Процессы развития биотехнических систем в животноводстве характеризуются уровнем их интеллектуальной и цифровой трансформации на основе нейросетевых технологий и систем искусственного интеллекта, которые должны эффективно распознавать и учитывать рефлексы, индивидуальную и групповую мотивацию поведения животных и возможную их реализацию в соответствующих локальных технологических подсистемах. Пути к местам отдыха и самообслуживания животных могут быть представлены в виде ориентированного графа, для анализа которого предложен интегральный ST-критерий (путь-время), характеризующий продолжительность перемещения по ребрам графа (логистической инфраструктуре коровника) между его вершинами: пунктами обслуживания животных в соответствующих локальных биотехнических системах (ЛБТС доения, кормления, поения и др.). Графоаналитическая оценка по каждому животному позволяет оценить холостые переходы от мест отдыха к местам обслуживания (самообслуживания), продолжительность обслуживания в соответствующих ЛБТС (рабочий ход), лечение в стационаре при наличии заболеваний, суммарную двигательную активность, общее время отдыха в боксе (не менее 14 ч для высокопродуктивных животных), в том числе продолжительность ночного и дневного отдыха, аномальные перерывы между доениями (свыше 14 ч) в случае «добровольного» доения в автоматических системах (роботах) и др. Сопоставив фотохронометражные показатели с продуктивностью и физиологическим состоянием каждого животного в отдельности и проанализировав возможные потери времени (простои) в местах об служивания (самообслуживания), отклонения в поведении животных, получим четкую картину организации и эффективности выполнения технологических процессов на ферме, возможные потери продуктивности и издержки производства. Графоаналитическая оценка функционирования локальных биотехнических систем в животноводстве, оснащенных системами идентификации животных и видеонаблюдения, позволит оптимизировать управление технологическими процессами на ферме. 

Малиноуборочный комбайн вновь востребован производством. Приведен отечественный и зарубежный опыт разработки и совершенствования улавливающих устройств малиноуборочного комбайна. Отмечено доминирование бесприводных улавливателей лепесткового и дискового типов. Отмечены преимущества улавливателя с размещением дисков каждой из секций на продольной балке, шарнирно подвешенной к раме комбайна в верхней части его рамы. Возникающий вследствие такого конструктивного решения момент силы тяжести секций улавливающего устройства принудительно сжимает плодовую стенку малины до приемлемой ширины. С целью уточнения механизма взаимодействия улавливающего устройства со стеблями плодовой стенки малины и дальнейшего совершенствования конструкции улавливающего устройства изучен стеблестой малины сорта Бальзам. Получена регрессионная модель зависимости необходимого для формирования плодовой стенки поперечного усилия на стебель от его диаметра и требуемой величины поперечного отгиба. Коэффициент парной корреляции (0,617) свидетельствует о доминирующем влиянии диаметра стебля малины на поперечное усилие. Рассчитана величина момента силы тяжести секций улавливающего устройства, адаптированная к оптимальной густоте ряда малины, равная 1085 Н·м. Предусмотрена возможность регулирования параметров

Снижение техногенного воздействия на почву становится все более актуальным. Комплексная оценка уровня воздействия машинно-технологических комплексов при уборке овощных культур поможет снизить негативное воздействие на окружающую среду. В статье представлены аналитические исследования по определению показателей уровня техногенного воздействия технологического комплекса машин на уборке овощных культур. Разработан критерий экологичности, учитывающий ряд параметров: количество компонента в жидких, газообразных и твердых отходах; плотность почвы при уборке корнеклубнеплодов; количество эрозионно-опасных частиц; загрязнение окружающей среды ядохимикатами и минеральными удобрениями; среднее значение выноса плодородного слоя почвы при уборке; загрязнение атмосферы токсичными составляющими отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Сформулированы и обоснованы критерии формирования механико-технологических основ уборки овощных культур, определяющие уровень техногенного воздействия технологического комплекса машин на уборке овощных культур: критерий экологичности; критерий энергоемкости; критерий материалоемкости; критерий затрат на информационное обеспечение; критерий габаритных размеров; критерий эргономичности. Установлено, что оценка уровня воздействия машинно-технологических комплексов при уборке овощных культур может осуществляться по критерию экологичности, который свидетельствует о настройке машины для уборки корнеклубнеплодов в требуемом интервале допустимых значений для сохранения или повышения качества уборки.

