Диагностика состояния освещения тепличного хозяйства с помощью роботизированной системы

Введение.

Для эффективного роста растений необходимо обеспечить тепличное хозяйство достаточным уровнем освещения. Освещение, проникая в теплицу оказывает непосредственное влияние на развитие растения. Окружающий мир играет роль источника энергии, необходимой для преобразования неорганических объектов в органические. Благодаря этому процессу, растения приобретают все необходимые свойства для полноценного роста. Без освещения растения начинают созревать неправильно, теряя энергию для вырабатывания органических веществ. В разные сезоны года количество часов естественного освещения меняется, поэтому необходимо поддерживать идеальную работу искусственного освещения [1], ведь цель искусственного освещения – воссоздание свойств естественного освещения. [2]. Цель работы – рассмотреть возможность внедрения роботизированной системы по поиску нарушения работы в освещении теплиц. Задачи работы – описать работу роботизированной системы, рассмотреть диагностическое оборудование, рассмотреть алгоритм работы.

Материалы и методы исследования.

Для выявления нарушений в работе освещения теплиц, роботизированная система имеет следующее диагностическое оборудование:

Роботизированная система проводит свою работу с помощью диагностического

48                  Агротехника и энергообеспечение. – 2023. – № 4 (41)

оборудования, которое установлено непосредственно на корпусе. Для получения информации о состоянии светильников в теплице, роботизированная система получит данные: внешнего вида светильников (анализ работоспособности и загрязненности оборудования) при помощи установленной видеокамеры; определит уровень освещенности в помещении с помощью установленного люксметра [3]; измерит температуру источника света в рабочем состоянии при помощи встроенного в роботизированную систему тепловизора. [4].

Кроме осмотра освещения, роботизированная система может быть оборудована различными датчиками для осмотра качества роста растений. Установленная видеокамера сможет следить за прогрессом роста растений, определять различные изменения в тканях растений. При помощи приводных механизмов, возможна реализация оценки качества грунта с помощью дополнительных датчиков с щупом. [5]. Такой анализ почвы может определить недостатки и излишки питательных веществ, наличие вредных веществ и pH уровень. При ранних выявлениях недостатков почвы – поступит раннее решение проблемы и предотвращение различных заболеваний растений, а также уменьшит вероятность возникновения различных вредителей. Наличие дополнительного термометра позволит круглосуточно измерять и следить за отклонениями значений температуры помещения от нормальных значений.

После выполнения полного осмотра состояния освещения в теплице, роботизированная система сохраняет данные для последующего анализа неисправностей путем сравнения полученных данных. Для полного анализа и понимания состояния оборудования, в роботизированную систему вносятся идеальные значения показателей диагностического оборудования для осветительных приборов. Такие же значения можно внести в программное обеспечение и для показателей почвы и растений.

Роботизированная система может проводит осмотр электрического оборудования как самостоятельно, так и дистанционно – управление может взять оператор, выполняя свою работу удаленно. Роботизированная система подключена к сети интернет по средству беспроводной связи, что позволит получить доступ к данным в режиме реального времени. Оператор может отслеживать состояние оборудования в режиме реального времени. [6] Это позволяет провести осмотр самостоятельно, если автоматизированная система нашла какой-либо дефект и удостовериться в его наличии.

Принцип работы роботизированной системы заключается путем программирования идеального состояния каждого вида светильника. [7]. В случае обнаружения неисправности роботизированная система подает сигнал на сервер, и диспетчер выполняет необходимые мероприятия по устранению этих неисправностей.

В состоянии покоя (рис.2) роботизированная система ведёт круглосуточное видеонаблюдение и замер температуры. В случае возникновения неисправности, например, повышение температуры в теплице или её снижение, роботизированная система подает особый сигнал на сервер. В случае диагностики оборудования (рис.1), роботизированная система сравнивает полученные показания оборудования приборов с рабочими показателями. Если показатели отличаются, то роботизированная система подает особый сигнал на сервер. Если все в норме, формируются показатели для финальной отправки на сервер, которая происходит в конце осмотра всей подстанции.

Рисунок 1 - Алгоритм работы роботизированной системы

Рисунок 2 - Алгоритм работы роботизированной системы в состоянии покоя

Результаты исследования и их обсуждение.

С помощью своего диагностического оборудования, роботизированная система сможет выявить и предотвратить последующее прогрессирование возникновения нарушений условий для роста растений:

• -    нарушения в работе освещения;

• -    выявление избыточной, либо недостаточной температуры помещения;

• -    нарушения показателей питательных веществ в почве;

• -    контроль роста растений, а также возникновение различных заболеваний растений.

Кроме того, роботизированная система способна определить показатели окружающей среды в помещении такие как: повреждения системы полива, отопления и охлаждения. Контроль всех показателей необходимых для тепличного хозяйства, способна взять роботизированная система на себя, не привлекая человека к этим действиям.

Вывод.

Использование роботизированной системы может увеличить эффективность работы тепличного хозяйства. Диагностическое оборудование, выбранное в качестве контроля состояния освещения, может полностью справляться с своей работой. Вспомогательное оборудование роботизированной системы, выбранное в качестве контроля состояния почвы и окружающей среды, может полностью заменить постоянный контроль показателей с которыми приходится сталкиваться человеку.