vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2018-12-3-32-37vimjour-249Research ArticleНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕNEW TECHNICS AND TECHNOLOGOESЭффективность микропроцессорной системы автоматического управления работой светодиодных облучательных установокThe Efficiency of Automated Control Microprocessor Systems for LED Irradiation InstallationsКондратьеваН. П.KondratievaN. P.

доктор технических наук

Dr.Sc. (Eng), Professor, Head of the Department

aep_isha@mail.ruКорепановР. И.KorepanovR. I.

аспирант

Postgraduate Student

ИльясовИ. Р.IlyasovI. R.

аспирант

Postgraduate Student

БольшинР. Г.BolshinR. G.

кандидат технических наук, преподаватель

Ph.D. ( Eng), High School Teacher

КраснолуцкаяМ. Г.KrasnolutskayaM. G.

преподаватель

High School Teacher

СомоваЕ. Н.SomovaYe. N.

старший научный сотрудник

Senior Research Associate

МарковаМ. Г.MarkovaM. G.

научный сотрудник

Research Associate

Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, г. ИжевскРоссияIzhevsk State Agricultural Academy, IzhevskRussian FederationУдмуртский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, г. ИжевскРоссияUdmurt Scientific Research Institute for Agriculture, IzhevskRussian Federation2018260720181233237Copyright © Кондратьева Н.П., Корепанов Р.И., Ильясов И.Р., Большин Р.Г., Краснолуцкая М.Г., Сомова Е.Н., Маркова М.Г., 20182018Кондратьева Н.П., Корепанов Р.И., Ильясов И.Р., Большин Р.Г., Краснолуцкая М.Г., Сомова Е.Н., Маркова М.Г.Kondratieva N.P., Korepanov R.I., Ilyasov I.R., Bolshin R.G., Krasnolutskaya M.G., Somova Y.N., Markova M.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/249

На продуктивность сельскохозяйственных культур существенно влияет доза оптического излучения. Так, южные культуры не успевают вызревать в условиях умеренного климата по причине уменьшения светового дня. Для защищенного грунта из-­за низкой облученности и короткой продолжительности светового дня в осенне-­зимние месяцы выращивание полноценных растений возможно только с применением источников искусственного излучения. Применение светодиодных (LED) фитоустановок позволяет смоделировать спектр любой географической зоны и с помощью микропроцессорных систем автоматического управления установить требуемую дозу оптического излучения. (Цель исследования) Обосновать на примере меристемных растений винограда эффективность применения светодиодной фитоустановки и ее влияние на прирост площади листовой поверхности; разработать разноцветные светодиодные фитоустановки; предложить новые технические решения для повышения эффективности микропроцессорной системы автоматического управления работой LED­-фитоустановок. (Материалы и методы) Провели эксперименты на меристемных растениях винограда сорта РФ-­48 (in vitro) на этапах их укоренения и адаптации. Для получения результатов использовали оборудование: светодиодный фитооблучатель с меняющимся спектром с помощью микропроцессорной системы управления, «мигающий» светодиодный фитооблучатель, разноцветный фитооблучатель с добавлением УФ-­светодиодов. Создали на базе микроконтроллера Arduino uno микропроцессорную систему дозирования спектральных составляющих зоны ФАР для автоматического управления работой LED-­фитоустановки. (Результаты и обсуждение) Показали, что светодиодный облучатель с меняющимся спектральным составом, в сравнении с люминесцентным облучателем, на этапе укоренения микропобегов винограда способствует существенному увеличению площади листовой поверхности микрорастений при 100­процентном укоренении побегов. Мигающий фитооблучатель и фитооблучатель с УФ­светодиодами, в сравнении с люминесцентным, на этапе адаптации микрорастений винограда способствовали увеличению площади листовой поверхности растений, но несущественно. (Выводы) Подтверждена необходимость дальнейшего повышения эффективности микропроцессорной системы автоматического управления работой светодиодных облучательных установок.

