Научный архив: статьи

Областью применения фитооблучателя является экспериментальная светокультура. Фитооблучатель обеспечивает исследователю возможность получения новых закономерностей роста и развития выращиваемых растений. Его конструкция включает опорный каркас, шарниры, панели радиаторов, светодиоды, подъемный и поворотный тросы, крепления, ролики, электродвигатель, блок питания, гибкий многожильный кабель, блок дистанционного управления, корзину, рамки, защитные экраны, барабаны, шестерни, электрические тормоза, тросоукладчик, электромагнитную муфту, датчик расстояния, камеру, пульт дистанционного управления. За счет своих конструктивных признаков фитооблучатель обеспечивает управление параметрами световой среды: интенсивностью, спектральным составом, суточным режимом облучения, распределением потока по облучаемой поверхности, направлением потока в пространстве, поляризованностью и когерентностью потока. Исследованы зависимости создаваемой фитооблучателем облученности на горизонтальной поверхности от угла наклона панелей, высоты подвеса и осевой силы излучения. Выявлено, что увеличение угла наклона панели приводит к смещению максимума облученности в сторону и снижению интенсивности в центральной точке. Высота подвеса оказывает значительное влияние на облученность, снижая её интенсивность с увеличением высоты. Осевая сила излучения определяет абсолютные значения облученности, сохраняя форму распределения. Полученные результаты согласуются с теоретическими моделями косинусного светораспределения и законом обратных квадратов. Предлагаемое техническое решение допускает управление большим количеством параметров в исследованиях по светокультуре, что обеспечивает возможность получения новых закономерностей роста и развития растений в контролируемой среде. Исследование имеет практическое значение для оптимизации систем облучения в светокультуре и фотобиологии, где требуется контроль параметров световой среды.

Современное сельскохозяйственное производство характеризуется высокой энергоемкостью и разобщенностью животноводческих и растениеводческих комплексов, что приводит к нерациональному использованию ресурсов и значительной антропогенной нагрузке на окружающую среду. Перспективнымнаправлениемповышенияэнергоэффективностииэкологичности предприятия является создание искусственных биоэнергетических систем (ИБЭС), объединяющих животноводческие фермы и тепличные комплексы в единую агроэкосистему с замкнутыми циклами вещества и энергии. Целью работы является разработка программного комплекса для численного моделирования, визуализации и оптимизации потоков вещества и энергии в ИБЭС. В основе программной реализации лежит компартментальная модель, включающая блоки животноводства, растениеводства, потребления, обмена, потерь и вывода, с системой балансовых уравнений и показателями эффективности. Для численных расчетов использован язык Python с библиотеками numpy, sympy, matplotlib, scipy. Символьные вычисления, реализованные на базе sympy, позволяют решать прямые и обратные задачи проектирования в аналитическом виде. На тестовых данных получены значения материальной и энергетической эффективности системы. Определены оптимальные параметры распределения ресурсов. Экспериментальные данные аппроксимированы полиномом второй степени (R2=0,91). Построены 3D-поверхности совместного влияния факторов. Разработанный комплекс может использоваться в научных исследованиях, учебном процессе и проектной деятельности для оптимизации существующих и проектирования новых энергоэффективных и экологически безопасных агроэкологических систем.