Разработка роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Мирзаев Максим Арифович

• Мирзаев Максим Арифович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Мирзаев Максим Арифович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ технологий точного земледелия

1.2 Анализ роботизированных комплексов в сельском хозяйстве

1.3 Способы внесения средств защиты растений

1.4 Обзор технологий дифференцированного внесения средств защиты растений

1.5 Цель и задачи исследования

1.6 Выводы по главе

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ВНЕСЕНИЯ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ РОБОТИЗИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА

2.1 Дозирование агрохимической жидкости роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений

2.2 Анализ предельной скорости движения роботизированного устройства внесения средств защиты растений

2.3 Теоретические зависимости технологических параметров режимов работы рабочих органов роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений

2.4 Система управления роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений

2.5 Алгоритм выделения целевой площади обработки с помощью сегментационной нейронной сети

2.6 Анализ режимов работы роботизированного устройства с помощью компьютерного моделирования

2.7 Методика расчета кинематических параметров рычагов рабочих органов в заданных условиях

2.8 Выводы по главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РОБОТИЗИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ВНЕСЕНИЯ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

3.1 Проектирование роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений

3.2 Лабораторное исследование равномерности опрыскивания режимов работы системы позиционирования рабочих органов

3.3 Оценка работы алгоритма выделения целевой площади для обработки в полевых условиях

3.4 Исследование равномерности опрыскивания режимов работы системы позиционирования рабочих органов в полевых условиях

3.5 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РОБОТИЗИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ВНЕСЕНИЯ АГРОХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

4.1 Расчет экономической эффективности применения роботизированного устройства

4.2 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Анализ технологий внесения средств защиты растений свидетельствует о том, что в основе существующих методов лежит технология сплошного опрыскивания, что приводит к увеличению количества используемых химических средств. При этом за последние 10 лет количество применяемых в России средств защиты растений с 50 тысяч тонн выросло до более 200 тысяч тонн. Уравнительная система земледелия является неэффективной в части расходования ресурсов. Применение технологий точного земледелия позволяет повысить эффективность использования химических средств, снизить негативное влияние на выращиваемые сельскохозяйственные культуры и окружающую среду. Существует ряд научных разработок и коммерческих решений по дифференцированному внесению, но при этом в них не уделено достаточного внимания анализу индивидуальных параметров растений и равномерности распределяемой жидкости. Согласно данным производителей, экономия от применения средств защиты растений в данных методах может составлять до 65% в зависимости от культуры и типа посадки. С целью обеспечения рационального использования средств защиты растений при опрыскивании предлагается разработать роботизированное устройство для дифференцированного внесения с возможностью адаптации рабочих органов в зависимости от индивидуальных параметров растений, что позволит снизить количество применяемых средств защиты растений и обеспечить необходимую равномерность процесса внесения.

Степень разработанности темы. Теоретические и методологические положения, связанные с разработкой технологии дифференцированного внесения, алгоритмов, роботизированных устройств и рабочих органов в агротехнических процессах, рассмотрели в своих работах российские ученые: А.Ю. Измайлов, Н.М. Марченко, В.Ф. Федоренко, Г.И. Личман, И.Г. Смирнов, И.А. Несмиянов, Н.С. Воробьева, Д.О. Хорт, Н.С. Попов,

Ю.Ю. Громов, В.И. Балабанов, В.А. Милюткин, С.А. Семизоров, В.П. Якушев, Н.В. Абрамов, С.В. Шерстобитов, В.Э. Буксман и другие. Вышеуказанные ученые внесли существенный вклад в изучение рассматриваемого вопроса, вместе с тем анализ работ, связанных с дифференцированным внесением средств защиты растений показал, что возможно значительно оптимизировать данную операцию с учетом открывающихся возможностей применения технологий точного земледелия и роботизации агропромышленного производства.

Применение средств защиты растений в сельскохозяйственном производстве может иметь долгосрочные негативные последствия для окружающей среды. Тем не менее высокая эффективность такой обработки растений позволяет значительно увеличить урожайность большинства сельскохозяйственных культур. Учитывая, что на разных этапах роста растения занимают различные площади, сплошной способ внесения средств защиты растений не всегда оптимален с точки зрения эффективного использования химикатов. С развитием технологий точного земледелия появляется возможность реализовать метод дифференцированного внесения средств защиты растений на сельскохозяйственных угодьях. Дифференцированное внесение является ключевым принципом устойчивого развития сельского хозяйства, позволяющим снизить расход средств защиты растений и увеличить урожайность при минимальном воздействии на окружающую среду. При этом существующие технологии дифференцированного внесения зачастую используют принцип умного управления форсунками, включая и выключая их над растением. Такой принцип работы не учитывает равномерность внесения по растению. У ведущих производителей, предлагающих оборудование для дифференцированного опрыскивания, отсутствует возможность адаптации положения форсунок, что приводит к перерасходу рабочей жидкости. Решением вышеуказанных проблем является разработка роботизированного устройства с интеллектуальной системой расчета зоны

обработки и дозирования, а также возможностью адаптации рабочих органов в режиме реального времени с учетом параметров каждого растения.

Работа выполнена в соответствии со стратегией научно-технологического развития Российской Федерации, утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 01.12.2016 г. № 642 «О стратегии научно-технологического развития Российской Федерации». Согласно пункту 20, подпункту г, в ближайшие 10-15 лет приоритетами научно-технологического развития Российской Федерации следует считать те направления, которые позволят получить научные и научно-технические результаты, а также создать технологии, являющиеся основой инновационного развития внутреннего рынка продуктов и услуг, устойчивого положения России на внешнем рынке, и обеспечат, в том числе, переход к высокопродуктивному и экологически чистому агрохозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений.

Цель работы - разработка роботизированного опрыскивающего устройства, обеспечивающего точное позиционирование рабочих органов при дифференцированном внесении средств защиты растений.

Основные задачи выполняемой работы:

1. Провести анализ существующих технологий и технических средств внесения средств защиты растений;

2. Обосновать параметры и режимы работы при дифференцированном внесении средств защиты растений;

3. Разработать алгоритм функционирования роботизированного устройства, который включает в себя выделение целевой площади обработки и управление системой позиционирования рабочих органов;

4. Провести лабораторные и полевые исследования роботизированного устройства с системой позиционирования рабочих органов;

5. Провести оценку экономической эффективности роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений.

Объект исследования - технологический процесс дифференцированного внесения средств защиты растений.

Предмет исследования - зависимости равномерности процесса опрыскивания при дифференцированном внесении средств защиты растений от конструктивно-технологических параметров и режимов работы роботизированного устройства.

Научная новизна исследований:

- теоретические зависимости для определения технологических параметров роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений;

- адаптивная система позиционирования рабочих органов для дифференцированного внесения средств защиты растений;

- алгоритм выделения целевой области обработки при дифференцированном внесении средств защиты растений.

Практическая значимость исследований. Применение технологии дифференцированного внесения средств защиты растений при возделывании сельскохозяйственных культур позволит снизить расход используемых химикатов, уменьшить степень загрязнения окружающей среды и выращиваемых растений, повысить экономическую эффективность агропромышленных предприятий за счет повышения точности внесения средств защиты растений. Результаты исследований используются в учебном процессе вузов РФ (Приложения А, Б)

Методология и методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы физики, математики, теоретической механики, математического программирования и моделирования. Обработка экспериментальных данных, разработка и обучение алгоритмов, компьютерное моделирование осуществлялись с помощью программных

средств Tensorflow, PostreSQL, Siemens NX, Autodesk Netfabb, Meshlab, Autodesk Fusion 360, Microsoft Visual Studio, MathCad 15, Excel, Google Colaboratory, MathCad 15, ImageJ, PlanExp B-D13.

Достоверность основных положений работы. Лабораторные и полевые исследования проводились в соответствии с современными действующими ГОСТами. Для обеспечения достоверности и воспроизводимости результатов исследований при постановке опытов использовалось технологичное оборудование и применялась методика многофакторных экспериментов с последующим статистическим анализом в специализированном программном обеспечении. Результаты исследования прошли широкую апробацию в печати, на научно-практических конференциях и выставках.

