Введение. Обновление машинно-тракторного парка и внедрение новой современной высокопроизводительной техники являются ключевыми условиями повышения эффективности агропромышленного комплекса, обеспечения технологического суверенитета и достижения целевых показателей продовольственной безопасности, установленных государственными программами. Выбор и закупка сельскохозяйственных машин сопряжены со значительными капиталовложениями и требуют объективного экономического обоснования, нормативная база которого в Российской Федерации сформирована комплексом национальных и межгосударственных стандартов. Статья посвящена сравнительному экономическому анализу имеющейся нормативной базы, выявлению её преимуществ, недостатков и областей применения.
Материалы и методы. Материалами исследования послужили государственные стандарты экономической оценки сельскохозяйственной техники, нормативно-правовые акты, иностранные и отечественные научные публикации. Основные методы исследования: анализ, сравнение, обобщение.
Результаты. В работе проведён сравнительный анализ двух государственных стандартов экономической оценки сельскохозяйственной техники - национальный ГОСТ Р 53056-2008 (отменённый, но до сих пор использующийся ввиду комплексности оценки) и межгосударственный ГОСТ 34393-2018. Определены условия и границы их применения в России, а также случаи, когда их использование обязательно. Выделены и систематизированы методологические подходы стандартов к экономической оценке, структура затрат и ключевые показатели. На основе анализа выявлены преимущества и недостатки документов, их сильные и слабые стороны в контексте обновления машинно-тракторного парка в агропромышленном комплексе.
Обсуждение. Установлены значительные недостатки существующих нормативных документов, влекущие некорректную экономическую оценку. Показано, что ни один из рассмотренных стандартов в полной мере не применим для оценки современных типов техники - самоходных машин с электрической, электромеханической трансмиссией, многофункциональных энергосредств и агроботов.
Заключение. Результаты исследования могут стать основой для обоснованного выбора метода оценки экономической эффективности инвестиций при закупке и эксплуатации сельскохозяйственной техники, а также определяют направления актуализации действующей нормативной базы согласно современным требованиям.
Введение. Статья посвящена проблеме обеспечения надежного и экологичного электроснабжения объектов агропромышленного комплекса. Обозначены существенные недостатки централизованных сетей и традиционных автономных энергосистем на основе дизельных и бензиновых электростанций. В качестве перспективного направления научных изысканий для устранения данных недостатков рассматривается использование возобновляемых источников энергии, однако отмечается низкая энергоэффективность существующих гибридных энергетических комплексов из-за нестабильности во времени параметров преобразуемых ими энергий ветра и Солнца.
Материалы и методы. В качестве альтернативы классическому гибридному энергетическому комплексу предложен гибридный энергокомплекс на базе гидро-ветро-солнечной генераторной установки, преобразующей одновременно три разнородных возобновляемых источника энергии. В качестве основного метода исследования генераторной установки выбран математический эксперимент с использованием математической модели. Приведены материалы, служащие основой для разработки математической модели: принципиальная схема установки; её пространственная модель в двухфазной системе координат, вращающейся со скоростью ротора; описание принципа действия.
Результаты. Разработанная математическая модель гидро-ветро-солнечной генераторной установки представлена в виде системы дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитные и электромеханические процессы. Математическая модель включает уравнения, при помощи которых можно определять переменные параметры в динамических режимах работы: ЭДС, напряжения и токи в обмотках, а также выходные мощность и энергия. Модель учитывает изменчивость внешних параметров (скорости ветра и потока воды, солнечное излучение) и содержит ряд допущений.
Заключение. Разработанная модель расширяет теоретическую базу для расчета гибридных энергокомплексов на базе возобновляемых источников энергии и позволяет исследовать динамические характеристики гидро-ветро-солнечной генераторной установки. Модель пригодна для реализации в специализированных программах. Перспективными направлениями дальнейших исследований видятся модификация модели для других структурно-схемных решений установки и её адаптация для режима параллельной работы с существующей сетью.