Система управления движением роботизированной платформы должна проектировать маршрут и строить карту движения платформы в режиме реального времени. Разработана система управления движением роботизированной платформы в рядах садовых насаждений на основе технологии измерения расстояний путем излучения света дальномером оптического диапазона датчиком LiDAR. На языке программирования Python в операционной системе Ubuntu и среде визуализации Rviz разработан программный код для планирования пути движения и задания точек траектории движения. Для поиска оптимальной траектории движения применен алгоритм обхода графа и поиска оптимального пути. Изготовлена роботизированная платформа, оснащенная датчиком LiDAR Velodyne Puck (VLP-16) и дальномером Benewake TFmini Plus, измеряющим в режиме реального времени расстояние между роботизированной платформой и моделью дерева яблони через последовательный порт (COM-порт). Оценка точности выполнения движения роботизированной платформы произведена в лабораторных условиях. Эксперимент проводился с использованием люминесцентных газоразрядных ламп Super Lamp Holder SLH3 45W 220v 5500K RoHS, уровень освещенности варьировался от 10000 до 110000 люкс и контролировался с помощью спектрометр-пульсметра Uprtek MF250N. Факторный эксперимент выявил наиболее эффективный режим движения роботизированной платформы по заданной траектории: скорость движения – 2,5 км/ч; освещенность – 109600 лк; расстояние до дерева – 0,5 м. Позиционирование роботизированной платформы относительно каждого дерева в рядах насаждений и автономное выполнение основных технологических операций с отклонением от заданной траектории не более 1,5…2 см отвечают агротехническим требованиям по мониторингу садовых насаждений, внесению средств защиты растений, уборке урожая плодовых культур, контурной обрезке кроны деревьев.

Внесение жидких органических удобрений в больших дозах (до 100 т/га и выше) внутрь почвы с использованием чизельного глубокорыхлителя со шланговой системой позволяет повысить плодородие почвы и является экологически безопасным. На чизельном глубокорыхлителе возможна установка 5 или 6 чизельных лап с плоскорезными открылками (малыми с шириной захвата 325 мм и большими – 800 мм) с шириной междуследий стоек в поперечном направлении соответственно 890 и 680 мм. Глубина хода чизельных лап составляет 20…40 см. Рабочая скорость агрегата – 0,5…1,4 м/с. С целью оценки возможного количества вносимых жидких органических удобрений создана математическая модель, позволяющая определить дозу удобрений в зависимости от конструкционных и технологических параметров (геометрии и глубины установки чизельных лап с открылками различной ширины захвата в вариантах настройки орудия для 5 и 6 рабочих органов, скорости движения агрегата) и свойств почвы. Установлено, что в диапазоне рабочих скоростей 0,5…0,8 м/с максимальная доза внесения жидких органических удобрений глубокорыхлителем с 5 рабочими органами с открылками шириной 0,8 м составляет 80…90 т/га, с 6 рабочими органами – 110…120 т/га. Результаты исследований показывают, что различные варианты настройки агрегата обеспечивают внесение жидких органических удобрений в дозе от 40 до 120 т/га в соответствии с агротехническими требованиями и экологичностью технологии.

В агропромышленном комплексе, при решении широкого класса производственных, технических и технологических задач, включая задачи безопасности, надежности и экологии, в системах топливоподготовки широкое применение находят фильтры грубой и тонкой очистки. Современные потребности его технологий, машин и оборудования обуславливают решение вопросов очистки дизельных топлив от механических примесей. Однако существующие конструкции типовых фильтров, содержащих сменные фильтроэлементы, обладают малым ресурсом и не всегда обеспечивают в полном объеме требования высокоэффективной очистки топлив, в результате чего не исключена возможность возникновения внезапных отказов. В целях оценки эффективности применения гидродинамического фильтра оригинальной конструкции для очистки дизельного топлива от механических загрязнений проведены экспериментальные исследования, результаты которых позволяют на стадии проектирования определять физические условия эксплуатации устройств подобной конструкции, закладывать конструктивные показатели фильтрующих перегородок для обеспечения оптимального функционирования устройства.

