Методика определения величины отпугивающего разряда для птиц разных видов

Введение. Устройство для защиты сенажных ям от птиц (патент № 156087) должно обладать таким свойством, как универсальность. Связано это с тем, что виды синантропных птиц, обитающих на объектах АПК, могут сменять друг друга в течение суток [1].

На рисунке 1 представлен вид сверху устройства для защиты сенажных ям от синантропных птиц.

Для создания условий универсальности разработано программное обеспечение «Система управления установкой отпугивания птиц». Основными функциями программного обеспечения являются: мониторинг количества срабатываний, подбор индивидуального разряда и возможность выбора материала струн.

Целью исследования : создание программы для ЭВМ с возможность подбора значения напряжения отпугивающего импульса в зависимости от входных параметров.

Задачи исследования:

• 1.    Установить зависимость напряжения импульса от массы птицы.

• 2.    Теоретически определить величину разряда для птиц разных видов.

• 3.    Разработать программное обеспечение для подбора индивидуального отпугивающего разряда и возможности выбора материала электродов.

Методика определения напряжения отпугивающего разряда от входного параметра

Предположим, что существует зависимость напряжения разряда (порога чувствительности) от массы тела птицы.

В лаборатории ГАПОУ ТО «Тюменского лесотехнического техникума» был собран экспериментальный стенд. Стенд представлял собой клетку, пол которой представляет электродную систему, к которой подводилось напряжение от источника импульсов высокого напряжения (ИИВН). Межэлектродное расстояние выбиралось с учетом размеров лапок птицы наименьшего вида, к половине числа электродов подводилось импульсное напряжение, другая половина электродов заземлялась. Для проведения эксперимента были отловлены по десять представителей каждого вида (воробьи, голуби, вороны) с разными массами, но не выходящими за диапазон масс для каждого вида.

В ходе проведенных экспериментов установлено, что порог чувствительности не изменяется в пределах вида независимо от диапазона массы для данного вида. Изменение порога чувствительности проявляется только у представителей разных видов. Функция напряжения отпугивающего разряда от массы птиц разных видов представлена на рисунке 2.

Рис. 1. Устройство для защиты сенажных ям от птиц (вид сверху)

Рис. 2. Зависимость напряжения импульса от массы птицы внутри разных видов

На рисунке 2 выделены диапазоны массы птицы по видам, где a-b – воробьи, c-d – голуби, e-f – вороны. Также на графике отображены пороги чувствительности, определенные в ходе эксперимента.

В результате измерений в процессе эксперимента получены массивы данных, которые были обработаны с помощью метода наимень- ших квадратов для аппроксимации точечных значений.

Проанализировав внутривидовую зависимость порога чувствительности от массы, можно вывести зависимость для разных видов птиц. Функция, заданная аналитически и удовлетворяющая зависимость U=f(m), представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Зависимость напряжения импульса от массы птицы

На основании полученного графика можно предположить, что с увеличением массы птиц разных видов увеличивается порог чувствительности как птицы, так и вида в целом.

Функцию, описывающую зависимость U=f(m), можно описать с помощью уравнения

У = -1,3931%² + 5,2254 х - 0,2644․   (1)

Перейдем к общему виду:

У = - Ах² + Вх - С ,       (2)

где А = 1,3931 ^В ; В = 5,2254 ^В ; = 0,2644 В ; А, В и С – эмпирические коэффициенты, полученные в ходе обработки экспериментальных данных.

Так как значениям оси ординат соответствуют значения напряжения импульса, а значениям оси абсцисс соответствует масса птицы, подставляем в полученное уравнение U и m:

и = - Ат² + Вт - С ․      (3)

Подставив в уравнение значения эмпирических коэффициентов, получим окончательный вид:

U = -1,3931 т² + 5,2254 т - 0,2644․ (4)

Используя полученную зависимость, определим величину импульса для каждого вида птицы.