Введение. В статье рассматривается система интеллектуального мониторинга и автоматизированного управления микроклиматом поликарбонатной теплицы площадью 120 м², основанная на технологиях интернета вещей, адаптивном PID-регулировании и алгоритме FPKM для фильтрации измерительных выбросов. Показано, что высокая вариабельность параметров внешней среды и наличие шумов в показаниях недорогих датчиков приводят к ложным срабатываниям исполнительных механизмов, росту энергозатрат и ухудшению состояния растений.
Материалы и методы. Эксперимент проведён в арочной поликарбонатной теплице в течение 64 суток осеннего периода с шагом дискретизации 60 с, суммарный объём данных составил 92 160 измерений по каждому параметру микроклимата. В системе реализован адаптивный PID-регулятор температуры с нечёткой коррекцией коэффициентов и предобработкой временных рядов алгоритмом FPKM, основанным на модификации кластеризации k-means с учётом нечёткого приоритета для выявления и удаления выбросов.
Результаты и обсуждение. Показано, что применение алгоритма FPKM позволяет выявить и удалить 534 аномальных значения (0,58 % выборки), устранить экстремальные выбросы и стабилизировать входные данные регулятора. В результате температура воздуха в теплице поддерживается на уровне 21,0±0,8 °C при внешних колебаниях 3…17 °C, а относительная влажность стабилизирована в диапазоне 67…73 %. Отмечено снижение коэффициента вариации температурных и влажностных рядов, сокращение числа включений отопительного контура и уменьшение ложных срабатываний вентиляции. Суммарные энергозатраты на отопление снижены на 9 %, доля стрессовых растений уменьшена с 8,3 до 3,1 %, средняя высота растений возросла на 12 %, что подтверждает влияние стабилизации микроклимата на биологическую результативность выращивания.
Заключение. Результаты исследования подтверждают целесообразность внедрения системы интеллектуального мониторинга и адаптивного управления микроклиматом теплицы на базе IoT, адаптивного PID-регулятора и алгоритма FPKM. Комплексное применение методов фильтрации данных и адаптивного регулирования обеспечивает повышение стабильности параметров микроклимата, снижение энергопотребления и улучшение состояния растительного объекта.
Введение. Актуальность представленного исследования обусловлена комплексом задач, связанных с энергообеспечением объектов агропромышленного комплекса, в частности животноводческих предприятий, которые характеризуются специфическим режимом электропотребления. Такие объекты отличаются существенными сезонными и суточными колебаниями нагрузок, что при установке дополнительных источников энергии помимо традиционной энергосистемы требует решения вопросов балансировки выработанной и потребленной электрической энергии.
Цель работы заключается в анализе и сравнительной оценке различных режимов работы фотоэлектрической энергоустановки для энергоснабжения птичника на 50 тысяч голов, направленной на оптимизацию баланса между выработкой и потреблением электроэнергии.
Материалы и методы. Исследуются параметры фотоэлектрической энергоустановки для обеспечения следующих режимов генерации: минимальная выработка электрической энергии фотоэлектрической энергоустановкой, суточная выработка электрической энергии в июне и декабре с применением систем накопления энергии (аккумуляторные батареи), площадь крыши объекта АПК заполнена фотоэлектрическими модулями с соблюдением условий обеспечения оптимальной ориентации приемной их поверхности по сторонам света.
Результаты и их обсуждение. Проведенное исследование графиков электропотребления птицеводческого комплекса и выработки энергии при разных режимах генерации выявило, что лишь две схемы работы исключают перепроизводство электроэнергии. Речь идет о минимальном режиме и режиме, гарантирующем полное суточное энергоснабжение с применением накопителей, параметры которых оптимизированы по летнему графику. При минимальной конфигурации, рассчитанной на июнь, сетевая нагрузка сокращается на 4-7 % в период с ноября по март, на 33-39 % с мая по сентябрь и на 14-25 % в переходные месяцы. Второй режим, обеспечивающий автономное суточное энергоснабжение объекта, демонстрирует следующие показатели: покрытие потребностей комплекса составляет 95-100 % в летние месяцы, 10-19 % в зимний период и 37-61% в остальное время года.
