Оценка упитанности коров (BCS) с применением нейросетевых алгоритмов позволяет следить за здоровьем и продуктивностью животного. С целью разработки алгоритма оценки физиологической упитанности молочных коров по параметрам маклаков, крестца и голодной ямки на ферме ГУП «Григорьевское» проведено исследование 80 гол., которые были распределены на группы упитанности (от 1 до 5). Исследования проводились в ноябре 2021 г. во время утреннего доения. Сбор массива данных производился с использованием 3D ToF-камеры O3D 303. Предварительно было проведено моделирование установки трехмерной камеры на ферме, разработан алгоритм, учитывающий рост коровы и расстояние от высшей точки позвоночника до трехмерной камеры. Разработан алгоритм оценки физиологической упитанности молочных коров в соответствии с оценкой состояния маклаков, крестца, голодной ямки, определяющий наивысшую точку холки, пропорции между длиной и шириной туловища, а также глубиной голодных ямок и выраженность хвостовой связки. Разработано программное обеспечение, позволяющее регистрировать номер коровы и определять балл упитанности, а также показывать динамику изменения упитанности животного. Обработка данных проводилась в соответствии с разработанным алгоритмом. Обработка изображений проводилась методом регрессии. Сравнение оценки упитанности коров, проведенной согласно разработанному алгоритму, и оценки экспертов показало, что погрешность работы алгоритма в диапазоне упитанности 2…4 балла составила в среднем 10%. При определении упитанности коров, имеющих пограничное и граничное состояние упитанности (1 и 5 баллов), ошибка измерения предложенным алгоритмом увеличивается до 25%. На основе полученных результатов для дальнейших исследований рекомендовано обучить нейронную сеть; определить корректирующий коэффициент для 1 и 5 баллов упитанности; доработать программное обеспечение, разработать пользовательское ПО с разработкой проходного станка бонитировки и провести испытания.

Продуктивность коров зависит от температурно-влажностных показателей окружающей среды. На фермах с беспривязно-боксовым содержанием коров с местной принудительной вентиляцией целесообразно осуществлять ее управление по клинико-физиологическим показателям состояния коров. С этой целью проанализированы экспериментальные исследования зависимости частоты сокращений сердца и частоты дыхания животных от превышения температуры и относительной влажности воздуха. Проведен анализ динамики изменения клинико-физиологических показателей животных при воздействии на них тепловыми и влажностными факторами в форме единичного ступенчатого воздействия. Для предотвращения теплового стресса животных предложено осуществлять управляющее воздействие местной вентиляцией по комбинированному принципу, когда в качестве объекта управления выступает животное, а управляемыми величинами являются частота сокращений сердца и частота дыхания. В этой системе роль возмущающих воздействий принадлежит температуре и влажности воздуха в животноводческом помещении. В то же время контур управления температурой и влажностью выполняет страховую функцию. Командный фактор для формирования управляющего воздействия в установившемся режиме предложено рассматривать как произведение масштабированных отклонений фактических значений частоты сокращений сердца и частоты дыхания от их нормированных значений. По результатам анализа динамических свойств объекта управления предложено осуществлять формирование управляющего воздействия по пропорционально-дифференциальному закону, для реализации которого необходим периодический поворот вентиляторов

С учетом цен на энергоресурсы одним из путей решения проблемы энергосбережения является сокращение затрат на отопление животноводческих помещений путём внедрения рекуперативных теплоутилизационных установок, позволяющих снизить потери тепла и оптимизировать работу систем микроклимата. С целью разработки метода управления и конструкции рекуперативной установки, обеспечивающей оттаивание намерзшего конденсата без применения системы рециркуляционных клапанов, предложена рекуперативная теплоутилизационная установка с реверсивным оттаиванием рекуператоров, обеспечивающая организацию реверсирования приточного вентилятора. Рассмотрены конструктивные параметры рециркуляционного проёма в выпускном воздуховоде. Функционирование предлагаемой системы должно создавать определенное аэродинамическое сопротивление, которое в режиме «Оттаивание» не должно превышать 20…30 Па. Теоретические расчёты рециркуляционного проёма, если исходить из заданных величин аэродинамического сопротивления и размеров выпускного воздуховода 800х800 мм, показывают, что площадь проёма должна составлять 0,32…0,512 м². При ширине канала 800 мм его высота варьируется в диапазоне соответственно 400…640 мм. Результатами теоретических исследований подтверждена эффективность функционирования установки в режимах рекуперации и оттаивания с рециркуляцией при размерах рециркуляционного проёма в диапазоне 80…50% от площади вытяжного воздуховода. Сопротивление движению воздуха (подпор) при этом составляет 10…25,7 Па. При выбранных геометрических размерах рециркуляционного проёма и минимальном расходе воздуха в системе 20% создается положительный подпор в пределах 1,0…0,4 Па.

