способ и устройство определения уровня эффективности агротехнологий

Формула изобретения

1. Способ определения уровня эффективности агротехнологий, предусматривающий в сложной многофакторной системе «растение - факторы окружающей среды» из большого числа переменных выбор переменной порядка, наиболее быстро изменяющейся и наиболее сильно влияющей на процессы в системе, а также выбор параметров управления, с помощью которых возможно осуществить воздействия на продукционные процессы растений, отличающийся тем, что уровень эффективности агротехнологий определяется отношением значения эксэргии переменной порядка в реально полученном урожае - продукции, в опыте с оцениваемой агротехнологией к значению теоретической эксэргии переменной порядка, полученной расчетом по выражению:

(%)е_рпц/е_тпв,

где - показатель уровня эффективности - оптимальности агротехнологий, е_рпц - реальный урожай в экзегетических единицах, е_тпв - теоретическое значение потенциально возможного урожая в заданных экологических условиях в экзегетических единицах.

2. Устройство определения уровня эффективности агротехнологий, содержащее датчик эксэргии оптического излучения для растениеводства, блок вычисления расчетной величины эксэргии мощности эксэргии оптического излучения, блок памяти, отличающееся тем, что в устройство введен блок определения уровня эффективности агротехнологий, при этом выход блока вычисления эксэргии мощности оптического излучения подключен к первому входу блока определения уровня эффективности - оптимальности агротехнологий, выход блока памяти подсоединен ко второму входу блока определения уровня эффективности агротехнологий, а выход блока определения уровня эффективности агротехнологий связан с оператором или входом информационной системы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологиям растениеводства, и может быть использовано в отраслях как тепличного, так и полевого растениеводства.

Известны способы и устройства управления продукционным процессом растений, предусматривающие измерения эффективной величины излучения в зависимости от спектральной восприимчивости растения и температуры воздуха среды обитания растений. Они включают расчет значения температуры воздуха, сравнение измеренной величины с ее заданным значением и автоматическое регулирование температуры воздуха в помещении теплицы [Свентицкий И.И., Сулацков В.Г., Сторожев П.И., Ефанов В.И. О согласовании температуры культивационного помещения с оптическим облучением // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1968. № 2. С.24-28; Свентицкий И.И. Экологическая биоэнергетика растений и сельскохозяйственное производство. Пущино: АН СССР. НЦ биологических исследований. Ин-т агрохимии и почвоведения. 1982. 222 с. (см. стр.168-173)].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являются способ и устройство автоматического управления продукционным процессом растений с учетом самоорганизации, предусматривающие определение переменной порядка, а именно суммарной эксэргии оптического излучения в отношении фотосинтеза растений [Патент RU 2350068, БИ № 9, опубл. 27.03.2009 г.].

Недостатками известных технических решений является сложность определения уровня эффективности (оптимальности) агротехнологий в реально полученном урожае (продукции) для земельных угодий с различными экологическими условиями. По этой причине невозможно оценить, насколько эффективно были реализованы технологические процессы возделывания растений в данных экологических условиях, насколько рационально затрачивались материально-технические и энергетические ресурсы при возделывании растений, сложно выработать технологические рекомендации по увеличению продуктивности растений, сокращению затрат энергии на выполнение технологического процесса при выполнению работ в будущем. До сих пор не предложены способы и системы для определения уровня (точности, эффективности) агротехнологий с учетом экологических условий. Предлагаемый способ компьютерная система обеспечит решение этой важной проблемы [Лачуга Ю.Ф. Точное земледелие и животноводство - генеральное направление развития сельскохозяйственного производства в 21 века по созданию высокоэффективных оптимальных, точных) агротехнологий //Машинные технологии производства продукции в системе точного земледелия и животноводства. - М.: ГНУ ВИМ, 2005, с.8-11].

Задачей изобретения является повышение экономической и энергетической эффективности растениеводства за счет увеличения продуктивности растений при сокращении затрат энергии на выполнение технологического процесса путем определения выполненных (реализованных) технологических процессов возделывания растений с учетом экологических условий земельных угодий.

