ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНА СИСТЕМА ЕКСПРЕС-АНАЛІЗУ ПАРАМЕТРІВ ГРУНТІВ

УДК 502.211:631.5

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНА СИСТЕМА ЕКСПРЕС-АНАЛІЗУ ПАРАМЕТРІВ ГРУНТІВ

Павлишин М., д-р техн. наук, проф., НТУУ  КПІ ім. І.Сікорського,

https://orcid.org/0000-0003-4223-4828  

Литовченко А., канд. екон. наук, https://orcid.org/0000-0001-6818-756Х

ТОВ « Інноваційна компанія Біонвест-Агро»

Гусар І.,  ДНУ УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого e-mail: gusaririna19@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-58724672 

Анотація

Мета роботи – Дослідження та розроблення апаратно-програмних засобів для експрес-аналізу параметрів ґрунтів.

Методи досліджень: моделювання; методи безпосередніх вимірювань у польових експериментах; аналітичні методи обробки результатів вимірювання; експертні оцінювання; прогнозування.

Результати. Запропоновані апаратно-програмні засоби дають змогу:

1. Вимірювати такі параметри ґрунтів:

- вологість ґрунту в діапазоні від 10 до 95 %;

- температуру ґрунту в діапазоні від 0 до 100 градусів Цельсія;

     - рН ґрунту в діапазоні від  0 до 14 водневих одиниць;

- електропровідність ґрунту (стандартні вимоги);

- концентрацію СО₂  та СН₄  над поверхнею ґрунту (міжнародні стандартні методики) в діапазоні від 10 до 3000 ррm.

2. Виконувати обробку результатів вимірювання за заданими та змінними алгоритмами.
3. Формувати інтегральну оцінку поточного стану ґрунту.
4. Прогнозувати можливі зміни стану ґрунту в коротко- та середньостроковій перспективі.

Висновки. Використання розробленої авторами інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) дає змогу оперативно отримувати результати про поточний стан ґрунтів, а саме: температури ґрунту, вологості ґрунту, рН  показника та електропровідності на необхідних глибинах. Часові затрати на отримання такої інтегральної характеристики складає максимум 5 хвилин, що надає суттєві переваги перед традиційними методиками аналізу параметрів ґрунту, суттєво підвищує ефективність процесів вимірювання і робить доступним вимірювання параметрів безпосередньо на полі агрономами або технологами.

На цьому етапі система протестована та готова до використання. Інтерфейсом користувача можна встановити критичні параметри ґрунту, з виходом за які система надсилає сповіщення на станцію (або користувачу). Також, уводячи у відповідні поля параметр для аналізу, система показує до якої групи можна віднести теперішні дані.

Окрім цього, дані з датчиків можна записати на зовнішню пам'ять. Це допомагає далі у порівнянні і веденні статистики та спрощує аналіз змін ґрунту і дає змогу робити прогнози.

Інформаційно-вимірювальна система може використовуватись сільськогосподарськими підприємствами та регіональними екологічними підрозділами.

Отримані результати підтверджують доцільність застосування методів експрес-аналізу параметрів ґрунту з використанням інтелектуальних апаратно-програмних портативних засобів. Потреба в таких ІВС сягає до 1000 штук на рік.

Ключові слова: експрес-аналіз, агромоніторинг, моделювання, прогнозування, мікроконтролер, ефективність.

Читати повну версію статті

UDC 502.211: 631.5

INTELLECTUAL INFORMATION AND MEASURING SYSTEM OF EXPRESS ANALYSIS OF SOIL PARAMETERS

Pavlishin M., Dr. Tech.Scs, Prof., NTUU KPI. I. Sikorsky,

https://orcid.org/0000-0003-4223-4828

Litovchenko A., Ph. D. Econ. Scs,

https://orcid.org/0000-0001-6818-756Х 

LLC "Innovation company Bionvest-Agro"

Gusar I., OOS “L. Pogorily UkrNDIPVT”.

e-mail: gusaririna19@gmail.com , https://orcid.org/0000-0002-58724672 

Summary

Purpose - Research and development of hardware and software for rapid analysis of soil parameters.

Research methods: modeling; methods of direct measurements in field experiments; analytical methods of processing measurement results; expert evaluations; prognostication.