Введение. В условиях роста требований к санитарной безопасности и энергетической эффективности переработки продукции агропромышленного комплекса актуальной задачей является разработка электротехнологических установок, обеспечивающих интенсивное обеззараживание биологического сырья при сниженных удельных энергозатратах. В работе исследован синергетический эффект комбинированного воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты, ультрафиолетового излучения и озона при непрерывной переработке слизистых субпродуктов крупного рогатого скота.
Материалы и методы. Экспериментальные исследования проведены на многогенераторной СВЧ-установке с коаксиальным резонатором и спиральной замедляющей системой, оснащённой тремя магнетронами, расположенными под углом 120°. Ультрафиолетовое излучение и озон формируются за счёт самопроизвольного зажигания разрядных ламп непосредственно в СВЧ-поле, что обеспечивает пространственно-временное совпадение всех воздействующих факторов.
Результаты и обсуждение. Показано, что при комбинированном УФ-СВЧ-озонном воздействии концентрация озона достигает 67-68 мг/м³, что в 2-3 раза превышает показатели изолированного озонного режима. Расчётный и экспериментально подтверждённый коэффициент синергии составил 2,1-2,3.
Заключение. Реализация синергетического эффекта позволяет снизить мощность СВЧ-источников на 20-30 % и сократить продолжительность обработки в 1,5-2 раза при сохранении требуемого уровня обеззараживания. Полученные результаты подтверждают эффективность разработанной установки и применяемого способа проектирования, включающего автоматизированный расчёт параметров и энергетических показателей.
Введение. Разработка высокоэффективной технологии переработки костного сырья с применением микроволновой энергии представляет собой актуальную задачу для агропромышленного комплекса России. Это связано с необходимостью рациональной и глубокой переработки значительных объемов костных отходов мясоперерабатывающих предприятий, что позволяет не только решить проблему утилизации, но и извлечь дополнительную экономическую выгоду, укрепив продовольственную безопасность и следуя курсу на импортозамещение. Традиционные методы (варка в котлах) имеют существенные недостатки: высокие энергозатраты, длительность процесса, деградация питательных веществ и ухудшение качества продукции. В качестве решения предлагается принципиально новая технология, основанная на объемном нагреве энергией СВЧ-поля.
Материалы и методы. Исследование базировалось на системном междисциплинарном подходе, объединяющем электродинамику, механику и теплотехнику. Для описания процессов использовался аппарат теории электромагнитного поля (волновое уравнение Гельмгольца), методы механики сплошных сред и теории удара, а также уравнения тепломассопереноса. Была разработана математическая модель, учитывающая взаимовлияние изменяющихся диэлектрических характеристик сырья, параметров электромагнитного поля и кинетики выделения жира. Технической реализацией стал плавитель непрерывного действия с коническим коаксиальным резонатором, оптимизированным с помощью электродинамического моделирования.
