Наукові напрями

    Кафедра зосередила свої зусилля на розробленні інтелектуальних систем автоматизації складних біотехнічних об’єктів, що функціонують в умовах невизначеності, використовуючи при цьому математичний апарат сучасної теорії автоматичного управління на основі випадкових процесів, теорії ігор і прийняття статистичних рішень, нечіткої логіки, штучних нейронних мереж, генетичного алгоритму тощо.
    При цьому в якості об’єкта досліджень стало промислове виробництво і переробка аграрної продукції, які «працюють» із біологічним продуктом, стани котрого визначають режими функціонування систем автоматизації. До таких об’єктів відносяться птахофабрики, біогазові підприємства, споруди захищеного грунту. Для них характерним є переміщення значних потоків енергії і в собівартості виробленої продукції її частка інколи сягає 80% (тепличні комбінати з вирощування квіткової продукції). Інтелектуальні системи автоматизації здатні суттєво економити таку недешеву в Україні енергетику. (Дослідження проводять: Лисенко В.П., Шворов С.А., Заєць Н.А., Нікіфорова Л.Є., Решетюк В.М., Болбот І.М., Дудник А.О., Лукін В.Є., Лендєл Т.І., Кіктєв М.О., Мірошник В.О., Грищенко В.О., Руденський А.А., Якименко І., Поліщук Д.)
    Виробництво зернових в Україні демонструє в останні роки значні експортні досягнення. У той же час технології виробництва при цьому стають все складнішими і потребують нових знань. Кафедра процює над оцінкою станів озимих культур, використовуючи при цьому літаючі роботи та сучасні сенсори для проведення спектрального аналізу, що дозволяє ідентифікувати стреси рослин, характер цих стресів та пропонувати заходи реабілітації (програмування врожаю). (Дослідження проводять: Лисенко В.П., Опришко О.О., Комарчук Д.С., Марцифей А.)
    Синхроситеми – важлива складова у життєдіяльності будь-якої галузі, оскільки створюють умови для розповсюдження точних міток часу (військова справа, банкінг, енергетика тощо). Кафедра працює над створенням спеціалізованих систем автоматизації, котрі шляхом використання систем синхронізації та на основі IP-технологій дозволяють оцінити ефективність функціонування роззосереджених енергетичних систем. (Дослідження проводять: Коваль В.В., Кал’ян Д., Кіктєв М.О., Гладкий А.М., Теплюк В.М.)

Основні наукові розробки

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИЙ МОБІЛЬНИЙ РОБОТ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ ФІТОСТАНУ ТА СТАНУ АТМОСФЕРИ В СПОРУДАХ ЗАКРИТОГО ҐРУНТУ (Розробники Лисенко В.П, Болбот І.М.)

Призначення та сфера застосування
Інтелектуальний мобільний робот (далі Робот) призначений для моніторингу фіто стану (діаметр, стиглість та кількість томатів) та стану атмосфери (концентрація вуглекислого газу, температура та вологість повітря) в спорудах закритого ґрунту (тепличних господарствах).
Основні характеристики, суть розробки
Розроблено інтелектуальний роботизаваний електротехнічний комплекс, що забезпечує моніторинг стану атмосфери та фітостану в спорудах закритого ґрунту для формування стратегій керування, що максимізують прибуток виробництва. Для забезпечення взаємодії багатьох різнорідних апаратних засобів складного робототехнічного комплексу використано середовище ROS.
Основні переваги розробки
Вирощування рослинної продукції в спорудах закритого ґрунту, – сучасних тепличних комбінатах, супроводжується значними енергозатратами (у структурі собівартості продукції їх доля сягає 70%). Окрім того, випуск продукції слід забезпечити максимальною кількістю з відповідною якістю. Зменшити енергетичні витрати на виробництво технологічно-обґрунтованої кількості продукції та забезпечити її відповідну якість можливо за рахунок формування відповідних стратегій керування виробництвом рослинної продукції на основі використання результатів моніторингу фітостану та стану атмосфери, застосовуючи при цьому інтелектуальний мобільний робот, сприяє максимізації прибутку виробництва.
Стан охорони інтелектуальної власності
Отримано 6 патентів України.
Затребуваність на ринку
Сумісне використання розроблених Робота та системи формування стратегій керування в спорудах закритого грунту є перспективним, оскільки зменшує енергетичну складову в структурі собівартості готової рослинної продукції, забезпечуючи при цьому вимоги технологічного стандарту щодо якості продукції.
Стан готовності розробки
Розроблено експериментальний зразок Робота (технічне та програмне забезпечення).
       