Crop productivity is significantly affected by the dose of optical radiation. In particular, southern crops do not have enough time to ripen in a temperate climate because of decreased daylight duration. In conditions of protected soil due to low irradiance and a short daylight duration in autumn­-winter months, the cultivation of fully developed plants is possible only with the use of artificial radiation sources. The use of LED phytoinstallations with the help of microprocessor­based automatic control systems allows obtaining the required dose of optical radiation. (Purpose of research) To substantiate, as exemplified by meristematic grape plants, the effectiveness of LED phytoinstallations and their impact on the increase in the leaf surface area; to develop multi­colored LED phytoinstallations; to offer new technical solutions to improve the efficiency of the microprocessor system of automatic control of LED phytoinstallations. (Materials and methods) the authors have carried out experiments with meristematic grape plants of RF­48 variety (in vitro) at the stages of their rooting and adaptation. The following equipment has been used: LED phytoirradiator with a changing spectrum using a microprocessor control system, “blinking” led phytoirradiator, multi­colored phytoiradiator with the addition of UV LEDs. The authors have developed on the basis of microcontroller Arduino uno a microprocessor dispensing system of the spectral components of the areas of the photosynthetically active radiation to automatically control the operation of LED­based phytoinstallations. (Results and discussion) it has been shown that a LED irradiator with a changing spectral composition, as compared to a luminescent irradiator, at the stage of rooting of grape microsprouts contributes to a significant increase in the leaf surface area of microplants at 100 percent rooting of sprouts. The blinking phytoirradiator and the UV­LED phytoirradiator, as compared to the fluorescent ones, contributed to an insignificant increase in leaf area of plants at the adaptation stage of grape microplants. (Conclusions) The authors have confirmed the need to further improve the efficiency of the microprocessor­based automatic control system of LED irradiation installations.

