agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2024-3-51-57agroengineering-830Research ArticleЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАPOWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL PRODUCTIONБесконтактная оценка питательной ценности сельскохозяйственных кормов с использованием оптических технологийNon-contact assessment of the nutritional value of feed with optical technologieshttps://orcid.org/0000-0003-0918-2990НикитинЕ. A.NikitinE. A.

Евгений Александрович Никитин, старший научный сотрудник, канд. техн. наук

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Evgeniy A. Nikitin, Senior Research Engineer, PhD (Eng)

109428, Moscow, 1st Institutskiy Proezd Str., 5

evgeniy.nicks@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4371-8042БеляковM. В.BelyakovM. V.

Михаил Владимирович Беляков, ведущий научный сотрудник

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Mikhail V. Belyakov, Lead Research Engineer

109428, Moscow, 1st Institutskiy Proezd Str., 5

bmv20100@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2302-9773ЕфременковИ. Ю.EfremenkovI. Yu.

Игорь Юрьевич Ефременков, специалист

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Igor Yu. Efremenkov, Specialist

109428, Moscow, 1st Institutskiy Proezd Str., 5

matiusharius@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7826-5197БлаговД. А.BlagovD. А.

Дмитрий Андреевич Благов, старший научный сотрудник, канд. биол. наук

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Dmitriy A. Blagov, Senior Research Engineer, PhD (Bio)

109428, Moscow, 1st Institutskiy Proezd Str., 5

aspirantura2013@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9145-4478МамедоваР. А.MamedovaR. A.

Равза Анвяровна Мамедова, канд. техн. наук

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Ravza A. Mamedova, PhD (Eng)

109428, Moscow, 1st Institutskiy Proezd Str., 5

femaks@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9396-2281СвиридовА. С.SviridovA. S.

Алексей Сергеевич Свиридов, младший научный сотрудник

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Aleksei S. Sviridov, Junior Research Engineer

109428, Moscow, 1st Institutskiy Proezd Str., 5

sviridov.vim@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8000-4532АлипичевА. Ю.AlipichevA. Y.

Алексей Юрьевич Алипичев, канд. пед. наук, доцент кафедры иностранных языков

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Aleksei Yu. Alipichev, PhD (Ed), Associate Professor, Russian and Foreign Languages Department

Moscow, 49, Timiryazevskaya Str

alipichev@rgau-msha.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian FederationРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation2024120620242635157Copyright © Никитин Е.A., Беляков M.В., Ефременков И.Ю., Благов Д.А., Мамедова Р.А., Свиридов А.С., Алипичев А.Ю., 20242024Никитин Е.A., Беляков M.В., Ефременков И.Ю., Благов Д.А., Мамедова Р.А., Свиридов А.С., Алипичев А.Ю.Nikitin E.A., Belyakov M.V., Efremenkov I.Y., Blagov D.А., Mamedova R.A., Sviridov A.S., Alipichev A.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/830

Оценка питательной ценности сельскохозяйственных кормов осуществляется оптическими приборами, в которых в качестве источника возбуждения спектрального сигнала кормов используются инфракрасные лампы накаливания или галогеновые лампы, но энергоэффективная диодная оптика видимого диапазона излучения не применяется. Исследования проведены с целью выявления возможности разработки портативного анализатора питательной ценности кормов с использованием спектрального анализатора на основе диодной оптоэлектроники. Инфракрасным микроскопом Микран-3 исследовали микроструктуру компонентов концентрированного корма и для них подобрали диапазоны измерений. Исследовали характерные диапазоны фотолюминесценции зерна кукурузы, шрота подсолнечного, барды зерновой, шрота рапсового. Измерены спектры возбуждения (поглощения) при синхронном сканировании монохроматорами спектрофлуориметра СМ 2203, и на их основе построены спектры люминесценции кукурузного силоса и концентрированного комбикорма. В результате вычислены интегральные параметры спектров: интегральная поглощательная способность и показатель потока фотолюминесценции. Установлено, что интенсивность спектров люминесценции кукурузного силоса в диапазоне 360…370 нм и концентрированного комбикорма в диапазоне 420…440 нм различается более чем в 4 раза. Величина улавливаемого фотонапряжения кукурузного силоса и концентрированного комбикорма различается в 6 раз. Результаты оптических измерений позволили заключить, что расхождение показателей питательной ценности сельскохозяйственных кормов (содержание сухого вещества, общее содержание протеина и др.) оказывает существенное влияние на параметры оптических сигналов. Предложена функциональная схема портативного оптического анализатора с диодами, способного на протяжении 12 ч без дополнительной подзарядки проводить оценку питательной ценности сельскохозяйственных кормов бесконтактным способом.

