Методика та результати лабораторних випробувань комп’ютеризованого вимірювача вологості тепличних ґрунтів

Іван Сергійович Лактіонов, Олександр Володимирович Вовна, Владислав Андрійович Лебедєв

Анотація


Вирішення науково-практичних задач розробки та дослідження методик комп’ютеризованих лабораторних випробувань технічних засобів неруйнівного вимірювального контролю вологості тепличних ґрунтів є обов’язковою умовою задля обґрунтування наукових засад щодо впровадження прогресивних технологій моніторингу та керування параметрами мікроклімату промислових теплиць з метою підвищення показників темпів, обсягів та якості виробництва тепличної овочевої та овочево-розсадної продукції.
Проведено дослідження з розробки методики лабораторних випробувань комп’ютеризованого вимірювача вологості тепличних ґрунтів із використанням сучасних мікропроцесорних та інфокомунікаційних технологій, а також із урахуванням реальних технологічних умов вирощування тепличних культур. У результаті проведених досліджень було розроблено апаратно-програмну реалізацію комп’ютеризованого вимірювача вологості тепличних ґрунтів, яка має модульну структуру. Випробувано розроблений вимірювач у лабораторних умовах та отримано його характеристику перетворення при обліку фактору пористості аерації ґрунту. Оцінено динамічні характеристики процесу вимірювального контролю вологості тепличних ґрунтів. Обґрунтовано пріоритетні напрямки подальших досліджень комп’ютеризованого вимірювача вологості тепличних ґрунтів.
Доведено, що отримані результати досліджень є науково-практичною основою задля проведення подальших пріоритетних досліджень із впровадження розробленого вимірювача в реальні виробничі умови вирощування культур на захищеному ґрунті.

Ключові слова


вологість; ґрунт; теплиця; комп’ютеризований вимірювач; методика

Повний текст:

PDF

Посилання


VNTP APK–19–07. (2007), Teplychni i oranzhereini pidpryiemstva. Sporudy zakhyshchenoho hruntu dlia fermerskykh (selianskykh) hospodarstv: Vidomchi normy tekhnolohichnoho proektuvannia, KhIK, Kyi'v, 140 p.

Good agricultural practices for greenhouse vegetable crops. Principles for Mediterranean climate areas (2013), Rome, FAO, 640 p.

Laktionov, I.S., Vovna, O.V. and Zori A.A. (2016), Kompiuteryzovani vymiriuvachi kompleksu fizychnykh parametriv gruntiv ta mikroklimatu promyslovykh teplyts, monohrafiia, DVNZ «DonNTU», Pokrovs'k, 212 p.

Laktionov, I., Vovna, O. and Zori, A. (2017), «Concept of low cost computerized measuring system for microclimate parameters of greenhouses», Bulgarian Journal of Agricultural Science, Vol. 23, No. 4, pp. 668–673.

Laktionov, I.S., Vovna, O.V. and Zori, A.A. (2017), «Planning of remote experimental research on effects of greenhouse microclimate parameters on vegetable crop-producing», International Journal On Smart Sensing and Intelligent Systems, Vol. 10 (4), pp. 845–862.

Merlin, O., Walker, J.P, Panciera, R., Young, R., Kalma, J.D. and Kim, E.J. (2007), «Calibration of a Soil Moisture Sensor in Heterogeneous Terrain», MODSIM 2007 International Congress on Modelling and Simulation. Modelling and Simulation Society of Australia and New Zealand, pp. 2604–2610.

Bircher, S., Andreasen, M., Vuollet, J., Vehviläinen, J., Rautiainen, K., Jonard, F., Weihermüller, L., Zakharova, E., Wigneron, J.-P. and Kerr, Y.H. (2016), «Soil moisture sensor calibration for organic soil surface layers», Geoscientific Instrumentation Methods and Data Systems, Vol. 5, pp. 109–125.