Результаты и обсуждение. Разработана и запатентована СВЧ-установка непрерывно-поточного действия для извлечения жира из костей. Ее ключевыми элементами являются: конический коаксиальный резонатор, создающий высокую и однородную напряженность электрического поля, и бичевой ротор с корундовыми билами винтовой конфигурации, обеспечивающий транспортировку, измельчение и перемешивание сырья. Показано, что синергетический эффект от совместного воздействия объемного СВЧ-нагрева и механического разрушения приводит к быстрому (6,55 минуты) и эффективному высвобождению жира при температурах 90-100 °C. Это предотвращает его окисление и термическую деградацию, обеспечивая соответствие продукции высшим стандартам качества (ГОСТ Р 56383-2015, ГОСТ 32905-2014). Процесс характеризуется значительным снижением энергозатрат (на 30-40 %) и возможностью организации безотходного производства. Для поддержания стабильных параметров процесса используются шесть магнетронов суммарной мощностью 6,6 кВт и бичевой ротор мощностью 4 кВт, вращающийся со скоростью около 200 об/мин, что гарантирует равномерное распределение электромагнитной энергии и интенсивное механическое воздействие на сырье. Эффективный технологический режим обезжиривания костного сырья достигается при удельной мощности генератора 0,71 кВт/кг, времени воздействия электромагнитного поля 6,55 мин и загрузке 9,3 кг. В этих условиях обеспечивается производительность установки 85 кг/ч при энергозатратах 0,141 кВт·ч/кг и температуре нагрева 90-100 °C. Конструкция резонатора согласована с длиной волны 12,24 см и характеризуется следующими геометрическими параметрами: высота 122,4 см, диаметр большого основания 61,2 см, малого - 9 см. Рассчитанная собственная добротность резонатора составляет около 98 322, что подтверждает высокий термический КПД (0,72-0,75). В результате численного моделирования в программном комплексе CST Microwave Studio подтверждено, что напряженность электрического поля в рабочей зоне резонатора находится в диапазоне 2-5 кВ/см, что обеспечивает не только эффективное обезжиривание, но и снижение бактериальной обсемененности продукта.
Заключение. Разработанная СВЧ-технология знаменует качественный прорыв в переработке костного сырья, преодолевая ограничения традиционных методов. Создана высокоэффективная установка, в которой достигнута синергия электродинамических, механических и теплотехнических процессов. Практическая ценность подтверждена преимуществами: краткость обработки, снижение энергопотребления, высокое качество жира и костной муки, непрерывность и экологическая безопасность процесса. Широкое внедрение технологии будет способствовать повышению рентабельности перерабатывающих предприятий, решению задач импортозамещения и укреплению продовольственной безопасности страны.
Ведение. Статья посвящена повышению энергоэффективности и надежности электроснабжения удалённых насосных станций оросительных систем агропромышленного комплекса, функционирующих в условиях слабых сельских электрических сетей и стохастической генерации возобновляемых источников энергии. Актуальность исследования обусловлена высокой долей энергетических затрат в себестоимости поданной воды и чувствительностью электропривода насосных агрегатов к динамическим отклонениям напряжения при пусковых режимах и резких изменениях мощности источников.
Материалы и методы. Предложена структура гибридного энергокомплекса «фотоэлектрическая установка - ветроэнергетическая установка - водородный накопитель» с шиной постоянного тока и частотно-регулируемым приводом насоса. Разработан цифровой двойник в среде MATLAB/Simulink, включающий модели ФЭУ и ВЭУ, электролизёра, системы хранения водорода и топливного элемента, а также динамическую модель нагрузочного узла. Оптимизация параметров оборудования выполнена по критерию минимума приведённой стоимости 1 м³ поданной воды (LCOW) при ограничениях по надежности водоснабжения и допустимым отклонениям напряжения на шине постоянного тока. Для повышения эффективности ФЭУ применён гибридный алгоритм слежения за точкой максимальной мощности на основе метаэвристик глобального и локального поиска.
Результаты. Установлено, что предложенный алгоритм управления снижает амплитуду провалов напряжения и сокращает время восстановления режима при резких изменениях инсоляции. Водородная подсистема обеспечивает непрерывность водоподачи в периоды дефицита мощности ВИЭ и формирует область глобального минимума критерия LCOW на картах размерного выбора.
Обсуждение. Показана целесообразность применения критерия LCOW для проектирования энергоснабжения мелиоративных объектов как показателя стоимости конечной услуги водоподачи.
Заключение. Оптимизированная конфигурация гибридного комплекса обеспечивает надежность водоснабжения не ниже 95 % и снижает эксплуатационные затраты по сравнению с традиционными автономными источниками.
