Разработка систем высокоадаптивного досвечивания зеленых культур в контролируемых условиях

Представлены разработки адаптивной системы досвечивания растений в биотехнологической установке. Проведен анализ результатов исследований, позволяющий судить об эффективности светодиодного освещения в области досвечивания растений.

Ключевые слова: адаптивная система досвечивания, биотехнологическая установка, энергоэффективность, светодиод, драйвер.

Зеленные культуры, особенно при выращивании в условиях закрытого грунта, очень чувствительны к параметрам освещения, а именно к интенсивности светового потока и его спектру [1].

Для создания оптимальных условий для роста и развития растений необходимо обеспечить оптимальные условия по освещенности [2].

Создание необходимой величины светового потока не представляет сложности, с технической точки зрения, тогда как регулирование спектра и его изменения — непростая задача [3].

Для достижения оптимальной эффективности роста растений зеленных культур необходимо чтобы спектр светового потока был оптимальным для конкретной культуры. К тому же, в различные фазы роста растениям необходим различный спектр света, также желательно, чтобы спектр менялся в течении суток, имитируя изменение спектра естественного солнечного света [4, 5].

В связи с этим задачей разработки и исследований являлось повышение эффективность выращивания зеленных культур в биотехнологической установке, посредствам разработки адаптивной системы досвечивания растений [6].

Для этого нами спроектирована принципиальная схема регулирования представленная на рис. 1.

Светодиодное освещение считается одним из самых «пра- вильных» вариантов досвечивания растений, что определяется рядом его характерных особенностей [7, 8]:

– излучение в двух важнейших для растений спектрах — синем и красном, которые можно использовать по отдельности или совме- щать;

– минимальное потребление электроэнергии;

– легкость монтажа, неприхотливость в эксплуатации;

– доступная стоимость.

Для обоснования светотехнических характеристик предлагаемых источников света были проведены исследования их спектрального состава. Результаты исследования светотехнических характеристик представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Диаграмма цветности светодиодного фитосветильника

Изменение спектрального состава света производится с помощью электрической схемы — драйвера. Он управляет током светодиодов, излучающих тот или иной спектр свечения.

Общий вид биотехнологической установки с предлагаемой системой досвечивания представлен на рисунке 3.

Новизна системы досвечивания заключается в возможности ее автоматической адаптации под требования конкретной выращиваемой культуры.

Адаптивная система автоматизировано (по программе) регулирует освещенность, спектральный состав света, продолжительность освещения, время начала и окончания циклов досвечивания.

Рис. 3. Общий вид биотехнологической установки с предлагаемой системой досвечивания

Она обладает следующими преимуществами:

– позволяет менять спектр светового потока, как в течение суток, подстраиваясь под естественные ритмы солнечного света, так и под конкретную культуру. Так как требования по спектральному составу света для каждой культуры различный.

– дает возможность автоматизированного управления системой досвечивания позволяет менять спектральный состав и интенсив- ность освещения автоматически снижая трудозатраты.

Литература:

1. Васильев, С. И. Электромагнитная стимуляция растений в условиях защищенного грунта / С. И. Васильев, С. В. Федоров // Вклад молодых ученых в аграрную науку: мат. Международной науч.-практ. конф. — Кинель: РИЦ СГСХА, 2016. — С. 341–343.
2. Федоров, С. В. Электромагнитная стимуляция семян перед посевом / С. В. Федоров, С. И. Васильев // Вклад молодых ученых в аграрную науку: мат. Международной науч.-практ. конф. — Кинель: РИЦ СГСХА, 2016. — С. 343–345.
3. Моргунов, Д. Н. Исследование спектральных характеристик электрических источников света / Д. Н. Моргунов, С. И. Васильев // Вестник аграрной науки Дона. — 2017. — № 38. — С. 5–13.
4. Крючин, Н. П. Применение электрического поля для совершенствования процесса дозирования трудносыпучих семян / Н. П. Крючин, С. И. Васильев, А. Н. Крючин // Аграрная наука — сельскому хозяйству: сб. ст. VI Международной науч.-практ. конф. В 3-х кн. — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2011. — Кн. 3. — С. 56–59.
5. Васильев, С. И. Новые направления развития методики комплексного измерения твердости и влажности почвы // Достижения науки агропромышленному комплексу: сб. науч. тр. — Самара: РИЦ СГСХА, 2013. — С. 59–62.
6. Васильев, С. И. СВЧ-влагомер / С. И. Васильев, С. С. Нугманов, Т. С. Гриднева // Сельский механизатор. — 2014. — № 10. — С. 28–29.
7. Сыркин, В. А. Обоснование частоты вращения ротора радиальной электрифицированной медогонки с горизонтальной осью вращения / В. А. Сыркин, С. И. Васильев // Известия Самарской ГСХА. — Самара: РИЦ СГСХА, 2016. — С. 51–54.