Том 33, № 4 (2023)

Введение. Реализация указа президента Российской Федерации, направленного на обеспечение продовольственной безопасности страны, требует индустриализации агропромышленного комплекса. Животноводство является сектором агропромышленного комплекса, образующим наибольшее количество отходов органического происхождения, являющихся потенциальными энергоносителями: подстилочный и бесподстилочный навоз, технологические стоки и т. п. Согласно данным Росстата и результатам исследований годовой объем навоза, образуемый от хозяйств, составляет порядка 43,3–45,1 млн тонн, при этом присутствует тренд роста. Используемый энергетический потенциал от всего объема не превышает 40 %. Повысить эффективность использования энергетического потенциала органических отходов животноводства возможно путем внедрения цифровизированных решений. Стратегическим инструментом, обеспечивающим эффективную индустриализацию отрасли, является внедрение прикладных программных продуктов, обеспечивающих рост экологического и энергетического эффектов.

Цель статьи. Контрфактуальная оценка эффективности модели обеззараживания свиного бесподстилочного навоза в активаторе обеззараживания.

Материалы и методы. Контрфактуальный анализ – инструмент формализации сложных, многофакторных процессов, обеспечивающий их последующую цифровизацию. Его суть заключается в «опросе» анализируемой модели, посредством которого определяются значения варьируемых переменных, обеспечивающие изменения и приводящие к отклонению отклика за пределы граничных условий при интерпретации. Преимуществом контрфактуального анализа является устойчивость и прозрачность модели к внешним воздействиям в ходе машинного обучения. Объектом исследования являлся свиной бесподстилочный навоз влажностью 88–98 %, предметом – контрфактуальный анализ зависимости числа колониеобразующих едениц общих колиформных бактерий (далее ‒ КОЕ ОКБ) от времени экспозиции в активаторе, концентрации активного хлора, массы рабочих тел, магнитной индукции, влажности бесподстилочного навоза.

Результаты исследования. Результаты контрфактуальной оценки и анализа с использованием языка программирования Python и среды PyCharm 2022.2 представлены в таблицах. Контрфактуальная оценка позволила выделить диапазоны варьирования факторов, использование которых способно представлять потенциал граничных условий при решении оптимизационной задачи. Ячейки данных значений выделены серо-голубым цветом. Наиболее предпочтительные диапазоны, основанные на контрфактуальной оценке, находятся в ячейках, выделенных зелёным цветом.

Обсуждение и заключение. Обоснована перспективность использования активного хлора в сочетании с воздействием шаровых ферромагнитных рабочих тел как активатора обеззараживания. На основании контрфактуальной оценки установлено, что наиболее значимыми факторами, определяющими эффективность обеззараживания свиного бесподстилочного навоза по числу КОЕ ОКБ, являются: магнитная индукция в рабочей зоне индуктора активатора, концентрация активного хлора, время экспозиции.

Введение. Аминокислотный состав комбикорма имеет огромное значение в кормлении всех видов животных. Недостаток той или иной аминокислоты ограничивает усвоение других аминокислот, в результате чего происходит чрезмерный расход комбикорма, ухудшается обмен веществ в организме животных, возрастает их восприимчивость к болезням. Использование зернового вороха пшеницы ранних фаз спелости как кормового сырья – перспективное направление развития кормовой базы, которое позволит получить сбалансированный по аминокислотному составу комбикорм с меньшим содержанием дорогостоящей рыбной муки – основного источника белка в комбикормах.

Цель статьи. Определить оптимальную стадию зерновых колосовых культур, при которой наблюдается высокое содержание белка и протеиногенных аминокислот. Предложенная технология и техническое средство ранней уборки зерновых колосовых культур позволит сократить агротехнологические сроки уборки, снизив потери от самоосыпания, и получить зерно повышенной питательной ценности.

Материалы и методы. Для исследования аминокислотного состава были взяты 4 образца зернового вороха: озимой пшеницы сорта «адмирал» и «лучезар», многолетней озимой пшеницы (трититригия) сорта «памяти Любимовой» и пырея сизого сорта «сова». Уборка пшеницы указанных сортов осуществлялась очесывающе-обмолачиваемым агрегатом в пяти фенологических стадиях (фазы роста представлены по шкале BBCH): 77 – поздняя молочная спелость, 83 – ранняя фаза восковой спелости, 87 – твердая восковая спелость, 89 – полное созревание, 92 – перезрелость.

Результаты исследования. Результаты изучения аминокислотного состава четырех образцов зернового вороха пшеницы показали высокое содержание практически всех исследуемых аминокислот в фазе твердой восковой спелости, за исключением показателей аспарагиновой кислоты и аспарагина, глутаминовой кислоты и глутамина, а также триптофана.

Обсуждение и заключение. Зерновой ворох пшеницы восковой спелости является перспективным зерновым сырьем для производства комбикормов. Он позволит уменьшить количество дорогих компонентов, например, рыбной муки.

Введение. Для повышения эффективности уборки сельскохозяйственных культур необходимо совершенствовать существующие рабочие органы косилок и жаток комбайнов, которые будут обеспечивать их универсальность и многофункциональность. Повышение энерговооруженности отрасли в существующих экономических и политических условиях может быть достигнуто применением принципов ресурсосбережения и использованием альтернативных конструкций косилок и жаток комбайнов. Существующие режущие аппараты этих сельскохозяйственных машин не обеспечивают одновременное срезание, сбор и измельчение стеблей кукурузы, подсолнечника, камыша, а также веток с целью дальнейшей заделки в почву или сбора массы для использования в животноводстве. Поэтому обоснование конструктивно-технологической схемы, определение параметров и режимов работы универсального срезающе-измельчающего аппарата является актуальным.