Введение. Асинхронные двигатели остаются основным типом электроприводов в АПК благодаря надёжности и простоте, активно применяются в насосных станциях, вентиляционных системах, транспортерах и измельчителях, что делает их использование особенно актуальным для современного сельского хозяйства. Актуальность исследования обусловлена необходимостью перехода промышленности от планово-предупредительного ремонта к предиктивному обслуживанию асинхронных электродвигателей (АЭД) для минимизации экономических потерь от простоев оборудования. Традиционные методы диагностики часто неспособны обеспечить достаточную точность и раннее обнаружение зарождающихся дефектов. Цель настоящей работы - разработка и оценка гибридной вероятностно-нейросетевой модели для прогнозирования выхода из строя асинхронного электродвигателя.
Материалы и методы. Для построения модели использовались экспериментальные данные, полученные со стенда на базе трехфазного асинхронного электродвигателя мощностью 5,5 кВт. В ходе эксперимента имитировались четыре ключевых состояния двигателя: нормальная работа, дефект подшипника, межвитковое замыкание и обрыв стержня ротора. Данные вибрации и тока собирались с частотой дискретизации 20 кГц.
Результаты. Предложена инновационная гибридная модель, объединяющая классические статистические подходы (распределение Вейбулла) с современными методами машинного обучения. Архитектура нейросети включает сверточные (CNN) и рекуррентные (LSTM) слои для анализа высокочастотных данных (спектрограмм вибрации) и низкочастотных параметров (нагрузка, температура).
Обсуждение. В отличие от стандартных «черноящичных» решений, предложенная нейросеть не предсказывает отказ напрямую, а динамически корректирует параметры физически интерпретируемой вероятностной модели. Это позволяет не только прогнозировать остаточный ресурс, но и определять конкретные режимы деградации (например, ускоренный износ подшипников или деградация изоляции), что является основой для прескриптивного обслуживания.
Заключение. Разработанная модель демонстрирует повышенную робастность, интерпретируемость результатов и способность адаптироваться к изменяющимся условиям эксплуатации конкретного двигателя, открывая новые возможности для повышения надежности промышленного оборудования. Проведенное исследование позволяет в АПК заблаговременно предотвращать поломки электродвигателей в сельскохозяйственной технике и оборудовании, снижая простои производства, экономя на ремонте и увеличивая срок службы оборудования.
Введение. Освещение является важнейшим фактором, влияющим на физиологию, поведение и продуктивность сельскохозяйственных птиц. Оно играет не только поддерживающую роль, но и активно используется для управления процессами роста, репродукции и снижения стресса. Процесс искусственного выращивания цыплят представляет собой сложную задачу, требующую создания оптимальных условий для их роста и развития. Организация грамотного освещения уменьшает стресс, повышает качество сна, укрепляет общий иммунитет птицы, стимулирует приём пищи и ускоряет процесс метаболизма, что способствует ускоренному набору веса. Статья посвящена исследованию влияния синего спектра излучения на рост и поведенческие реакции цыплят кросса ROSS 308.
Материалы и методы. В ходе работы был проведен эксперимент по исследованию влияния излучения на рост и поведенческие реакции цыплят кросса ROSS 308. Освещение молодняка птицы в виварии МВА имени К. И. Скрябина осуществлялось макетным образцом, включающим светодиодный модуль с варьируемым спектром излучения. Результаты исследований обрабатывались методами математической статистики.
Результаты и обсуждение. Анализ результатов показал, что цыплята при освещении синей цветности были спокойнее, что отразилось на показателях однородности стада. В течение всего эксперимента сохранность в обеих группах составила 100 %. Таким образом, полученные в эксперименте данные указывают на стимулирующее действие оптического излучения на физиологическое состояние и рост молодняка родительского стада.
