Agricultural machinery and technologies (E-Journal) / Сельскохозяйственные машины и технологии
Not a member yet
446 research outputs found
Sort by
Обоснование линии для первичной переработки технической конопли в пеньку однотипную неориентированную
Get PDFIt was shown that there is a need for the research and development of domestic lines for processing two-season raw industrial hemp of autumn and spring harvesting. The lines need to be efficient, low-cost and produce fiber of various qualities.Research purpose The research aimed to substantiate the design of a low-cost line for the primary processing of technical hemp harvested in autumn and spring as a tangled mass of broken stems, and work out the recommendations for processing raw materials.Materials and methods Autumn harvest hemp was processed in four ways: single, double, triple and quadruple pass through the flax line of primary processing, without changing the settings of the machines. The design of this line was detailed as follows: DLV-2 flax disintegrator, horizontal lamellar fiber unloader of the VUL system named after I.N. Levitsky and two shaking machines with a lower combed field at the rotation frequency of a disintegrator rotor of 1000 revolutions per minute, and a swing frequency of the shaking machine needle rollers of 230 revolutions per minute. The obtained hemp was examined for quality indicators according to the current standards.Results and discussion It was revealed that the medium length of broken stems is 150 millimeters, the minimum and maximum length varies from 24 to 485 millimeters. It was shown that autumn harvest hemp is difficult to process: single and double passes of autumn harvest hemp through the line under research do not provide the desired fiber quality, which does not correspond to even the lowest grade. The third pass revealed to be possible to provide a quality fiber, and the fourth proved to be impractical.Conclusions It was proved that the separation and breaking load of the fiber in autumn harvest hemp weed differ from spring harvest hemp: 4.6 units versus 8.2-8.6 and 9.3 kilogram-force versus 13.5-16.9, respectively. The authors determined the quality indicators of hemp of the same type, undirected, and its yield with various processing options. For the first time, a domestic line for processing autumn and spring hemp with a capacity of 600 kilograms per hour and more was proposed, which allows to change the fiber quality, get a 1.5-2.0 times increase in productivity and change the fiber cost. The recommendations were substantiated for the effective hemp processing and the necessity of creating a disintegrator for hemp.Показали необходимость исследований и создания отечественных линий по переработке двухсезонного сырья технической конопли – осенней и весенней уборки с поля. Отметили, что линии должны быть эффективными и малозатратными и производить волокно различного качества.Цель исследования Обосновать состав малозатратной линии для первичной переработки технической конопли осенней и весенней уборки в виде спутанной массы ломаных стеблей и подготовить рекомендации переработки сырья в линии.Материалы и методы Коноплесырье осенней уборки перерабатывали по четырем вариантам: однократный, двукратный, трехкратный и четырехкратный пропуск через льняную линию первичной переработки, не изменяя настроек машин. Детализировали состав этой линии: дезинтегратор льна ДЛВ-2, горизонтальный пластинчатый разгрузчик волокна системы ВУЛ им. И.Н. Левицкого и две трясильные машины с нижним гребенным полем при частоте вращения ротора дезинтегратора 1000 оборотов в минуту, частоте качаний игольчатых валиков трясильных машин 230 оборотов в минуту. У полученной пеньки исследовали показатели качества по действующим стандартам.Результаты и обсуждение Выявили, что средняя длина ломанных стеблей – 150 миллиметров, минимальная и максимальная длина варьируется от 24 до 485 миллиметров. Показали, что коноплесырье осенней уборки – труднообрабатываемое: однократный и двукратный пропуски конопли осенней уборки через исследуемую линию не обеспечивают нужного качества волокна, оно не соответствует даже самому низкому сорту. Определили, что третий пропуск обеспечил качественное волокно, а четвертый нецелесообразен.Выводы Доказали, что у коноплесырья осенней уборки отделяемость и разрывная нагрузка волокна отличаются от конопли весенней уборки: 4,6 единицы против 8,2-8,6 и 9,3 килограммсилы против 13,5-16,9 соответственно. Определили показатели качества пеньки однотипной неориентированной и ее выход при различных вариантах переработки. Впервые предложили отечественную линию переработки осенней и весенней конопли с производительностью по тресте 600 килограммов в час и выше, позволяющую изменять качество волокна, увеличивать производительность в 1,5-2,0 раза, влияя на себестоимость волокна. Обосновали рекомендации для эффективной переработки конопли и необходимость создания дезинтегратора для коноплесырья
Определение показателей оценки работы средств малой механизации сельскохозяйственного назначения
Get PDFThe use of small-scale machinery proves to be common for agricultural, transportation and other types of work on small-scale farms, peasant farms, family gardens, farmsteads, on hilly lands and inconvenient areas, where the use of traditional powerful machinery is impossible or economically impractical. Small-scale machinery as well as powerful agricultural machinery rarely passes state tests. One of the main reasons for that is a lack of indicator systems for agrotechnical, operational and technological, reliability, economic and ergonomic assessment. The necessity of determining such systems (sets, criteria, indicators) is argued to be important. (Research purpose) The research aims to identify performance assessment indicators for agricultural small-scale machinery by capitalizing on the existing indicators for powerful machines and hands-on experience of exploiting mini-machinery in small farms of Uzbekistan. (Materials and methods) The primary materials are the performance indicators for the agricultural machinery, provided by the existing state and industry standards. The study uses the methods of system analysis, logical thinking, monographic observation and set theory. (Results and discussion) As a result of ranking, several performance indicator systems were selected for the agrotechnical, operational-technological, reliability, economic and ergonomic assessment of small-scale machinery. (Conclusions) It was found out that for the general assessment of the structure parameters, the quality of the technological process and the functionality of small-scale machinery prototypes, it is reasonable to use 26 main and 14 auxiliary indicators. At the same time, a reduction in material and labor resources is expected in the process of testing.Отметили популярность использования средств малой механизации (СММ) в сельскохозяйственных, транспортных и других работах на мелкоконтурных полях фермерских и крестьянских хозяйств, приусадебных участках и личных подворьях, на холмистых землях и неудобьях, где использование традиционной энергонасыщенной техники невозможно или экономически нецелесообразно. Показали, что СММ наряду с мощной сельхозтехникой редко проходят государственные испытания. Среди причин назвали главную – отсутствие систем показателей для агротехнической, эксплуатационно-технологической, надежностной, экономической и эргономической оценки. Подчеркнули актуальность выбора таких систем (множеств, критериев). (Цель исследования) Установить показатели оценки качества функционирования СММ путем ранжирования критериев для мощных машин на основе опытов эксплуатации и использования мини-техники в условиях мелких хозяйств Узбекистана. (Материалы и методы) В качестве первичных материалов использовали показатели оценки качества работы сельхозтехники, предусмотренные существующими государственными и отраслевыми стандартами. Применили методы системного анализа, логического мышления, монографического наблюдения и теории множеств. (Результаты и обсуждение) В ходе ранжирования выбрали множества критериев для агротехнической, эксплуатационно-технологической, надежностной, экономической и эргономической оценки СММ. (Выводы) Установили, что для общей оценки параметров конструкции, качества технологического процесса и функциональных возможностей опытных образцов СММ целесообразно использовать 26 основных и 14 вспомогательных показателей. Прогнозировали сокращение материальных и трудовых ресурсов в процессе проведения испытаний
Качество упрочняющей пропитки 3D-печатных деталей сельскохозяйственной техники
Get PDFIt is noted that the level of mechanical properties of polymer products manufactured with the help of traditional technologies exceeds that of products made by 3D printing. The relevance of studying various methods of strengthening 3D printed products is shown, for example, the method of vacuum impregnation in epoxy compounds. (Research purpose) To determine the dependence between the quality of impregnation of 3D printed parts of agricultural machinery and the viscosity of the impregnating epoxy compound selected. (Materials and methods) The viscosity of the impregnating epoxy compound was changed by adding such diluents as acetone and DEG-1. The viscosity of the compound was measure by a rotational viscometer. The magneto drive pinion of the MTZ tractor starting engine and the auger pin support of the John Deere cutter bar were chosen as the objects for impregnation. The components were produced by a 3D-printer using FDM technology. After impregnation, the products were cut in certain sections to assess the existence of unfilled areas. The amount of resin hardened on the product surface was estimated. (Results and discussion) It has been found that acetone reduces viscosity 2 times more efficiently than DEG-1. Since acetone cost is lower, it was used for the subsequent experiments. For the impregnation of agricultural machinery parts, three levels of viscosity were chosen: the high level, corresponding to the 16 pascal-seconds initial