Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Разработана модель полностью интегрированной «умной» теплицы
Урожайный потенциал семян в России реализуется на 20-30 процентов. Человеческий фактор, погода, несвоевременный полив и многое другое снижают качество и скорость роста тепличных плодов. При соблюдении требуемых условий и применении передовых технологий можно успешно выращивать широкий ассортимент растений круглогодично, включая те, которые обычно произрастают в более подходящих климатических условиях. Ученые Пермского Политеха создали компьютерную модель полностью автоматизированной «умной» теплицы, которая отслеживает уровень влажности, температуры и других показателей, влияющих на урожайность. Предлагается схема полностью оборудованной конструкции, чего ранее никто не делал.
Статья опубликована в материалах всероссийской научно-технической конференции «Автоматизированные системы управления и информационные технологии» 2024 года. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Понятие «умная» теплица аналогично «умному» дому подразумевает наличие системы автоматического управления, которое включает в себя специализированные датчики, исполнительные механизмы и микроконтроллеры (на них поступают сигналы с датчиков, анализируется информация и отправляются команды на исполняющий механизм). Сегодня некоторые компании уже производят подобные технологии для теплиц, но они делают только отдельные элементы, а не полную интегрированную систему, доступную для использования конечными потребителями.
Ученые Пермского Политеха предлагают систему автоматического управления «умной» теплицей, где все датчики «вшиты» в конструкцию и работают в связке друг с другом. Разработка находится на этапе моделирования (создан компьютерный макет с формулами в программной среде MatLab Simulink). Готовый продукт будет представлять цельную теплицу с внедренной системой автополива, контроля температуры, влажности и прочих условий для выращивания растений без человеческого участия.
«Принцип работы нашей системы состоит в том, что датчики, расположенные на стенах теплицы, улавливают показатели климата внутри и перестраивают его подходящим образом. В смоделированной системе четыре блока: передаточная функция температуры, влажности, управление поливом и освещенностью. Каждый блок будет связан с устройствами, отвечающими за создание нужных условий. Например, для функции контроля температуры мы измеряли климат в обычной теплице в течение дня, определили оптимальный показатель и внесли его в программу, как базовый.
При превышении допустимого значения (30 °C) датчики передают сигнал и запускают вентилятор, а в случае снижения (менее 10 °C) – инфракрасный обогреватель. Управление поливом позволяет орошать растения каждые 6 часов. Регулирование освещенности включает ультрафиолетовую лампу, если свет падает ниже 100 000 люкс. Предварительно можно сказать, что использование такой автоматической системы позволит повысить потенциал семян и увеличить урожайность в 2-5 раз», – рассказывает Каролина Каплина, студентка кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ.
При больших габаритах теплицы установка датчиков на каждом участке посадки нецелесообразна и неэкономична. Поэтому политехники для упрощения предложили внедрить в систему автоматическую самоходную тележку с роботом-манипулятором. Шасси тележки с оптимальным размером 16 на 24 будет обладать четырьмя всенаправленными колесами. Сам робот-манипулятор будет иметь два сустава по 11 сантиметров, а на конце – щуп в 10 сантиметров. Он предназначен собирать показания почвы на влажность, температуру, плотность грунта, также в будущем рассматривается возможность измерять кислотность.
«При моделировании траектории движения тележки по теплице учитывались эти размеры, так как необходимо было определить, какие зоны может объезжать робот для анализа почвы. Чтобы он не касался растения во время измерений, его дальняя точка должна находиться на безопасном расстоянии. На текущем этапе мы вывели формулы для расчета координат охватываемой им площади. Для этого в компьютерной программе создали цифровой двойник тележки в начале координат и грядки 90 на 90 и протестировали механизм его движения по этому участку.
Робот будет перемещаться по специальным QR-кодам. Тележка с манипулятором доезжает до точки, сканирует код, в котором запрограммирован алгоритм дальнейшей траектории, и едет к следующему месту. Там анализирует состояние растений по тому же принципу, что и датчики на стене. Такой подход упростит систему и снизит количество ресурсов, необходимых для ее обслуживания», – комментирует Олег Гончаровский, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ.
Работа ученых Пермского Политеха направлена на создание интегрированной автоматической системы, которая будет своевременно ухаживать за растениями. В последующем это избавит человека от необходимости постоянного контроля состояния урожая. Для дальнейших исследований и получения более точных количественных данных на основе смоделированной схемы разрабатывается прототип.
Telegram 
Дзен 
VK Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Представления о политическом устройстве древних майя долгое время сводились к образу всемогущего обожествленного царя. Однако новые находки археологов в джунглях Гватемалы показали, что на смену абсолютной монархии там пришла куда более открытая форма власти — с советами, открытыми заседаниями и коллективной ответственностью.
Изучая остатки корабля, затонувшего примерно 2600 лет тому назад у побережья современного Израиля, морские археологи обнаружили, что он перевозил необработанные железные слитки, заключенные в защитный шлак. Эта находка опровергает предположения о том, что железо в древности ковали сразу после плавки — видимо, его транспортировали в виде сырья, и только потом оно попадало к кузнецам.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Международная команда палеонтологов развенчала статус окаменелости Pohlsepia mazonensis, которая с 2000 года считалась древнейшим осьминогом на земле. Сканирование выявило внутри породы скрытый зубчатый аппарат (радулу). Его строение показывает, что перед учеными не осьминог, а окаменевшие остатки сгнившего наутилуса. Это открытие сдвигает появление первых осьминогов на 150 миллионов лет вперед и заставляет пересмотреть молекулярные часы эволюции головоногих.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно