Современное растениеводство требует высокоточной и оперативной оценки густоты стояния сельскохозяйственных культур. Для сахарной свеклы данный показатель напрямую влияет на урожайность и рентабельность производства. Целью исследований является разработка и апробация методики автоматизированного учета всходов сахарной свеклы с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и алгоритмов глубокого обучения, обеспечивающей высокую точность и скорость обработки данных. Полевые исследования проведены в 2025 г. в Буздякском районе Республики Башкортостан на посевах промышленного гибрида сахарной свеклы. Съемка выполнялась БПЛА DJI Phantom 4 Pro с RGB-камерой на высоте 20 м. Первичная сегментация растительности проводилась по индексу Excess Green (ExG) с последующей бинаризацией и морфологической фильтрацией. Для детекции и классификации проростков применены архитектуры YOLOv8n и YOLOv5m, обученные на размеченной выборке аэрофотоснимков. Точность алгоритмов оценивалась сравнением с результатами визуального подсчета на контрольных участках. Модель YOLOv8n продемонстрировала наилучшие показатели (Precision – 0,80; Recall – 0,70; AP50-0,75; R² – 0,99) при минимальной относительной ошибке 1,11% и RMSE3,0. YOLOv5m показала сопоставимую корреляцию (R² – 0,98), но уступила по полноте и точности. Разработанный алгоритм позволил сформировать карту пространственного распределения всходов, пригодную для интеграции в системы точного земледелия. Предложенная технология обеспечивает сокращение трудозатрат на учет всходов в десятки раз по сравнению с ручными методами и исключает субъективные ошибки. Полученные результаты подтверждают возможность промышленного внедрения метода для оперативной оценки состояния посевов, принятия решений о пересеве и дифференцированного внесения агротехнологических мероприятий. Перспективы дальнейших исследований связаны с расширением функционала алгоритма для одновременного картографирования сорной растительности и адаптации метода к другим культурам.

Перспективным видом воздействия на почву является рыхление ее сжатым воздухом. Технология рыхления почвы сжатым воздухом предусматривает два режима: воздействие на поверхностный слой ультразвуковых колебаний и без сверхвысокочастотного воздействия. Исследования проведены с целью определения степени интенсивности воздействия струи сжатого воздуха на поверхностный слой почвы. Интенсивность воздействия сжатого воздуха на почву оценивалась такими показателями, как коэффициент рыхления, форма сечения области рыхления, глубина рыхления, максимальная ширина области рыхления, ширина зоны входа воздушной струи в почву. Для оценки интенсивности воздействия сжатого воздуха на почву применен метод конечных элементов, когда почва как объект обработки представлена модулем упругости первого рода, коэффициентом Пуассона, величиной удельной потенциальной энергии разрушения почвенных частиц. Метод конечных элементов реализован в программе Labview в интервале физической спелости почвы 16…23% при сбросе давления ресивера 0,2…0,5 МПа. Экспериментальными исследованиями установлен факт различия сечений внутренней области рыхления в зависимости от режима обработки. С ростом сброса давления ресивера для всех значений абсолютной влажности суглинистой почвы характерно увеличение коэффициента и глубины рыхления, а также максимальной ширины сечения области рыхления. В диапазоне абсолютной влажности почвы 16…23% и давления сброса ресивера 0,2…0,5 МПа максимальная глубина рыхления суглинистой почвы сжатым воздухом составила 5 см. При этом максимальная ширина сечения области рыхления почвы варьировалась с 2 до 5 см, а ширина зоны входа воздушной струи в почву соответствовала 2…3 см. Максимальное значение коэффициента рыхления 17% достигнуто при абсолютной влажности 16% и давлении сброса ресивера 0,5 МПа. Полученные результаты исследований будут способствовать эффективной расстановке газоструйных излучателей без внедрения деформатора.

