Принцип работы оптико-электронного устройства для исследования состояния огурцов в закрытом грунте

UDC 535.2:635.63

Lebedev D. V., PhD in Technological Sciences, associate professor associate professor of "Physics" FSBEI HE " Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin" Russia, Krasnodar Abbasov M.A.

master

2 course, faculty of "Power engineering" FSBEI HE " Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin"

Russia, Krasnodar

student

4 course, faculty of "Power engineering" FSBEI HE " Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin"

Russia, Krasnodar OPERATING PRINCIPLE OF OPTICAL-ELECTRONIC DEVICE

FOR STUDYING THE STATE OF CUCUMBERS IN THE CLOSED GROUND

The article reveals the urgency of using an optoelectronic device in greenhouses. The problems of growing cucumbers in a closed ground and improving response to problems are considered, thanks to the continuous monitoring of the greenhouse by means of an optoelectronic device. The principle of operation of the device is shown and the rationality of using the equipment in the greenhouse is drawn.

Теплица - специальное (так называемое «культивационное») помещение с покрытием из светопрозрачного материала для круглогодового выращивания тепличных культур. Первые в истории оранжереи для круглогодичного выращивания были сооружены для огуречных кустов в Древнем Риме.

Благодаря массовому распространению новых материалов, таких как поликарбонат, многолетние усиленные тепличные пленки, а также с появлением систем орошения и кормления растений (в том числе автоматических, которые заставляют теплицу «становиться мудрее»), мы переживаем очередную революцию в тепличном бизнесе.

Несмотря на активное развитие теплиц, во все времена главной проблемой теплиц является беспрерывный контроль над состоянием растений и реагирование на их потребности. Эту задачу поможет решить оптико-электронное устройство.

Функциями данного устройства являются: оперативное выявление заболеваний растений на ранних стадиях, своевременное обнаружение отклонений от обычного поведений растений (наличие стресса) и помощь в принятии экстренных решений, создание протокола выращивания. В состав протокола должны входить прямые рекомендации по быстрому изменению орошения и климатических условий, исходя из поступающей информации.

Оптико-электронное устройство будет основываться на 3-х механизмах горизонтального передвижения в плоскостях X, Y и на одном механизме вертикального передвижения в плоскости Z, к которому будет крепиться две видеокамеры для контроля состояния растений. (Рис.1)

Рисунок 1

Методика разработок основана на постоянном контроле над растениями в теплице. Механизмы A и B передвигают горизонтальный слайдер по оси X, на котором закреплен вертикальный штатив, что позволяет перемещать оптико-электронное устройство между рядов, и охватывать всю площадь теплицы. Механизм C позволяет двигаться штативу с вертикальным перемещением оптико-электронного устройства вдоль рядов по оси Y, что позволяет добиться тщательного фотографирования каждой из сторон рядов. Механизм D позволяет управлять передвижением оптикоэлектронного устройства по вертикали по оси Z, что позволяет контролировать состояние растения по всей его высоте.

Работу всех механизмов можно разделить на этапы. Первый этап -горизонтальное передвижение слайдера с механизмом C по оси X к первому ряду. Второй этап – горизонтальное передвижение механизма C по оси Y к первому растению. Третий этап – вертикальное перемещение оптикоэлектронного устройства по вертикальной оси Z. Вместе с этим производится фотографирование всех участков растения по его высоте и передача полученных изображений на компьютер, где они анализируются.

Алгоритм работы повторяется от растения к растению до окончания ряда, затем происходит перемещение по оси X к следующему ряду. По прохождению всех рядов, оптико-электронное устройство возвращается на исходное местоположение. С течением небольшого промежутка времени операция повторяется снова с равным интервалом. Поступившие на компьютер изображения обрабатываются, производится поиск несоответствий в форме[2] и цвете. При несоответствии стандартам подается сигнал для агронома, который в свою очередь принимает решение о дальнейшем действии на данное растение. При условии более высокого иерархического уровня программа самостоятельно принимает решение по устранению сложившейся проблемы.

Оптико-электронное устройство является удобным для работы в тепличных условиях, может быстро реагировать на изменения состояния огурцов, обеспечивает постоянный контроль над растениями в теплице и в состоянии охватить всю площадь теплицы, не принося вреда растениям. При всем этом оно является не сложным в сборке и не дорогостоящим, что является экономически выгодным для внедрения в сельское хозяйство.