В настоящее время все более широкое распространение получает удаленная диагностика транспортных средств, позволяющая анализировать данные с уже установленных датчиков, без вмешательства в конструкцию транспортного средства, и выводить только необходимую информацию для поддержания надлежащего уровня технического состояния транспортного средства. С целью разработки алгоритма удаленной диагностики, проводимой в процессе эксплуатации техники без установки дополнительных датчиков на двигателе, с использованием диагностических показателей, контроля расхода топлива и метода выбега, проведены исследования диагностики работы двигателя на холостом ходу. Для анализа технического состояния двигателя и апробации разработанного алгоритма специально последовательно вносились две неисправности: сопротивление впуску воздуха («Засоренный фильтр») и отсутствие подачи топлива в цилиндр («Неисправная форсунка»). Разработанный алгоритм направлен на разделение неисправностей в двигателе внутреннего сгорания, связанных с механическими потерями и ухудшением его технико-экономических характеристик. Для апробации разработанного алгоритма использовалась экспериментальная установка на базе дизельного двигателя внутреннего сгорания IVECO F4HE9687P*J101, позволяющая исследовать работу двигателя в технически исправном состоянии и при специально вносимых неисправностях. Результаты экспериментов показали адекватность разработанного алгоритма диагностики и необходимость его внедрения.

Бесперебойное использование сельскохозяйственной техники в период полевых работ обеспечивается поддержанием работоспособного состояния машин путём своевременного проведения технического обслуживания и оперативного устранения эксплуатационных отказов. Период неработоспособного состояния машин можно сократить при наличии на складе эксплуатирующего предприятия некоторого резерва запасных частей. При обосновании резерва, учитывающего целесообразность резервирования и расчёт потребного количества резервируемых частей, недостаточно изучены методы искусственного интеллекта. С целью обоснования метода резервирования запасных частей для сельскохозяйственной техники и определения эффекта от его производственного внедрения разработаны генетический алгоритм и программное обеспечение. Разработанный метод резервирования апробирован на сельскохозяйственном предприятии для обоснования сезонных резервов запасных частей комбайнов Дон-1500Б и TORUM. В информационной модели данных учитывались стоимость и количество потребляемых запасных частей по годам, количество машин, потребляющих запчасти в конкретный сезон работ, значения времени установки запчастей на машину и др. Применение генетического алгоритма позволило из 2500 наименований запасных частей выделить 66 наиболее значимых позиций, необходимых к резервированию на сезон уборки. Установлено, что метод резервирования запасных частей для сельскохозяйственной техники, основанный на применении генетического алгоритма в сочетании с базой данных, содержащей информацию о реальном потреблении запасных частей машинами не менее чем за 3 предыдущих года, позволяет снизить время простоя комбайнов в ожидании подвоза запчастей на 37%, увеличить дневную производительность комбайнов на 11,4%, коэффициент оперативной готовности комбайнов на 4,38%.

Для снижения химической нагрузки на почву, растения и плоды актуальным является использование альтернативных методов обработки почвы и растений, к которым относится облучение неионизирующим излучением. С целью установления диапазона технологических параметров и режимов работы разрабатываемых машин для обработки почвы неионизирующим излучением разработаны методика и экспериментальная установка с возможностью обеспечения инфракрасного и ультрафиолетового излучений. Для исследования почвы, предназначенной для защищенного грунта, применены стандартные методики определения физических, микробиологических и качественных свойств почвы. В ходе исследований реализовано 5 режимов обработки почвы: инфракрасное излучение в течение 3 ч без механического перемешивания почвы и с перемешиванием; ультрафиолетовое излучение в течение 1 ч; воздействие в течение 1 ч одного инфракрасного и одного ультрафиолетового излучателей при механическом перемешивании почвы; обработка в течение 1 ч тремя инфракрасными излучателями и одним ультрафиолетовым при механическом перемешивании почвы. Микробиологические исследования обработанной на экспериментальной установке почвы проводили в течение 1 ч после отбора материала по представленной методике. Экспериментально установлено, что в зависимости от режимов обработки почвы количество микроорганизмов уменьшается на 14…98%. Сочетание инфракрасного и ультрафиолетового излучений с одновременным трехкратным увеличением тепловой мощности излучения в течение 1 ч способствует снижению количества микроорганизмов до 98%. Снижение содержания микроорганизмов в почве вследствие неионизирующего излучения является основой для установления конструктивных и технологических параметров и режимов работы разрабатываемых машин для обработки тепличных грунтов