viscosity of epoxy compound; the average level of 8.8 pascal-seconds, corresponding to the injection of 0.5 percent of acetone (by weight); the low level of 6.5 pascal-seconds, corresponding to the injection of 1.5 percent acetone (by weight). It was found that products impregnated with high and low viscosity compounds contained many pores in cross sections and a large amount of compound on the surface. (Conclusions) Based on the results of impregnation, the best composition proves to be that with the epoxy resin viscosity of 8.8 pascal-seconds corresponding to 0.5 percent of acetone (by weight). It is proved that the higher compound viscosity does not allow it to eff ectively penetrate into the product, at a lower viscosity, on the contrary, the compound leaks out of the product after impregnation.Отметили, что уровень механических свойств полимерных изделий, изготовленных с помощью традиционных технологий, выше, чем деталей, изготовленных 3D-печатью. Показали актуальность исследования различных способов упрочнения 3D-печатных изделий, например способа вакуумной пропитки в эпоксидных компаундах. (Цель исследования) Определить зависимость качества пропитки 3D-печатных деталей сельскохозяйственной техники от вязкости выбранного пропиточного эпоксидного компаунда. (Материалы и методы) Изменяли вязкость пропиточного эпоксидного компаунда, добавляя разбавители – ацетон и ДЭГ-1. Для измерения вязкости компаунда использовали ротационный вискозиметр. В качестве объектов пропитки выбрали шестерню привода магнето пускового двигателя трактора МТЗ и опору пальцев шнека жатки John Deere. Детали изготовили на 3D-принтере, работающем по технологии FDM. После пропитки проводили резку изделий в определенных сечениях для оценки наличия непролитых областей. Оценили количество смолы, затвердевшей на поверхности изделий. (Результаты и обсуждение) Установили, что ацетон снижает вязкость в 2 раза эффективнее, чем ДЭГ-1. Поскольку стоимость ацетона меньше, последующие эксперименты проводили на нем. Для пропитки деталей сельскохозяйственной техники выбрали три уровня вязкости: высокий, соответствующий исходной вязкости эпоксидного компаунда 16 паскаль-секунд; средний – 8,8 паскаль-секунды, соответствующий введению 0,5 процента (по массе) ацетона; низкий – 6,5 паскаль-секунды, соответствующий введению 1,5 процента (по массе) ацетона. Выявили, что изделия, пропитанные компаундами с высокой и низкой вязкостью, содержали много пор в сечениях и большое количество компаунда на поверхности. (Выводы) По результатам пропитки определили лучшую композицию – с вязкостью эпоксидной смолы 8,8 паскаль-секунды, что соответствует содержанию 0,5 процента (по массе) ацетона. Доказали, что повышенная вязкость компаунда не позволяет ему эффективно проникать внутрь детали, при низк
Методика расчета масляных радиаторов автотракторной техники
Get PDFThe paper highlights the relevance of the problem of determining the amount of heat supplied by an internal combustion engine to a liquid cooling system when creating typical series of unified heat exchangers for tractor and combine engines (power units). A properly designed cooling system further guarantees the maintenance of the optimal thermal mode for the engine operation. A methodology for calculating the coolant characteristics of the cooling system was proposed in order to prevent possible problems related to increased parts wear, early loss of oil lubricating properties, the engine (individual units) and rubbing parts overheating, a decrease in engine power and a deterioration in the quality of the fuel-air mixture entering the cylinders.Research purpose To develop a methodology for calculating the amount of heat to be dissipated by the oil radiators of a liquid cooling system (lubrication system) being exposed to various load and engine speed modes.Materials and methods It was proposed to determine the amount of heat to be dissipated by the liquid-oil heat exchanger of the engine lube oil cooling system.Results and discussion The calculation method for oil radiators presents the calculation of the heat obtained by oil during the operation of 37-110 kilowatts automotive engines. The heat-dissipating ability of the oil surface is determined. A parameter taking into account the oil radiator heat flow is identified. The graphs of the oil surface and heat flux dependence on the engine power are presented.Conclusions The method for calculating the temperature and dynamic characteristics of the automotive engine cooling system has been developed. It makes it possible to carry out research on the radiator thermal and technical characteristics in various operating modes of machines and coolants of systems, various heat exchanger structural materials (metal, polymer), with an error of 1.5-8.0 percent.Показали актуальность проблемы определения количества теплоты, отдаваемой двигателем внутреннего сгорания в жидкостную систему охлаждения при создании типоразмерных рядов унифицированных теплообменников тракторных и комбайновых двигателей (силовых агрегатов). Отметили, что правильно спроектированная система охлаждения в дальнейшем гарантирует поддержание оптимального теплового режима работы двигателя. Предложили медодику расчета теплоносных характеристик системы охлаждения для заблаговременного исключения возможных проблем, связанных с повышенным износом деталей, преждевременной потерей маслом смазывающих свойств, перегревом двигателя (отдельных агрегатов) и трущихся деталей, снижением мощности двигателя и ухудшением качества топливо-воздушной смеси, поступающей в цилиндры.Цель исследования Разработать методику расчета количества теплоты, которое должно быть рассеяно масляными радиаторами жидкостной системы охлаждения (системы смазки) при различных нагрузочных и скоростных режимах работы двигателя.Материалы и методы Предложили определить количество теплоты, которое должно быть рассеяно жидкостно-масляным теплообменником системы охлаждения смазочного масла двигателя.Результаты и обсуждение В методике расчета масляных радиаторов представили расчет тепла, полученного маслом в процессе работы автотракторных двигателей мощностью 37-110 киловатт. Определили теплорассеивающую способность масляной поверхности. Выявили параметр, учитывающий тепловой поток масляных радиаторов. Представили графики зависимости масляной поверхности и теплового потока от мощности двигателя.Выводы Разработали методику расчета показателей температурно-динамических характеристик охлаждающей системы автотракторных двигателей, которая позволяет проводить исследования по теплотехническим показателям радиаторов на различных режимах работы машин и теплоносителях систем, конструкционных материалах (металл, полимер) теплообменников с учетом факторов и режимов работы с погрешностью 1,5-8,0 процентов
Тяговый расчет модульного энерготехнологического средства с учетом кинематического несоответствия привода ведущих осей
Get PDFThe power of the engine of energy-saturated tractors often proves not to be fully used. One of the solutions to this problem might be the use of the unit technological part as an active coupling weight. To implement it, an energotechnological modular unit was created.Research purpose The purpose of the study is to determine the traction efficiency of a block-modular energotechnological unit given a kinematic discrepancy between the tractor wheels.Materials and methods The system of equilibrium equations for the transport-technological module being free-attached to the energy module is presented as the sum of forces projections on the axis. The tangent thrust force and the rolling resistance force of each axle of the energy vehicle were expressed through the corresponding normal soil reactions. When calculating multiaxle running systems, it was taken into account that the rolling resistance coefficient depends on the number of wheel passes along one trace and the degree of soil deformation by previous passes. Normal reactions of the soil to the energy module supports have been determined by considering the modular energotechnological unit as a whole, equating to zero the sum of the forces projection on the OZ axis and the sum of the moments at the point of contact between the energy module’s front wheels and the soil.Results and discussion The influence of the kinematic mismatch between the third axle and the second one on the undercarriage efficiency was investigated. Analyzing the dependence of the running system efficiency on the kinematic mismatch of the first and third axles at the traction of 30 kilonewtons, the extremes of all the dependencies at the kinematic mismatch between the third bridge and the second one different unit were detected.Conclusions It has been revealed that the change in the efficiency of the chassis system of the modular energotechnological unit depends on the kinematic mismatch between the third axle and the second one at a predetermined kinematic mismatch between the first axle and the second axle, which is a structural feature for 4K4 wheeled tractors. The excess in the values of running system efficiency equals 1.04-1.06 if the constructive kinematic mismatch between the third bridge and the second one is within 1.06-1.08.Показали, что мощность двигателя энергонасыщенных тракторов зачастую используется неполностью. Отметили вариант решения этой задачи: применение технологической части агрегата в качестве активного сцепного веса, для чего создано модульное энерготехнологическое средство.Цель исследования Определить тяговый КПД блочно-модульного энерготехнологического средства при наличии кинематического несоответствия колес трактора.Материалы и методы Систему уравнений равновесия транспортно-технологического модуля при свободной навеске на энергетический модуль представили в виде суммы проекций сил на оси. Касательную силу тяги и силу сопротивления качению каждой оси энергосредства выразили через соответствующие нормальные реакции почвы. При расчете многоосных ходовых систем приняли во внимание, что коэффициент сопротивления качению зависит от количества проходов колеса по одному следу и степени деформирования почвы предыдущими проходами. Нормальные реакции почвы на опоры энергетического модуля определили, рассматривая модульное энерготехнологическое средство в целом, приравнивая к нулю сумму проекции сил на ось OZ и сумму моментов относительно точки контакта с почвой передних колес энергетического модуля.