Жиросодержащие отходы мясоперерабатывающей промышленности, представляющие собой жир-сырец, являются недорогим возобновляемым сырьем для производства ПАВ (поверхностно-активного вещества). Предложена технология переработки жира-сырца в поверхностно-активные вещества, включающая в себя два технологических процесса: деэмульгирование жиросодержащей водной эмульсии и получение технического жира (триглицерида); переработку технического жира в поверхностно-активное вещество (амидожирные кислоты). Представлена технологическая схема переработки жира-сырца в технический жир. Технология переработки триглицеридов реализована на лабораторной пилотной установке. Синтез поверхностно-активных веществ происходил при нагревании технического жира, моноэтаноламина и борной кислоты до температуры 180°С в течение 1,5 ч при соотношении (мас.%): технический жир – 65,3…72,4; моноэтаноламин –14,5…170; борная кислота – 100. Полученное поверхностно-активное вещество испытано на четырехшариковой машине трения как противоизносная присадка к смазочным маслам. Результаты трибологических испытаний показали высокую эффективность полученного поверхностно-активного вещества при использовании его в качестве противоизносной добавки в базовое масло И-20 в количестве 10%. Износ для контрольного образца (базовое масло) составил 207 мкм, а для смазочной композиции на основе амидожирных кислот – 167 мкм. Разработанная технология переработки жира-сырца в поверхностно-активные вещества может быть рекомендована для производства технической продукции: ингибиторов коррозии, противоизносной присадки, эмульгаторов, технических моющих средств и т.д. 

Технология аддитивного производства деталей позволяет существенно сократить затраты на ремонт техники, однако закономерности формирования свойств таких деталей недостаточно изучены. Проведены исследования зависимости предела прочности 3D-печатных образцов от количества слоев стенки и плотности заполнения. Образцы, изготовленные согласно ГОСТ 11262-2017 с помощью 3D-печати по технологии FDM из пластика ABS, испытывались на статическое растяжение. Было изготовлено две группы образцов, которые отличались технологическими параметрами 3D-печати. В первой группе стенка образцов формировалась в 4 слоя, плотность заполнения образцов варьировалась в диапазоне 20…100%. Во второй группе количество слоев стенки варьировалось от 2 до 10, плотность заполнения образцов соответствовала 33%. При изготовлении образцов температура экструдера составляла 230°C, температура стола – 110°C, высота слоя – 0,15 мм, скорость печати – 60 мм/c. Анализ условного предела текучести образцов показал рост их прочности с увеличением количества слоев стенки. Существенное различие показателей прочности наблюдалось в образцах с шестью слоями и более. Значительный разброс значений условного предела текучести объясняется наличием дефектов в образцах после печати. При плотности заполнения более 40% наблюдается значительный прирост прочности за счет уплотнения связей молекул полимера между собой. В интервале 20…40% показатель прочности не изменялся, поскольку в данном диапазоне происходили одинаковые структурные изменения. Установлено, что для изготовления полимерных деталей сельскохозяйственных машин с помощью 3D-печати по технологии FDM с максимальными прочностными характеристиками необходимо, чтобы количество слоев стенки не превышало количества слоев внутреннего периметра, а плотность заполнения деталей составляла 100%. 

Энергообеспеченность предприятий агропромышленного комплекса зависит от качественного электроснабжения. Применение локальных источников электроснабжения для крупнотоварных предприятий и их объединений позволяет устранить недостатки централизованного снабжения. Даны обоснования перехода от централизованного электроснабжения к локальным источникам электроэнергии для сельских потребителей. Разработан и предложен критерий оценки вариантов энергоснабжения объектов АПК, представляющий собой интегральный показатель, включающий в себя капиталовложения в источник энергии и текущие затраты на его эксплуатацию. С помощью критерия и условий энергетической сопоставимости сравниваемых вариантов можно обосновать наиболее предпочтительную инженерно-техническую систему обеспечения объектов АПК энергией. На примере подразделений агрохолдинга «АгроПромкомплектация» обоснованы и подтверждены расчётами актуальность, целесообразность и результативность применения локального источника энергообеспечения (мини-ТЭЦ) – автономного энергокомплекса 3 МВт на базе инновационной газопоршневой установки ГПУ «Jenbacher». Фактические значения тарифа на электроэнергию от энергосистемы составили 6,41 руб/кВт·ч, себестоимость производства электроэнергии на базе инновационной газопоршневой установки – 3,34 руб/кВт·ч. 

