Ученые ТПУ разработали инновационные светильники для теплиц. Система уникальна своей энергоемкостью и компактностью, что делает ее более эффективной. Она состоит из трех элементов: облучатель, блок управления и датчики обратной связи, сообщает Инновационный портал Томской области.
«Мы ставили перед собой задачу уменьшить габариты светильника, при этом увеличив мощность. В итоге получили компактный светильник на 145 ватт, который состоит из двух симметричных модулей. За счет небольшого расстояния между ними возникают естественные конвекционные потоки воздуха, что обеспечивает хороший теплоотвод. В традиционных теплицах светильники используют для досветки, поэтому они не должны затенять солнце. Существующие светильники — большие, прямоугольные или квадратные — затеняют солнечное освещение на 10–15 процентов. Мы снизили затенение на 10 процентов», — рассказал представитель разработчиков Сергей Туранов.
Автоматизированная система подбирает спектрально-энергетические характеристики для каждого растения. Датчики анализируют солнечную радиацию и включают красное, синее, зеленое или все типы облучения на нужную мощность. Норму света в зависимости от сезона задают в блоке управления.
«Согласно расчетам, мы снижаем энергозатраты на освещение более чем в два с половиной раза. Единственное, что сейчас смущает, — это стоимость и окупаемость проекта. За счет оптимизации параметров светильника, подбора эффективных комплектующих и сокращения количества металла мы снижаем срок окупаемости самих модулей. Пока она выше, чем у традиционных светильников, но по сравнению с аналогичными светодиодными облучателями наши дешевле», — добавил Сергей Туранов.
Ученые пытались внедрить систему в реальных теплицах, но результатам, полученным в лаборатории, никто не верил, фермеры хотели гарантий, масштабного эксперимента. Крупные теплицы тоже отказали: ради эксперимента им пришлось бы останавливать часть производства и, возможно, нести убытки. Поэтому томичи решили построить свой испытательный полигон.
Строить ради одних светильников теплицу нерационально, подумали они и проанализировали разработки в области агрохозяйства, которые есть в вузе. Так в теплице появился биореактор, который генерирует водоросль хлореллу, большая солнечная батарея, биогазовая установка и роботизированные комплексы.
В готовой теплице установили систему гидропоники с капельным поливом и подключили ее к блоку управления. Полив происходит автоматически, норму вносят в систему вручную, но это ненадолго. В планах — установить датчики, которые будут определять влажность субстрата, время и необходимое количество воды для полива.
Сама конструкция теплицы стандартная, стенки состоят из двойной светостабилизированной пленки, между слоями которой нагнетается воздух. Необходимо посмотреть, как материал будет выдерживать сибирские условия. Если пленка покажет себя хорошо, то создатели вместе с партнерами из ТГУ и ТГПУ начнут работать со светокорректирующими пленками.
Конечная цель проекта — создать автономный комплекс, который будет продуктивно использовать ресурсы и не просто не производить отходов, но утилизировать их.
Теплом и удобрениями теплицу обеспечит биогазовая установка, которая работает на отходах животноводства. В основном реакторе отходы нагревают и выделяют из них газ для отопления. Остаток пойдет на биологическое удобрение. После выделения газа в субстрате не остается патогенных микроорганизмов — только соли калия и натрия, как в любом удобрении, которое мы покупаем в супермаркете.
«Подобные установки используются в московских очистных сооружениях для сточных вод. При стандартной схеме для получения газа необходимо удерживать субстрат в реакторе до сорока суток. Мы усовершенствовали установку за счет электростимуляции метаногенеза, время удержания в результате сократилось в четыре раза. Мы ожидаем, что установка будет давать до 10 кубометров газа ежесуточно, этого хватит для отопления теплицы даже в самые морозные дни», — рассказал директор Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Алексей Яковлев.
Благодаря комплексу технологий, в которые входят в том числе светодиодные светильники, теплица может производить не только урожай свежих овощей, но и суперфуд-напиток — суспензию, обогащенную хлореллой, которая культивируется с помощью специального реактора.
Чтобы культивировать хлореллу, коллектив разработчиков создал установку, которая обогащает воду питательными элементами и углекислым газом. Эксперименты со светодиодами продолжаются до сих пор: ученые подбирают оптимальные спектрально-энергетические параметры облучения для культивирования водоросли.
Хлорелла содержит огромное количество белка, но при изменении питательной среды в реакторе может быть обогащена углеводами или липидами. В жидком виде хлорелла содержит более 300 микроэлементов и обладает детокс-характеристиками.
«Сейчас мы работаем с томскими фермерами и хозяйствами и предлагаем напиток из хлореллы для животных. Эксперименты показали, что телята, которые пьют хлореллу, прибавляют в весе и демонстрируют хорошие показатели при анализе крови. В дальнейшем мы хотим предложить хлореллу в качестве напитка и пищевой добавки для людей, в жидком виде водоросль сохраняет больше микроэлементов и, соответственно, более полезна. В России к водоросли пока относятся с недоверием, хотя во всем мире это распространенная пищевая добавка и основа для косметических средств. Мы предполагаем вывести ее на рынок после масштабных экспериментов, которые наглядно покажут пользу напитка», — рассказала инженер-исследователь Инженерной школы новых производственных технологий Оксана Трофимчук.
Огурцы можно выращивать в умных теплицах, но для некоторых культур необходимы целые умные поля. Коллектив разработчиков из ТПУ работает над роботом, который избавит картофельные плантации от колорадского жука.
Группа компаний Cognitive Technologies разработала систему автоматического вождения на базе искусственного интеллекта для установки тракторов и комбайнов. В комплекс входят система искусственного интеллекта, видеокамера и вычислитель. Разработчики обучили нейронную сеть распознавать объекты и ситуации, с которыми умный комбайн может столкнуться в поле. ИИ умеет различать разные типы посадки и границы, что позволит комбайну работать с разными сельскохозяйственными культурами.
В результате сотрудничества Томской области и компании Cognitive Technologies в рамках форума U-NOVUS проект получил новый импульс. Томские компании подписали соглашение с Cognitive Technologies о внедрении робототехнических комплексов точного земледелия с элементами искусственного интеллекта.
Умные комбайны выйдут на поля уже в сентябре этого года, порядка шести сельхозпроизводителей решились протестировать современные технологии на своих площадках.
Источник - https://mirfermera.ru
Оценил 1 человек
1 кармы