Апробация результатов. Результаты подтверждены золотой медалью Российской агропромышленной выставки «Золотая осень» (2021 г.). Основные положения доложены и одобрены на Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие в сельском хозяйстве, экологическая безопасность и энергетическая эффективность» (19 октября 2021 года г., Москва, ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ), на XI Международном форуме «Дни сада в Бирюлево: Достижения науки в реализации доктрины продовольственной безопасности» (19-20 августа 2021 года г., Москва, ФГБОУ ФНЦ Садоводства), Международной научно-технической конференции «Цифровые технологии и роботизированная технологические средства для сельского хозяйства» (12-13 декабря 2019 г., Москва, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), на XXXI Международной инновационной конференции молодых учёных и студентов по современным проблемам машиноведения МИКМУС - 2019 (4-6 декабря 2019 г, Москва, ИМАШ РАН), на XXXII Международной инновационной конференции молодых учёных и студентов по современным проблемам машиноведения МИКМУС - 2020 (2-4 декабря 2020 г, Москва, ИМАШ РАН), на XXXIII Международной инновационной конференции молодых учёных и студентов по современным проблемам

машиноведения МИКМУС - 2021 (30 ноября - 2 декабря 2021 г, Москва, ИМАШ РАН), Международная научно-техническая конференция «Энергообеспечение в АПК» (20-21 декабря, г. Москва, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), на XXXI международной научно-практической конференции - 2023 (3-4 апреля 2023 г, Бангалор, Индия) (Приложения В, Г, Д, Е, Ж, И).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 11 работ в рецензируемых научных изданиях, из которых 4 статьи - в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 5 статей в изданиях, которые входят в международные реферативные базы данных и системы цитирования Web of Science и Scopus, 1 патент на изобретение, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, а также 5 публикаций в других изданиях, сборниках научных трудов и материалах конференции.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 112 наименования и 14 приложений. Диссертация изложена на 149 с., содержит 79 рисунков и 19 таблиц.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Анализ технологий точного земледелия

В основу современной системы земледелия различных стран мира заложен принцип «уравнительной» системы, который основан на усредненных показателях при обработке почвы. Полевая обработка проводится независимо от структуры и плотности почвы, ее влагоемкости и толщины пахотного слоя. Посев по всей площади поля производится с одной нормой и на одинаковую глубину. Доза внесения агрохимических средств определяется исходя из усредненных показателей для всей площади поля независимо от неоднородности питательных элементов в почве [1], [2].

При этом в борьбе с вредителями и болезнями растений не учитывается неравномерное расположение их на обрабатываемых участках, и агрохимические средства вносятся при максимальной норме.

Такая система земледелия приводит к загрязнению и истощению почвенного слоя и окружающей среды и высокому уровню вариабельности урожая в результате зависимости от климатических и природных факторов.

Адаптивная система земледелия, представленная на рисунке 1.1, характеризуется совокупностью новых признаков обуславливающих: исключение загрязнения и разрушения природной среды, экологизацию и биологизацию интенсификационных процессов на уровне агроэкосистем и технологий, получение качественных и безопасных продуктов питания и сырья для промышленного производства, снижение расхода техногенной энергии на каждую дополнительную единицу продукции, сокращение зависимости экологической устойчивости агроэкосистем от климатических факторов [3]-[5].

Рисунок 1.1 - Основа точного земледелия

Высшей формой адаптивного земледелия, основанного на наукоемких технологиях аграрного сектора, является точное земледелие. Оно позволяет фермерам повышать производительность, осуществляя ряд целенаправленных ключевых мероприятий, результат которых может быть достигнут благодаря внедрению передовых технологий [6]-[9].

Научные исследования точного земледелия основаны на концепции неоднородностей в пределах одного поля. Для оценки и обнаружения этих неоднородностей применяются передовые технологии.

Спутниковый мониторинг — это инструмент, который позволяет фермерам постоянно следить за состоянием своих полей благодаря многоспектральному анализу спутниковых изображений высокого разрешения [10]-[13].

Среди наиболее значимых получаемых данных - здоровье растений. Измеряется с помощью таких параметров, как нормализованный

разностный вегетационный индекс (ЫОУ1), который помогает идентифицировать растения, которые являются фотосинтетически активными и, следовательно, здоровыми [14].

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Альтернативным решением, которое не предполагает использования спутников, являются сельскохозяйственные беспилотные летательные аппараты. В настоящее время они в основном используются для картографирования местности, но в наиболее продвинутых версиях используются инфракрасные датчики и системы визуализации для обнаружения проблем [15]-[18].

Еще одним важным инструментом для точного земледелия являются датчики окружающей среды, установленные на полях, способные регистрировать климатические данные и информацию о потребностях почвы в воде. В отличие от мониторинга, выполняемого со спутников и беспилотных летательных аппаратов, которые особенно полезны для больших площадей земли, преимущество датчиков состоит в том, что они также могут использоваться в закрытых помещениях, таких как теплицы и питомники [19].

Благодаря всем этим данным, собранным спутниками, беспилотными летательными аппаратами и датчиками, можно создавать интерактивные карты, которые характеризуют состояние здоровья поля и выявляют любые различия между отдельными районами посевов; это также позволяет обнаруживать аномалии и сообщать о необходимости каких-либо вмешательств [20].

В заключении, можно отметить следующие преимущества точного земледелия: повышение производительности сельского хозяйства, предотвращение деградации почвы, сокращение применения химических веществ в растениеводстве, эффективное использование водных ресурсов, распространение современных методов ведения сельского хозяйства для повышения качества, количества и снижения себестоимости продукции.

1.2 Анализ роботизированных комплексов в сельском хозяйстве

В различных странах мира происходит активное изучение и рост рынка сельскохозяйственных роботов. Это вызвано необходимостью не только увеличения урожайности продукции, но и повышения ее экологической безопасности. Область применения сельскохозяйственных роботов широкая: сборка урожая, полевые работы, анализ и контроль состояния почвы и растений и многое другое [21]-[25].

Российской компанией «Avrora Robotics» был разработан Агробот (рисунок 1.2), который может применяться для автоматизации работ в сфере сельского хозяйства. Беспилотный роботрактор состоит из системы автоматизации, диспетчерского центра и других вспомогательных систем [26].

Рисунок 1.2 - Российский Агробот

Робот «Aquarius» (рисунок 1.3) применяется для качественного полива растений, используя встроенный резервуар объемом 114 литров. Имеет два режима работы: фиксированный и пропорциональный. Фиксированный режим работает по заданным настройкам и позволяет устанавливать траекторию движения робота и дозу для полива растения. При пропорциональном режиме работы робот при помощи сенсоров

измеряет влажность почвы для каждого растения и подает ему нужное количество воды [27].

Рисунок 1.3 - Робот «Aquarius»

Автономный полевой робот BoniRob (рисунок 1.4) разработан для применения в точном земледелии, а именно для механической борьбы с сорняками, селективного опрыскивания пестицидами, а также для мониторинга растений и почвы [28].

Рисунок 1.4 - Автономный полевой робот BoniRob

Сельскохозяйственный робот EcoRobotics швейцарского производства предназначен для прополки и прореживания растений (рисунок 1.5). Робот использует систему камер для опрыскивания сорняков. Машина может покрывать три гектара сельхозугодий в день. Верхняя часть

робота покрыта фотоэлектрическими солнечными панелями, которые обеспечивают стабильное энергоснабжение [29].

Рисунок 1.5 - Сельскохозяйственный робот EcoRobotics

Smart Core. Автономный робот берет образцы из определенных зон поля (рисунок 1.6). Машина управляется алгоритмами обнаружения препятствий и GPS для отбора проб. Как только образец взят, Smart Core транспортирует его на край поля для отправки в лабораторию [30].

