В НДІ техніки, енергетики та інформатизації АПК представили результати науково-дослідних робіт

22 грудня 2016 року

      У НДІ техніки, енергетики та інформатизації АПК проведено оприлюднене обговорення та захист звітів про результати виконання науково-дослідних робіт за 2016 рік.

     Основними результатами НДР №110/509-пр "Створення геоінформаційних сервісів підтримки прийняття рішень в сфері АПК для органів державної та місцевої влади" (науковий керівник – Хиленко В.В.) є розроблені підходи до класифікації сільськогосподарських культур та оцінки посівних площ на основі супутникових зображень, а також реалізація запропонованих підходів з використанням сучасних ГІС-платформ у вигляді геосервісу на порталі НУБіП України (geoport.nubip.edu.ua). Результати дослідження дозволяють здійснювати моніторинг угідь і посівних площ на різному рівні.

     Було також представлено звіт за НДР №110/65-ф "Розробка методології оцінки площ та прогнозування врожайності озимих культур за супутниковими даними" (науковий керівник – Басараб Р.М.). У ході виконання науково-дослідної роботи розроблено метод та моделі прогнозування врожайності, проведено аналіз інформативних ознак для прогнозування врожайності, створено алгоритм та відповідну інформаційну технологію прогнозування врожайності озимої пшениці з веб-інтегрованим інтерфейсом користувача; запропоновано методологію оцінки площ посівів сільськогосподарських культур, що базується на комплексному використанні нейронних мереж Кохонена для відновлення оптичних даних ДЗЗ та ансамблів нейронних мереж архітектури багатошаровий персептрон для класифікації часових рядів оптичних і радіолокаційних даних; на основі методології оцінки площ розроблено інформаційну технологію глибинного машинного навчання, яку використано для аналізу змін земного покриву України. Розроблені методи та моделі прогнозування врожайності лягли в основу методології прогнозування врожайності озимої пшениці.

     До основних результатів НДР №110/78-ф "Розробка методології оцінювання та картографування біофізичних параметрів сільськогосподарських культур з використанням супутникових даних високого розрізнення" (науковий керівник – Ткаченко О.М.), можна віднести аналіз сучасних підходів до опису, формування використання БД земного покриву на прикладі Європейських проектів LUCAS та CORINE. Подано методи валідації даних з використанням супутникових зображень високого розрізнення, проведено регресійний аналіз залежності біофізичних продуктів від супутникових даних високого розрізнення для обраних класів земного покриву відповідно до методик зазначених європейських проектів. 

      

     Було також представлено результати НДР №110/528-пр "Створення гібридного хмаро-орієнтованого інформаційно-освітнього середовища вищого навчального закладу аграрного профілю" (науковий керівник – Мокрієв М.В.). В процесі роботи над НДР було розроблено концептуальну модель інформаційно-освітнього середовища вищого навчального закладу як "академічної хмари". Для реалізації локальної "академічної хмари" було встановлено апаратний серверний кластер, на якому встановлюють віртуальні машини для роботи різних компонентів інформаційно-освітнього середовища. На системному рівні створено єдину базу користувачів на платформі OpenLDAP, навчально-інформаційний портал на платформі Moodle, портал інтернет-конференцій на платформі Open Conference System та репозитарій магістерських робіт на платформі ePrints. Всі компоненти інтегровано між собою на рівні єдиного облікового запису користувача.

     Основними результатами НДР 110/493-пр "Розробка концепції динамічної оптимізації транспортуючих машин" (науковий керівник – Ловейкін В.С.). Проведені дослідження показали динамічну завантаженість елементів транспортуючих машин та необхідність оптимізації режимів її роботи. Проведення динамічної оптимізації режимів руху транспортуючих механізмів необхідно виконувати на основі розробленої концепції, яка визначає алгоритм дій для отримання адекватної математичної моделі руху транспортуючих машин, проведення оптимізації їх руху та ефективної реалізації отриманих результатів на практиці. На основі чисельного інтегрування диференціальних рівнянь руху отримано залежності зміни динамічних та кінематичних характеристик транспортуючих машин у часі. Встановлено, що максимальна амплітуда коливань моменту в пружній ланці приводу скребкового транспортера знаходиться в діапазоні від 230 Нм до 40 Нм. Крім того, під час пуску виникає максимальний момент на валу двигуна і складає 65 Нм, що у 7,2 рази перевищує його номінальний момент. На основі проведеного динамічного аналізу руху гвинтового транспортера визначено, що амплітуда коливань кутового прискорення знаходиться в межах від -800 рад/c2 до 750 рад/c2. Максимальне зусилля у пружному елементі гвинтового конвеєра у 5,8 разів перевищує статичний момент. Розроблено та виготовлено натурні моделі ківшового елеватора, стрічкового конвеєра та гвинтового конвеєра, які дозволяють дослідити динаміку руху транспортуючих машин. Підібрано та розроблено вимірювально-реєструюче обладнання для визначення основних параметрів руху натурної моделі. Обрано методики для обробки масиву експериментальних даних. Розроблено алгоритми обробки експериментальних даних. Встановлено, що найбільш загальний критерій, які відображає бажані (або небажані) показники руху системи, представляється у вигляді інтегрального функціоналу, що відображає класичне поняття «дії», як міри руху чи впливу механічної системи. Визначено експериментально кінематичні та динамічні характеристики руху транспортуючих машин та встановлено, що під час пуску виникають стрибки рушійного зусилля який в 2-3,5 рази вищий за номінальне значення.

 

Експериментальний макет

     Основними результатами НДР 110/81-ф "Розробка новітніх теоретико-адаптивних систем синтезу технічного забезпечення ранньої діагностики внутрішніх хвороб ВРХ" (науковий керівник – Войтюк В.Д.). Авторським колективом проведено постановочні експерименти, за результатами яких адекватне встановлення діагнозу і прогнозування хвороби, вибір методики лікування хворої ВРХ значною мірою базується на об’єктивному аналізі біоелектричних сигналів, які реєструються в процесі інженерного моніторингу. В деяких випадках можливий об’єктивний аналіз біоелектричних сигналів лікарем, проте комп’ютерний розрахунок інформативних параметрів з використанням новітнього технічного забезпечення має переваги і потребує менших фінансових і трудових ресурсів. Завданнями такого синтезу обгрунтовано фундаментальну побудову на основі моделювання різноманітних біомедичних даних єдиної номенклатури, універсальних методів уявлення і кодування параметрів, а також системи повідомлень, що дозволяє інтегрувати підсистеми різних виробників технічного забезпечення в рамках єдиного інформаційного середовища. Таким чином, застосування новітніх методів ранньої діагностики внутрішніх хвороб ВРХ за умови підвищення точності вимірювань, прискорення встановлення діагнозу хвороби, як в умовах тваринницьких комплексів, так і в умовах стаціонару клініки ветеринарної медицини, зменшує витрати часу і коштів на проведення ветеринарних заходів і обґрунтовано можливе в теоретико-адаптивній системі синтезу технічного забезпечення.В даному проекті використано синергетичний підхід, згідно з яким будь-яка взаємодія природних систем призводить до обміну між ними речовиною, енергією та інформацією. При цьому одна із систем (рання діагностика внутрішніх хвороб ВРХ) є випромінювачем, інша (технічна мехатронна система) – акумулятором. При раптовому скиданні синергетики першої із систем, інша система накопичує надлишкову синергетику з одночасним раптовим підсиленням динаміки внутрішніх процесів, що призводить до структуруванню системи і дисипації.В цей період в системі присутні значною мірою елементи хаосу, динамічний незрівноважений стан породжує екстремальні дисипативні процеси, що пов’язанні із самоорганізацією структуроутворення технічної системи. Авторами обґрунтовані оновлені моделі з фізичного дослідження вихідного структурного стану досліджуваних реєстрів клінічних показників тварин в системах технічного забезпечення ранньої діагностики внутрішніх хвороб ВРХ; оновлені моделі з дослідження комп’ютерної обробки вимірювальної інформації в системах технічного забезпечення ранньої діагностики внутрішніх хвороб ВРХ. В процесі проектування комп'ютерних БМС виділено два типи основних робіт: 1) проектування і реалізація апаратної частини пристроїв реєстрації біомедичної інформації (БМІ); 2) проектування і розробка програмного забезпечення, зокрема вбудованого. При цьому, розробка програмного забезпечення (ПЗ) як правило, розділяється на декілька функціональних етапів: 1) вибір програмної платформи, під якою розуміється ОС і набір інструментальних засобів які вона надає; 2) розробка архітектури програмного забезпечення системи на підставі технічного завдання і дослідження її властивостей на основі методів моделювання; 3) реалізація окремих функціональних компонент системи; 4) інтеграція апаратних засобів реєстрації БМІ; 5) вибір і реалізація комунікаційних каналів для інтеграції системи в інформаційний простір. При проектуванні сучасних БМС використано схему, за якою апаратна частина є пристроєм реєстрації і попередньої обробки сигналу і зазвичай здійснює аналого-цифрове перетворення.

 

Системність проектування комп'ютерних БМС

     Основними результатами НДР № 110/526-пр "Модифікація механічних властивостей листових двофазних високоміцних титанових сплавів за рахунок ударно-коливального навантаження" (науковий керівник – Чаусов М.Г.).

     Найбільш вагомі наукові результати, отримані при виконанні теми у 2016 році:
1. Обґрунтований оптимальний режим складного навантаження (попередній статичний розтяг – ударно-коливальне навантаження) для максимального підвищення вихідної пластичності листового двофазного високоміцного титанового сплаву ВТ22.
     Складний режим навантаження, при якому сумарне напруження на зразку титанового сплаву від попереднього статичного розтягу і імпульсного підвантаження сягає рівня межі текучості сплаву, дозволяє збільшити пластичну деформацію сплаву при наступному статичного розтягу у порівнянні з вихідним станом у 2,75 рази.

2. Фізичними дослідами показано, що після ударно-коливального навантаження відмічається суттєва фрагментація сплаву ВТ 22 в наслідок чого формуються дрібні зерна, як у основі сплаву β-фазі, так відбувається подрібнення субзерен у β-фазі. Формування дрібнодисперсної структури сплаву при ударно-коливальному навантаженні з високим їх об’ємним вмістом, сприяє суттєвому підвищенню вихідної пластичності сплаву.

3. Запропонований новий спосіб імпульсного введення енергії у високоміцний титановий сплав, який дозволив обґрунтувати оптимальний режим складного навантаження для високоміцного листового титанового сплаву ВТ23, при якому пластична деформація сплаву збільшується на 30…35%, у порівнянні з вихідним станом, практично без погіршення міцнісних властивостей.

 

Експериментальна установка

     Основними результатами НДР №110/64-ф "Розробити механіко-технологічні основи ресурсозберігаючого органічного виробництва сільськогосподарської продукції та біопалив в агроекосистемах з підвищеним рівнем енергетичної автономності" (науковий керівник – Голуб Г.А.).

     Основними результатами НДР № 110/495-пр "Обґрунтувати параметри і режими функціонування системи технічного обслуговування сільськогосподарської техніки" (керівник – Войтюк В.Д.). Проведені авторським колективом дослідження показують, що із загального об’єму регламентних робіт з технічного обслуговування виконується тільки 61% від планових. На ефективність експлуатації сільськогосподарських машин впливає значна кількість факторів серед яких вагомість якості технічного обслуговування складає 0,311. Як підтверджують авторські дослідження сільськогосподарські машини характеризуються експоненціальним законом розподілу надійності в період нормальної експлуатації. Характер математичного розподілу часу відновлення практично не впливає на показники надійності, оскільки наробіток до першої відмови елементів будь-якої системи машини значно більший тривалості усунення несправності. При дослідженнях розглянутий варіант необмеженого відновлення роботоздатності, під яким розуміється можливість одночасного усунення всіх відмов, які виникли, або коли відмова елемента усувається миттєво, як правило, це дійсне для умов господарств з власною службою технічного обслуговування. При цьому встановлено, що для зниження тривалості операцій при техобслуговуванні наших об’єктів досліджень необхідно забезпечити такі заходи: підвищення доступності до місць техобслуговування; виключення або зведення до мінімуму допоміжних операцій; зменшення точок регулювання; зменшення кількості місць контролю технічного стану машин; забезпечити візуальний технічний контроль; застосування всесезонних і універсальних сортів паливно-мастильних матеріалів; скорочення номенклатури і типорозмірів засобів технічного обслуговування; раціональна періодичність виконання мастильних, регулювальних і кріпильних операцій; доведення середньої наробітки машини на відмову до рівня тривалості сезонної експлуатації; забезпечення легкоз’ємність і транспортабельність; застосування елементів машин блочного типу; застосування дублювання звукових і світлових сигналів контролю параметрів технічного стану, які б виключили аварійні відмови машини.

 

Мобільний транспортний засіб технічного обслуговування

     Основними результатами НДР №110/74-ф "Створити механіко-технологічні основи ресурсозберігаючого виробництва і використання біопалив в енергетично автономних агроекосистемах" (керівник – Голуб Г.А.). Проведені експериментальні дослідження енергомісткості виробництва дизельного біопалива за допомогою гідромеханічного перемішування. Уточнено математичну модель динаміки руху МТА при використанні дизельного біопалива, отримано теоретичну модель нагріву дизельного біопалива та виконано їх експериментальну перевірку. Отриманні теоретичні залежності, які дозволяють виконати розрахунок необхідної потреби подачі повітря в робочі зони камери згорання теплотехнічного обладнання та розрахувати основні конструктивні параметри даного обладнання для спалювання біомаси рослинного походження. Отримано теоретичні залежності, які дозволяють встановити взаємозв’язок між основними конструктивними параметрами обертового біогазового реактора та визначити такі показники як: глибину занурення обертового біогазового реактора в рідину, коефіцієнт заповнення реактора біомасою, які забезпечують мінімальні енергетичні витрати на обертання біореактора. Узагальнено математичну модель динаміки електромеханічної системи мостового крана з вантажем на гнучкому підвісі за умови, що живлення приводних двигунів виконується від частотних перетворювачів.

 

Уточнена математична модель динаміки руху МТА

Конструктивне рішення обертового біогазового реактора

     Основними результатами НДР 110/518-пр "Розробити механіко-технологічні основи оптимізації взаємодії ходових систем мобільних енергозасобів та польових машин з родючим шаром ґрунту" (керівник – Ковбаса В.П.).

До визначення розподілених тисків в зоні контакту деформівних тіл неузгодженої геометричної форми

     Основними результатами НДР №110/56-ф "Розробка теорії структурно-параметричного синтезу гібридних систем електроживлення та їх інтеграції до розподільних мереж в сільських регіонах" (керівник – Козирський В.В.).

     Проведено аналіз балансу потужності вітросонячної електроустановки, узгодження потужності вітроелектроустановки, фотоелектричних перетворювачів та електроспоживачів між собою, з урахуванням стохастичних величин. Виконаний аналіз та обробка гідрометеорологічних даних швидкості вітру та сонячної радіації у Київській області, які використані для математичного моделювання та побудови гістограм випадкових величин та відносної частоти по даних швидкості вітру, прямої сонячної радіації та дифузної радіації, що необхідні для реалізації математичної моделі гібридної вітросонячної електроустановки.

     Здійснено обґрунтування кількості та місць розміщення ДРГ в досліджуваному сегменті розподільної електричної мережі. Запропоновано метод, що дозволяє оцінити величину встановленої потужності ДРГ, доцільної, з точки зору зниження технологічних витрат електроенергії, при використанні нерегульованого графіку генерації електричної енергії. 
Проведено моделювання режимів роботи магнітоелектричної лінійної машини в режимах електродвигуна та електрогенератора шляхом удосконалення математичної моделі електромагнітних та електромеханічних процесів магнітоелектричних лінійних електричних генераторів.

 

Simulink-модель трифазного магнітоелектричного лінійного генератора

Структурна схема вітросонячної електроустановки

     Основними результатами НДР 110/505-пр "Управління споживанням та генерацією енергії на підприємствах агропромислового комплексу на основі концепції інтелектуальних технологій (Smart Grid)" (керівник – Козирський В.В.). Робота виконувалась за трьома напрямами – розробити теоретичні засади математичного моделювання біотехнологічних систем як об’єктів автоматизованого керуваннята основи побудови інтелектуальних систем з біотехнічними об’єктами; науково-методичний апарат інтелектуальної інтеграції джерел розподіленої генерації до замкнутих електричних мереж сільських регіонів і розробка програмно-апаратних засобів для систем точного часу.


Топологія "інтелектуальної" енергетичної системи за технологією SmartGrid

     Основними результатами НДР №110/1–нтр "Інтелектуальний роботизований електротехнічний комплекс для моніторингу фітостану та стану атмосфери у спорудах закритого грунту" (керівник – Лисенко В.П.).

     Виробництво овочів у спорудах закритого ґрунту є енергозатратним (доля енергетики в структурі собівартості продукції сягає до 70%). Якість і кількість овочевої продукції залежить від багатьох факторів, що змінюються у процесі вегетації рослин. Інформація про кількісні характеристики таких факторів використовується для формування стратегій керування електротехнічними комплексами, що супроводжують технологію. Пропонується для отримання інформації про стани рослин та середовища використовувати інтелектуальний роботизований комплекс.