БІОТЕХНІЧНА СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ОСВІТЛЕННЯМ В ТЕПЛИЦІ (Розробник Нікіфорова Л.Є.)

Призначення та сфера застосування
Біотехнічна система керування освітленням в теплиці призначена для створення штучного опрімення в розсадному відділенні теплиці.
Основні характеристики, суть розробки
Досліджено і теоретично обґрунтовано можливість управління життєдіяльністю рослин в спорудах захищеного ґрунту, шляхом узгодження режимів роботи опромінюючих установок з потребами рослин, на підставі чого отримано, що для вибору оптимальних умов вирощування сільськогосподарських культур необхідно враховувати інформацію про їх стан, розглядаючи рослину як об’єкт регулювання; проведено дослідження інтенсифікації процесів фотосинтезу за допомогою імпульсного опромінення біологічних об’єктів; обгрунтувано параметри резонансно-періодичних режимів штучного досвітлення розсади огірка в умовах захищеного грунту; отримано умови стійкого стаціонарного розвитку біосистеми, масо- і енергообміну між біомембраною і оточуючим середовищем.
Суть розробки полягає в тому, що система забезпечує роботу опромінювачів в резонансно - періодичному режимі, узгодженому з біоритмами рослин, завдяки чому покращуються ростові процеси біологічного об’єкта, біометричні характеристики рослин та знижуються затрати електричної енергії на досвітлення.
Основні переваги розробки
Розроблена біотехнічна система забезпечує необхідний рівень оптичного випромінювання, з урахуванням інформації від рослин. До переваг розробки слід віднести той факт, що вона дозволяє знизити витрати електричної енергії до 40% на потреби досвітлення розсади овочевих культур завдяки періодичному режиму роботи опромінювачів, що узгоджений з біоритмами рослини.
Стан охорони інтелектуальної власності
Отримано 2 патентів України.
Затребуваність на ринку
Середня врожайність огірків та томатів в Україні (найбільш розповсюджених овочів у теплицях) складає 8,5 – 9,0 кг/м2, тоді як їх потенційна врожайність може досягти 30 – 35 кг/м2. Однак, реалізувати такий потенціал у середньому по країні вдається лише на 20–30%. Слід також зазначити, що на отримання всього 1% збільшення врожайності овочевих припадає біля 5% антропогенних витрат, знизити які можливо за умов розроблення нових, менш енергоємних технологій, що керуються інформаційно-резонансною взаємодією електромагнітних випромінювань із біологічними об’єктами. Завдяки таким біотехнічним системам, підвищується продуктивності, покращуюється якість і знижується собівартості продукції.
Дана розробка може бути затребуваною на ринку як малими фермерським господарствами, так і крупними тепличними комбінатами.
Стан готовності розробки
Розроблено експериментальний зразок біотехнічної системи

ІННОВАЦІЙНІ ВИСОКОЕФЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ЗБИРАННЯ ТА ПЕРЕРОБКИ  ЕНЕРГЕТИЧНИХ КУЛЬТУР ДЛЯ БІОГАЗОВИХ УСТАНОВОК (Розробник Шворов С.А.)