Рисунок 1.6 - Автономный робот Smart Core

Blue River Lettuce Bot 2 - это система точного прореживания (рисунок 1.7). Lettuce Bot 2 крепится к трактору для прореживания полей салата и предотвращения появления устойчивых к гербицидам сорняков [31].

Рисунок 1.7 - Система точного прореживания Blue River Lettuce Bot

2

Farm Wise — это автономный робот для удаления сорняков (рисунок 1.8). В роботе используется алгоритм для идентификации обрабатываемой культуры. Машина может работать без использования химикатов для повышения экологической чистоты продуктов [32].

Рисунок 1.8 - Автономный робот Farm Wise

На базе ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разработана универсальная роботизированная платформа. Платформа состоит из рамы со стойками, энергетической установки, электротрансмиссии, блоков электронной системы управления (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - Универсальная роботизированная платформа

Устройство отличается от аналогов блочно-модульной конструкцией, увеличенным агропросветом, повышенной мощностью электропривода, проходимостью и высокоточной системой автоматического управления с использованием ГЛОНАСС/GPS навигации и дистанционного управления [33].

В ВИМе совместно со специалистами КБ «Аврора» был разработан робот - трактор (рисунок 1.10). Робот-трактор предназначен для выполнения различных технологических операций: обработка почвы, уход за насаждениями, в том числе обработка растений импульсами магнитной индукции и средствами химической защиты и транспортные работы в автономном режиме без непосредственного участия оператора-водителя в технологическом процессе [34].

Рисунок 1.10 - Роботизированный трактор «Agшbot»

В ФГБНУ ФНАЦ ВИМ также было разработано электроприводное шасси для полевого робота "Элеком 2,0". Этот робот предназначен для применения в сфере селекции, садоводства и тепличного овощеводства (рисунок 1.11).

Рисунок 1.11 - Электроприводное шасси "Элеком 2,0"

"Элеком 2,0" представляет собой четырехколесное шасси, оснащенное задними колесными электроприводными двигателями типа мотор-колесо с частотно-регулируемым приводом. Управление этим роботом может осуществляться как человеком (оператором-комбайнером), так и автоматически по заранее заданной программе [35].

1.3 Способы внесения средств защиты растений

Защита растений от болезней и вредителей - обязательный компонент системы земледелия, применяемый для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Для этого важно выбрать из всего многообразия подходящую модель опрыскивателя [36].

Ручное опрыскивание преимущественно используется в личных хозяйствах, однако, остаются агрофирмы, которые вручную опрыскивают свои сельскохозяйственные земли. Главными недостатками способа ручного опрыскивания являются: трудоемкость процесса, пределы человеческих возможностей и воздействие химических средств на рабочего.

Ранцевые опрыскиватели подразделяются на механические и моторные. Их отличие заключается в дальности радиуса опрыскивания: у механических опрыскивателей радиус действия в диапазоне 0,5-2 м, а у моторных до 12 м. Таким образом, механический опрыскиватель применим для обработки небольших участков до 1 га.

Опрыскиватели, предназначенные для обработки больших сельскохозяйственных территорий, подразделяются на навесные, прицепные и самоходные. По способу нанесения рабочего состава на обрабатываемую поверхность различают: вентиляторные, штанговые и комбинированные (штангово-вентиляторные). По степени дисперсности распыла опрыскиватели делятся на: полнообъемные, малообъемные и ультрамалообъемные [37]-[38].

Рисунок 1.12 - Опрыскиватель навесного типа

Опрыскиватели навесного типа находят широкое применение в маленьких и средних по размеру полях площадью в пределах 1000 га. Этот тип опрыскивателя представлен на рисунке 1.12.

Навесной опрыскиватель монтируется на специальную навеску трактора. Рабочая жидкость подается из бака емкостью 600-800 литров. Длина штанги опрыскивателя находится в диапазоне 12-18 м.

Преимущества опрыскивателей навесного типа:

- относительно невысокая стоимость;

- хорошая маневренность;

- эффективная эксплуатация с тракторами отечественного производства.

Недостатки:

- низкая производительность;

- высота подъема над землей ограничивается клиренсом трактора.

На площадях сельскохозяйственных угодий до 4000 га применяются агрегаты с объемом бака 3000-4000 литров. Как правило, это прицепные опрыскиватели (рисунок 1.13).

Прицепной опрыскиватель находит более широкое применение в сельскохозяйственной отрасли. Размах его навесных штанг находится в диапазоне до 40 м [39].

Рисунок 1.13 - Прицепной опрыскиватель

Преимущества опрыскивателей прицепного типа:

- возможность обработки полей большой площади (до 10 000 га) без дополнительной заправки резервуара;

- высокая производительность.

Недостатки:

- маленький клиренс трактора ограничивает возможность применения прицепных опрыскивателей при обработке высокорослой растительности;

- низкая маневренность.

Крупные предприятия агропромышленного комплекса, имеющие угодья свыше 4000 га применяют опрыскиватели с объемом бака 3600 л и 12000 л. Аналогичные параметры характерны и для самоходных опрыскивателей (рисунок 1.14).

agrarnik.hu

Рисунок 1.14 - Самоходный опрыскиватель

Самоходные модели опрыскивателей не имеют недостатков предыдущих типов опрыскивателей и представляют собой полностью автономную систему, предназначенную для опрыскивания культурных растений [40].

Преимущества самоходных опрыскивателей:

- высокая производительность (до 1000 га/день);

- высокий клиренс до 1,5 м;

- отсутствие необходимости в установке и демонтаже элементов опрыскивателя;

- высокая степень манёвренности.

Недостатки

- высокая стоимость.

Опрыскиватели можно разделить на несколько типов. Вентиляторный тип опрыскивателя используется для химической защиты растений инсектицидами и фунгицидами (рисунок 1.15).

Особенность вентиляторного опрыскивателя заключается в способе распределения химического препарата по обрабатываемой поверхности. За счет турбулентности, химический препарат распыляется форсунками на

расстоянии до 200 метров, что позволяет эффективно бороться с вредителями.

Рисунок 1.15 - Опрыскиватель вентиляторного типа

В распыляющих устройствах опрыскивателей вентиляторного типа -рабочая жидкость распыляется под действием гидравлического давления и воздушного потока или только воздушного потока, в штанговых - рабочая жидкость распыляется наконечниками (распылительными насадками, форсунками) под действием гидравлического давления [41].

Штанговые опрыскиватели обладают следующими преимуществами: равномерно распределяют рабочую жидкость по ширине захвата и обеспечивают минимальный снос капель раствора [42].

Комбинированные (штангово-вентиляторные) опрыскиватели в процессе своей работы дробят поток рабочей жидкости на капли и принудительно осаждают их вниз воздушным потоком, выходящим из продольной щели воздуховода. Вместе с тем происходит равномерная обработка листьев растений и снижаются потери рабочей жидкости.

Для защиты зерновых культур от клопа вредной черепашки, тлей, злаковых мух, хлебного жука и других вредителей широко применяется авиационное опрыскивание (рисунок 1.16) [43].

Рисунок 1.16 - Авиационное опрыскивание

При авиационных обработках применяют рабочую жидкость различных дисперсных систем - концентрированные растворы, эмульсии и суспензии. При малообъемном опрыскивании посевов расход рабочей жидкости варьируется в диапазоне 25-50 л/га. Сокращение рабочей жидкости с 50 до 25 л/га приводит к повышению производительности самолета на 30%, а значит снижению себестоимости опрыскивания. На производительность летательных аппаратов влияют: размеры обрабатываемой поверхности, норма расхода рабочей жидкости, дальность от аэродрома и организация загрузочных работ на нем.

Внесение средств защиты растений производится также вертолетами, которые обладают высокой маневренностью и могут размещаться на небольших вертолетных площадках. При помощи мощного воздушного потока вертолеты обеспечивают высокое качество покрытия листьев растений.

К основному преимуществу авиационного опрыскивания относится возможность внесения удобрений в период, когда этого не может осуществить наземная техника, например, в ранневесенний период. При этом авиационная техника не повреждает сельскохозяйственные культуры, в отличие от наземной, при которой гибнет 6-8% посевов. Основным недостатком данного метода является высокая стоимость топлива и запчастей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мирзаев Максим Арифович, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Астахов, В.С. Точное земледелие как элемент ресурсосбережения и экологической безопасности / В.С. Астахов, Г.О. Иванчиков // Молодежь и инновации - 2022: сб. тр. межд. науч. конф. материалы. - Горки, 2022. - С. 87-91.

2. Измайлов, А.Ю. Точное земледелие: проблемы и пути решения / А.Ю. Измайлов, Г.И. Личман, Н.М. Марченко // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2010. - № 5. - С. 9-14.

3. Митрофанова, И.В. Внедрение адаптивных систем земледелия как фактор модернизации отечественного агропромышленного комплекса / И.В. Митрофанова, Т.С. Кузьмина // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. - 2011. - Т. 7. - № 27(120). - С. 24-32.

4. Якушев В. В. Точное земледелие: теория и практика: монография / В.В. Якушев. - Санкт-Петербург: Агрофизический научно-исследовательский институт РАСХН, 2016. - 364 с.

5. Труфляк Е.В. Точное земледелие: учебное пособие / Е.В. Труфляк, Е.И. Трубилин, В.Э. Буксман, С.М. Сидоренко. - Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, 2015. - 376 с.

6. Балабанов В.И. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие: учебное пособие / В.И. Балабанов, С.В. Железова, Е.В. Березовский и др. - Москва: Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2013. - 143 с.

7. Якушев В.П. Информационное обеспечение точного земледелия: монография / В.П. Якушев, В.В. Якушев. - Санкт-Петербург: Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН, 2007. - 384 с.

8. Андреев, К.П. Внедрение системы точного земледелия / К.П. Андреев, Н.В. Аникин, Н.В. Бышов и др. // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. - 2019. - № 2(42). - С. 74-80.

9. Придорогин, М.В. Системный подход к цифровизации деятельности садоводческих предприятий / М. В. Придорогин, А. С. Гордеев, Н. С. Попов и др. // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2020. - № 1(75). - С. 115-124.

10. Козубенко, И.С. Спутниковые данные в управлении агропромышленным комплексом региона / И.С. Козубенко, И.Ю. Савин // Вестник российской сельскохозяйственной науки. - 2017. - № 5. - С. 9-11.

11. Аронов, Э.Л. Спутниковая навигация в сельском хозяйстве / Э.Л. Аронов // Техника и оборудование для села. - 2011. - № 7. - С. 43-46.

12. Абрамов, Н.В. Земледелие с использованием космических систем / Н.В. Абрамов, С.А. Семизоров, С.В. Шерстобитов // Земледелие. -2015. - № 6. - С. 13-18.

13. Чесноков, С.Е. Архитектура системы комплексного дешифрирования изображений аэрокосмических изображений подстилающей поверхности земли в реальном масштабе времени / С.Е. Чесноков, А.В. Кревецкий, Д.В. Уржумов, Ю.А. Ипатов // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2012. - № 1(14). -С. 47-59.

14. Huang, S. A commentary review on the use of normalized difference vegetation index (NDVI) in the era of popular remote sensing / S. Huang, L. Tang, J. P. Hupy et al. // Journal of Forestry Research. - 2021. - Vol. 32. - No. 1. - P. 1-6.

15. Парфенов, И.Г. Сравнительный обзор отечественных и зарубежных БПЛА, применяемых в агропромышленном комплексе / И.Г. Парфенов, М.А. Приходько, М.Е. Чеха // Современная наука: актуальные

вопросы, достижения и инновации: сб. тр. межд. науч.-практ. конф. - Пенза, 2022. - С. 53-57.

16. Курбанов, Р.К. Программное обеспечение для обработки мультиспектральных данных и оцифровки полей / Р.К. Курбанов, А.М. Фокин, М.А. Литвинов // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. - 2021. - № 11. - С. 3-6.

17. Денисов, С.А. Опыт применения квадрокоптера для мониторинга возобновления леса / С. А. Денисов, А. А. Домрачев, А. С. Елсуков // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. - 2016. - № 4(32). - С. 34-46.

18. Смирнов, И.Г. Беспилотные летательные аппараты для внесения пестицидов и удобрений в системе точного земледелия / И.Г. Смирнов, Л.А. Марченко, Г.И. Личман и др. // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2017. - № 3. - С. 10-16.

19. Романенкова, М.С. Применение цифровых технологий в растениеводстве / М.С. Романенкова, В.И. Балабанов // Наука в центральной России. - 2020. - № 2(44). - С. 74-82.

20. Головина, М.М. Опыт использования цифровых технологий в сельском хозяйстве зарубежных стран / М.М. Головина // Роль аграрной науки в устойчивом развитии АПК: материалы науч.-практ. конф. - Курск, 2022. - С. 199-208.

21. Шалова, С.Х. Обзор рынка сельскохозяйственных роботов и их влияние на экономическое развитие / С.Х. Шалова, О.З. Загазежева // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2019. - № 7(209). - С. 57-70.

22. Федоренко В.Ф. Цифровое сельское хозяйство: состояние и перспективы развития: монография / В.Ф. Федоренко, Н.П. Мишуров, Д.С. Буклагин и др. - Москва: ФГБНУ "Росинформагротех", 2019. - 316 с.

23. Смирнов, И.Г. Робототехнические средства в растениеводстве / И.Г. Смирнов, А.А. Артюшин, Д.О. Хорт и др. // Политематический сетевой

электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2016. - № 118. - С. 1651-1660.

24. Воробьева, Н.С. Обоснование конструктивного исполнения роботизированного устройства для возделывания бахчевых культур под пленкой / Н.С. Воробьева, А.В. Дяшкин, Р.С. Ажгалиев, В.В. Дяшкин-Титов // Известия Волгоградского государственного технического университета. -2022. - № 9(268). - С. 19-23.

25. Несмиянов, И.А. Особенности и проблемы разработки мобильных сельскохозяйственных роботов / И.А. Несмиянов, Н.С. Воробьева, В.С. Бочарников // Прогресс транспортных средств и систем -2018: материалы межд. науч.-практ. конф. - Волгоград, 2018. - С. 125-126.

26. Агробот Avrora Robotics [Электронный ресурс] - URL: https://russiandrone.ru/catalog/drugaya-robototekhnika/nazemnaya-robototekhnika/avrora-robotics-agrobot/ (дата обращения: 22.05.2023).

27. Робот Aquarius Greenhouse Robot [Электронный ресурс] - URL: https://learn.parallax.com/educators/inspiration/aquarius-greenhouse-robot (дата обращения: 22.05.2023).

28. Робот BoniRob [Электронный ресурс] - URL: https://info.amazone.de/DisplayInfo.aspx?id=29417 (дата обращения: 22.05.2023).

29. Уварова, А.Г. Инновационные сельскохозяйственные технологии / А.Г. Уварова // Современные проблемы и направления развития агроинженерии в России: сб. тр. межд. науч.-тех. конф. - Курск, 2021. - С. 138-142.

30. Робот SmartCore [Электронный ресурс] - URL: https://www.engineering.com/story/new-soil-sampling-autonomous-robot-aims-to-boost-farm-production (дата обращения: 22.05.2023).

31. Fennimore, S.A. Robotic weeders can improve weed control options for specialty crops / S.A. Fennimore, M. Cutulle // Pest management science. -2019. - Т. 75. - No. 7. - P. 1767-1774.

32. Робот FarmWise [Электронный ресурс] - URL: https://roboticsandautomationnews.com/2019/01/07/farmwise-launches-autonomous-weeding-robot/20383/ (дата обращения: 22.05.2023).

33. Смирнов, И. Г. Разработка универсальной роботизированной платформы для садоводства / И. Г. Смирнов, Д. О. Хорт, А. И. Кутырев // Информационные технологии, системы и приборы в АПК. АГРОИНФО-2021: материалы межд. науч.-практ. конф. - Краснообск, 2021. - С. 344-347.

34. Слинько, О. В. Развитие и проблемы в отрасли садоводства / О. В. Слинько // Итоги и перспективы развития агропромышленного комплекса: материалы межд. науч.-практ. конф. - с. Соленое Займище, 2018. - С. 576-583.

35. Хорт, Д.О. Разработка универсального робототехнического средства сельскохозяйственного назначения / Д. О. Хорт, Р. А. Филиппов, А. И. Кутырев // Journal of Advanced Research in Technical Science. - 2019. -№ 13. - С. 69-73.

36. Каменева, И.С. Анализ способов защиты растений в РФ / И.С. Каменева // Новости науки в АПК. - 2019. - № 3(12). - С. 363-368.

37. Митрофанов, С.В. Современное состояние и перспективы развития химической защиты растений в Российской Федерации / С.В. Митрофанов, М.М. Варфоломеева, Н.Н. Грачев // Техническое обеспечение сельского хозяйства. - 2020. - № 1(2). - С. 151-158.

38. Милюткин, В.А. Повышение эффективности опрыскивателей для внесения жидких минеральных удобрений / В.А. Милюткин, В.Э. Буксман // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2018. - № 1(69). - С. 119-122.

39. Щеголихина, Т.А. Обзор современных прицепных опрыскивателей отечественного производства / Т.А. Щеголихина // Роль аграрной науки в устойчивом развитии сельских территорий: сб. нац. Науч. конф. с межд. участием. - Новосибирск, 2021. - С. 489-491.

40. Щеголихина, Т.А. Функциональные характеристики самоходных опрыскивателей / Т.А. Щеголихина // Современное состояние: проблемы и перспективы развития АПК России: сб. тр. Всероссийской науч.-практ. конф. - Иваново, 2022. - С. 320-325.

41. Сопин, Р.С. Конструктивные особенности опрыскивателей (обзор) / Р.С. Сопин, А.В. Палапин // Актуальные вопросы биологии, селекции, технологии возделывания и переработки сельскохозяйственных культур: сб. тр. Всероссийской конф. - Краснодар, 2021. - С. 233-236.

42. Данилов, М.В. Особенности технологии защиты растений с применением штанговых опрыскивателей и ее недостатки / М.В. Данилов, В.В. Абаев // Вестник научных конференций. - 2019. - № 3-1(43). - С. 4647.

43. Асовский, В.П. Компьютерное моделирование авиационного опрыскивания при совершенствовании технологии авиационно-химических работ / В.П. Асовский, А.С. Кузьменко // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2021. - № 5(222). - С. 20-29.

44. Адонин, В.А. Анализ устройств для химической защиты растений на базе БПЛА / В.А. Адонин, И.С. Денисов // Материалы 66-й студенческой научно-практической конференции инженерного факультета ФГБОУ ВО "Самарский государственный аграрный университет": сб. мат. конф. - Кинель, 2021. - С. 195-199.

45. Толочко, Н. К. Совершенствование конструкций и оптимизация режимов эксплуатации мультикоптеров-опрыскивателей / Н. К. Толочко, Н. Н. Романюк, В. Н. Еднач, А. И. Попов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2023. - Т. 29. - № 2. - С. 324-334.

46. Технология John Deere ExactApply™ [Электронный ресурс] -URL: https://www. deere.com/en/technology-products/precision-ag-technology/precision-upgrades/sprayer-upgrades/exactapply-precision-upgrades/ (дата обращения: 22.05.2023).

47. Сельскохозяйственная техника Agco Rogator [Электронный ресурс] - URL: https://news.agcocorp.com/news/agcos-fendt-rogatorR-900-wins-croplife-iron-2021-product-of-the-year (дата обращения: 22.05.2023).

48. Технология Trimble Field-IQ™ [Электронный ресурс] - URL: https://ru.agriculture.trimble.com/product/upravlenie-vneseniem-materialov-field-iq/ (дата обращения: 22.05.2023).

49. Технология Raven Hawkeye™ [Электронный ресурс] - URL: https://www.ravenind.com/products/applications-booms/hawkeye-2 (дата обращения: 22.05.2023).

50. Fabula, J. V. Nozzle flow dynamics during control system response of pulse width modulated (PWM) technology-equipped agricultural sprayer. -Kansas State University, 2021. - 185 р.

51. Сельскохозяйственное оборудование Kverneland iXtra LiFe [Электронный ресурс] - URL: https://sng.kverneland.com/opryskivateli/frontal-nyj-bak/kverneland-ixtra (дата обращения: 22.05.2023).

52. Michielsen, J.G.P. Spray deposition of an optimised Canopy Density Spraying boom design in a bed-grown crop / J.G.P. Michielsen, D.C. De Hoog, M. Snoussi et al. // International Advances in Pesticide Application. - 2020. - Т. 144. - P. 131-137.

53. Буксман, В.Э. Инновационные опрыскиватели с цифровым управлением технологического процесса - экологично, эффективно, перспективно / В.Э. Буксман, В.А. Милюткин, С.А. Толпекин // Инженерное обеспечение в реализации социально-экономических и экологических программ АПК: мат. межд. науч.-практ. конф. - Курган, 2021. - С. 11-16.

54. Гольтяпин, В.Я. Тенденции развития основных видов зарубежной сельскохозяйственной техники / В.Я. Гольтяпин, И.Г. Голубев // Решение проблем инновационного развития сельскохозяйственной техники: мат. межд. науч.-практ. конф. - Балашиха, 2021. - С. 8-13.

55. Дорохов, А. С. Перспективы развития методов и технических средств защиты сельскохозяйственных растений / А.С. Дорохов, И.А. Старостин, А.В. Ещин // Агроинженерия. - 2021. - № 1(101). - С. 26-35. -

56. Астарханов, И.Р. Влияние пестицидной нагрузки на окружающую среду и пути его снижения / И.Р. Астарханов, Т.Н. Ашурбекова, З.М. Рамазанова // Проблемы развития АПК региона. - 2014. -Т. 20. - № 4(20). - С. 49-52.

57. Середина В.П. Загрязнение почв: учебное пособие / В.П. Середина. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2015. - 346 с.

58. Статистические данные по СЗР - Россельхозбанк [Электронный ресурс] - URL: https://betaren.ru/news/semena-i-szr-proizvodit-svoye-ili-finansirovat-inostrantsev/ (дата обращения: 22.05.2023).

59. Статистические данные по СЗР - Щелково Агрохим [Электронный ресурс] - URL: https://old.rshb.ru/news/553494/ (дата обращения: 22.05.2023).

60. Welzl, E. Smallest enclosing disks (balls and ellipsoids) // New Results and New Trends in Computer Science / E. Welzl // In New Results and New Trends in Computer Science: Proceedings. - Berlin, 1991. - P. 359-370.

61. Елисеева, И.И. Общая теория статистики: Учебник для вузов / И.И. Елисеева, М. М. Юзбашев. - 4-е издание, переработанное и дополненное. - Москва: Издательство "Финансы и статистика", 1999. - 480 с.

62. Живчиков Н.И. Комплексная механизация возделывания овощных культур: книга / Н.И. Живчиков, Э.Д. Галушко и др. - М.: Колос, 1973. - 438 с.

63. Mirzaev, M. Development of a control system for an autonomous field robot for differentiated application of agrochemical agents / M. Mirzaev, A. Dyshekov, L. Smirnov, A. Peshnin // AIP Conference Proceedings: Proceedings of the 33rd International Conference of Young Scientists and Students "Topical

Problems of Mechanical Engineering 2021" (ToPME 2021). - Moscow, 2023. -P. 070004.

64. Mirzaev, M. Development of a control system for an autonomous field robot for differentiated application of agrochemical agents / M. Mirzaev, A. Dyshekov, L. Smirnov, A. Peshnin // AIP Conference Proceedings: Proceedings of the 33rd International Conference of Young Scientists and Students "Topical Problems of Mechanical Engineering 2021" (ToPME 2021). - Moscow, 2021. -P. 070004.

65. Закиев, А.А. Пилотные виртуальные эксперименты по сравнению систем координатных меток AruCo и AprilTag на устойчивость к вращению / А.А. Закиев, К.С. Шабалина, Т.Г. Цой, Е.А. Магид // Пятый Всероссийский научно-практический семинар "Беспилотные транспортные средства с элементами искусственного интеллекта" (БТС-ИИ-2019) : тр. сем. - Санкт-Петербург, 2019. - С. 210-220.

66. Лапушкин, А.Г. Основные подходы к подготовке визуальных данных для обучения нейросетевых алгоритмов / А.Г. Лапушкин, Д.А. Гаврилов, Н.Н. Щелкунов, Р.Н. Бакеев // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2021. - №4. - С. 62-74.

67. Ляпин, А.А. Влияние аугментации набора данных сверточный нейронных сетей на точность классификации / А.А. Ляпин, М.А. Мельников // Вопросы устойчивого развития общества. - 2022. - № 8. - С. 869-874.

68. Громов, Ю.Ю. Задача нахождения объектов на изображении при помощи методов машинного обучения / Ю. Ю. Громов, П. И. Карасев, В. В. Павлов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2023.

- № 5. - С. 46-54.

69. Завражнов А. И. Обоснование использования машинного зрения для сортировки сахарной свеклы при хранении в кагатах / А. И. Завражнов, С. М. Кольцов, А. А. Завражнов и др. // Достижения науки и техники АПК.

- 2022. - Т. 36. - № 12. - С. 59-62.

70. Mirzaev, M.A. Influence of intensity of illumination on weed recognition algorithm / M.A. Mirzaev, A.I. Dyshekov, I.G. Smirnov // E3S Web of Conferences. - Sevastopol, 2020. - P. 01058.

71. Mahmud, M.S. A systematic literature review on deep learning applications for precision cattle farming / M.S. Mahmud, A. Zahid, A.K. Das el al. // Computers and Electronics in Agriculture. - 2021. - Т. 187. - P. 106313.

72. Hao, S. A brief survey on semantic segmentation with deep learning / S. Hao, Y. Zhou, Y. Guo // Neurocomputing. - 2020. - Т. 406. - P. 302-321.

73. Jiang, Y. Convolutional neural networks for image-based high-throughput plant phenotyping: A review / Y. Jiang, C. Li // Plant Phenomics. -2020. - Vol. 2020. - P. 4152816.

74. Minaee, S. Image segmentation using deep learning: A survey / S. Minaee, Y. Boykov, F. Porikli et al.]// IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence. - 2021. - Т. 44. - No. 7. - P. 3523-3542.

75. Horak, K. Deep learning concepts and datasets for image recognition: overview 2019 / K. Horak, R. Sablatnig // Eleventh international conference on digital image processing (ICDIP 2019). - SPIE, 2019. - Т. 11179.

- p. 484-491.

76. Созыкин, А.В. Обзор методов обучения глубоких нейронных сетей / А.В. Созыкин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Вычислительная математика и информатика. - 2017. -Т. 6. - № 3. - С. 28-59.

77. Воронов, И. В. Обзор типов искусственных нейронных сетей и методов их обучения / И.В. Воронов, Е.А. Политов, В.М. Ефременко // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2007.

- № 3(61). - С. 38-42.

78. Громов, Ю.Ю. Сверточные нейронные сети классификации изображений / Ю. Ю. Громов, П. И. Карасев, Р. Л. Кириченко, Э. З. Терлоев // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2023. - № 8. -С. 10-20.

79. Мирзаев, М.А. Разработка алгоритма роботизированного устройства точного внесения средств защиты растений / М.А. Мирзаев // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2022. - Т. 16. - № 3. - С. 74-80.

80. Санжаровская, М.И. Настройка и использование штанговых опрыскивателей / М.И. Санжаровская // Инженерно-техническое обеспечение АПК. Реферативный журнал. - 2009. - № 1. - С. 244.

81. Несмия, А.Ю. Механизация растениеводства: учебное пособие для подготовки бакалавров, обучающихся по направлению 110400 -Агрономия / А.Ю. Несмиян, Л. М. Костылева. - Зерноград: Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия, 2013. - 281 с.

82. Башкирев А.П. Условия применения опрыскивателей в сельскохозяйственном производстве / А.П. Башкирев, А.А. Шварц, А.Ю. Шкабенко // Молодежь и XXI век - 2019: мат. межд. науч. конф. - Курск, 2019. - С. 261-264.

83. Горюнов, Н.Н. Способы настройки нормы расхода рабочей жидкости сельскохозяйственных опрыскивателей / Н.Н. Горюнов // Инновационные тенденции развития российской науки: материалы межд. науч.-практ. конф. - Красноярск, 2022. - С. 195-197.

84. Mirzaev, M.A. The use of Computer modelling to assess spraying quality / M.A. Mirzaev, V.E. Slavkina // Наука в современном информационном обществе: мат. науч.-практ. конф. - Bengaluru, Karnataka, India, 2023. - P. 101-108.

85. Полякова, Д.А. Особенности использования программных алгоритмов для оптимизации изделий в среде Autodesk Netfabb / Д.А. Полякова, Ф.А. Перепелица // Программная инженерия и компьютерная техника (Майоровские чтения): сб. тр. межд. науч.-практ. конф - Санкт-Петербург, 2019. - С. 45-49.

86. Обрывков, В.А. Создание 3D модели нижней челюсти овцы с помощью 3D сканера и программ Horus, Meshlab, Sculptris alpha 6 / В.А.

Обрывков, С.А. Теряева // Актуальные вопросы ветеринарной медицины и технологии животноводства: мат. науч.-практ. конф. - Воронеж, 2018. - С. 110-114.

87. Программное обеспечение Unity [Электронный ресурс] - URL: https://unity.com/ru/solutions/manufacturing (дата обращения: 22.05.2023).

88. Сельскохозяйственные распылители TeeJet [Электронный ресурс] - URL: https://www.teejet.com/en-gb/spray-applications/spray-tips (дата обращения: 22.05.2023).

89. ГОСТ 34630-2019 Техника сельскохозяйственная. Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испытаний. - Введ. 2021-15-03.

- М.: ФГУП "Стандартинформ", 2020. - 38 с.

90. Прокофьев, В.А. Вопросы оценки и нормирования коэффициента вариации / В.А. Прокофьев, М.Н. Толмачев, М.В. Головко // Вопросы экономики и права. - 2017. - № 112. - С. 34-37.

91. Киреев, И.М. Способ и средство для совершенствования технологий опрыскивания растений / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Агрохимия. - 2017. - № 4. - С. 87-96.

92. Киреев, И.М. Способ и пневматическое устройство для снижения коагуляции капель в факелах распыла жидкости при защите растений / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Тракторы и сельхозмашины. - 2016.

- № 9. - С. 3-6.

93. Лысов, А.К. Совершенствование технологий защиты растений от насекомых-фитофагов в современных системах земледелия / А.К. Лысов, Н.И. Наумова // Труды Русского энтомологического общества / Под ред. С.А. Белокобыльского; Российская академия наук. Том 93. - Санкт-Петербург: Русское энтомологическое общество, 2022. - С. 120-131.

94. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта: (с основами статистической обработки результатов исследований): учебник для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по

агрономическим специальностям / Б.А. Доспехов; Б.А. Доспехов. - Изд. 6-е, стер., перепеч. с 5-го изд. 1985 г. - Москва: Альянс, 2011.

95. Мирзаев, М.А. Разработка автономной самоходной платформы для выполнения агротехнических задач / М.А. Мирзаев, А.И. Дышеков, Д. Я. Павлов, И. Д. Ожигин // XXXIII Международная инновационная конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС - 2021): тр. конф.. - Москва, 2021. - С. 395 - 401.

96. Мирзаев, М. А. Проектирование автономного полевого робота для дифференцированного внесения агрохимических средств / М.А. Мирзаев // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. - 2021. - Т. 68. - № 4(45). - С. 131 -136.

97. Кочева, Н. С. Влияние средств защиты растений на урожайность сои сорта Сфера в условиях Приморского края / Н.С. Кочева, К.С. Пискунов, О.В. Мохань // Вестник КрасГАУ. - 2021. - № 12(177). - С. 32-37.

98. Ситдиков, И.Г. Влияние приемов основной обработки почвы, удобрений и средств защиты растений на продуктивность ячменя / И.Г. Ситдиков, В.Н. Фомин, М.М. Нафиков // Достижения науки и техники АПК.

- 2011. - № 8. - С. 36-39.

99. Зубарев, А. Влияние средств защиты на продуктивность картофеля и качество клубней / А. Зубарев, И.Ф. Каргин, Е.В. Гаушев, Н.А. Перов // Достижения науки и техники АПК. - 2008. - № 9. - С. 22-24.

100. Лухменев, В.П. Влияние удобрений, фунгицидов и регуляторов роста на продуктивность подсолнечника / В.П. Лухменев // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2015. - № 1(51).

- С. 41-46.

101. Денисов, А.В. Алгоритмы построения сетей радиомаяков с ячеистой топологией для локализации робототехнических систем в сельском хозяйстве / А.В. Денисов, Е.Е. Усина, Р.Н. Яковлев и др. // Вестник МГТУ "Станкин". - 2019. - № 3(50). - С. 57-65.

102. Сакиева, З.В. Исследование размерной точности образцов из оттискных материалов с помощью программного обеспечения Imagej / З.В. Сакиева, С.Д. Арутюнов, С.А. Муслов // Актуальные вопросы медицины в современных условиях: сб. тр. межд. науч.-практ. конф. - Санкт-Петербург, 2015. - С. 158-160.

103. Мирзаев, М.А. Исследование качества работы системы опрыскивания при методе дифференцированного внесения / М.А. Мирзаев, В.Э. Славкина // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. - 2022.

- Т. 69. - № 2(47). - С.8.

104. ГОСТ Р 70462.1-2022 / ISO/IEC TR 24029-1-2021. Информационные технологии. Интеллект искусственный. Оценка робастности нейронных сетей. Часть 1. Обзор. - М.: Российский институт стандартизации, 2022. 32 с.

105. Кузнецов, Д.В. Методы оценки эффективности нейронных сетей для классификации изображений / Д.В. Кузнецов // Дневник науки. -2023. - № 4(76).

106. Горячкин, Б.С. Анализ чувствительности метрик бинарной классификации к дисбалансу данных / Б.С. Горячкин, А.А. Чечнев // E-Scio.

- 2021. - № 4(55). - С. 23-34.

107. Электронный микроскоп Digimicro [Электронный ресурс] -URL: http://digimicro.ru/digimicro_2.0 (дата обращения: 22.05.2023).

108. Комплексный Агросервис [Электронный ресурс] - URL: https://kas32.com/post/view/420 (дата обращения: 22.05.2023).

109. Лысов, А.К. Новое оборудование для ультрамалообъемного опрыскивания в борьбе с вредителями капусты, экологическое и экономическое преимущества / А.К. Лысов, Т.В. Корнилов, Н.И. Наумова, Н.Р. Гончаров // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2019. - № 1(98). - С. 115-124.

110. Лысов, А.К. Экономическое обоснование технологии УМО опрыскивания с принудительным осаждением капель в борьбе с сорняками в посевах зерновых культур / А.К. Лысов, Н.Р. Гончаров, Н.И. Наумова, Т.В. Корнилов // Вестник защиты растений. - 2018. - № 2(96). - С. 46-50.

111. Бухтояров, Н.И. Об оценке экономической и экологической эффективности землепользований / Н.И. Бухтояров, Е.В. Недикова, А.В. Линкина // Регион: системы, экономика, управление. - 2017. - № 4(39). - С. 129-132.

112. Мирзаев, М.А. Анализ экономической эффективности от применения метода дифференцированного внесения агрохимических средств / М.А. Мирзаев // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. - 2022. - Т. 69. - № 2(47). - С.7.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Скан-копия акта об использовании в учебном процессе

об использовании в учебном процессе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В,М.

Какова» результатов научно-исследовательской работы Мирзаева Максима

Арифонича

Комиссия в составе председателя - заведующего кафедрой «Механизация сельского хозяйства», к.т.н,, доцента В.Х. Мишхожева; членов комиссии - профессора кафедры «Механизация сельского хозяйства», К.Т.Н. А.Ш. Тешева, доцента кафедры «Механизация сельского хозяйства», к.т.н А.Х. Габаева, рассмотрела результаты научно-исследовательской работы Мирзаеш М.А,, выполненной на тему «Разработка роботизированного устройства для дифференцированного внесения средств защиты растений» и возможность их использования в учебном процессе.

Комиссия установила, что результаты научно-исследовательской работы Мирзаееа М.А. могут быть использованы при изучении дисциплины «Энергосберегающие технологии в АПК» при подготовке магистрантов по Направлению подготовки 35,04.06 - Агроинжененрия на факультете «Механизация и энергообеспечение предприятий)).

Комиссия считает, что включенные в дисциплину «Энергосберегающие технологии в АПК» материалы научно-исследовательской работы Мирзаева М.А. соответствуют требованиям федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 35.04.06 - А фо инженерия.

ФГБОУ ВО «КБГАУ имени В. М. Кокова»

«Утверждаю» Проректор по учебной работе

АКТ

Скан-копия справки об использовании в учебном процессе МФ МГТУ имени Н. Э. Баумана

Разработанные в кандидатской диссертации Мирзаева М.А. по теме «Разработка роботизированного устройства дифференцированного внесения средств защиты растений методом опрыскивания» методика расчета равномерности внесения в компьютерной модели при дифференцированных методах опрыскивания, алгоритм функционирования роботизированного устройства и система управления рабочими органами при выполнении агротехнической задачи, алгоритм распознавания целевой культуры и выделения области обработки, набор данных и методика его подготовки для обучения алгоритмов нейронных сетей для задачи сегментации объектов на изображении представляют практический интерес для учреждения высшей школы и используются в учебном процессе на кафедре «Транспортно-технологические средства и оборудование лесного комплекса» Мытищинского филиала федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) при подготовке бакалавров по направлению подготовки 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», направленность «Машины и оборудование лесного комплекса» и магистров по направлению подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование», направленность «Колесные и гусеничные машины лесного комплекса» .

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по учебной работе им' Н-Э. Баумана

СПРАВКА

об использовании материалов кандидатской диссертации Мирзаева Максима Арифовича в учебном процессе

Зам. зав. кафедрой к.т.н., доцент

Клубничкин В.Е.

Приложение В Скан-копия справки об участии в международных конференциях МИКМУС 2020, 2021

Приложение Г Скан-копия справки об участии в международных конференциях МИКМУС 2020, 2021

Приложение Д Скан-копия диплома о награждении золотой медалью с всероссийской агропромышленной выставки «Золотая осень 2020-2021»

Приложение Е Скан-копия сертификата об участии в конференции с международным участием «Современные подходы управления селекционным процессом и совершенствование методов создания новых форм садовых растений» 2021

Приложение Ж

Скан-копия диплома об участии в международной конференции «Цифровые технологии и роботизированные технические средства для

сельского хозяйства» 2019

Скан-копия сертификата об участии в международной конференции «Цифровые технологии и роботизированные технические средства для сельского хозяйства» 2019

Приложение К Распределение параметров растений тестового участка

3 Площадь Диаметр Частота С-ЭщП/ощ

д 0,01735В 0,1467 0,52304936 27,56624 175 1 0,017355

5 0,019761 0,156662 0,53799363 25,66242 1БО 2 0,039523

Б 0,022321 0,166625 0,5529379 29,4566 165 1 0,022321

7 0,025037 0,176565 0,56755217 30,25475 190 5 0,125153

£ 0,027906 0,166551 0,56262643 11,05096 195 7 0,1953 55

9 0,030935 0,195514 0,5977707 11,54713 200 5 0,154675

10 0,034116 0,205477 0,61271497 3 2,64331 205 5 0,272945

11 0,037457 0,216439 0,62765924 3 3,43949 210 9 0,3 37112

12 0,040952 0,226402 0,642-6035 34,23567 215 16 0,655225

13 0,044502 0,236365 0,65754777 35,03165 220 13 0,579627

14 0,04 ВДОВ 0,215325 0,67249204 35,52503 225 24 1,161503

15 0,052371 0,255291 0,65743631 36,6242 230 23 1,204524

16 0,056469 0,265254 0,70236057 3 7,42036 235 33 1,654125

17 0,060762 0,275217 0,71732454 35,21656 241- 39 2,369737

16 0,065192 0,265179 0,73226911 39,01274 245 44 2,665456

19 0,069776 0,295142 0,74721335 39,50592 250 55 4,047107

20 0,074519 0,305105 0,76215764 40,5051 255 64 4,76922

21 0,079416 0,316065 0,77710191 41,40127 260 62 4,923505

22 0,054469 0,325031 0,79204615 42,19745 265 69 5,525351

23 0,069676 0,337994 0,50599045 42,99363 270 72 6,456626

24 0,095043 0,347956 0,52193471 43,75951 275 77 7,3153

23 0,100563 0,357919 0,63657595 44,56599 260 76 7,642616

25 0,10524 0,367652 0,55152325 45,36217 265 65 7,224304

27 0,112072 0,377-545 0,56676752 46,17534 290 73 6,151254

25 0,11505 0,367605 0,66171176 46,97452 295 65 6,025052

29 0,124204 0,397771 0,59665505 47,7707 300 73 9,066555

30 0,130504 0,407734 0,91160032 45,55665 305 66 6,613239

31 0,136959 0,417696 0,92654459 49,36305 310 62 6,491465

32 0,143671 0,427659 0,94145555 50,15924 315 61 6,757504

33 0,150336 0,437622 0,95543312 50,95541 320 54 6,11624

зд 0,157261 0,447555 0,97137739 51,75159 325 43 6,762216

35 0,16434 0,457545 0,96632166 52,54777 330 39 6,409249

36 0,171674 0,467511 1,00126592 53,343 95 335 32 5,4903 52

" 90 Частота-П/я

эа

60

1 30 / V

эа / ч

20 / V

\ 10 У

1 ааз од аи ад сиз ад

Кол-НДиам

Алл

/ \

1 л

V

/ V

V

/ ч

Приложение Л

Электросхема рабочих органов роботизированного устройства

Фрагменты конструкторской документации рамы устройства

m

Ж ±

лЖ ±

Л- J \\ — ' /

^ : > л

m -

7 1 \

Обновленный

1020 СБ

Полурама в сборе сборочный чертеж

at Ф ■

|\ у

$

Св«о|лг*г|1. .'i 2.Û

т

Г У

La

__ i ар ^

ф i

"-¿——S

-- ï ф ,

w . isa I, jJ

1081

3000 СБ

1031

© эд

Ч/ [0J о о

(ш í|

у

О /

V 0 У

,\ЛТ ГЛ». I I VST"' *4!V4»n-è. цгг, -

1080V2.0

Рычажная система

Масса Мосштси >

Разраб.

Докум.

Наименооание

Лист

Л и сто с

контр.

Наименобание

Материал

предприятия

контр,

Приложение Н Скан-копия акта с производственной проверки ФГБНУ «ФНЦО»

АКТ

производственной проверки результатов научно-исследовательской работы «Разработка роботизированного устройства дифференцированного внесения средств защиты растений методом опрыскивания»

Московская область. Раменскнн район, д. Ворся. 6 июля 2023г.

Производственная проверка экспериментального образца роботизированного устройства дифференинрованного внесения средств зашиты растений методом опрыскивания, разработанного в лаборатории Л» 7.2 интеллектуальных цифровых систем мониторинга, диагностики и управления процессами в сельскохозяйственном производстве отдела №7 технологий и машин для садоводства, виноградарства и питоминковадства ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. проводилась 6 июля 2023 г. на посевах овощных культур на территории Всероссийского научно-исслсдоватсльского института овощеводства - филиал Федерального юсударствепиою бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр овпщеводстпа» РФ Московская область, Раменскнй район, л, Верея. В процессе производственной проверки проводился мно1 «факторный опыт но внесению инсектицида системного действия на посевы различных сортов капусты. Варьируемыми факторами опыта являлись режим работы (обработка отдельных растений, обработка рядов), скорость роботизированного устройства, расстояние от рабочих органов до растения. Опыт проводился согласно ГОСТ 34630-2019. Межгосударственный стандарт. Техника сельскохозяйственная, Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испытаний. Площадь опытного поля под сортами капусты белокочанной 400 м2.

На основании подученных результатов производственной проверки экспериментального образца роботизированного устройства

дифференцированного внесения средств зашиты растений методом опрыскивания получено, что режим обработки отдельных растений обеспечивает более равномерное внесение агрохимической жидкости относительно режима обработки рядов. Установлено, что для режима обработки отдельных растений скорость

Приложение П

Скан-копия патента программы для ЭВМ «Система управления роботизированной платформы автоматизированного ухода за сельскохозяйственными культурами»

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

RU2021611684

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

государственная регистрация программы для эвм

Номер регистрации (свидетельства): 2021611684 Дата регистрации: 03.02.2021 Номер и дата поступления заявки: 2020666454 11.12.2020 Дата публикации и номер бюллетеня: 03.02.2021 Бюл. № 2

Автор(ы):

Дышеков Артур Изнаурович (1Ш), Мирзаев Максим Арифович (1Ш), Пешнин Артем Вячеславович (ЯЧ) П равообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (1Ш)

Название программы для ЭВМ:

«Система управления роботизированной платформы автоматизированного ухода за сельскохозяйственными культурами»

Реферат:

Программа предназначена для управления перемещением каретки установки по трем осям, чтения и обработки данных с датчиков температуры, влажности и освещенности и последующего вывода показаний датчиков на дисплей. Программа с высокой точностью позиционирует каретку устройства при работе с различными насадками. Рассматривается и решается задача построения алгоритмов управления движением рабочего органа устройства по заданной пространственной траектории. Программа может использоваться в целях перемещения и позиционирования карстки устройства в лабораторных и полевых условиях. В программе рассматривается методика синтеза алгоритмов управления шаговыми двигателями, используемыми на лабораторной установке. Траектория движения каретки задается координатами контрольных точек, по которым должна переместиться каретка устройства. Программа позволяет считывать и обрабатывать данные с датчиков, установленных на лабораторной установке (датчик температуры, влажности, освещенности). Присутствует возможность управления различными типами рабочих органов (захватное устройство, впрыск, высверливающее устройство). Программа позволяет управлять лабораторной установкой по уходу за сельскохозяйственными культурами. Программа содержит в себе функции движения каретки установки по осям X. Y. Z с заданным расстоянием. Присутствует функционал движения карстки по точкам с заданными координатами. П рограмма позволяет управлять рабочим органом лабораторной установки, реализованы функции для захватного устройства, впрыска, высверливающего устройства. Реализованы функции считывания данных с датчиков освещенности, влажности, температуры и вывод информации на дисплей. Программа содержит алгоритмы выполнения задач подготовки почвы к посадке, обработки сельскохозяйственных культур, сбора урожая. При выполнении данных задач, каретка движется "змейкой", с заданным пользователем количеством контрольных точек, оптимальное расстояние между контрольными точками рассчитывается автоматически, в каждой контрольной точке, рабочий орган выполняет соответствующую задачу. Тип реализующей ЭВМ: IBM PC - совмест. ПК. ОС: Windows 7/10.

Язык программирования: С, С++

Объем программы для ЭВМ: 12,2 КБ

Стр.: 1

Приложение Р

Скан-копия патента на изобретение «Автономный полевой робот дифференцированного внесения агрохимических средств методом

опрыскивания»