Отсутствие малогабаритных маневренных серийных образцов дискаторов для мелкоконтурных участков горных лугов и пастбищ способствовало разработке образца минидискатора для работы на горных склонах на почвах различного механического состава. Произведен расчет конструктивных параметров рабочих органов – дисков (расстояние между смежными дисками, радиус кривизны дисков, диаметр дисков) и их расположения на раме минидискатора. На базе минитрактора Феншоу-180 разработан лабораторный образец малогабаритного блок-модуля минидискатора для обработки (дискования) почв различного механического состава склоновых участков кормовых угодий горной зоны Северного Кавказа с уклоном до 12°. Спроектированный лабораторный образец минидискатора представляет собой навесную конструкцию с однорядным расположением 9 сферических дисков, установленных на индивидуальных стойках под углом к движению. Присутствуют устройство, исключающее забивание режущих дисков, и приспособление для регулировки давления на почву. Возможна установка прикатывающих катков. Предусмотрена возможность переключения конструкции при развороте из положения работы на склоне справа налево в положение работы на склоне слева направо. Техническая экспертиза лабораторного образца машины проведена на горном стационаре СКНИИГПСХ в с. Даргавс, РСО-Алания, на высоте 1540 м над уровнем моря с крутизной склона до 15°. Испытания лабораторного образца блок-модуля навесного минидискатора для обработки почв лугов и пастбищ горной зоны и техническая экспертиза научной документации проводились согласно ГОСТ 33687-2016 и ГОСТ 33687-2015. Разработанный и изготовленный лабораторный образец дает предпосылки к созданию серийного образца машины. Применение блок-модуля минидискатора обеспечит снижение деградационных процессов склоновых участков, повысит урожайность кормовых угодий, обеспечит устойчивость к водной и ветровой эрозии, а также повысит экологическую устойчивость и эффективность лугопастбищного хозяйства.

В связи с недостаточностью теоретических исследований моделирования сепарации картофеля на прутковом элеваторе проведены исследования полноты сепарации картофеля на элеваторе картофелеуборочного комбайна типа КПК-3. Представлена математическая модель отделения примесей от картофеля на элеваторе картофелеуборочного комбайна, позволяющая рассчитать полноту сепарации на элеваторе. Получены уравнения распределения полноты сепарации по длине полотна элеватора и обоснованы уравнения связи между длиной элеватора и полнотой сепарации. Установлено, что полнота сепарации функционально зависит от длины участка полотна элеватора и двух коэффициентов, каждый из которых можно определить по экспериментальным данным полноты сепарации на двух участках рабочей ветви элеватора. Установлено, что на картофелеуборочном комбайне типа КПК-3 90%-ная полнота сепарации достигается при увеличении длины пруткового элеватора до 1800 мм при заданной доле отделившихся примесей 50% на участке длиной 600 мм, и 75% – на участке длиной 1000 мм.

При дифференцированном внесении твердых минеральных удобрений (ТМУ) точно регулировать дозировку и равномерно распределять гранулы по полю позволяют рабочие органы центробежных распределителей удобрений. С целью выявления наиболее рациональных параметров и режимов распределителя ТМУ, влияющих на траекторию полета гранул и равномерность распределения удобрений по полю, проведены теоретические и экспериментальные исследования центробежного диска распределителя твердых минеральных удобрений, оснащенного поворотной разгонной камерой и набором сменных П-образных лопаток. Описано влияние длины лопаток на траекторию и дальность полета гранул удобрений, а также влияние поворота выходного окна разгонной камеры на факел распределения удобрений. На разработанном лабораторном стенде распределителя твердых минеральных удобрений проведен эксперимент по определению аэродинамических свойств гранул нитроаммофоски (60:60:60), который позволил определить физические параметры, влияющие на дальность и траекторию их полета – коэффициент парусности и критическую скорость. Установлено, что смещение выходного окна разгонной камеры распределяющего диска ведет к перемещению зоны интенсивного покрытия в направлении поворота выходного окна разгонной камеры. Это позволяет регулировать интенсивность и оказывает непосредственное влияние на зону рассева гранул твердых минеральных удобрений. Дано обоснование наиболее рациональной конструкции распределяющего диска. Установлено, что наибольшая равномерность распределения твердых минеральных удобрений достигается при использовании диска с 8 попарно соосно расположенными лопатками длиной 300, 250, 200, 100 мм.

