015 «Стратегии устойчивости развития сельских территорий РФ на период до 2030 г.», а также федерального закона №261-ФЗ от 23.11.2009 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ».
Степень разработанности темы. Большой вклад в разработку устройств для мониторинга численности и вида насекомых-вредителей внесли Беленов С.В., Возмилов А.Г., Суринский Д.О. и др.
Авторами предложено для определения численности и вида насекомых-вредителей использовать различные источники света. Установлена взаимосвязь между параметрами ловушек и распространением светового потока, разработана методика выбора основных элементов устройств для мониторинга численности и вида насекомых-вредителей.
При этом основное внимание уделено энергосберегающим технологиям и информационной обеспеченности устройств.
Целью работы является параметры и режимы энергосберегающей видеосветоловушки для мониторинга численности и видового состава насекомых-вредителей с передачей сигнала по беспроводному каналу связи.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задачи:
-
Выполнить теоретический анализ существующего процесса и схемы видеосветоловушки для мониторинга численности и видов насекомых-вредителей.
-
Обосновать математическую модель расчета основных параметров энергосберегающей видеосветоловушки, обеспечивающей возможность передачи полученной информации по беспроводному каналу связи.
-
Исследовать основные технические характеристики разработанной системы видеосветоловушки в лабораторных и производственных условиях.
-
Оценить эффективности полученной информации на расстоянии для проведения анализа в качестве составляющей системы защиты растений.
-
Оценить влияние мониторинга на энергетическую эффективность производства продукции растениеводства.
Научную новизну представляют:
1. Процесс работы видеосветоловушки для мониторинга численности и
вида насекомых-вредителей с передачей данных по беспроводному каналу связи.
2. Результаты комплексных испытаний видеосветоловушки для
мониторинга численности и вида насекомых-вредителей с передачей данных по
беспроводному каналу связи в лабораторных условиях.
3. Результаты комплексных испытаний видеосветоловушки с передачей
данных по беспроводному каналу в производственных условиях (полях).
Теоретическую значимость представляют:
Модель расчета видеосветоловушки для мониторинга численности и вида насекомых-вредителей.
Практическая значимость представлена:
- метод повышения эффективности защиты растений за счет мониторинга
численности и видов насекомых-вредителей на основе видеосветоловушки;
- метод расчета конструктивных и технологических параметров
видеосветоловушки с возможностью передачи данных по беспроводному каналу
связи;
- технические решения реализации видеосветоловушки с возможностью
передачи данных по беспроводному каналу связи.
Методология и методы исследования: основаны на использовании известных теоретических положений и апробированных экспериментальных методов исследования.
Положения выносимые на защиту:
-
Возможность повышения эффективность защиты растений путем создания системы мониторинга насекомых-вредителей на основе видеосветоловушки с передачей данных по беспроводному каналу связи.
-
Использование беспроводного канала связи позволяет создавать устройства, соответствующие требованиям к автономным электрооптическим преобразователям для проведения мониторинга и не уступающие по аттрактивным характеристикам известным аналогам.
3. Математическая модель видеосветоловушки, позволяющая определить
оптимальные параметры основных устройств для привлечения насекомых-
вредителей в полевых условиях.
4. Методика, обеспечивающая согласование взаимодействия
фотоэлектрического преобразователя, аккумуляторной батареи, блока
светодиодов и блока системы видеонаблюдения.
5. Мониторинг численности и вида насекомых-вредителей с передачей
данных по беспроводному каналу данных.
Степень достоверности и апробация работы:
Достоверность полученных результатов подтверждается приемлемым совпадением результатов математического и имитационного моделирования с результатами экспериментальных исследований, в основу которых положены методы теории планирования эксперимента и регрессионного анализа, методы теории случайных процессов, теории вероятностей и статической теории обработки экспериментальных данных.
Основные материалы и результаты работы представлялись
докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно – технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья (Тюмень, 2013 – 2017 гг.), ЧГАА (Челябинск, 2014-2015 гг.), участие в выставке научно-технического творчества молодежи (Тюмень «Инновационный форум молодежи» 11-12 Ноября 2014 г.), СПБ ГАУ (Санкт-Петербург, 2018 г.).
Реализация и внедрение результатов работы:
- разработанная конструкция видеосветоловушки прошла испытания на
сельскохозяйственных предприятиях Тюменской области и внедрены в
сельскохозяйственное предприятие АО ПЗ «Учхоз ГАУ Северного Зауралья» Тюменской области;
- результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе в курсе лекций по дисциплине «Светотехника и электротехнологии», «Электроника» в ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья.
Публикации. По материалам диссертационных исследований
опубликовано 8 печатных работ, в том числе, 2 – в изданиях по перечню ВАК, 1 патент РФ на полезную модель, 1 свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации.