МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОГО ПОЛИВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ В ТЕПЛИЦАХ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
В статье рассматривается компьютерное моделирование процесса комбинированного полива с использованием электрохимически активированной воды в теплицах. Для орошения используется капельный полив и система туманообразования. В качестве воды для полива используется, в том числе, электрохимически активированная вода, содержащая католит и анолит. Для оценки влияния католита на pH почвы был проведен эксперимент, в ходе которого измерялся уровень pH в различных слоях почвы (0-10 см, 10-25 см, 25-40 см, 40-55 см) на протяжении 144 часов. Полученные данные были проанализированы и на их основе разработана компьютерная программа, моделирующая изменения уровня pH грунта в теплице с использованием апериодической модели второго порядка с запаздыванием и нейросетевой модели. Обе модели продемонстрировали высокую точность предсказания изменений pH почвы, что было подтверждено рассчитанным коэффициентом детерминации R2. Разработанная математическая модель и дифференциальные уравнения, описывающие процесс полива католитом, реализованы в виде компьютерной модели в среде MatLab/Simulink, что позволило воспроизвести переходной процесс изменения pH почвы, подтвердив адекватность экспериментальных данных. Результаты исследования показали, что использование католита существенно влияет на кислотность почвы, не изменяя при этом значительно её влажность и уровень влаги в воздухе теплицы

Ключевые слова:
компьютерное моделирование, математическая модель, электрохимически активированная вода, микроклимат теплицы, pH почвы, алгоритм, эксперимент
Список литературы

1. Zotarelli, L. Chapter 3. Principles and Practices of Irrigation Management for Vegetables / L. Zotarelli, M. D. Dukes, E. H. Simonne // EDIS. – 2022. – DOIhttps://doi.org/10.32473/edis-cv297-2022. – EDN AFCNVW.

2. Сăvulete A.C. Modelling of a drip irrigation system operation for greenhouses rose cultivation using PDD in EPANET 2.2 / A.C. Сăvulete, V.F. Pîrăianu, S.-C. Georgescu, A.-M. Georgescu // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2021. – Vol. 664, No. 1. – P. 012041. – DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/664/1/012041.

3. Automated Irrigation System for Greenhouse Monitoring / A. Sivagami, U. Hareeshvare, S. Maheshwar, V. S. K. Venkatachalapathy // Journal of The Institution of Engineers (India): Series A. – 2018. – Vol. 99, No. 2. – P. 183-191. – DOIhttps://doi.org/10.1007/s40030-018-0264-0.

4. Ubaydullayeva, S. R. Graph Modeling and Automated Control of Complex Irrigation Systems / S. R. Ubaydullayeva, D. R. Kadirova, D. R. Ubaydullayeva // Proceedings - 2020 International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2020, Sochi, 06–12 сентября 2020 года. – Sochi, 2020. – P. 464-469. – DOIhttps://doi.org/10.1109/RusAutoCon49822.2020.9208076. – EDN IYKCWG.

5. Huynh, H. X. Smart greenhouse construction and irrigation control system for optimal Brassica Juncea development / H. X. Huynh, L. N. Tran, N. Duong-Trung // PLoS ONE. – 2023. – Vol. 18, No. 10. – P. e0292971. – DOIhttps://doi.org/10.1371/journal.pone.0292971.

6. Automatic Plant Irrigation System / N. Majumder, R. Josh, Sh. Shau [et al.] // International Journal of Innovative Research in Physics. – 2023. – Vol. 4, No. 4. – P. 10-13. – DOIhttps://doi.org/10.15864/ijiip.4403.

7. Smart greenhouses as the path towards precision agriculture in the food-energy and water nexus: case study of Qatar / T. Karanisa, Ya. Achour, A. Ouammi, S. Sayadi // Environment Systems & Decisions. – 2022. – Vol. 42, No. 4. – P. 521-546. – DOIhttps://doi.org/10.1007/s10669-022-09862-2.

8. Стариков, А. В. Стимулирование роста тепличных растений путем подпитки электрохимически актированной водой с использованием специальной системы туманообразования / А. В. Стариков, А. В. Колесников, В. В. Найденко // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2017. – Т. 5, № 1(27). – С. 345-350.