Производство пшеницы в Ираке составляет 54,6% от общего объема выращиваемой сельскохозяйственной продукции. Производство зерна отличается большими потерями и продолжительными сроками уборки, обусловленными недостаточной обеспеченностью и низкой производительностью комбайнов, слабым уровенем механизации (ниже 31,63%) и продолжительньными холостыми переездами комбайнов (61% рабочего времени). Ввиду нехватки зернохранилищ потери зерна достигают 20…30%. Цель исследований – повысить эффективность уборки пшеницы за счет оптимизации состава уборочно-транспортного комплекса и использования полиэтиленовых рукавов для хранения части урожая. Применимость предлагаемой технологии в Ираке рассматривали на примере района Эс-Сувайра. Количество точек размещения временных складов определяли с учетом среднего радиуса перевозок зерна от комбайнов прицепами-перегрузчиками, затрат на охрану, эксплуатационных затрат на дополнительное оборудование для заполнения и разгрузки рукавов вместимостью 200 т. Эффективность каждой схемы уборки оценивали по суммарным эксплуатационным затратам. Эксплуатационные затраты на существующую традиционную технологию, учитывающую работу одного комбайна New Holland TC5040, автомобильную перевозку до элеватора на расстояние 72 км и хранение 49 тыс. т зерна, составили 2136,9 руб/т. В предлагаемой технологии для уборочно-транспортного комплекса, включающего в себя 4 зерноуборочных комбайна New Holland TC5040 и 2 прицепа-перегрузчика БПЗ-16 грузоподъемностью 16 т эксплуатационные затраты составили 618,9 руб/т. По результатам имитационного моделирования минимум эксплуатационных затрат (1015,7 руб/т) получен для 8 точек хранения – 30 рукавов, вмещающих 6,12 тыс. т зерна. Производительность комбайна в составе уборочно-транспортного комплекса составила 7,34 т/ч, что соответствует 71% от потенциальной производительности 10,21 т/ч. Эффективность уборки с применением полиэтиленовых рукавов для хранения зерна в условиях Ирака подтверждена.

Традиционная система технического обслуживания и ремонта гидравлических систем технологических машин не позволяет прогнозировать внезапные отказы. Для перехода к обслуживанию по фактическому состоянию необходимо разработать методику, позволяющую в режиме реального времени выявлять дефекты деталей и сборочных единиц. Оценку состояния элементов гидросистем можно эффективно выполнять на основе вибрационного анализа. Исследования проведены с целью разработки и апробации методики вибрационной диагностики гидравлических систем технологических машин на основе спектрального анализа плотности мощности вибросигнала. Предложенная методика включает в себя этапы: получение исходных данных с датчика контролируемых механизмов; предварительная обработка данных и выделение признаков для снижения размерности необработанных данных и получения полезной информации из сигнала; СПМ-анализ и расчет пик-фактора и эксцесса; диагностическая классификация неисправностей, выявление дефектов; визуализация данных в режиме реального времени. Для автоматизированной обработки вибросигналов разработан программный комплекс. Проведенный анализ по показателю спектральной плотности мощности вибросигнала показал эффективность идентификации дефектов при различных режимах работы. Апробацию методики проводили на шестеренном гидронасосе НШ-32А при трех рабочих режимах: 1000, 1500 и 2000 об/мин. При этом выделяли информативные признаки в вибросигнале для диагностирования четырех состояний насоса (исправное, износ подшипника, износ шестерни, комбинированный дефект) с точностью 90…93%. Применение методики контроля технического состояния гидравлических систем технологических машин позволило диагностировать появление внезапных отказов с высокой точностью. В дальнейших исследованиях планируется установить зависимость изменения виброускорения на величину объемного КПД шестеренного насоса.