Цель статьи. Повышение эффективности среза и измельчения растений путем обоснования структурно-функциональной схемы агрегата, рациональных параметров и режимов работы режущего аппарата.

Материалы и методы. С позиции теории вероятностного подхода обоснована физическая суть показателя кинематического режима. Исследования проводились в лаборатории кафедры эксплуатации и технического сервиса и учебном парке Кубанского государственного аграрного университета.

Результаты исследования. Обоснована структурно-функциональная схема измельчающего агрегата с режущим аппаратом срезающе-измельчающего типа. Для принятых условий работы аппарата, с позиций вероятностного подхода к взаимодействию ножей со стеблестоем, обоснована физическая суть показателя кинематического режима, характеризующего интенсивность взаимодействия определенного количества ножей с растениями на корню и распределенным по площади с различной плотностью стеблестоем.

Обсуждение и заключение. Полученные данные необходимы для проектирования и конструирования универсальных машин нового типа, обеспечивающих не только срез, но и сбор резанных стеблей, измельчение, возможный сбор измельченной массы или разбрасывание по полю. В зависимости от частоты вращения шнекового рабочего органа и показателя кинематического режима мощность изменяется от 4,99 кВт до 11,02 кВт, производительность ‒ от 0,5 кг/с до 1,22 кг/с, а энергоемкость ‒ от 11,02 до 4,99 кВт·с/кг.

Введение. При одностадийном измельчении замороженного мясного сырья методом фрезерования возникает изменение температуры пограничного слоя, что приводит к пластичным деформациям сырья и увеличению размеров мясной стружки. Задача регулирования режимных параметров процесса резания сырья в зависимости от его температуры может быть решена путем компьютерного расчета прогноза температуры пограничного слоя мяса на несколько временных интервалов с использованием нечеткой логики.

Цель статьи. Разработка алгоритма гибридного управления одностадийным измельчением замороженного мясного сырья с использованием нечеткой и четкой математических моделей управления.

Материалы и методы. Объектом исследования является процесс измельчения замороженного блочного мяса (говядины) на лабораторной установке одностадийного измельчителя производительностью 400 кг/час. Для разработки нечеткой математической модели управления использовали алгоритм Э. Мамдани. Математическое моделирование осуществляли в среде MATLAB (пакет Fuzzy Logic Toolbox).

Результаты исследования. Разработана модель нечеткого управления работы интеллектуальной системы управления (ИСУ) при формировании задания на установление режимных параметров процесса измельчения сырья с применением адаптивного прогнозирования его температуры. Для этой модели сформировали функции принадлежности входной и выходной переменных, а также базу правил. Предложена функциональная схема температурного контроля, которая отражает структуру нечеткой модели управления одностадийным измельчением. К преимуществам такого контроля можно отнести то, что системе придается функция непрерывного автоматизированного контроля температурного режима измельчения сырья под управлением промышленного компьютера.

Обсуждение и заключение. Полученные результаты температурного контроля можно использовать для дальнейшей технологической обработки мяса. Используя информацию о температуре сырья, его химическом составе, система может реализовать оптимальное смешивание ингредиентов мясного фарша. Все указанные характеристики сырья искусственный интеллект рассчитывает без участия человека-оператора, что позволяет полностью автоматизировать технологическую обработку мяса с целью производства готовой продукции высокого качества.

Введение. Одним из ключевых факторов, влияющих на эффективное выращивание растений в теплицах, является освещение. В контексте этой задачи светодиодные фитооблучатели представляют собой перспективное решение, позволяющее точно регулировать параметры света, необходимые для оптимального фотосинтетического процесса.

Цель статьи. Разработать и исследовать светодиодный фитооблучатель с оптимальным спектром и интенсивностью света для обеспечения эффективного роста, развития и фотосинтеза растений в теплицах.

Материалы и методы. Разработка светодиодного фитооблучателя была выполнена в соответствии с нормативными стандартами, которые определяют основные требования в области светотехники для фитоосвещения: ГОСТ Р 57671-2017 и ГОСТ Р 58461-2019. Приведена последовательность этапов разработки, согласно которой осуществлялась разработка данного фитооблучателя.

Результаты исследования. В качестве источника излучения был выбран светодиод Full Spectrum-1 (Китай) с двумя выраженными максимумами излучения 440 нм и 642 нм. Для фитооблучателя был выбран прожекторный корпус, позволяющий точно направлять свет на растения, обеспечивая тем самым максимальную эффективность фотосинтеза и роста. Анализ результатов трассировки лучей в TracePro показал, что модель светодиодного фитооблучателя имеет светораспределение близкое к косинусному типу кривой силы света (далее – КСС). Энергетический поток излучения составил 4,14 Вт, фотосинтетический поток фотонов – 16,6 мкмоль/с.

Обсуждение и заключение. Разработанный светодиодный фитооблучатель имеет величину фотосинтетического потока фотонов, равную 16,2 мкмоль/с при потребляемой мощности 8,8 Вт. Фотосинтетическая эффективность фитооблучателя составила 1,84 мкмоль/Дж. Таким образом, данный фитооблучатель возможно использовать для эффективного процесса выращивания растений в теплицах, обеспечивая оптимальные условия освещения и способствуя повышению урожайности и качества сельскохозяйственных культур.