Результаты и обсуждение) Исследовали влияние кинематического несоответствия третьего моста относительно второго на КПД ходовой части. Анализируя зависимость КПД ходовой системы от кинематического несоответствия первого и третьего мостов при тяговом усилии 30 килоньютонов, отметили экстремумы всех зависимостей при кинематическом несоответствии третьего моста относительно второго, отличного от единицы.Выводы Выявили закономерность изменения КПД ходовой системы модульного энерготехнологического средства от кинематического несоответствия третьего моста относительно второго при заданном кинематическом несоответствии первого моста относительно второго, которые конструктивно существуют у колесных тракторов 4К4. Определили превышение значений КПД ходовой системы при кинематическом несоответствии третьего моста, равном 1,04-1,06, если имеется конструктивное кинематическое несоответствие первого моста относительно второго в пределах 1,06-1,08
Применение энергосберегающего ультрафиолетового электрооборудования в сельском хозяйстве
Get PDFIt was noted that the optical radiation in the ultraviolet (UV) range plays an important role in agricultural production, and a lack of it leads to the deterioration of animal productivity.Research purpose The study aims to substantiate the parameters of energy-saving agricultural electrical equipment operating in the ultraviolet range.Materials and methods The study shows that it is possible to create a universal therapeutic irradiator based on LEDs with a wavelength of 310 nanometers. The calculation methods are given. The parameters of UV devices for premises disinfection are substantiated. It has been found out that UV radiation increases the polymerization rate of paint coatings and facilitates the creation of energy-saving optical insect traps.Results and discussion The paper provides some examples of own-developed energy-saving systems and their use for the therapeutic irradiation of animals. The replacement of LE-30 fluorescent lamps with LEDs has resulted in a 13-fold reduction in electricity consumption. It has been found out that the use of bactericidal irradiators in poultry houses reduces not only the concentration of microorganisms but also the content of carbon dioxide and ammonia. The use of own-developed irradiators for photochemical polymerization of paint coatings reduces the curing time by 2 times. Optical insect traps have been created based on LEDs with a wavelength of 385 nanometers and the best pulsation frequency of the light source has been determined at 100 hertz.Conclusions The equipment has been developed and the parameters for irradiators operating in the range of 254-390 nanometers were substantiated for a variety of their applications in agriculture.Отметили, что оптическое излучение ультрафиолетового (УФ) диапазона имеет важную роль в сельскохозяйственном производстве, в частности, его недостаток ухудшает продуктивность животных.Цель исследования Обосновать параметры энергосберегающего сельскохозяйственного электрооборудования, работающего в УФ-диапазоне.Материалы и методы Показали возможность создания универсального терапевтического облучателя на светодиодах с длиной волны 310 нанометров. Привели методики расчета. Обосновали параметры УФ-установок для обеззараживания помещений. Выявили, что УФ-излучение повышает скорость полимеризации лакокрасочных покрытий, в том числе энергосберегающих оптических ловушек для насекомых.Результаты и обсуждение Привели примеры реализации разработанных нами энергосберегающих систем терапевтического облучения животных. Отметили сокращение расхода электроэнергии в 13 раз вследствие замены люминесцентных ламп ЛЭ-30 на светодиоды. Выявили, что применение бактерицидных облучателей в птицеводческих помещениях уменьшает не только концентрацию микроорганизмов, но и содержание углекислого газа и аммиака. Разработали облучатели фотохимической полимеризации лакокрасочных покрытий, сокращающие время затвердевания в 2 раза. Создали оптические ловушки для насекомых на основе светодиодов с длиной волны 385 нанометров и определили наилучшую частоту пульсаций источника света – 100 герц.Выводы Разработали оборудование и обосновали параметры облучателей, работающих в диапазоне 254-390 нанометров для различных применений в сельском хозяйстве
Обоснование конструктивно-компоновочной схемы гравитационно-пневматического очистителя семян сои