На сегодняшний день в Краснодарском крае существует потребность в восстановлении заброшенных плантаций чая и рекультивации низкоэффективных старых плантаций. С целью разработки мероприятий реконструкции чайных плантаций в Краснодарском крае проведен анализ зарубежного опыта технологии возделывания чая. Рассмотрены случаи применения подрезки чайных кустов (легкая, глубокая, тяжелая и подрезка под корень) и алгоритм их проведения. Экспериментальными исследованиями, проведенными в 2016-2021 гг. в Республике Грузия, установлена зависимость урожайности чайной плантации от вида подрезки. Результаты исследований показали, что в первый год после тяжёлой подрезки урожайность чайной плантации снижается на 70,6%, однако в последующие 5 лет средняя урожайность повышается на 122,6%. На второй год после полутяжелой и тяжелой подрезки чайные кусты вступили в вегетацию на 6-12 дней раньше. Сделан вывод о том, что выбор оптимального способа подрезки зависит от состояния чайного куста, стратегии аграриев, технического и технологического потенциала чаепроизводителя. Отмечено, что для старых чайных плантаций возрастом 40-60 лет наиболее рациональной операцией является тяжелая подрезка на высоте не более 10…15 см от корневой шейки. В случае применения полутяжёлой подрезки на высоте 25…40 см от корневой шейки под верхними узлами в последующие годы на таких кустах проводят шпалерную подрезку. При перезакладке следует использовать только новые сорта семян, делая акцент на сорте Колхида. Предложена оптимальная технологическая карта по закладке чайных плантаций, включающая в себя плантажную обработку и окультуривание почвы, внесение органических удобрений, разбивку плантации на участки 5…10 га, подготовку посадочных ям. Использование технологической карты с внедрением перспективных мероприятий по подрезке и омолаживанию чайного куста обеспечивает качественное восстановление чайных плантаций с высокими характеристиками урожайной массы чайного материала.

Надежность при ремонте двигателей определяется множественными факторами. При этом важным критерием является сохранение геометрических параметров деталей двигателя в заданных пределах. Подшипник коленчатого вала является высоконагруженным соединением в двигателе. При износе или деформации отверстий под вкладыши коренных подшипников возможен проворот вкладышей, что приводит к отказу и внеочередному дорогостоящему ремонту. Установлено, что рекомендуемые средства измерений в нормативно-технической документации назначаются без связи с допусками контролируемых величин и имеют погрешность, значительно превышающую допускаемую погрешность измерения. Рассмотрена степень влияния погрешности измерений на зону рассеяния размеров коренных опор двигателя при дефектации. Теоретически доказаны критерии выбора средств измерений для контроля отверстий под вкладыши коренных подшипников. Определены предельные значения допускаемых погрешностей измерения и погрешности средств измерений для контроля износа или деформации отверстий под вкладыши коренных подшипников, поступающих на дефектацию. Рассмотрено влияние погрешности измерения на формирование вероятности ошибок при принятии решения о годности деталей. При измерении средством, рекомендуемым к применению руководством по ремонту двигателя, количество неправильно забракованных опор было на 6,9% больше, а количество неправильно принятых опор на 3,5% больше по сравнению с более точным нутромером с погрешностью ±3,5 мкм. Уменьшение погрешности измерений приводит к значительному снижению количества неправильно принятых и неправильно забракованных опор, что отражается на качестве последующей сборки соединения и на объёме внешних потерь от брака.