светодиодные фитоустановкирастения in vitroмикропроцессорная система управлениясветодиодные лентыLED phytoinstallationsPlants in vitroMicroprocessor control systemLED stripsReferencesПронина И.Н., Матушкина О.В. Экономические аспекты использования клонального микроразмножения в системе производства посадочного материала плодовых и ягодных культур // Плодоводство и ягодоводство России. 2011. Т.26. С. 82­88.Pronina I.N., Matushkina O.V. Economic aspects of the use of clonal micropropagation in the production system of planting material of fruit and berry crops // Fruit growing and gourd cultivation of Russia. 2011; 26: 82-­88.Маркова М.Г. Сомова Е.Н. Приемы повышения укореняемости микропобегов земляники садовой в грунте NVITRO // Вестник Марийского государственного университета. Серия: Сельскохозяйственные науки. Экономические науки. 2017. Т. 3. N2 (10). С. 34 -39.Markova M.G., Somova E.N. Techniques to increase the rooting microgrooves of wild strawberry in the ground NVITRO // Bulletin of the Mari State University. Series: Agricultural sciences. Economic sciences. 2017; 2 (10): 34­-39.Тертышная Ю.В. Левина Н.С. Влияние спектрального состава света на развитие сельскохозяйственных культур // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. N5. С. 24­-29.Tertyshnaya Yu.V. Levina N.S. Vliyaniye spektral’nogo sostava sveta na razvitiye sel’skokhozyaystvennykh kul’tur [Influence of spectral composition of light on development of agricultural crops] // Sel’skokhozyaystvennyye mashiny i tekhnologii. 2016. N5: 24­-29.Тертышная Ю.В. Левина Н.С., Елизарова О.В. Воздействие ультрафиолетового излучения на всхожесть и ростовые процессы семян пшеницы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017.N2. С. 31-­36.Tertyshnaya Yu.V. Levina N.S., Yelizarova O.V. Vozdeystviye ul’trafioletovogo izlucheniya na vskhozhest’ i rostovyye protsessy semyan pshenitsy [Influence of ultraviolet radiation on the germination and growth processes of wheat seeds] // Sel’skokhozyaystvennyye mashiny i tekhnologii. 2017. N2: 31­-36.Мартиросян Ю.Ц., Полякова М.Н., Диловарова Т.А., Кособрюхов А.А. Фотосинтез и продуктивность растений картофеля в условиях различного спектрального облучения // Сельскохозяйственная биология. 2013. N1. С. 107-­112.Martirosyan Yu.Ts., Polyakova M.N., Dilovarova T.A., Kosobryukhov A.A. Fotosintez i produktivnost’ rasteniy kartofelya v usloviyakh razlichnogo spektral’nogo oblucheniya [Photosynthesis and the potato productivity under different spectral irradiation] // Sel’skokhozyaystvennaya biologiya. 2013. N1: 107­-112.Большин Р.Г., Ильясов И.Р., Кондратьева Н.П., Корепанов Р.И., Краснолуцкая М.Г., Литвинова В.М., Филатова О.М. Разработка микропроцессорной системы дозирования фотосинтетически активной радиации // Вестник НГИЭИ. 2017. N9 (76). С. 46-­56.Bolshin R.G., Ilyasov I.R., Kondratieva N.P., Korepanov R.I, Krasnolutskaya M.G., Litvinova V.M., Filatova O.M. Development of a microprocessor dosing system for photosynthetically active radiation // Bulletin of the NNIII. 2017; 9: 46­-56.Кондратьева Н.П., Большин Р.Г., Краснолуцкая М.Г Энергоэффективное энергосберегающие светодиодные облучательные установки // Вестник ВИЭСХ. 2016. N3 (24). С. 48­-53.Kondratieva N.P., Bolshin R.G., Krasnolutskaya M.G. Energy-­efficient energy-­saving LED irradiators // Vestnik VIESH. 2016; 3 (24): 48-­53.Ильясов И.Р. Повышение эффективности дозирования ФАР (фотосинтетически активной радиации) // Научные труды студентов Ижевской ГСХА ФГБОУ ВО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия». Ижевск, 2017. С. 212-­213.Il’yasov IR Increase in the effectiveness of dosing of PHAs (photosynthetically active radiation) / Ilyasov IR. // Scientific works of the students of the Izhevsk State Agricultural Academy of the Federal State Educational Establishment of the Russian Federation «Izhevsk State Agricultural Academy». Izhevsk, 2017: 212-­213.Кондратьева Н.Т., Владыкин И.Р., Баранова И.А., Большин Р.Г. Краснолуцкая М.Г., Энергосберегающие электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. N4(19). С. 11-­16.Kondrat’yeva N.T., Vladykin I.R., Baranova I.A., Bol’­shin R.G. Krasnolutskaya M.G., Energosberegayushchiye elektrotekhnologii i elektrooborudovaniye v sel’skom khozyaystve [Energy-­saving electrotechnologies and electrical equipment in agriculture] // Innovatsii v sel’skom khozyaystve. 2016. N4(19): 11­-16.Сомова Е.Н., Кондратьева Н.П., Большин Р.Г., Краснолуцкая М.Г., Корепанов Р.И., Ильясов И.Р., Литвинова В.М. Результаты опытов по дозированию фотосинтетически активной радиации микропроцессорной системой, управляющей работой LED фитоустановками // Вестник ВИЭСХ. 2017. N3 (28). С. 56­-64.Somova E.N., Kondratieva N.P., Bolshin R.G., Krasnolutskaya M.G., Korepanov R.I., Ilyasov I.R., Litvino­va V.M. Results of experiments on dosing photosynthetically active radiation by a microprocessor system controlling the operation of LED phyto-­plants // Vestnik VIESH. 2017; 3 (28): 56-­64.Ильясов И.Р. Разработка программного обеспечения для реализации режима облучения // Научные труды студентов Ижевской ГСХА Электронный ресурс. Ижевская государственная сельскохозяйственная академия. Ижевск, 2017. С. 490­-494.Ilyasov I.R. Development of software for the implementation of the irradiation regime // In the collection: Scientific works of students of the Izhevsk State Agricultural Academy. The electronic resource. Izhevsk State Agricultural Academy. Izhevsk, 2017: 490­494.Me Cree H.J., Joomis R.S. Photosynthsis in fluctuaning light. Ecology., 1969. V. 50. N3.Me Cree H.J., Joomis R.S. Photosynthsis in fluctuaning light // Ecology. 1969; 3: 50.Murashige T. Plant tissue an cell culture application to crop improvement. Prauge: Czechosl. Acad. Sci., 1984. 23-­32.Murashige T. Plant tissue an cell culture application to crop improvement. Prauge: Czechosl. Acad. Sci., 1984: 23­-32.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.