РЕИНЖИНИРИНГ ОБЛУЧАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК СВЕТОКУЛЬТУРЫ РАСТЕНИЙ - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

РЕИНЖИНИРИНГ ОБЛУЧАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК СВЕТОКУЛЬТУРЫ РАСТЕНИЙ

Зайцев Е.В. 1, ГУЛИН С.В. 1
1ФГБОУ ВО СПбГАУ
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Использование реинжиниринга бизнес-процессов является эффективным механизмом внедрения передовых инноваций повышающих эффективность оптических технологий в тепличном производстве [1].

Реинжиниринг являет из себя наиболее эффективный метод внедрения изменений в деятельность предприятий, т.к. обладает экономическими преимуществами по сравнению с эволюционными методами развития, в частности: увеличивает скорость внедрения изменений, значительно повышает эффективность деятельности предприятия [2].

В настоящей статье процессы реинжиниринга рассмотрим на примере перепроектирования (создания и эксплуатации) облучательных установок для теплиц 5-го поколения [3].

Одна из ключевых тенденций  этого поколения - разработка новых эксклюзивных регулируемых (подвергаемых воздействию из вне) и регулирующих (воздействующих на процесс или объект) систем, позволяющих кардинально сократить расходы на электроэнергию. Это направление особенно актуально, так как позволяет реализовать бизнес-проекты тепличных комплексов с интеллектуальной системой досвечивания, что дает возможность выращивать овощи круглый год.

Достаточное количество солнечного света — одно из основных условий успешного выращивания растений в теплице. В осенне-зимний период, когда его не хватает, необходимый объем жизненно важной для культур лучистой энергии восполняет система искусственного досвечивания.

Традиционно для дополнительного освещения использовали ртутные газоразрядные, металлогалогенные и натриевые лампы высокого давления. С недавнего времени этот список пополнили лампы светодиодные. Светодиод (светоизлучающий диод) на английском языке — light-emittingdiode (сокращенно — LED), поэтому светодиоды часто называют LED-лампы.

Светодиодные лампы способны не только снизить расход потребляемой электроэнергии, и что еще важнее, позволяют достичь большей эффективности при выращивании различных культур, создавая оптимальные условия для получения высококачественных плодов.

Таким образом, помимо оптимизации электропотребления, основное преимущество светодиодов заключается в создании и точечной настройке наиболее подходящего спектра для выращивания растения в конкретный период его вегетационного развития.

Спектр света, создаваемый натриевыми светильниками, не в состоянии максимально стимулировать фотосинтетические свойства растения. Тогда как спектр светодиода максимально направлен именно на фоторецепторы растения, отвечающие за процесс фотосинтеза.

По сравнению с газоразрядными лампами, светодиодныефитосветильники LED выдают свет в строго определенном диапазоне, что позволяет добиться максимального фотосинтеза. Пики излучения приходятся на длины волн 450 и 650 нм, что соответствует потребностям растений. Также светильник излучает мягкий ультрафиолет в диапазоне длин волн 320-380 нм, что повышает холодостойкость растений. LED-светильники в сравнении с лампами ДНаТ и ДНаЗ обладают рядом преимуществ: хорошие показатели световой мощности; подходящий для растений спектр излучения и возможность его регулирования; отсутствие нагрева и влияния на микроклимат в теплице; простое подключение к сети; малый расход электроэнергии; экологичность – не требуется специальная утилизация; ремонтопригодность – сгоревшие элементы можно заменить; длительный срок службы – до 100000 часов.

Сравнение спектральных характеристик натриевых и светодиодных источников приведено на рис. 1 и 2.

Рис.1 Спектральная чувствительность растений

Рис.2 Спектры излучения натриевых и светодиодных источников

Часть световой энергии, вырабатываемой натриевыми лампами, фактически не участвует в стимулировании развития растений, так как они не способны абсорбировать ее. Кроме всего вышесказанного, есть еще один негативный аспект натриевых ламп, который заключается в их излишнем нагреве, что вынуждает располагать светильники на определенной высоте от растительных лотков. В результате этого световой поток становится более рассеянным, что в свою очередь снижает фотосинтетические свойства растения.

При этом освещенность взрослых растений высоких светокультур (огурец, томат) снижается за счет затенения. Поэтому необходимо использовать межряднуюдосветку, либо создавать большее количество светоточек для уменьшения неравномерности освещения рядов.

Таким образом, традиционные газоразрядные (ртутные натриевые, металлогалогенные) источники света обладают рядом недостатков, содержат опасные вещества, их спектр далеко не всегда оптимален, а светоотдача некоторых ламп недостаточно высока [4].

Светодиодные светильники  для теплиц не имеют перечисленных недостатков, поэтому представляют собой идеального кандидата для замены традиционных тепличных светильников.

Сравнительные характеристики источников излучения приведены в таблице.

Таблица 1 - Сравнительные характеристики ламп.

Еще одним из важных и неоспоримых преимуществ светодиодных светильников передтрадиционными газоразрядными является возможность управления световым потоком. Такое управление легко организовать как димминг в автоматическом или ручном режиме в зависимости от каких-либо условий [5]. Такими условиями могут быть, например, внешняя освещенность в зависимости от времени суток или меняющиеся погодные условия.

Плавная регулировка световым потоком позволяет более полно использовать внешнюю освещенность, снизить затраты на потребляемую энергию, повышая тем самым общую энергетическую эффективность применения подобных систем освещения.

Таким образом, на смену эволюционным улучшениям средств и способов светокультуры налицо кардинально иные внешние условия позволяющие перейти к разработке новых эксклюзивных регулируемых и регулирующих систем, позволяющих реализовать проекты тепличных комплексов с интеллектуальной системой досвечивания. Объективно складываются условия перехода от инжиниринга к реинжинирингу систем досвечивания. В данной ситуации реинжиниринг является наиболее эффективным методом внедрения изменений технологий досвечивания для повышения эффективности тепличного производства

Литература

1.Беззубцева М.М.Электротехнологии и электротехнологические установки: учебное пособие. – СПб.: СПбГАУ, 2011 – 242с.

2.Гулин С.В., Пиркин А.Г. Методология бизнес-инжиниринга энергосистем сельскохозяйственного потребителя. – СПб.: СПбГАУ, 2019. – 94с.

3.Загоровская В.В.Тепличная эволюция: инновации на рынке оборудования для закрытого грунта // Агротехника и технологии – 2017, -.№2 – С.17-19

4.Гулин С.В. Энергетическая эффективность спектральных параметров облучательных установок селекционных климатических сооружений// Известия МААО, №18 – 2013 – с.8 -1.

5.Вейнерт Д. Светодиодное освещение. – Philips, 2010 – 156 с.

Просмотров работы: 12