Электроконтактная приварка (ЭКП) является перспективной ресурсосберегающей технологией получения функциональных покрытий из отходов инструментального и машиностроительного производства. Для выбора применяемых материалов, оборудования и инструментов, порядка и описания выполняемых операций (переходов), технологических режимов (параметров) необходима разработка четкой методики. С целью разработки методики получения, упрочения и восстановления деталей машин исследовались функциональные покрытия, полученные электроконтактной приваркой на установке 011-1-10 «Ремдеталь». Длительность сварочного импульса и паузы задавалась при помощи регулятора РВИ-501. Тарирование силы сварочного тока проводилось через полосу, изготовленную из меди марки ММ толщиной 5 мм, с помощью прибора ИСТ-02. Анализ сопротивления зоны соединения при ЭКП показал, что для стальной ленты У12 оптимальное значение усилия сжатия сварочных электродов на лемех плуга из стали 65Г составит 1,7 кН. Для обеспечения наибольшей производительности процесса ЭКП и полного перекрытия сварочных площадок (с учётом взаимного перемещения электродов и детали) представлены зависимости, позволяющие назначать для всех схем и вариантов оборудования основные параметры электроконтактной приварки: силу сварочного тока, время его протекания и паузу между импульсами, усилие сжатия сварочных электродов, скорость приварки, коэффициенты перекрытия сварочных точек, расход охлаждающей жидкости. Рассмотрено их влияние на протекание процесса и качество получаемых покрытий. Представленный алгоритм расчёта и назначения режимов приварки позволяет упростить использование технологии и повысить качество получаемых покрытий за счёт минимизации брака, возникающего вследствие ошибок при назначении параметров приварки. Алгоритм может быть использован в машиностроительном и, в частности, ремонтном производстве при проектировании технологических процессов получения функциональных покрытий при упрочнении и восстановлении деталей машин.

В условиях выращивания культур на фабриках растений своевременная информация о физиологическом состоянии растений позволяет поддерживать урожайность культуры на высоком уровне. В растениеводстве наибольшее распространение получили неинвазивные методы диагностики, позволяющие выявлять стрессовые состояния растения на ранней стадии. В теоретическом исследовании применительно к фабрикам растений проведено сравнение электрофизических методов мониторинга (измерения биопотенциала и биоимпеданса), термографических методов (метода регистрации ксилемного потока и инфракрасной термографии), оптических методов (измерения отражательных характеристик листьев, гипер- и мультиспектральной визуализации) и метода измерения флуоресценции хлорофилла. Исследуемые методы классифицировались и анализировались по нескольким критериям: измеряемые показатели, оценка параметров растений, портативность измерительного прибора, возможность сканирования на уровне полога. Сделан вывод о том, что неинвазивные методы диагностики физиологического состояния растений способны на ранней стадии сигнализировать о негативных изменениях, позволяют косвенно оценить стрессовое состояние растений, транспирацию, фотосинтез, пигментный и элементный состав, электрическое сопротивление тканей. Среди технологий неинвазивной диагностики физиологического состояния растений для закрытых регулируемых агроэкосистем эффективными являются метод спектрального анализа листьев растений – в частности, спектральная визуализация, и флуоресцентный метод. В дальнейших исследованиях для оценки фотосинтеза и составления «световых рецептов» планируется сравнить флуоресцентный метод и метод спектральной визуализации в практических условиях.

В процессе цифровой трансформации профессионального образования ведущая роль отводится развитию теории и практики смешанного обучения, при котором в различных вариациях сочетаются аудиторная работа и электронное обучение в онлайн- и офлайн-форматах. Поиск эффективных инструментов реализации смешанного обучения является актуальной задачей педагогики профессионального образования. Цель исследований – выявление и обоснование дидактических возможностей применения смешанного обучения как механизма цифровой трансформации профессионального образования. Анкетирование 143 студентов показало их общее положительное отношение к активным и интерактивным методам обучения, к различным цифровым технологиям, применяемым на занятиях и для организации самостоятельной работы. Анкетирование 55 преподавателей продемонстрировало недостаточно высокий уровень их мотивации к применению смешанного обучения в связи с необходимостью существенной переработки методик преподавания учебных дисциплин, их трансформации в онлайн- и офлайн-форматы. Главным препятствием для эффективной реализации смешанного обучения является недостаточная сформированность цифровой и методической компетентности преподавателей. В связи с этим необходима систематическая работа по освоению преподавателями современных цифровых технологий и инновационных образовательных технологий, реализуемых в процессе смешанного обучения. Особое внимание в организации смешанного обучения следует уделить модели «Перевёрнутый класс», способствующей повышению качества образовательного процесса.