Matula, S., Bát’ková, K. and Legese, W.L. (2016), «Laboratory Performance of Five Selected Soil Moisture Sensors Applying Factory and Own Calibration Equations for Two Soil Media of Different Bulk Density and Salinity Levels», Sensors, Vol. 16 (11), pp. 1912–1934.

Vadiunyna, A.F. and Korchahyna, Z.A. (1961), Metody opredelenyia fyzycheskykh svoistv pochv i hruntov, Vysshaia shkola, Moscow, 345 p.

Schroth, G. and Sinclair, F.L. (2003), Trees, Crops and Soil Fertility Concepts and Research Methods, Cromwell Press, Trowbridge, 448 p.

Chudynova, S.M. (2009), «Dyelektrycheskye pokazately pochvy i katehoryy pochvennoi vlahy», Pochvovedenye, Vol. 4, pp. 441–451.

Marsili-Libelli, S. (2016), Environmental Systems Analysis with MATLAB, Taylor & Francis, New York, 540 p.

Holzbecher, E. (2007), Environmental Modeling Using MATLAB, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, New York, 431 p.

Mukhopadhyay, S.C. and Suryadevara, N.K. (2014), «Internet of Things: challenges and opportunities», Part of the Smart Sensors, Measurement and Instrumentation book series (SSMI), No. 9, pp. 1–17.

Arif, Kh.I. and Abbas, H.F. (2015), «Design and implementation a smart greenhouse», International Journal of Computer Science and Mobile Computing, Vol. 4 (8), pp. 335–347.

Libich, L., Hruška, M., Vaculík, P. and Přikryl, M. (2017), «The use of stereophotogrammetry to determine the size and spatial coordinates to generate a 3D model of an animal», Research in Agricultural Engineering, Vol. 63 (2), pp. 47–53.

SparkFun «Soil Moisture Sensor Hookup Guide» (2018), available at: https://learn.sparkfun.com/tutorials/soil-moisture-sensor-hookup-guide

Haefke, M., Mukhopadhyay, S.C. and Ewald, E. (2011), «A zigbee based smart sensing platform for monitoring environmental parameters», Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), pp. 1–8.

DSTU ISO 11265–2001 (2002), Yakist gruntu. Vyznachennia pytomoi elektroprovidnosti: Derzhavnyi standart Ukrainy, Derzhstandart Ukrainy, Kyi'v, 14 p.

GOST 17.4.4.02–84 (1986), Pochvy. Metody otbora i podgotovki prob dlya himicheskogo, bakteriologicheskogo, gel'mintologicheskogo analiza, Gosudarstvennyj komitet SSSR po standartam, Moscow, 7 p.