В результате использования предлагаемого изобретения определяют потенциально возможную продуктивность растения в конкретных условия выращивания и осуществляют управление процессом выращивания растения, обеспечивающее достижение этой продуктивности.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе определения уровня эффективности оптимальности агротехнологий, предусматривающем в сложной многофакторной системе «растение - факторы окружающей среды», из большого числа переменных выбор переменной порядка, наиболее быстро изменяющейся и наиболее сильно влияющей на процессы в системе, а также выбор параметров управления, с помощью которых возможно осуществить воздействия на продукционные процессы растений, уровень оптимальности (эффективности) агротехнологий определяется отношением значения эксэргии переменной порядка в реально полученном урожае (продукции) в опыте с оцениваемой агротехнологией к значению теоретической эксэргии переменной порядка, полученной расчетом по выражению:

(%)=е_рпц/е_тпв,

где - показатель уровня эффективности - оптимальности агротехнологий, е_рпц - реальный урожай в экзегетических единицах, е_тпв - теоретическое значение потенциально возможного урожая в заданных экологических условиях в экзегетических единицах.

Технический результат достигается также тем, что в устройство определения уровня эффективности агротехнологий, содержащее датчик эксэргии оптического излучения для растениеводства, блок вычисления расчетной величины эксэргии мощности эксэргии оптического излучения, блок памяти, введен блок определения уровня эффективности (оптимальности) агротехнологий, при этом выход блока вычисления эксэргии мощности оптического излучения подключен к первому входу блока определения уровня эффективности (оптимальности) агротехнологий, выход блока памяти подсоединен ко второму входу блока определения уровня эффективности (оптимальности) агротехнологий, а выход блока определения уровня эффективности (оптимальности) агротехнологий связан с оператором или входом информационной системы.

Способ осуществляют следующим образом:

1) в сложной многофакторной системе «растение - факторы окружающей среды» из большого числа переменных выбирают одну, наиболее быстро изменяющуюся и наиболее сильно влияющую на процессы в системе (переменная порядка) и параметры управления;

2) по результатам завершения полного цикла получения урожая по оцениваемой технологии устанавливают реальный урожай, выражаемый в экзегетических единицах (е _рпц);

3) рассчитывают теоретическое значение потенциально возможного урожая в заданных экологических условиях в экзегетических единицах (е_тпв);

4) проводят сопоставление реально полученного урожая (продуктивности) с расчетным (теоретически возможным) значением в тех же экологических условиях по выражению:

(%)=е_рпц/е_тпв,

где - показатель уровня эффективности - оптимальности агротехнологий, е_рпц - реальный урожай в экзегетических единицах, е_тпв - теоретическое значение потенциально возможного урожая в заданных экологических условиях в экзегетических единицах;

5) отклонение от 100% характеризует меру несоответствия оцениваемой агротехнологии в данных экологических условиях земельного угодья, его значение характеризует уровень, возможности дальнейшего совершенствования агротехнологий в существующих экологических условиях земельного угодья.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечит оценку уровня эффективности (оптимальности) агротехнологии по результативности использования существующих экологических условий земельного угодья. В связи с нестабильностью погодно-климатических условий в разные годы рассматриваемую оценку агротехнологии целесообразно проводить для статистического репрезентативного числа лет.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1.

На фиг.1 приведена схема устройства по способу. Устройство содержит датчик эксэргии оптического излучения 1 для растениеводства, блок вычисления расчетной величины эксэргии мощности эксэргии оптического излучения 2, блок определения уровня эффективности агротехнологии 3, блок памяти 4.

Выход датчика эксэргии оптического излучения 1 подключен к входу блока вычисления эксэргии мощности оптического излучения 2, выход блока вычисления эксэргии мощности оптического излучения 2 подключен к первому входу блока определения уровня эффективности агротехнологии, выход блока памяти подсоединен ко второму входу блока определения уровня эффективности агротехнологии 3, а выход блока определения уровня эффективности агротехнологии 3 связан с оператором или входом информационной системы.

Устройство функционирует следующим образом.

После завершения технологических процессов возделывания растений для полученного урожая (продукции) с учетом вида (сорта, гибрида) сельскохозяйственной культуры, системы технической реализации технологических процессов и конкретных условий возделывания растений блок вычисления мощности эксэргии оптического излучения 2 определяет реальное значение переменной порядка. После этого блок определения уровня эффективности агротехнологии 3, используя данные блока памяти 4, рассчитывает теоретическую эксэргию полученного урожая (продукции), анализирует ход и условия реализации выполненного технологического процесса и вырабатывает практические рекомендации по проведению аналогичных работ в будущем.