Для очистки воды, топлива и технологических жидкостей традиционно применяют разнообразные виды фильтров, подлежащие замене и утилизации по истечении срока эксплуатации. Мировая тенденция экологизации производств требует грамотной утилизации отработанных материалов. В связи с этим перспективным направлением развития производства новых фильтрующих материалов является создание композиционного полимерного материала, способного самопроизвольно разлагаться после окончания срока эксплуатации, не выделяя токсичных веществ, загрязняющих почву и грунтовые воды. Цель исследований: синтезировать новый биоразлагаемый полимерный композиционный материал для использования в фильтрационных системах. Для создания полимерного фильтра разработана оригинальная методика получения высокопористого полимерного материала растворным методом с помощью напыления коллоидного раствора на подложку. Контроль состава полученной полимерной композиции осуществляли на ИК-Фурье спектрометре SIMEX FT-801 с алмазной НПВО приставкой. Анализ распределения компонентов в композите проводили на микроскопе БИОМЕД-2 посредством окулярной камеры. В результате синтеза получили новый композиционный биодеградируемый материал на основе полилактида с бутадиен-нитрильным каучуком БНКС-28 АМН и резорцином. Методом ИК-спектроскопии в полученном композиционном материале обнаружили наличие цис- и трансзамещенных ароматических соединений, фенолов и сложных эфиров, а также изонитрилов. Это показывает, что исследуемый материал состоит из сложной смеси полимерных волокон, в котором часть макромолекул полилактида взаимодействует с резорцином, а часть – с каучуком. Микроскопическое исследование образца композиционного материала показало наличие 20750 пор/см2 со средним размером пор 31 мкм. Результаты исследований доказывают возможность использования полученного биодеградируемого композиционного полимера в качестве фильтра для очистки воздуха, воды и других жидкостей.

Доктрины продовольственной безопасности страны требуют наличия современной работоспособной и высокопроизводительной техники, однако отечественный машинно-тракторный парк отличается суженным воспроизводством. Срок списания среднего статистического трактора составляет более 20 лет. Цель исследований – выявить стратегические неиспользованные резервы повышения технического потенциала агропромышленного комплекса за счет совершенствования процесса воспроизводства машин. В качестве методологии исследований использовали результаты, полученные исследователями научной инженерно-экономической школы академика РАН Ю.А. Конкина, а также статистические данные обеспеченности отечественных сельскохозяйственных организаций тракторами и комбайнами в 2021-2023 гг. и сравнительной оценки коэффициентов обновления тракторов. В результате выдвинуты приемы практического осуществления воспроизводства машин: государственное регулирование, поддержка процесса воспроизводства технической базы и практическая реализация правительственных программ развития сельского хозяйства; льготное кредитование и целевое финансирование аграрной отрасли страны. Предложили пересмотреть методы начисления амортизации на реновацию, эквивалентность обмена при купле-продаже новой и подержанной техники, лизинге, нормативные правовые акты, связанные с экономическими взаимоотношениями сельхозтоваропроизводителей, перерабатывающих предприятий, посредников и торговых сетей. Предложили реализовывать наработки проблемной лаборатории по экономике ремонта и технического обслуживания МИИСП имени В.П. Горячкина, выполненные инженерно-экономической научной школой академика РАН Ю.А. Конкина на базе 3-кратных обследований 150 тыс. тракторов.