Results. The offered hardware - software means allow:

1. Measure the following soil parameters:

- soil moisture in the range from 10 to 95 %;

- soil temperature in the range from 0 to 100 ˚C;

     - soil pH in the range from 10 to 14 hydrogen units;

- electrical conductivity of the soil (standard requirements);

- concentration of CO₂ and CH₄ above the soil surface (international standard methods) in the range from 10 to 3000 ppm.

2. Perform measurement of measurement results according to given and variable algorithms.
3. To form an integrated assessment of the current state of the soil.
4. Predict possible changes in soil condition in the short - and medium term.

Conclusions. The use of the information-measuring system developed by the authors allows to quickly obtain results on the current state of soils, namely: soil temperature, soil moisture, pH and conductivity at the required depths. The time required to obtain such an integrated characteristic is a maximum of 5 minutes, which provides significant advantages over traditional methods of analysis of soil parameters, significantly increases the efficiency of measurement processes and makes it possible to measure parameters directly in the field by agronomists or technologists.

At this stage, the system is tested and ready for use. Using the user interface, you can set critical soil parameters, beyond which the system sends notifications to the station (or user). Also when entering, in the appropriate fields, the parameters for analysis, the system shows to which group the current data can be attributed.

In addition, sensor data can be written to external memory. This helps in further comparison, statistics and simplifies the analysis of soil changes and allows you to make predictions.

The information and measurement system can be used by agricultural enterprises and regional environmental units.

The obtained results confirm the expediency of using the methods of express analysis of soil parameters with the use of intelligent hardware and software portable means. The need for such IBCs is up to 1000 units per year.

Key words: rapid analysis, agromonitoring, modeling, forecasting, microcontroller, efficiency.

УДК 502.211: 631.5

ИНТЕЛЕКТУАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ПОЧВ

Павлишин Н., д-р техн. наук, проф., НТУУ КПИ им. И.Сикорского,

https://orcid.org/0000-0003-4223-4828

Литовченко А., канд. экон. наук,

https://orcid.org/0000-0001-6818-756Х

ООО «Инновационная компания Бионвест-Агро»

Гусар И., ГНУ УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого

e-mail: gusaririna19@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-58724672

Аннотация

Цель работы – исследование и разработка аппаратно-программных средств для экспресс - анализа параметров почв.

Методы исследований: моделирование; методы прямых измерений в полевых экспериментах; аналитические методы обработки результатов измерения; экспертные оценки; прогнозирование.

Результаты. Предложенные аппаратно-программные средства позволяют:

1. Измерять следующие параметры почв:

- влажность почвы в диапазоне от 10 до 95 %;

- температуру почвы в диапазоне от 0 до 100 градусов Цельсия;

          - рН почвы в диапазоне от 10 до 14 водородных единиц;

- электропроводность почвы (стандартные требования);

- концентрацию СО₂ и СН₄ над поверхностью почвы (международные стандартные методики) в диапазоне от 10 до 3000 ррm.

2. Выполнять обработку результатов измерения с заданными и сменными алгоритмами.
3. Формировать интегральную оценку текущего состояния почвы.
4. Прогнозировать возможные изменения состояния почвы в кратко- и среднесрочной перспективе.

Выводы. Использование разработанной авторами информационно - измерительной системы позволяет оперативно получать результаты о текущем состоянии почв, а именно: температуры почвы, влажности почвы, рН показателя и электропроводности на необходимых глубинах. Временные затраты на получение такой интегральной характеристики составляет максимум 5 минут, что дает существенные преимущества перед традиционными методиками анализа параметров почвы, существенно повышает эффективность процессов измерения и делает доступным измерения параметров непосредственно на поле агрономами или технологами.

На данном этапе система протестирована и готова к использованию. С помощью интерфейса пользователя можно установить критические параметры почвы, при выходе за которые система уведомляет на станцию (или пользователю). Также при вводе, в соответствующие поля, параметров для анализа, система показывает к какой группе можно отнести нынешние данные.

Кроме этого, данные с датчиков можно записать на внешнюю память. Это помогает в дальнейшем сравнении, ведении статистики и упрощает анализ изменений в почве  и позволяет делать прогнозы.

Информационно-измерительная система может использоваться сельскохозяйственными предприятиями и региональными экологическими подразделениями.

Полученные результаты подтверждают целесообразность применения методов экспресс - анализа параметров почвы с использованием интеллектуальных аппаратно - программных портативных средств. Потребность  в таких IBC – 1000 штук в год.

Ключевые слова: экспресс-анализ, агромониторинг, моделирование, прогнозирование, микроконтроллер, эффективность.