Get PDFIt is shown that scientifi c research into the intensifi cation of soybean seed separation processes is necessary for developing new type purifi cation technologies that eliminate the shortcomings of traditional machines, as well as achieving more favorable technical and economic indicators of grain cleaning equipment. (Research purpose) To substantiate the design parameters of a cleaning and sorting plant for highly efficient separation of soybean seeds. (Materials and methods) We used a developed prototype model of the plant for cleaning soybean seeds, consisting of a gravity column and a pneumatic cleaning and sorting channel. The number of combs in the gravity column and the gap between the comb bars were substantiated. Subject to different supply of material, the completeness of separating a large impurity was determined in a gravity column, a light impurity – in the first section of the channel, soybean halves – in the second section of the channel, small and puny soybean seeds – in the third one. (Results and discussion) The optimal number of combs for the gravity column was set to 10 pieces with a gap between the comb bars of 10 millimeters, thus providing the separation effi ciency of 99.3 percent. It was obtained that the optimal ratio between the width of the narrowing partition and the 50-millimeters depth of the channel section equals 0.37. The width of the narrowing partitions was calculated to be 55.5 millimeters; the optimal supply of soybeans is 2.5 tons per hour, thus providing the separation completeness in the gravity column of no less than 95 percent, and that in the pneumatic channel of no less than 98 percent. (Conclusions) It was determined that the intensifi cation of the soybean seed separation process is possible by the combined use of a gravity column and a pneumatic separating device, which can increase the productivity and effi ciency of soybean cleaning by 20 percent or more.Показали, что научные исследования по интенсификации процессов сепарации семян сои необходимы для разработки технологий очистки нового типа, исключающих недостатки традиционных машин, а также для достижения более выгодных технико-экономических показателей зерноочистительного оборудования. (Цель исследования) Обосновать конструктивные параметры очистительно-сортировальной установки для высокоэффективной сепарации семян сои. (Материалы и методы) Использовали разработанный макетный образец установки для очистки семян сои, состоящий из гравитационной колонки и пневматического очистительно-сортировального канала. Обосновали количество гребенок в гравитационной колонке и зазор между прутками гребенок. Определили полноту выделения крупной примеси в гравитационной колонке, легкой примеси – в первой секции канала, половинок сои – во второй, мелких и щуплых семян сои – в третьей секции канала при различной подаче материала на очистку. (Результаты и обсуждение) Установили оптимальное количество гребенок для гравитационной колонки – 10 штук при зазорах между прутками гребенок 10 миллиметров, при этом эффективность сепарации – 99,3 процента. Выявили, что оптимальное соотношение ширины сужающей перегородки и глубины секции канала, равной 150 миллиметрам, составляет 0,37. Вычислили, что ширина сужающих перегородок составит 55,5 миллиметра; оптимальная подача сои – 2,5 тонны в час, при этом полнота выделения в гравитационной колонке – не ниже 95 процентов, в пневматическом канале – не меньше 98 процентов. (Выводы) Определили, что интенсификация сепарации семян сои возможна путем совместного применения гравитационной колонки и пневматического сепарирующего устройства, что позволяет увеличить производительность и эффективность очистки сои на 20 процентов и более
Программный комплекс для дистанционного контроля узлов и агрегатов
Get PDFArtificial intelligence is stated to be more and more widely used in agriculture, as well as for the diagnostics of the agricultural machinery condition. It was noted that in besides software, new computing devices are developed that enable processing and storing large amounts of data. (Research purpose) To create a neural network-based software package for remote diagnostics of the limit state of machinery individual components and assemblies. (Materials and methods) Foreign studies within the problem area were analysed. It was found out that for data collection for artificial intelligence there exist STM32 and Arduino microcontroller-based devices, and the Nvidia CUDA (Compute Unified Device Architecture) hardware and software platform is used. For the software was developed in the C / C ++ programming language, and the MS SQL Server database were used as a repository. The general software is emphasized to be able to run on all major operating systems such as Windows, Mac OS, Linux. The role of neural network is argued to be important since it integrated all program blocks and provides its own analysis. (Results and discussion) The information from the diagnostics devices is accumulated in a database. The neural network created on the basis of this database is constantly learning and simultaneously analyzing incoming data in real time, automatically issuing its recommendations. It was found that the neural network created by the employees of the Federal Scientific Agroengineering Center VIM has more functional options, for example, it is able to work directly with devices and conduct a more detailed technical analysis. (Conclusions) A neural network for equipment condition diagnostics was created, which increases the efficiency of decision-making in case of repair, and improves forecast and predictability. The criteria for equipment operation were proposed.