Способ выращивания растений

 

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в 4 А 01 б 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ;Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4085519/30-15 (22) 05.05.86 (46) 30.03.88. Бюл. ¹ 12 (71) Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) А. И. Мартыненко, И. П. Масло, В. И. Мищенко, В. E. Начинкин и В. М. Федоров (53) 632.151 (088.8) (56) Чудновский А. Ф. и др. Кибернетика в сельском хозяйстве. Л.: Колос, 1965, с. 82—

86.

„„SU„„1384270 А1 (54) (57) СПОСОБ ВЫРАШИВАНИЯ РАСТЕНИЙ, включающий периодический полив и измерение физиологической реакции уменьшения тургоресцентности по листьям интактных растений, по которому определяют момент полива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения времени полива, под листьями интактных растений устанавливают бесконтактные электромагнитные преобразователи зазора и по достоверному изменению выходного сигнала бесконтактного электромагнитного преобразователя зазора определяют момент полива.

1384270

Изобретение относится к сельскому хозяйству, предназначено для автоматизации процесса полива растений и может быть использовано при выращивании растений в теплица х.

Целью изобретения является повышение точности определения времени полива.

11а фиг. 1 изображен участок растения с местом крепления емкостного датчика; на фиг. 2 — вариант использования акустического датчика зазора, Сущность предложенного способа заключается в том, что под листьями интактных растений устанавливают бесконтактные электромагнитные преобразователи зазора, по достоверному увеличению выходного сигнала бесконтактного электромагнитного преобразователя зазора определяют момент полива и производят периодический полив растений.

Зазор между листом и пластиной датчика зависит от тургоресцентности (водного потенциала) черешка листа растения. Уменьшение свободной влаги в растении приводит к уменьшению водного потенциала черешка, опусканию листа растения и уменьшению зазора.

На изменение зазора, кроме тургоресцентности, влияет также ряд случайных факторов (ветер, рост, движение растения и т. п.). Для исключения ложного срабатывания системы включения полива из-за влияния случайных факторов информацию об изменении зазора снимают одновременно с нескольких растений и непрерывно обрабатывают методами статистики.

Статистическая обработка позволяет опре делить среднее значение измеряемого выходного сигнала с датчиков, а также ошибку среднего, вызванную случайными колебаниями зазора.

После каждого полива при 100О-ной влагообеспеченности выходные сигналы датчиков компенсируются до нуля и регистрируется ошибка среднего. Это позволяет вычислить наименьшую существенную разность (HCP), которая служит главным критерием достоверного различия двух среднеарифметических значений случайного процесса.

Непрерывное измерение среднеарифметического значения сигналов нескольких датчиков и сравнение его с вычисленным значением HCP позволяет зарегистрировать момент достоверного уменьшения выходного

-сигнала.

Статистическую обработку выходных сигналов датчиков проводят арифметико-логическим устройством по следующему алгоритму.

Вычисляется среднеарифметическое значение выходного сигнала с датчиков по формуле где n — число датчиков.

Вычисляется ошибка среднего в точках

t;=mAt, где т=0,1,2...К1К+1,...;

At — интервал дискретизации, по формуле (3) HCP=Sp t, 15 где Sð= 2S средняя ошибка разности; — .критерий Стьюдента.

Вычисленное значение HCP заносится в память.

Вычисляют разницы среднеарифметических значений, измеренных в i-й (U ) и нулевой (Uo) точках. Условие достоверного уменьшения выходного сигнала

U< Uð) ÎНСР, (4) 25 Выполнение условия (4) служит сигналом к включению системы автоматического полива растений.

Пример I. Использование емкостного параметрического преобразователя.

Конструктивно датчик представляет со30 бой металлическую пластину 1, соединенную клеммой 2 с источником питания высокой частоты. Благодаря жесткой фиксации датчика относительно земли пластину 1 можно считать неподвижной обкладкой конденсатора. Функцию второй, подвижной обкладки

35 конденсатора выполняет лист 3 растения.

Лист 3 и установленную под ним пластину 1 датчика с достаточной точностью можно считать плоским конденсатором.

Изменение зазора на йН приводит к из40 менению емкости датчика на величину ЬС (5) ЛС= ЬН.

Н

При малых перемещениях листа статическая характеристика емкостного датчика с

45 имеющимся зазором линейна.

Для увеличения чувствительности емкостного датчика зазора использован источник питания высокой частоты (6 МГц). Линейные размеры пластины датчика 600Х

X400>(1 мм, материал — медь.

50 Пример 2. Использование акустического преобразователя зазора.