Методика определения величины разряда для каждого вида птиц

Работа программного обеспечения заключается в том, что при регистрации установкой наличия птицы система подает на установку напряжение определенного уровня, отгоняя птицу. Если наличие птицы регистрируется вновь, то подается разряд большей мощности.

Если при этом не регистрируется наличие птицы, то система переходит в аварийный режим. Также система защищена от короткого замыкания и разряда по человеку и животным, отличным от птиц [2].

Основными параметрами установки являются m – масса птицы; R – сопротивление на решетке; t – время.

При этом показания датчика массы являются преимущественными, потому что они меньше подвержены помехам. При небольших отличиях в показаниях датчиков основным является датчик массы. При больших отклонениях в показаниях, система переходит в аварийный режим. Поведение системы при различных показаниях датчиков приведено в таблице 1.

Таблица 1

Масса	Сопротивление
	Воробей	Голубь	Ворона
Воробей	Воробей	Воробей	Ошибка
Голубь	Голубь	Голубь	Голубь
Ворона	Ошибка	Ворона	Ворона

M=m(t), R=R(t).

Поведение системы при различных показаниях датчиков

Порог определения типа птицы задан равномерно. Таким образом, граница определения типа птицы по массе есть mVorobMin = mVorobMid – (mGolubMid - mVorobMid) / 2,(5)

mVorobMax = (mVorobMid + mGolubMid) / 2,(6)

mGolubMax = (mVoronMid + mGolubMid) / 2,(7)

mVoronMax = mVoronMid + (mVoronMid - mGolubMid) / 2,(8)

m∈[mVorobMin, mVorobMax) => MType = M,(9)

m∈[mGolubMin, mGolubMax) => MType=MGolub,(10)

m∈[mVoronMin, mVoronMax) =>MType=MVoron,(11)

где mVorobMid– средний статистический вес воробья; mGolubMid–средний статистический вес голубя; mVoronMid –средний статистический вес вороны; mVorobMin, mGolubMin, mVoronMin – минимальный вес, при котором птица определяется как воробей голубь и ворона соответ-

Внештатные интервалы по массе MClear, MError описываются следующими выражениями:

ственно; mVorobMax, mGolubMax, mVoronMax – максимальный вес, при котором птица определяется как воробей голубь и ворона соответственно; MVorob, MGolub, MVoron – интервал массы птицы; MType – тип птицы определенный по массе.

m∈(-∞, mVorobMin) => MType=MClear,(12)

m∈( mVoronMax, +∞) => MType=MError.(13)

Определение типа птицы по сопротивлению     Определение действительного типа птицы выглядит аналогично. Но переменные имеют производится по таблице соответствия. В репрефикс R вместо m.                           зультате мы получаем фактический тип:

Type = BirdType (MType, RType),(14)

Type∈{Vorob, Golub, Voron, Error}.(15)

И в конце определяется тип разрядника:

Type = Vorob => UType=U4000;(16)

Type = Golub => UType=U2000;(17)

Type = Voron => UType=U1000;(18)

Type = Error => UType=U0.(19)

Далее на установку подается разряд, величина которого определяется типом разрядника.

Выводы

• 1.    Порог чувствительности не изменяется в пределах вида независимо от диапазона массы для данного вида. Напряжение импульса для каждого вида U определяется зависимость U = -Ат ² + Вт — С от массы птицы m, где А, В и С – эмпирические коэффициенты, полу-

• ченные в ходе обработки экспериментальных данных.

• 2.    Напряжение отпугивающего разряда определяется по показаниям датчиков массы и сопротивления. Показания датчика массы являются основными, так как меньше подвержены помехам.

• 3.    Для подбора индивидуального отпугивающего разряда и возможности выбора материала электродов создана программа для ЭВМ «Система управления установкой отпугивания птиц» (рис. 5).

  

  Рис. 5. Снимки с экрана рабочей программы «Система управления установкой отпугивания птиц»