Показали, что искусственный интеллект все шире применяют в сельском хозяйстве, в том числе при диагностировании состояния сельскохозяйственной техники. Отметили, что параллельно с программами разрабатываются новые вычислительные устройства, позволяющие хранить и обрабатывать большие объемы данных. (Цель исследования) Создать программный комплекс на базе нейронной сети для дистанционного контроля предельного состояния отдельных узлов и агрегатов с помощью диагностических устройств. (Материалы и методы) Проанализировали зарубежные исследования схожей тематики. Выявили, что для сбора данных для искусственного интеллекта имеются устройства на базе популярных микроконтроллеров STM32 и Arduino, используется программно-аппаратная платформа Nvidia CUDA (Compute Unified Device Architecture). Для разработки применили язык программирования С/С++, в качестве хранилища – базу MS SQL Server. Подчеркнули, что общее программное обеспечение может работать на всех основных операционных системах, таких как Windows, Mac OS, Linux. Отметили важную роль нейросети, которая объединяет все программные блоки и выдает свой анализ. (Результаты и обсуждение) Информация с диагностических устройств аккумулируется в базе данных. Созданная на основе этой базы нейросеть постоянно обучается и одновременно анализирует поступающие данные в режиме реального времени, автоматически выдавая свои рекомендации. Установили, что нейросеть, созданная сотрудниками Федерального научного агроинженерного центра ВИМ, имеет больше возможностей, например, способна работать напрямую с устройствами и проводить более детальный технический анализ. (Выводы) Создали нейронную сеть для анализа состояния техники, что повышает оперативность принятия решений в отношение ремонта, прогнозируемость. Предложили критерии эксплуатации техники.
Разработка алгоритма роботизированного устройства точного внесения средств защиты растений
Get PDFThe existing range of plant identification methods and tools is considered limited in real agrotechnical tasks. The image parameters tend to differ significantly in applied solutions. (Research purpose) To develop an algorithm for crop plant recognition by a robotic device using a state-of-the-art convolutional neural network (R-CNN) and deep learning technology. (Materials and methods) A robotic device has been developed for variable rate application of plant protection products able to recognize both useful crops and weeds, determine the area of processing, namely the coordinates of the processing center and the processing radius. Mask R-CNN and Deeplabv3 plus segmenting neural networks were chosen for crop (white head cabbage) detection. The network-based algorithm detects, segments, and positions plants based on a dataset collected in the image-mask and COCO dataset formats. The data set was formed by aerial photography using an unmanned aircraft. The original images are taken by Xiaovv HD Web USB 150 degree Full HD 1080P webcam and Logitech C270 HD 720p webcam. The trained neural network for the robotic device was installed on the Nvidia Jetson AGX Xavier platform. (Results and discussion) As a result of assessing the accuracy of the model on the test data, the following values were obtained: the number of plants detected is 98 percent, the accuracy of contour detection is 94 percent. (Conclusions) It is proved that the trained neural network can be applied to any cultivated crops, taking into account the heterogeneity of their location in the field, soil types, and the percentage of weeds. As a result, the model is trained to extract the bounding box coordinates and the object (cabbage) location by pixels with the required accuracy for both synthetic and real data.Показали, что широкий спектр методик и инструментов для идентификации растений ограничен в реальных агротехнических задачах. Отметили, что параметры изображений сильно отличаются в прикладных решениях. (Цель исследования) Разработать алгоритм распознавания культурных растений роботизированным устройством, основанный на современном методе глубокого обучения с использованием сверточной нейронной сети R-CNN. (Материалы и методы) Создали роботизированное устройство для дифференцированного внесения средств защиты растений, которое способно распознавать полезную культуру и сорную растительность, определять площадь обработки по координатам центра и рдиусу. Для обнаружения сельскохозяйственной культуры (белокочанной капусты) выбрали сегментирующие нейронные сети Mask R-CNN и Deeplabv3 plus. Алгоритм на основе данных сетей обнаруживает, сегментирует и позиционирует растения на основе набора данных, собранных в форматах «изображение – маска» и COCO dataset. Набор данных формировали путем аэросъемки с помощью беспилотного воздушного