Обеззараживание зерна известными методами на основе электромагнитных излучений сопровождается большими энергозатратами и недостаточно качественной стерилизацией. Лучшими характеристиками обладает метод резонансно-низкочастотного обеззараживания, нуждающийся в эффективной реализации – с учетом цели исследований. Анализ биоэлектромагнитных взаимодействий показал неэффективность соленоида ввиду отсутствия силы Лоренца от магнитной составляющей, слабой и неравномерной электрической составляющей. Во избежание этих недостатков предложены усовершенствованные решения соленоида, оценена возможность применения многополюсных электромагнитов, разработано новое устройство обеззараживания с равномерной электрической составляющей (Е-полем). Теоретически обоснованы преимущества нового устройства на основе Е-поля. Проведён эксперимент по обеззараживанию зерна пшеницы на установке производительностью 400 кг/ч с частотой рабочего поля 600 Гц. Для корректной сравнительной оценки эксперимент также проведен на усовершенствованном соленоиде и микроволновой установке Сигма-1. Результаты оценены фитоэкспертизой по стандартной методике. По опытным данным рассчитан коэффициент эффективности обеззараживания, составивший для нового устройства 280, для усовершенствованного соленоида – 16,6, для микроволновой установки «Сигма-1» – 2,3. При этом устройство на основе Е-поля обеспечило снижение суммарной зараженности материала грибками и бактериями в 3,1 раза, усовершенствованный соленоид – в 1,8 раза. Потребляемая мощность составила соответственно 30 и 410 Вт. Результаты эксперимента подтверждают эффективность нового устройства на основе Е-поля, отличающегося низкой энергозатратностью, малой металлоёмкостью, простой конструкции и безопасностью в эксплуатации. 

Активированные растворы (католит и анолит) применяются для дезинфекции и роста овощных растений. Для полива овощных растений католитом и дезинфекции анолитом спроектирован однофазный электроактиватор проточного типа, состоящий из двух симметричных камер – катодной и анодной. Производительность каждой камеры – 25 л/ч. При номинальном режиме работы электроактиватора изменение водородного показателя используемой воды составляет 3,5. Для данных условий определены конструктивный параметр, расстояние между электродами, сопротивление электроактиватора, приращение температуры в катодной камере, потребляемые электроактиватором ток и мощность. С помощью трехфакторного эксперимента определены критерии оптимизации: мощность электроактиватора, его производительность и цикл работы. Полученные уравнения регрессии адекватно описывают процесс активации жидкости в электроактиваторе и определяют эффективные режимы его работы. Экспериментально установлено, что эффективность процесса электроактивации воды определяется величиной изменения водородного показателя активируемого раствора, потерей напряжения в камере электроактиватора и плотностью тока, обусловленных мощностью, производительностью и циклом работы активатора. 