Ресурсосберегающие геоинформационные агротехнологии позволяют достигнуть устойчивого производства сельскохозяйственной продукции с минимальными затратами. Дифференцированное внесение твердых минеральных удобрений (ТМУ) позволяет значительно экономить их расход. Смешивание однокомпонентных удобрений с получением тукосмесей непосредственно в поле предотвращает сегрегацию удобрений. Наибольшей степенью равномерности распределения удобрений отличаются машины штангового типа с пневмотранспортной системой. Цель исследований – разработка агрегата для одновременного смешивания однокомпонентных удобрений и точечного дифференцированного внесения полученных тукосмесей в зависимости от потребности почвы в питательных элементах. Исследования провели в учебно-опытном хозяйстве Ставропольского ГАУ. Методикой исследований предусматривалось создание электронной карты поля, на которой проложены треки движения мобильного комплекса с точками отбора проб почвы. Для отбора проб почвы с глубины 30 см использовали мобильный комплекс Mitsubichi L-200 с установленным на нем пробоотборником Nietfeld Duoprob 60. Результаты лабораторного агрохимического исследования проб почвы прикрепляли к треку движения мобильного комплекса и вносили в электронную программу, с помощью которой создавалась картограмма содержания и распределения питательных элементов на поле. Дифференцированное внесение удобрений осуществляли на основе картограммы. В разработанной конструкции агрегата штангового типа с пневмотранспортной системой установлен бункер, разделенный на три отсека, под каждым из которых размещено дозирующее устройство (для каждого типа минеральных удобрений). После смешивания удобрений полученная тукосмесь распределяется по элементарному участку согласно заданию. Предложенная конструкция агрегата устраняет сегрегацию минеральных удобрений, обеспечивает точное соответствие вносимого соотношения N:P:K реальной потребности каждого участка поля, равномерно распределяет тукосмесь.

Серебро (Ag) применяют в сельском хозяйстве при обеззараживании воды, защите растений и животных, при обработке органических отходов. Для изготовления мембранных фильтров с серебром необходимо разработать технологию, обеспечивающую стабильность процесса получения порошка узкого гранулометрического состава. Исследования проведены с целью разработки и апробации технологической цепочки производства мембранных фильтров с включением Ag. Разработана автоматизированная система управления процессом плазменной атомизации, обеспечивающая контроль давления, скорости подачи проволоки, температуры, расхода газа и воды. Представлена функциональная схема управления плазмотроном. Из коррозионной стали 316L с 0,2% Ag методом порошковой металлургии при температуре 1000…1200°C получен антибактериальный порошок с размером фракций 160…200 мкм, из которого изготовлен пористый мембранный фильтр. Проведенные испытания «методом дисков» выявили четко выраженную зону ингибирования роста Pseudomonas spp. диаметром 10…13 мм, что подтверждает контактный механизм бактериостаза, реализованный за счет введения 0,2% серебра в матрицу стали 316L. В результате исследований созданы фильтры со стабильной и воспроизводимой проницаемостью (в среднем 25,3 мкм²), сочетающие функции механической фильтрации и антимикробной защиты. Разработанная технология открывает перспективу их применения в системах водоочистки для нужд сельского хозяйства и других отраслей. Дальнейшие исследования будут направлены на оценку долговечности бактерицидного действия в реальных эксплуатационных условиях и расширение номенклатуры микроорганизмов.

Качественный ремонт и регулярное обслуживание распределительного вала обеспечивают надежную и эффективную работу двигателя. Качество восстановленных деталей зависит от прецизионной механической обработки. Исследования проведены с целью оценки качества настройки оборудования при выполнении операции обработки под ремонтный размер опорных шеек распределительного вала двигателя ЯМЗ-236. Для оценки качества процесса восстановления распредвала применены контрольные листки, контрольные карты Шухарта и гистограмма. Диаметры 20 опорных шеек распредвалов до ремонта и после него в двух сечениях и в двух взаимно перпендикулярных плоскостях определяли рычажной скобой СР-75. Контрольные листки позволили собрать и обработать первичную информацию для статистического анализа процесса ремонта распределительных валов двигателей ЯМЗ-236. Анализ контрольных карт показал, что вариации размахов внутри валов и между ними обусловлены случайными причинами. Это указывает на стабильность и управляемость технологического процесса. Гистограмма позволила оценить вероятность возникновения исправимого брака менее 0,5%, а неисправимого брака – 0%. Рассчитанный индекс воспроизводимости 1,66 свидетельствует о соответствии технологического процесса требованиям. Качество настройки станка для обработки опорных шеек соответствует требованиям. Гипотеза о поддержании качества процесса обработки регулярным применением статистических методов контроля подтверждена.