GOST 28268–89 (2006), Metody opredeleniya vlazhnosti, maksimal'noj gigroskopicheskoj vlazhnosti i vlazhnosti ustojchivogo zavyadaniya rastenij, Standartinform, Moscow, 8 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. ВНТП АПК–19–07. Тепличнi i oранжерейнi пiдприємства. Спoруди захищенoгo грунту для фермерських (селянських) господарств : вiдомчi нoрми технологiчнoгo прoектування / М-во аграр. полiт. України. – К. : «ХІК», 2007. – 140 c.
  2. Good agricultural practices for greenhouse vegetable crops. Principles for Mediterranean climate areas / FAO. – Rome, 2013. – 640 p.
  3. Лактіонов І.С. Комп’ютеризовані вимірювачі комплексу фізичних параметрів ґрунтів та мікроклімату промислових теплиць: монографія / І.С. Лактіонов, О.В. Вовна, А.А. Зорі. – Покровськ : ДВНЗ «ДонНТУ», 2016. – 212 с.
  4. Laktionov I. Concept of low cost computerized measuring system for microclimate parameters of greenhouses / I.Laktionov, O.Vovna, A.Zori // Bulgarian Journal of Agricultural Science. – 2017. – Vol. 23. – No. 4. – Pp. 668–673.
  5. Laktionov I.S. Planning of remote experimental research on effects of greenhouse microclimate parameters on vegetable crop-producing / I.S. Laktionov, O.V. Vovna, A.A. Zori // International Journal On Smart Sensing and Intelligent Systems. – 2017. – Vol. 10 (4). – Pp. 845–862.
  6. Merlin O. Calibration of a Soil Moisture Sensor in Heterogeneous Terrain / O.Merlin, J.P. Walker, R.Panciera, R.Young, J.D. Kalma, E.J. Kim // MODSIM 2007 International Congress on Modelling and Simulation. Modelling and Simulation Society of Australia and New Zealand. – 2007. – Pp. 2604–2610.
  7. Bircher S. Soil moisture sensor calibration for organic soil surface layers / S.Bircher, M.Andreasen, J.Vuollet, J.Vehviläinen, K.Rautiainen, F.Jonard, L.Weihermüller, E.Zakharova, J.-P. Wigneron, Y.H. Kerr // Geoscientific Instrumentation Methods and Data Systems. – 2016. – Vol. 5. – Pp. 109–125.
  8. Matula S. Laboratory Performance of Five Selected Soil Moisture Sensors Applying Factory and Own Calibration Equations for Two Soil Media of Different Bulk Density and Salinity Levels / S.Matula, K.Bát’ková, W.L. Legese // Sensors. – 2016. – Vol. 16 (11). – Pp. 1912–1934.
  9. Вадюнина А.Ф. Методы определения физических свойств почв и грунтов / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. – М. : Высшая школа, 1961. – 345 с.
  10. Schroth G. Trees, Crops and Soil Fertility Concepts and Research Methods / G.Schroth, F.L. Sinclair. – Trowbridge : Cromwell Press, 2003. – 448 p.
  11. Чудинова С.М. Диэлектрические показатели почвы и категории почвенной влаги / С.М. Чудинова // Почвоведение. – 2009. – Вып. 4. – С. 441–451.
  12. Marsili-Libelli S. Environmental Systems Analysis with MATLAB / S.Marsili-Libelli. – New York : Taylor & Francis, 2016. – 540 p.
  13. Holzbecher E. Environmental Modeling Using MATLAB / E.Holzbecher. – New York : Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. – 431 p.
  14. Mukhopadhyay S.C. Internet of Things: challenges and opportunities / S.C. Mukhopadhyay, N.K. Suryadevara // Part of the Smart Sensors, Measurement and Instrumentation book series (SSMI). – 2014. – No. 9. – Pp. 1–17.
  15. Arif Kh.I. Design and implementation a smart greenhouse / Kh.I. Arif, H.F. Abbas // International Journal of Computer Science and Mobile Computing. – 2015. – Vol. 4 (8). – pp. 335–347.
  16. Libich L. The use of stereophotogrammetry to determine the size and spatial coordinates to generate a 3D model of an animal / L.Libich, M.Hruška, P.Vaculík, M.Přikryl // Research in Agricultural Engineering. – 2017. – Vol. 63 (2). – pp. 47–53.
  17. Spark Fun Soil Moisture Sensor Hookup Guide / Fun Spark Access mode : https://learn.sparkfun.com/tutorials/soil-moisture-sensor-hookup-guide
  18. Haefke M. A zigbee based smart sensing platform for monitoring environmental parameters / M.Haefke, S.C. Mukhopadhyay, E.Ewald // Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC). – 2011. – Pp. 1–8.
  19. Якість ґрунту. Визначення питомої електропровідності : Державний стандарт України : станом на 1 липня 2003 : ДСТУ ISO 11265–2001. – К. : Держстандарт України, 2002. – 14 с.
  20. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа : по состоянию на 1 января 1986 : Межгос. стандарт ГОСТ 17.4.4.02–84. – М. : Государственный комитет СССР по стандартам, 1986. – 7 с.
  21. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений : по состоянию на 23 января 2006 : Межгос. стандарт ГОСТ 28268–89. – М. : Стандартинформ, 2006. – 8 с.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2018-1(81)-136-143

Copyright (c) 2018 Іван Сергійович Лактіонов, Олександр Володимирович Вовна, Владислав Андрійович Лебедєв

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.