Система моніторингу станів рослин та навколишнього середовища

     Основними результатами НДР 110/489-пр "Розробка теорії електрофізичних процесів в біотехнічних системах електротехнологічних комплексів АПК" (керівник – Чміль А.І.). Використання електричного поля високої напруженості, магнітного або електромагнітного полів для екологічно безпечної передпосівної обробки насіння в сильних електричних полях з метою підвищення посівних якостей і знешкодження шкідливої мікрофлори, а також знезараження продовольчого і фуражного зерна при зберіганні і переробці дозволить відмовитись від використання хімічних засобів, що є особливо актуально в умовах активного розвитку органічного землеробства.Розроблений та виготовлений електротехнологічний комплекс для передпосадкової обробки насіннєвого матеріалу в магнітному полі. Розроблені методичні рекомендації щодо передпосівної обробки насіння сільськогосподарських культур у магнітному полі.


Електротехнологічний комплекс для передпосівної обробки зерна в магнітному полі

     Основними результатами НДР №110/508-пр "Розробка методів і засобів підвищення енергоефективності і екологічної безпеки електрообладнання в технологіях АПК" (керівник – Чміль А.І.). Обґрунтовані режими стимулюючої та знезаражуючої обробки зернової маси під дією електричного поля високої напруженості і оптичного опромінення. Розроблений та виготовлений електротехнологічний комплекс знезаражуючої та передпосівної обробки зерна. Розроблені методичні рекомендації щодо використання електричного поля високої напруженості для покращення посівних якостей насіння та знезараження зерна.


Електротехнологічний комплекс знезаражуючої та передпосівної обробки зерна

     Основними результатами НДР 110/498-пр "Розробка концепції наукових і прикладних засад створення єдиної інформаційної системи розповсюдження національної шкали часу з використанням ІР-технологій" (керівник – Коваль В.В.).

     Проведені наукові дослідження підтвердили можливість розповсюдження в масштабах країни сигналів часу з використанням діючих ІР-мереж та обладнання вітчизняного виробництва. За результатами наукових досліджень розроблено рекомендації з створення єдиної інформаційної системи розповсюдження національної шкали часу з використанням ІР-мереж на основі протоколу прецизійного часу РТР. Впровадження технічних рішень по створенню єдиної інформаційної системи розповсюдження національної шкали часу забезпечить можливість ефективного рішення державної проблеми щодо застосування споживачами єдиного (київського) обліково-звітного часу.
     Рішення вказаної проблеми на державному рівні створить умови, по-перше, для підвищення інформаційної безпеки користувачів, і по-друге, для підвищення конкурентоспроможності на ринку за рахунок економічно ефективного інтегрованого надання послуг, як державним структурам, так і корпоративним споживачам. Важливим є те, що з реалізацією запропонованої ідеї створяться умови для інформаційної безпеки об’єктів критичної інфраструктури країни, а також будуть отримані прикладні результати подвійного використання для державних інституцій: Збройні сили України, Держспецзв’язку, ДП «Укрметртестстандарт» і т.д.
     Враховуючи вищевикладене можна стверджувати, що вказаний напрям науково-практичних досліджень знаходиться на передових позиціях світового рівня, є актуальним, потребує державної підтримки щодо розроблення і впровадження інноваційних технологій з метою забезпечення застосування єдиного обліково-звітного часу споживачам в економіці, у сфері науки та оборони, енергетиці, телекомунікаціях, а також фізичним та юридичним особам по всій території України.

 

     Основними результатами НДР ДЗ/156-2016 "Система дистанційного моніторингу стану посівів для раціонального використання добрив" (науковий керівник – Лисенко В.П.).

     Робота виконується колективом інженерів та біологів і присв’ячена дистанційному моніторингу станів рослинних насаджень зернових культур із використанням безпілотних літальних апаратів та аналізові отриманих у видимому спектрі зображень нейронними мережами структури РБФ, що в умовах невизначеності дозволяє отримати достатні для практичного використання результати. При цьому використовувались стаціонари університету та фітотрон кафедри автоматики та робототехнічних систем імені академіка І. І. Мартиненка.


Іван Роговський,
секретар науково-технічної ради
НДІ техніки, енергетики та інформатизації АПК 


Набір на навчання (синій)_2015Захисти дисертаційРегіональні навчальні заклади (синій)