Призначення та сфера застосування
Запропоновані технології призначені для використання на фірмах та підприємствах агропромислового спрямування з метою вироблення електричної і теплової енергії та високоякісних добрив на основі ефективного керування процесами збирання та переробки енергетичних культур у біогазових установках (БГУ).
Основні характеристики, суть розробки Найважливішим показником ефективності використання даних технологій є збільшення прибутку виробника за рахунок оптимального планування та управління безпілотною збиральною технікою за даними з БПЛА, а також за рахунок інтенсивної (з урахуванням біологічної складової) переробки енергетичних культур у багатомодульних БГУ за допомогою енергоефективних диспергаторів та сучасної комп’ютерно-інтегрованої системи керування.
Основні переваги розробки
Підвищення ефективності збирання та переробки енергетичних культур забезпечується на основі визначення обсягів врожаю за допомогою БПЛА (з мінімальними витратами коштів та часу), розподілу збиральної техніки між полями і побудови компромісно-оптимальних маршрутів руху комбайнів на складному рельєфі місцевості (витрати пального скорочуються на 12-15 %) та послідовної інтенсивної переробки біомаси у кожному модулі БГУ шляхом оптимального дозування різних видів енергетичних культур та спеціальних домішок, які в комплексі з диспергаторами дозволяють значно збільшити вихід біогазу.
Стан захисту інтелектуальної власності
Отримано 12 патентів.
Затребуваність на ринку
Розроблені технології, технічне та програмне забезпечення системи керування процесом переробки енергетичних культур у біогазовій установці і системи навігаційного обладнання для безпілотної збиральної техніки можуть бути використані в агрофірмах та підприємствах агропромислового комплексу, які передбачають застосування сучасних біогазових технологій.
Стан готовності розробки
На даний час відпрацьовані експериментальний зразок системи навігаційного обладнання для збиральної техніки та макетна біогазова установка переробки енергетичних культур у біогаз.

Системи навігаційного обладнання

Лабораторна біогазова установка

СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИМИ КОМПЛЕКСАМИ НЕПЕРЕРВНИХ ВИРОБНИЦТВ ІЗ ПРОГНОЗУВАННЯМ НЕШТАТНИХ СИТУАЦІЙ (Розробник Заєць Н.А.)

Призначення та сфера застосування.
Система керування електротехнічними комплексами неперервних виробництв з функцією прогнозування виникнення нештатних ситуацій призначена для підвищення енергоефективності, ресурсозбереження та продуктивності неперервних виробництв.
Основні характеристики, суть розробки
Науково обґрунтовано нову узагальнену структуру системи керування із функцією прогнозування та розроблено її алгоритмічно-програмне забезпечення, що дає змогу впровадження системи на різнопрофільних підприємствах неперервного типу, оперативної оцінки взаємовпливів між станом та параметрами роботи електротехнічного комплексу та дозволяє підвищити енергоефективність, ресурсоощадження та продуктивність виробництва.
Основні переваги розробки
Попри наявні результати масштабних досліджень найбільш важливих аспектів ефективного функціонування неперервних виробництв, існує потреба в розробленні системи ефективного функціонування електротехнічного комплексу харчових виробництв, що відрізняється від теперішніх можливістю оперативної діагностики, прогнозування та визначення ефективних сценаріїв функціонування електротехнічного комплексу за різних керуючих впливів, що дає змогу запобігти виникненню нештатних ситуацій, зменшити кількість зупинок виробництва, підтримувати заданий режим роботи та мінімізувати ймовірність виникнення критичних рівнів забруднення довкілля внаслідок скидання стічних вод підприємства. Усе вищезазначене обумовило вибір напряму наукових досліджень.
Стан охорони інтелектуальної власності
Отримано 3 патенти України.
Затребуваність на ринку
Створено методичні розробки «Науково-технічні засади удосконалення нормативної бази електротехнологічної очистки стічних вод із врахуванням дії надзвичайних ситуацій», що рекомендовані до практичного використання за проектування систем промислового водоочищення Науково-технічною радою ДП «Науково-дослідний та конструкторсько-технологічний інститут міського господарства» (протокол № 4 від 14 травня 2019 року). Результати роботи впроваджено на ДП «Укрспирт» (Червонослобідське МПД Макарівського району, Київської області), ПрАТ «Дубномолоко» (м. Дубно Рівненської області), ТОВ «Паляниця» (с. Варковичі Рівненської області), АТ «Линовицький цукрокомбінат «Красний» (смт Линовиця Чернігівської області), ТОВ «SimpleEnergy» (м. Луцьк Волинської області), науково-виробничому підприємстві «ЕіА діджитал» (м. Київ), ТОВ «Андрушівка Хліб» (м. Андрушівка Житомирської області), ООО «Технопарк «Полесье» (м. Пінськ, Республіка Білорусь).
Стан готовності розробки
Розроблено структуру системи керування із функцією прогнозування та її алгоритмічно-програмне забезпечення