The nutritional value of feed is assessed with optical instruments using infrared incandescent or halogen lamps as a source of excitation of the spectral signal of the feed. However, no use is still made of energy-efficient diode optics of the visible radiation range. The authors conducted research to identify the possibility of developing a portable feed value analyzer using a spectral analyzer based on diode optoelectronics. First, the Micran-3 infrared microscope was used to study the microstructure of concentrated feed components; then, measurement ranges were selected. The authors studied characteristic ranges of photoluminescence of corn grain, sunflower meal, grain stillage, and rapeseed meal. Excitation (absorption) spectra were measured at synchronous scanning by the SM 2203 spectrofluorimeter monochromators to analyze luminescence spectra of corn silage and concentrated mixed fodder. As a result, integral parameters of spectra were calculated: integral absorption capacity and the photoluminescence flux index. It has been established that the intensity of luminescence spectra of corn silage in the range between 360 and 370 nm and that of concentrated mixed fodder in the range between 420 and 440 nm differ in more than four times. The value of captured photovoltage of corn silage and concentrated mixed fodder differs in six times. The results of optical measurements have proved that the discrepancy of indicators characterizing the nutritional value of feed (dry matter content, total protein content, etc.) has a significant influence on the parameters of optical signals. The authors have proposed the functional design of a portable optical analyzer with diodes, which is capable of estimating the nutritional value of feed by the non-contact method for 12 hours running without additional recharging.

бесконтактная оценка питательной ценностиоценка питательной ценности сельскохозяйственных кормовспектры люминесценциикукурузный силосконцентрированный комбикормспектрспектрофлуориметрсветодиодnon-contact assessment of nutritional valueassessment of nutritional value of feedluminescence spectracorn silageconcentrated mixed fodderspectrumspectrofluorimeterlight-emitting diodeReferencesКирсанов В.В. Структурно-функциональные модели построения автоматизированных и роботизированных молочных ферм нового поколения // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2022. Т. 16, № 1. С. 4 9. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2022-16-1-4-9Kirsanov V.V. Structural and functional models for building new generation automated and robotic dairy farms. Agricultural Machinery and Technologies. 2022;16;1:4 9. (In Russ.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2022-16-1-4-9Михайличенко С.М., Купреенко А.И., Иванов Ю.Г., Никитин Е.А. Оптимизация объема роботизированного кормораздатчика методом моделирования с применением теории графов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17, № 4. С. 35 41. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2023-17-4-35-41Mikhailichenko S.M., KupreenkoA.I., Ivanov Yu.G., Nikitin E.A. Optimization of volume for an automatic feed wagon by graph theory based modeling. Agricultural Machinery and Technologies. 2023;17;4:35 41. (In Russ.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2023-17-4-35-41Ерохин М.Н., Дорохов А.С., Кирсанов В.В., Чепурина Е.Л. Концепция построения регионального многофункционального сервисного центра по молочному животноводству // Агроинженерия. 2021. № 1 (101). С. 4 10. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2021-1-4-10Erokhin M.N., DorokhovA.S., Kirsanov V.V., Chepurina E.L. Conceptual grounds for the construction of a regional multifunctional service center for dairy livestock. Agricultural Engineering (Moscow). 2021;1(101):4 10. (In Russ.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2021-1-4-10Иванов Ю.Г., Машошина Е.В., Верликова Л.Н., Габдуллин Г.Г., Лукьянчук Е.В., Верликов В.В. Роботизированная технология получения молока от отдельных коров и ее технико-экономическая оценка // Техника и технологии в животноводстве. 2021. № 2 (42). С. 46 52. EDN: DOXBLHIvanov Yu.G., Mashoshina E.V., Verlikova L.N., Gabdullin G.G., Lukyanchuk E.V., Verlikov V.V. Robotic technology of obtaining milk from individual cows and its technical and economic evaluation. Machinery and technologies in livestock. 2021;2(42):46 52. (In Russ.)Купреенко А.И., Исаев Х.М., Михайличенко С.М. Автоматическая система кормления КРС на базе подвесного роботизированного кормораздатчика // Техника и технологии в животноводстве. 2021. № 3 (43). С. 5 9. EDN: GURWWYKupreenkoA.I., Isaev Kh.M., Mikhailichenko S.M. Automatic cattle feeding system based on the use of a suspended robotic feeder. Machinery and technologies in livestock. 2021;3(43):5 9. (In Russ.)Лялин Е.А., Трутнев М.А., Трутнев Н.В. Параметры спирально-винтового устройства для дозирования минеральных удобрений с различными расходными характеристиками // Пермский аграрный вестник. 2021. № 4 (36). С. 14 22. https://doi.org/10.47737/2307-2873_2021_36_14Lyalin E.A., Trutnev M.A.; Trutnev N.V. Parameters of the spiral-screw device for dosing mineral fertilizers with different consumption characteristics. Perm Agrarian Journal. 2021;4(36):14 22. (In Russ.) https://doi.org/10.47737/2307-2873_2021_36_14Лялин Е.А., Трутнев М.А., Трутнев Н.В. Оценка эффективности работы раздатчика комбикормов со спирально-винтовым дозатором в производственных условиях // Пермский аграрный вестник. 2019. № 4 (28). С. 4 10. EDN: ZOFCESLyalin E.A.; Trutnev M.A.; Trutnev N.V. Performance assessment of mixed fodder distributor with a spiral-screw dispenser. Perm Agrarian Journal. 2019;4(28):4 10. (In Russ.)Симачкова М.С. Анализ технологических линий и оборудования для приготовления комбикормов // Вестник НГИЭИ. 2023. № 6 (145). С. 18 36. EDN: IXKLBISimachkova M.S. Analysis of technological lines and equipment for the preparation of compound feeds. Bulletin NGIEI. 2023;6(145):18 36. (In Russ.)Вахрушев А.В., Земсков А.В., Федотов А.Ю. Программно-аппаратный комплекс для анализа равномерности перемешивания микро- и наноэлементов // Химическая физика и мезоскопия. 2009. Т. 11, № 4. С. 421 429. EDN: PJLTGJVakhrushevA.V., ZemskovA.V., FedotovA.Yu. Hardware-software complex for uniform mixing analysis of micro and nanoelements. Chemical Physics and Mesoscopy. 2009;11;4:421 429. (In Russ.)Никитин Е.А., Семенюк В.С. Анализ проблем эффективного приготовления кормовой смеси в современном животноводстве // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. № 2 (34). С. 158 163. EDN: KJPYILNikitin E.A., Semenyuk V.S. Analysis of feed mixture effective preparation’s problems in the modern farming. Vestnik Vserossiyskogo Nauchno-Issledovatelskogo Instituta Mekhanizatsii Zhivotnovodstva. 2019;2(34):158 163. (In Russ.)Bloch V., Levit H., Halachmi I. Assessing the potential of photogrammetry to monitor feed intake of dairy cows. Journal of Dairy Research. 2019;86(1):34 39. https://doi.org/10.1017/S0022029918000882Bloch V., Levit H., Halachmi I. Assessing the potential of photogrammetry to monitor feed intake of dairy cows. Journal of Dairy Research. 2019;86(1):34 39. https://doi.org/10.1017/S0022029918000882Lednev V.N., Sdvizhenskii P.A., Grishin M.Y., Gudkov S.V., Pershin S.M., Nikitin E.A. Improving calibration strategy for LIBS heavy metals analysis in agriculture applications. Photonics. 2021;8(12):563. https://doi.org/10.3390/photonics8120563Lednev V.N., Sdvizhenskii P.A., Grishin M.Y., Gudkov S.V., Pershin S.M., Nikitin E.A. Improving calibration strategy for LIBS heavy metals analysis in agriculture applications. Photonics. 2021;8(12):563. https://doi.org/10.3390/photonics8120563Knight C.H. Quality dairying. Journal of Dairy Research. 2023;90(3):215 220. https://doi.org/10.1017/S0022029923000535Knight C.H. Quality dairying. Journal of Dairy Research. 2023;90(3):215 220. https://doi.org/10.1017/S0022029923000535Ichimura T., Kusaka M., Nakamura T. The effect of high-temperature heat treatment and homogenization on the microstructure of set yogurt curd networks. Journal of Dairy Research. 2023;90(3):306 311. https://doi.org/10.1017/S0022029923000523Ichimura T., Kusaka M., Nakamura T. The effect of high-temperature heat treatment and homogenization on the microstructure of set yogurt curd networks. Journal of Dairy Research. 2023;90(3):306 311. https://doi.org/10.1017/S0022029923000523Вархушев А.В. Моделирование процессов упорядочения и самоорганизации наноструктур // Химическая физика и мезоскопия. 2005. Т. 7, № 2. С. 219 228. EDN: PJRNPPVarkhushevA.V. Modeling the processes of ordering and self-organization of nanostructures. Chemical Physics and Mesoscopy. 2005;7;2:219 228. (In Russ.)Беляков М.В., Павкин Д.Ю., Никитин Е.А., Ефременков И.Ю. Обоснование выбора спектральных диапазонов фотолюминесцентного контроля состава и питательной ценности кормов // Техника и оборудование для села. 2023. № 2 (308). С. 31 36. EDN: ZMQMNGBelyakov M.V., Pavkin D.Yu., Nikitin E.A., Efremenkov I. Yu. Substantiation of the choice of special ranges for photoluminescent control of the composition and nutritional value of forages. Machinery and Equipment for Rural Area. 2023;2(308):31 36. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.