Датчик зазора (фиг. 2) основан на принципе измерения времени прохождения отраженного от объекта сигнала. Он состоит из излучателя 4 и приемника 5 отраженной

55 волны. Объект измерении — лист 3 растения.

Обычно используют акустические колебания повышенной частоты (ультразвуковые) S Q —— (2) и (n — 1)

Для заданного уровня доверительной вероятности вычисляют HCP по формуле

1384270

Время

30 .с

60 с

-0,1

-0,2

-0,2

90 с — 0,1

120 с

-0,1

-0,3

150 с — 0,1

-0,3

180 с

210 с

240 с

270 с

300 с

-0,1 — 0,2

-0,2 — 0,1

-0,2

-0,3

-0,3

-0,3

-0,1

-О, 23

-0,2

-0,4

-0,1

-О, 23

-2,5

-3,5

-2,7

0,62

1 ч

-2,5 — 3,5

2 ч — 1,5

-2,5

0,82

3 ч

-О, 83

-0,83

+1,5

1,84

4-ч

-0,5

0,85

-1,0

5 ч

0,81 или электромагнитные колебания в диапазоне частот 0,1 †7 Г Гц. В качестве излучателей и приемников используют магнитострикционные или пьезоэлектрические вибраторы. Магнитострикционный вибратор сос- 5 тоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, обладающего большой магнитострикцией (способностью изменять свои размеры при изменении магнитной индукции).

При питании обмотки переменным током частотой f сердечник совершает продольные колебания с удвоенной частотой 2f, которые переходят в воздух, отражаются от объекта и воспринимаются приемником через время

At. Величина, зазора определяется из зависимости 15

H= — ——

CAt sinu

1 (6) где с=3,3. 10 м/с. . Пример 8. Использование данного способа при выращивании огурцов сорта «Эстафета» в теплице с использованием емкостного датчика.

Огурцы в возрасте 60 дней выращивались на минеральной вате при 24 С, влажности воздуха 55%.

Выбирают три растения в разных точках теплицы, удаленных на 3 — 4 м от электрооборудования (во избежание сетевых наводок).

Пластину емкостного датчика зазора укрепляют на жестком штативе с тремя степенями свободы и подводят снизу к одному из листьев среднего яруса. Двумя степенями свободы ориентируют пластину перпендикулярно стеблю. Вертикальным винтом устанавливают рабочий зазор Н=20 мм.

Такую же операцию проводят с двумя аналогичными емкостными датчиками, устанавливая их под листьями двух других растений.

Установку рабочего зазора производят непосредственно после полива, в условиях полной (100%-ной) влагообеспеченности.

Сигналы с датчиков компенсируют (устанавливают равным нулю) и подают на арифметико-логическое устройство.

Интервал дискретизации выбирают равным 30 с.

В таблице приведены значения статистических характеристик U и S„- (мВ), вычисленных по выходным сигналам датчиков с интервалом в 1 ч.

+0,03

+О, 03

-0,1

-О, 13 — 0,16

-О, 16

-О, 13

1384270

Г C

2 3 — 1, 67. — 2,33

1,43 — 3,5 — 1,5

6 ч

-4,5

-0,5

1,7

7 ч

-1,0

1,47

-2,5 — 1,5

8 ч — 2,5

1,87 — 0,5

9 ч — 1,67

2,25

-3,0

+1,5

-3,5

10 ч

-2,5

1,5

-3,5

11 ч

1,08 — 3,5 — 1,5

12 ч

1,47

-2 — 4,5

-5,5

13 ч

1,03 — 0,2

-1,5

14 ч

U — Uo=3,2= HCP

Для доверительной вероятности P=0,95 критерий существенности разности (критерий Стьюдента) to,oo=2,0.

Наименьшая существенная разность определяют по результатам 4 ч измерений.

S„= — 1,14;

Sp=+2 Sg= 1,414Х 1,14= 1,6;

НСР=Яр to,os= 1,6X2,0=3,2.

В течение 12 ч после полива U; — Uo( (НСР. Через 13 ч после полива выходной сигнал достоверно уменьшился

U; — Uo=H) HCP.

Продолжение таблицы

4 (5 I 6

Достоверное (с вероятностью р=0,95) уменьшение выходного сигнала было зафиксировано в 12 ч 36 мин. В это время логическое устройство включает систему автоматического полива растений.

Полив в соответствии с потребностями растений позволил повысить урожайность огурцов на 3,8 кг/м (12%) по сравнению с известным способом.

Таким образом достигается повышение урожайности путем повышения точности определения времени полива, 1384270

Составитель Г. Шарков

Редактор Н. Швыдкая Техред И. Верес Корректор И.Муска

Заказ 1101/3 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4