РІШЕННЯ ЩОДО ЗАСТОСУВАННЯ БПЛА ДЛЯ МОНІТОРИНГУ ПОСІВІВ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР В СИСТЕМАХ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕРОБСТВА ДЛЯ КЕРУВАННЯ ВРОЖАЄМ (Розробники В.П.Лисенко, Д.С.Комарчук, Н.А.Пасічник, О.О.Опришко)

Призначення та сфера застосування
Використання безпілотних літальних апаратів (далі БПЛА) для оцінки стану азотного живлення зернових культур та ідентифікація характеру стресових станів стосовно вибору заходів щодо відновлення родючості.
Основні характеристики, суть розробки
Розроблено методологічний підхід, реалізований у вигляді відповідного програмного забезпечення, завдяки якому на базі оптичних чи мультиспектральних знімків посівів створюється карта розподілу стану азотного живлення зернових що може наземним обладнанням для наземного обладнання для диференційованого внесення добрив. Розвитком системи є оцінка характеру стресів стосовно наявності дії чи післядії гербіцидів на озимі культури (пшениця та ріпак).
Основні переваги розробки
Принциповою перевагою розробки є її універсальність і нечутливість до вологості та типу (підтипу) ґрунту завдяки чому не вимагається адаптація технології до місцевих умов. Система може використовуватись на базі недорогих універсальних камер оптичного діапазону для БПЛА і недорогої модернізації наземного обладнання при інсталяції бортових систем позиціонування.
Стан охорони інтелектуальної власності
Отримано 5 патентів України.
Затребуваність на ринку
Система не потребує великих капіталовкладень. При використанні в системах точного землеробства запропоноване рішення дозволяє реалізувати сучасні критерії оптимальності виробництва – максимізації прибутків господарства..
Стан готовності розробки
Розроблено методику моніторингу та програмне забезпечення для оцінки стану посівів щодо диференційованих технологій обробки посівів.

 

 

АВТОМАТИЗОВАНА КОМП’ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНА СИСТЕМА КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ СИГНАЛІВ СИНХРОНІЗАЦІЇ (Розробники В.Коваль, Д.Кал’ян)

Призначення та сфера застосування
Сучасні цифрові інформаційно-комунікаційні системи, мережі електропостачання на базі MikroGrid і SMART технологій та інші об’єкти потребують високоякісного частотно-часового (синхроінформаційного) забезпечення. Система призначена для підвищення ефективності та надійності синхроінформаційного забезпечення споживачів за рахунок автоматизації процесів контролю якості синхросигналів з використанням ІР-мереж.
Основні характеристики, суть розробки
Розробка базується на сучасних ІР-технологіях та оригінальних алгоритмах обробки даних результатів багатоканальних вимірів показників якості сигналів синхронізації у реальному часі, що отримані від цифрових первинних перетворювачів, підключених через стандартизовані інтерфейси до електронного обладнання контрольованих об’єктів. Автоматизована система забезпечує підтримку прийняття рішень, з урахуванням отриманих результатів телемоніторингу, та розв’язання на системному рівні завдань керування процесом технічної експлуатації мереж синхронізації високотехнологічних об’єктів з метою підвищення їх ефективності та надійності функціонування.
Основні переваги розробки
Система забезпечує унікальну можливість телемоніторингу за рахунок виконання одночасних багатоканальних вимірів з субнаносекундною точністю декількох синхросигналів (до чотирьох каналів з різними значеннями номінальних частот, що контролюються одним блоком цифрового первинного перетворювача, з можливістю синхронізації опорного сигналу від зовнішніх джерел з частотами 1,544 МГц; 2,048 МГц; 5 МГц; 10 МГц) та передавання отриманих результатів ІР-мережами до централізованого серверу обробки даних.
Стан охорони інтелектуальної власності
Отримано 3 патенти України.
Затребуваність на ринку
Система контролю якості сигналів синхронізації може бути використана для забезпечення високоякісними сигналами єдиного часу та еталонних частот у Збройних силах України, телекомунікаціях, метрології, енергетиці, у тому числі, з джерелами розподіленої генерації у сільських регіонах, а також буде мати прикладні результати подвійного використання.
Стан готовності розробки
Виготовлено лабораторний макет, відпрацьовано принципові схеми, проведено експериментальні дослідження, підтверджено заплановані характеристики.

Лабораторний макет блоку цифрового первинного перетворювача автоматизованої комп’ютерно-інтегрованої системи контролю якості сигналів синхронізації.