9. Найденко, В. В. Об одном подходе к стимулированию роста тепличных растений c использованием электрохимически актированной воды в специальной системе туманообразования / В. В. Найденко, А. В. Стариков // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2019. – Т. 7, № 3(46). – С. 244-250.

10. Грибанов, А. А. Исследование автоматизированной системы полива в тепличных комплексах с использованием электрохимически активированной воды / А. А. Грибанов // Современные проблемы автоматизации, роботизации и управления в технических, организационных, экономических системах : Материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых и Всероссийской научно-практической конференции преподавателей и специалистов, Воронеж, 26–29 марта 2024 года. – Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2024. – С. 30-35. – DOIhttps://doi.org/10.58168/ROBOTICS2024_30-35.

11. Стариков, А. В. Система комбинированного орошения в тепличных комплексах с использованием электрохимически активированной воды / А. В. Стариков, А. А. Старикова // Механизация и автоматизация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве : материалы национальной научно-практической конференции, Воронеж, 25 сентября 2020 года / Редакционная коллегия: В.И. Оробинский, В.Г. Козлов. – Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2020. – С. 492-498.

12. Starikov, A. V. Automation of Combined Irrigation System Control in Greenhouses with Electrochemically Activated Water / A. V. Starikov, A. A. Gribanov, A. A. Starikova // International Ural Conference on Electrical Power Engineering : Proceedings - 2022 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, UralCon 2022, Magnitogorsk, 23–25 сентября 2022 года. – Magnitogorsk: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2022. – P. 284-289. – DOIhttps://doi.org/10.1109/UralCon54942.2022.9906670.

13. Богуславская, Н. В. Получение и исследование влияния электрохимически активированной воды на прорастание семян озимой пшеницы / Н. В. Богуславская // Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. – 2006. – № 4. – С. 904.

14. Шипуля, А. Н. Исследование влияния электрохимически активированной воды на ростовые процессы / А. Н. Шипуля, Е. В. Волосова, К. Р. Соловьева // Сборник научных трудов SWorld. – 2014. – Т. 27, № 2. – С. 91-94.

15. Использование электрохимически активированной воды при возделывании ярового ячменя / И. М. Осадченко, И. Ф. Горлов, О. В. Харченко, В. Н. Чурзин // Кормопроизводство. – 2007. – № 8. – С. 26-28.

16. Обеспечение качества плодов томата при капельном орошении с использованием электрохимически активированной воды / С. Я. Семененко, М. Н. Лытов, Е. И. Чушкина, А. Н. Чушкин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2014. – № 3(35). – С. 73-78.

17. Найденко, В. В. Разработка усовершенствованной автоматизированной установки для электрохимической активации воды / В. В. Найденко, А. В. Стариков // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2018. – Т. 6, № 5(41). – С. 74-79.

18. Найденко, В. В. Усовершенствованная автоматизированная установка для электрохимической активации воды / В. В. Найденко, А. В. Стариков // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2018. – Т. 6, № 4(40). – С. 340-345.

19. Найденко, В. В. Совершенствование автоматизированной установки для электрохимической активации воды / В. В. Найденко, А. В. Стариков // Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе : материалы международной научно-практической конференции, Воронеж, 06–07 июня 2019 года. Том Часть II. – Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2019. – С. 188-195.

20. Моделирование автоматизированной установки для электрохимической активации воды средствами MATLAB Simulink / А. А. Грибанов, А. В. Стариков, А. А. Мещерякова, О. С. Гетманская // Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе : Материалы международной научно-практической конференции, Воронеж, 06–07 июня 2022 года. Том Часть I. – Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2022. – С. 312-318.

21. Грибанов, А. А. Использование в образовательном процессе цифрового двойника установки для электрохимической активации воды / А. А. Грибанов, А. В. Стариков, А. А. Мещерякова // Автоматизация. Современные технологии. – 2023. – Т. 77, № 6. – С. 247-251. – DOIhttps://doi.org/10.36652/0869-4931-2023-77-6-247-251.

22. Gribanov, A. A. Research and Development of a Unit for the Electrochemical Activation Water / A. A. Gribanov, A. A. Meshcheryakova, A. V. Starikov // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) : Proceedings, Sochi, 15–19 мая 2023 года. – Sochi: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2023. – P. 606-610. – DOIhttps://doi.org/10.1109/ICIEAM57311.2023.10139038.

23. Наумов, В. Д. Классификация почв / В. Д. Наумов. – Москва : Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2018. – 194 с. – ISBN 978-5-9675-1703-7. – DOIhttps://doi.org/10.34677/2018.153.

24. Кокотов, Ю. А. Поле кислотности почв, как ионообменных систем, и диагностика генетических горизонтов / Ю. А. Кокотов, Е. Ю. Сухачева, Б. Ф. Апарин // Почвоведение. – 2014. – № 12. – С. 1448. – DOIhttps://doi.org/10.7868/S0032180X14120077.

25. Аксенова, Е. В. Классификация городских почв в системе российской классификации почв / Е. В. Аксенова, А. Н. Бармин, М. В. Валов // Экология России: на пути к инновациям : Межвузовский сборник научных трудов / Астраханский государственный университет. Том Выпуск 18. – Астрахань : Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет", 2019. – С. 83-87.

26. Семенов, В. Г. Компьютерное моделирование при исследовании системы управления микроклиматом теплицы / В. Г. Семенов, Е. А. Алейникова // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 10. – С. 64-66.

27. Самадов, А. Р. Моделирование процесса функционирования микроклимата теплицы на основе нечеткой логики в условиях неопределенностей / А. Р. Самадов // Евразийский Союз Ученых. Серия: технические и физико-математические науки. – 2022. – № 4(97). – С. 12-18. – EDN MXMUYF.

28. Троханяк, В. И. Численное моделирование процессов гидродинамики и теплообмена системы микроклимата в теплице / В. И. Троханяк, Б. В. Куляк // APRIORI. Cерия: Естественные и технические науки. – 2016. – № 6. – С. 27.

29. Стариков, А. В. Алгоритмизация технологических режимов автоматизированной системы комбинированного орошения в теплицах с использованием электрохимически активированной воды / А. В. Стариков, А. А. Старикова, А. А. Грибанов // Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 3. – С. 73-83. – DOIhttps://doi.org/10.12737/2219-0767-2022-15-3-73-83.

30. Abasxanova, X. The importance of innovative technologies in remote monitoring of agricultural products / X. Abasxanova, S. Ruziyeva // Universum: технические науки. – 2024. – No. 1-4(118). – P. 5-7.

31. Boiko, A. I. Mathematical modelling of transition of nozzles for liquid sprayer and generation of microclimate in the premises of greenhouses into various possible conditions / A. I. Boiko, V. M. Savchenko, V. V. Krot // Engineering of Nature Management. – 2017. – No. 2(8). – P. 11-14.

32. Бондарев, Н. С. Цифровое управление тепличным овощеводством / Н. С. Бондарев, Г. С. Бондарева // Инновационная деятельность. – 2020. – № 2(53). – С. 26-33.

33. Модель биотехнической системы, как объекта управления / Т. А. Фролова, В. О. Лычагина, И. А. Шаталова, Е. С. Ширкина // Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и робототехнические комплексы - Биомедсистемы-2023 : Сборник трудов XXXVI Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов, Рязань, 06–08 декабря 2023 года. – Рязань: ИП Коняхин А.В. (BookJet), 2023. – С. 147-150.

34. Патент № 2616396 C Российская Федерация, МПК A01G 31/02, A01G 9/22, F03D 9/20. Комплекс для производства растительной продукции : № 2015140740 : заявл. 24.09.2015 : опубл. 14.04.2017 / Э. О. Фенюк, Г. Р. Багаутдинова ; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория "Строй-Энерго".

35. Харин, А. Д. Система управления климатом в современных теплицах / А. Д. Харин // Электротехнологии АПК 2024 : сборник тезисов VI ежегодной студенческой научно-технической конференции, Новосибирск, 22 апреля – 24 2024 года. – Новосибирск: ИЦ НГАУ «Золотой колос», 2024. – С. 82.

Войти или Создать
* Забыли пароль?