судна. Исходные изображения получили от веб-камеры Xiaovv HD Web USB с углом съемки 150 градусов, разрешением Full HD 1080P и веб-камеры Logitech C270 с разрешением HD 720p. Обученную нейронную сеть для роботизированного устройства установили на платформу Nvidia Jetson AGX Xavier. (Результаты и обсуждение) В результате оценки точности модели на тестовых данных получили следующие значения: количество найденных растений – 98 процентов, точность выделения контура – 94 процента. (Выводы) Доказали, что обученную нейронную сеть можно применять к любым выращиваемым культурам, учитывая неоднородность их расположения на поле, типы почвы, количество сорной растительности. По итогу модель обучили извлекать координаты ограничительной рамки и местоположение объекта (капусты) по пикселям с требуемой точностью как для синтетических, так и для реальных данных
Методика определения потерь зерна за жаткой и молотилкой комбайна при уборке сои
Get PDFIt was noted that in waterlogged soil conditions, the existing methods for assessing field grain losses when harvesting soybeans using low-cut headers are not always suitable. (Research purpose) To improve the methodology for assessing soybean losses during harvesting in the waterlogged soil conditions, using the possibility of sampling them separately behind the header and thresher of the combine. (Materials and methods) The methodological approach was based on: the impact of crop heterogeneity; the principle of adequate accuracy in loss assessment, regardless of soil conditions during harvesting; accessibility, simplicity and minimal labor intensity of the method; the possibility of differentiating grain losses behind the header to identify their main sources. Three main loss zones were identified and the characteristics of their sources were considered. The authors presented a scheme for applying square metal frames with a 1-meter side length on crops and on a harvested field area after the passage of the combine. The authors described the sequence of laboratory and field assessment and formulae for determining natural grain losses, losses behind the header and their types, soybean losses behind the thresher and total losses behind the combine. (Results and discussion) A methodology for soybean loss assessment was developed and tested during the trial of the Case IH AF6140 combine with a New Holland 740CF-30DD(SF) header. It was found out that this combine meets all the norms for soybean grain losses at a combine speed of 6 kilometers per hour. Loose grains were revealed to be the largest share of losses behind the header. To further mitigate losses, it was proposed to control the number of reel revolutions. (Conclusions) We have developed a technical approach and an algorithm for grain loss assessment with the use of rigid metal frames, which ensures high reliability, efficiency and lower labor intensity when considering losses and calculating actual and permissible (from biological yield) values for the specific and relative soybean losses behind a header and combine harvester as a whole.Отметили, что в условиях переувлажнения почвы не всегда подходят существующие методики оценки прямых потерь зерна при уборке сои с помощью жаток низкого среза. (Цель исследования) Усовершенствовать методику оценки потерь зерна сои при уборке урожая в условиях переувлажнения почвы, с возможностью их разделения в процессе отбора проб за жаткой и молотилкой комбайна. (Материалы и методы) В основе методического подхода учитывали: влияние неоднородности посевов; принцип достаточной точности определения потерь независимо от почвенных условий при уборке; доступность, простоту и минимальную трудоемкость метода; возможность дифференциации потерь зерна за жаткой для определения основных их источников. Выделили три основные зоны потерь и рассмотрели характеристики источников их возникновения. Представили схему наложения квадратных металлических рамок с длиной стороны 1 метр на посевах и на убранном участке поля после прохода комбайна. Описали последовательность проведения лабораторно-полевой оценки и формулы определения естественных потерь зерна, потерь за жаткой и их составляющих, потерь сои за молотилкой и суммарных потерь за комбайном. (Результаты и обсуждение) Разработали методику оценки потерь зерна сои и апробировали ее в ходе испытаний комбайна Case IH AF6140 с жаткой New Holland 740CF-30DD(SF). Установили, что данный комбайн соответствует всем нормам потерь зерна сои при скорости 6 километров в час. Выявили, что наибольшую долю составляют потери за жаткой – свободным зерном. Для дополнительного снижения потерь предложили регулировать число оборотов мотовила. (Выводы) Разработали методический подход и алгоритм оценки потерь зерна с использованием жестких металлических рамок, который позволяет с высокой достоверностью, оперативностью и с меньшей трудоемкостью учитывать потери и рассчитывать фактические и допустимые (от биологической урожайности) значения по уровню удельных и относительных потерь зерна сои за жаткой и зерноуборочным комбайном в целом