Загрязненность воздушного фильтра дизельного двигателя приводит к снижению его мощности и топливной экономичности, ухудшению условий труда оператора и экологической безопасности техники. Исследования проведены с целью разработки устройства для мониторинга технического состояния системы воздухоочистки и диагностических параметров работы ДВС. Разработанное экспериментальное устройство на базе микроконтроллера ATmega2560 включает в себя датчик разряжения XGZP6847A в впускном коллекторе ДВС, датчик давления картерных газов QDW90A, датчик скорости вращения коленчатого вала TENSTAR ROBOT E18-D80NK, датчик температуры отработавших газов TZT MAX6675, датчик температуры охлаждающей жидкости ДВС, датчик температуры воздуха окружающей среды DS18B20. Для обработки считываемых с датчиков данных о состоянии воздушной системы с последующим отображением результатов измерения и анализа на дисплее устройства разработано программное обеспечение. Быстродействие программного алгоритма на микроконтроллере – не более 0,05 с. Разработанный экспериментальный образец устройства позволяет в процессе эксплуатации оперативно оценивать текущее состояние системы воздухоочистки и определять общее состояние эксплуатационных характеристик дизельных двигателей. При мониторинге состояния ДВС возможны следующие варианты индикации на дисплее устройства: чистый фильтр; допускаемая загрязненность; предельная загрязненность; аварийное состояние; разгерметизация системы воздухоочистки; низкая мощность ДВС. Разработанное устройство позволит собирать исходную информацию для системы интеллектуальной оценки технического состояния с применением нейронных сетей в целях корректировки типа работы и времени технического обслуживания.

Отклонение напряжения от номинального значения негативно влияет на параметры и режимы работы электрооборудования сельскохозяйственных потребителей электрической энергии. Отклонение напряжения определяется приближенно, по продольной составляющей падения напряжения в проводах линии электропередачи (ЛЭП). Целью исследований являлась оценка влияния заданных параметров проводов ЛЭП и изменяемых параметров нагрузки на параметры работы электроэнергетической системы и определение допустимого отклонения напряжения электропитания (допустимой потери напряжения в проводах ЛЭП) через параметры источника электроснабжения, проводов ЛЭП и нагрузки. Исследования проведены с использованием основ расчета линейных электрических цепей переменного тока в электроэнергетической системе, состоящей из источника тока низкого напряжения – силового трансформатора 10/0,4 кВ с симметричной нагрузкой, расположенной в конце трехфазной ЛЭП с глухозаземленной нейтралью. Установлено, что параметры нагрузки и проводов ЛЭП оказывают непосредственное влияние на полное сопротивление системы и обратно пропорциональное – на ток системы, опосредованно через ток системы влияют на параметры ее работы, в том числе на потери напряжения в ЛЭП и отклонение напряжения электропитания. Предложено устанавливать отклонения напряжения электропитания по нормативной потере напряжения в проводах ЛЭП, определяемой по вольтамперной характеристике источника переменного тока низкого напряжения при заданных параметрах проводов ЛЭП (полном сопротивлении и их коэффициенте мощности), полном сопротивлении нагрузки и ее коэффициенте мощности, приравненном коэффициенту мощности проводов ЛЭП (cosφ_н = cosφ_л).