Заключение. Дальнейшие исследования необходимо провести в направлении оптимизации режимов облучения с целью достижения наибольшей эффективности технологии комбинированного облучения (ультрафиолетового, видимого и инфракрасного) и получения максимальных значений качественных и количественных показателей выходной продукции птицеводства.
Введение. Обеспечение микробиологической безопасности мясных субпродуктов является актуальной задачей в связи с их высокой исходной обсемененностью. Традиционные методы тепловой обработки часто приводят к значительным потерям питательных веществ и ухудшению качества продукции. В связи с этим разработка энергоэффективных и щадящих технологий, таких как сверхвысокочастотная (СВЧ) обработка, представляет значительный научный и практический интерес.
Материалы и методы. Исследования проводились на субпродуктах крупного рогатого скота и птицы (печень, сердце, почки, легкое, желудки). Обработку проводили в микроволновой печи с регулируемой мощностью (2450 МГц). Для оценки эффективности применяли микробиологические методы (определение КМАФАнМ), органолептический анализ, методы определения физико-химических показателей (влажность, белок, жир). Статистическую обработку данных проводили с использованием t -критерия Стьюдента.
Результаты и обсуждение. Установлено, что СВЧ-обработка позволяет снизить микробную обсемененность на 99,9-99,99 %. Решающим фактором эффективности является удельная мощность (3,5-7,0 Вт/г), а не время воздействия. Органолептические свойства готовой продукции сохранялись на высоком уровне (4-5 баллов). Отмечено увеличение массовой доли белка и жира за счет концентрирования вследствие потери влаги. Энергозатраты при СВЧ-обработке на 25-30 % ниже по сравнению с традиционными методами.
Заключение. Научно обоснованы оптимальные режимы СВЧ-обработки субпродуктов. Показано, что технология позволяет эффективно обеззараживать сырье при сохранении его пищевой ценности и высокой энергоэффективности процесса. Перспективным направлением является разработка промышленных СВЧ-установок для переработки мясного сырья.
Введение. Значительную часть среди потребляемых энергоресурсов занимает электрическая энергия. Электрические подогреватели воды в сельскохозяйственных предприятиях расходуют большое количество электроэнергии. Нагреваемая вода применяется как на поение, приготовление корма, подготовку к доению, промывку оборудования так и на другие технологические процессы. Статья посвящена исследованию внедрения устройства для нагрева воды за счет теплоты животных КРС в качестве подготовительного этапа перед нагревом воды, расходуемой на перечисленные технологические операции.
Материалы и методы. Материалами для работы стали имеющиеся данные по проведённым исследованиям, нормы технологического проектирования о расходе нагретой воды животноводческими помещениями для содержания крупного рогатого скота. Учитывалась также информация по потреблению электроэнергии группами электроприемников на сельскохозяйственных предприятиях Нижегородской области.
Результаты. Были проведены дополнительные расчёты, с помощью которых определили, в какой степени уменьшится потребление электроэнергии, вычислили количество затрачиваемой электроэнергии при неизменной температуре воды, которая подается из трубопровода прямо в электроводонагреватели, и при температуре воды, которая прошла предварительный нагрев в устройстве для нагрева воды
Обсуждение. Расчётами подтвердили, что применение устройства для нагрева воды в качестве подготовительного этапа перед нагревом посредством электронагревательных установок позволит достигнуть снижения расхода электроэнергии. Следующим этапом определили, насколько потребуется увеличить теплообменную трубу устройства, чтобы расходуемой воды хватило на технологические операции. Выяснили, что длина устройства будет находиться в диапазоне размеров от 670 до 1340 м для поголовья от 100 до 400 голов КРС.
Заключение. Проведенный теоретический анализ возможности применения устройства для нагрева воды в системе подогрева воды, предназначенной на такие технологические нужды, как промывка молочного оборудования и подмывание вымени, показал то, что устройство может выступить в качестве этапа подготовки воды перед основным электрическим нагревом.