Разработанный динамический метод определения интегрального теплового потока, основанный на одноёмкостной динамической модели теплового состояния измерительного преобразователя температуры (ИПТ), испытывающего тепловое воздействие постоянного по величине потока инфракрасного излучения и естественно-конвективного теплообмена поверхности ИПТ с окружающим его воздухом, позволяет определять проницаемость влажного сельскохозяйственного сырья. Проверка эффективности метода определения интегрального теплового потока выполнена при исследовании проницаемости инфракрасным излучением слоя очищенной питьевой воды с минерализацией не более 1 г/л и слоя мякоти яблока сорта Гольден-Делишес. Экспериментально последовательно определялись реакции измерительного преобразователя температуры на воздействие инфракрасного излучения при воздействии излучения непосредственно на ИПТ и через лист монолитного поликарбоната толщиной 3 мм. На листе поликарбоната размещался слой воды толщиной от 1 до 6 мм и мякоти яблока толщиной от 1 до 10 мм с шагом 1 мм. В результате аппроксимации полученных экспериментальных данных получили максимальное постоянное значение температуры ИПТ и величину постоянной времени переходного процесса нагрева ИПТ. Установлено, увеличение толщины слоя воды с 1 до 6 мм сопровождается снижением проницаемости слоя с 0,804 до 0,629 по экспоненциальной зависимости с коэффициентом показателя экспоненты –0,736. С ростом толщины слоя яблок с 1 до 6 мм проницаемость слоя влажного сырья падает от 0,780 до 0,097 по экспоненциальной зависимости с коэффициентом показателя экспоненты –0,399. Достаточная продолжительность нагрева для сферического ИПТ составила около 70 с, а для зачернённого расплющенного ИПТ – не более 30 с. Коэффициенты показателя степени зависимостей могут рассматриваться как коэффициенты ослаблений в законе Бугера для теплового излучения с максимумом энергии при длине волны λmax = 0,9…1,1 мкм. 

Существующая система электрической сети 6 кВ тепличного комплекса «Овощи Краснодарского края» с изолированной нейтралью не обеспечивает её надежную работу. Короткие однофазные замыкания в сети приводят к возникновению феррорезонансных явлений, многоместным коротким замыканиям и выходу из строя участков ЛЭП и электрооборудования сети, вплоть до полной остановки производства тепличного комплекса. С целью устранения феррорезонансных процессов, перенапряжений в электрической сети и повышения надежности системы электроснабжения тепличного комплекса «Овощи Краснодарского края» проведен анализ эффективности работы системы электроснабжения сети 6 кВ при её переходе от изолированной нейтрали к резистивно-заземленной. Проведенные расчеты ёмкостных токов секций электрической сети комплекса показали превышение их допустимых значений, в связи с чем принято решение о модернизации системы заземления нейтрали электрической сети тепличного комплекса путем перехода на заземление нейтрали через низкоомный резистор, используемый в серийно выпускаемых шкафах трансформаторов заземления нейтрали с резисторами 100 Ом для сетей 6 кВ. Изменение режима работы системы электроснабжения высоковольтной сети тепличного комплекса при переходе от изолированной нейтрали к резистивно-заземленной позволило обеспечить надежную работу электрической сети комплекса без перерывов электроснабжения и отключения её потребителей – теплиц комплекса. Модернизация сети позволила увеличить величину тока в месте однофазного короткого замыкания на землю и немедленно селективно отключать поврежденные линии сети, тем самым исключая повторные короткие замыкания в ЛЭП и повреждения электрооборудования по причине феррорезонансных явлений. При этом также уменьшается вероятность появления перемежающихся коротких замыканий, перенапряжения в сети и поражения электрическим током персонала и посторонних лиц. 

Результаты государственной итоговой аттестации (ГИА) влияют на дальнейшую актуализацию образовательного процесса. В ходе интеграции федеральных государственных образовательных стандартов и новых стандартов WorldSkills в системе среднего профессионального образования появилась новая составляющая в структуре государственной итоговой аттестации – демонстрационный экзамен. При его сдаче на первый план выходит моделирование реальных производственных условий для решения практических задач профессиональной деятельности в соответствии с лучшими мировыми и национальными практиками. В статье представлены особенности проведения демонстрационного экзамена по стандартам WorldSkills для специальности и профессии автомобильной отрасли, положительные и отрицательные характеристики данной формы ГИА, рассмотрены возможности включения в систему ГИА независимой оценки квалификаций (НОК), что способствует созданию условий для сопряжения системы образования и рынка труда. Государственная итоговая аттестация выпускников образовательных организаций среднего профессионального образования выявила необходимость изменения содержания и методики процесса обучения и аттестационных мероприятий. В результате интеграции традиционной системы итоговой аттестации со стандартами WorldSkills по специальности 23.02.07 «Техническое обслуживание и ремонт двигателей, систем и агрегатов автомобилей» в автомобильном колледже была разработана и апробирована модель проведения демонстрационного экзамена по методике НОК, позволяющая обеспечить всестороннее оценивание профессиональной компетентности выпускников.