Статические преобразователи электроэнергии (СПЭ) применяются в системах электроснабжения объектов АПК. Нелинейные силовые полупроводниковые приборы СПЭ во время коммутации создают электромагнитные помехи, которые распространяются по силовым цепям и цепям управления. Помехи приводят к нарушению работы систем управления и защиты энергосистем, выполненных на базе микропроцессорной техники, ухудшению характеристики электротехнических устройств, подключенных к СПЭ, и самих статических преобразователей. Ввиду недостаточной систематизации причин возникновения электромагнитных помех и усложненной методики их расчета затруднена разработка энергоэффективных способов снижения уровня помех СПЭ. Цель исследований – предложить способы и структурно-схемные решения статических преобразователей электроэнергии с пониженным уровнем электромагнитных помех с учетом причин их возникновения. В результате анализа выделили три группы причин возникновения электромагнитных помех по воздействию возмущений, создаваемых источниками электроэнергии, силовыми цепями и системами управления преобразователей. Предложили методику упрощенного расчета напряжения уровня электромагнитных помех, основанной на расчете эквивалентных электрических схем источников помех. Из рассмотренных способов снижения уровня помех предложили наиболее эффективные и реализующие их структурно-схемные решения СПЭ. Установили, что применение трансформаторов со средней точкой и вращающимся магнитным полем позволяет уменьшить количество силовых полупроводниковых приборов (основных источников помех). Результаты данных исследований повысят эффективность предпроектных работ по разработке статических преобразователей электроэнергии с пониженным уровнем электромагнитных помех.

Высококачественные исследования в области агроинженерии требуют точного подхода к контролю параметров микроклимата в фитотроне, особенно температуры. Распределение температуры при различных режимах работы фитотрона требует дополнительного научного исследования. В основе разрабатываемого устройства лежит техническое решение раздельного нагрева растений и их корневой системы за счет разделения объема воздуха на камеру выращивания растений и камеру нагрева почвы. Целью исследований является получение уравнений температурного распределения воздушных масс в фитотроне с учетом конвективного теплообмена в камерах выращивания растений и нагрева почвы. Среди рассмотренных методов моделирования, подходящих для решения данной задачи, выбран метод разделения переменных. Для математического моделирования температурного поля в камере фитотрона применили аналитический метод решения уравнений конвективного теплообмена, основанный на уравнении Навье-Стокса. В ходе теоретического исследования разработали математические модели температурных полей в камерах фитотрона, которые демонстрируют отклонение от средней температуры менее 5%, что достаточно для точного создания контролируемого микроклимата. В дальнейшем математические модели будут проверены методами компьютерного моделирования и натурными испытаниями на экспериментальной установке с учетом агротехнологических требований. Результаты расчета могут быть использованы при проектировании систем автоматического управления нагревательными элементами и вентиляции фитотронов различных типоразмеров.

Дисбаланс между фундаментальными академическими знаниями и практическими требованиями современного рынка труда обусловливает необходимость модернизации аграрного образования. Исследования проведены на базе Орловского ГАУ с целью выявления степени удовлетворенности работодателей качеством подготовки выпускников и определения ключевых компетенций, необходимых для успешного трудоустройства. Авторы опросили 112 представителей предприятий агропромышленного комплекса и провели анализ документов Министерства сельского хозяйства, профессиональных стандартов в АПК, образовательных стандартов ФГОС ВО по аграрным направлениям, данных мониторинга трудоустройства выпускников, отчетов о прохождении практик и результатов аккредитационных экспертиз. Результаты исследований показали, что основными формами сотрудничества вуза и работодателей являются организация производственных практик и стажировок (96,3%), участие бизнеса в разработке учебных курсов (21,3%), в преподавании (24,4%). Большинство выпускников Орловского ГАУ успешно адаптируются на рабочем месте: 30% – в течение трех месяцев, 50% – за полгода. Работодатели выделили ключевые компетенции, необходимые выпускникам: профессиональная компетентность (75,56%), способность работать в коллективе (66,67%), компьютерная грамотность (51,11%), готовность к дальнейшему обучению (53,33%), умение анализировать новую информацию (60,00%). Для совершенствования образовательных программ авторы предложили увеличить количество практических часов, привлекать преподавателей-практиков и вовлекать работодателей в разработку учебных курсов. Исследования подтверждают, что тесное взаимодействие вузов с бизнесом способствует повышению качества подготовки выпускников, их конкурентоспособности на рынке труда и удовлетворенности работодателей. Реализация предложенных мер позволит готовить специалистов, способных решать проблемы аграрного сектора и устойчиво развивать отрасль.