Энергосберегающая технология облучения растений с использованием цифровых инженерных решений

Отметили, что при выращивании сельскохозяйственных культур в защищенном грунте затраты на электронергию составляют около 20 процентов себестоимости продукции растениеводства. Определению эффективного спектра излучения для конкретных культур посвящены многие исследования. Вместе с тем, учитывая световую и темновую стадии фотосинтеза, можно предложить энергосберегающий импульсный режим облучения, сохраняющий продуктивность растений и не уменьшающий срок службы светодиодных облучательных установок (LED ОУ). (Цель исследования) Разработать цифровые инженерно-технические решения для реализации энергосберегающей технологии облучения растений RGB светодиодными облучательными установками. (Материалы и методы) Разработана автоматизированная цифровая система управления RGB LED светодиодных облучателей. Длительность светового импульса и темнового периода в режиме реального времени задается по беспроводной связи Bluetooth с подключением к микроконтроллеру модуля Bluetooth HC-05 и управляется через мобильное приложение Bluetooth Electronics. Используется язык программирования C++. (Результаты и обсуждение) Эксперименты показали, что самое быстрое развитие растений наблюдалось в режиме длительности импульса света 1 секунда и паузы 0,5 секунды. Эффект подтверждается разницей по сравнению с контролем (100 процентов) площади листьев в конце и в начале эксперимента (приблизительно 108 процентов). Потребленная электроэнергия при работе RGB LED светодиодных облучателей по 16 часов в энергосберегающем режиме составит около 78 процентов от контрольного значения, принятого за 100 процентов. (Выводы) Разработанные цифровые инженерно-технические решения для реализации энергосберегающей технологии облучения растений в RGB LED установках позволяют экономить электроэнергию при сохранении продуктивности растений.

1. Минеев В.В., Елкин О.В., Алейников А.Ф. и др. Разработка устройства для диагностики пятнистостей земляники садовой // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2024. Т. 54. N10(311). С. 128-140. DOI: 10.26898/0370-8799-2024-10-13.

2. Драгавцев В.А. Как «устроены» признаки продуктивности растений и почему России необходим селекционный фитотрон // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2018. N72. С. 134-141. DOI: 10.21515/1999-1703-72-134-141.

3. Судаченко В.Н., Мишанов А.П., Маркова А.Е., Колянова Т.В. Методика выбора технологического оборудования для производства рассады овощных культур в интенсивной светокультуре // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2012. N83. С. 52-60. EDN: TFSFTD.

4. Ноздрина Т.А. Применение источников излучения для выращивания растений в домашних условиях // Наука без границ. 2017. N4(9). С. 140-143. EDN: YLOHLH.

5. Кондратьева Н.П., Большин Р.Г., Краснолуцкая М.Г. и др. Влияния спектра LED-облучательной установки с RGB-светодиодами на рост зеленого корма // Вестник НГИЭИ. 2025. N5(168). С. 17-28. DOI: 10.24412/2227-9407-2025-5-17-28.

6. Дорохов А.С., Пыльнев В.В., Семенова Н.А. и др. Влияние спектрального состава света на накопление фотосинтетических пигментов и урожайность зерновых культур при выращивании в контролируемых условиях // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2023. Т. 16. N3(78). С. 29-41. DOI: 10.53914/issn2071-2243_2023_3_29.

7. Попов М.В., Бакиров С.М., Широбокова Т.А. и др. Совершенствование теории светотехнического расчета для сельскохозяйственного производства // Аграрный научный журнал. 2024. N7. С. 125-131. DOI: 10.28983/asj.y2024i7pp125-131.

8. Юферев Л.Ю. Энергосберегающее освещение сельско­хозяйственных помещений и расчет его параметров // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15. N3. С. 28-34. DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-3-28-34.

9. Кондратьева М.Г. Обоснование энергосберегающего режима облучения растений // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. N4(41). С. 41-44. EDN: THNDMF.

10. Кондратьева Н.П., Большин Р.Г., Краснолуцкая М.Г. и др. Использование сквозных цифровых технологий с элементами нейросети/искусственного интеллекта в современном производстве // Тенденции развития науки и образования. 2024. N112-6. С. 91-94. DOI: 10.18411/trnio-08-2024-305.

11. Большин Р.Г. Ресурсосберегающая и энергоэффективная система облучения гидропонных теплиц // Вестник НГИЭИ. 2024. N9(160). С. 40-51. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-9-40-51.

12. Кондратьева Н.П., Корепанов Р.И., Ильясов И.Р. и др. Эффективность микропроцессорной системы автоматического управления работой светодиодных облучательных установок // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. N3. С. 32-37. DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-3-32-37.

13. Кондратьева Н.П., Шогенов Ю.Х., Зиганшин Б.Г., Ахатов Р.З. Использование цифровых технологий для эффективного управления электротехнологическими облучательными установками // Техника и оборудование для села. 2022. N4(298). С. 40-43. DOI: 10.33267/2072-9642-2022-4-40-43.

14. Kondrateva N.P., Akhatov R.Z., Bolshin R.G. et al. Digital automation of energy-efficient in vitro irradiation of orchard plum micro cuttings. Light & Engineering. 2023. Vol. 31. N6. 57-64. DOI: 10.33383/2023-019.

15. Ovchukova S.A., Kondratieva N.P., Kovalenko O.Y. Energy saving in lighting technologies of agricultural production. Light & Engineering. 2021. Vol. 29. N2. 21-25. DOI: 10.33383/2020-039.

16. Долгих П.П., Трепуз С.В., Град Э.Я. и др. Влияние параметров электротехнологического облучения на эффективность выращивания различных сортов салата // Успехи современного естествознания. 2024. N4. С. 8-14. DOI: 10.17513/use.38242.

17. Kudrin A.V., Zholaushin D.Zh., Kantarbayeva E.Ye., Baiseit G.A. Microclonal propagation of grain legume crops in vitro conditions. Вulletin of the M. Kozybayev NKU. 2024. N4(64). 135-140. DOI: 10.54596/2958-0048-2024-4-135-140.

18. Васильков А.Ю., Повод У.Д. Регуляция роста и развития растений при микроклональном размножении оздоровленных растений // Forcipe. 2023. Т. 6. NS2. С. 582. EDN: CKBDKI.

19. Кутырёв А.И., Хорт Д.О., Филиппов Р.А., Ценч Ю.С. Магнитно-импульсная обработка семян земляники садовой // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N5. С. 9-15. DOI: 10.22314/2073-7599-2017-5-9-15.

20. Мазитов Н.К., Шогенов Ю.Х., Ценч Ю.С. Сельскохозяйственная техника: решения и перспективы // Вестник ВИЭСХ. 2018. N3 (32). С. 94-100. EDN: YLWHAL.

21. Баранова И.А., Кондратьева Н.П., Батурин А.И., Батурина К.А. Сравнение влияния различных режимов облучения на увеличение площади листьев меристемных растений статистическими методами // Вестник НГИЭИ. 2022. N5(132). С. 55-64. DOI: 10.24412/2227-9407-2022-5-55-64.

22. Подживотов Н.Ю. Оценка результатов испытаний с помощью однофакторного дисперсионного анализа // Труды ВИАМ. 2022. N8(114). С. 141-152. DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-8-141-152.

23. Загуменный Р.А., Николаева А.В., Панченко М.М. Влияние интенсивности освещения на всхожесть семян Psidium guajava L. в оранжерейном комплексе Донецкого ботанического сада // Промышленная ботаника. 2024. Т. 24. N4. С. 57-62. DOI: 10.5281/zenodo.14638307.