Регистрация / Вход
Прислать материал

УСТРОЙСТВО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БАЗЕ ИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ ДЛЯ СТИМУЛИРОВАНИЯ РОСТА И РАЗВИТИЯ ПЛОДОВ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ

Сведения об участнике
ФИО
Шкавро Анастасия Игоревна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Агро-, био- и производственные технологии
Раздел области наук
Земледелие и растениеводство
Тема
УСТРОЙСТВО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БАЗЕ ИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ ДЛЯ СТИМУЛИРОВАНИЯ РОСТА И РАЗВИТИЯ ПЛОДОВ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ
Резюме
Существующие системы и устройства, предназначенные для освещения культурных растений, используют минимальное количество пиков в спектральном составе своих источников излучения, что не позволяет получать весь спектр длин волн, необходимый для полноценного роста и развития растений.
Научная новизна работы заключается в разрабатываемых подходах к получению оптимального спектрального состава освещения культурных растений для стимулирования их роста и созревания плодов. При этом обеспечивается возможность управления спектром излучения источника для подстройки под конкретный сорт выращиваемого растения.
Ключевые слова
управляемый источник излучения, излучающий диод, спектр излучения, эффективность выращивания
Цели и задачи
Целью данного проекта является исследование и разработка макета источника для облучения растений на основе излучающих диодов.
Поставленные задачи в данной работе:
• Теоретические исследования влияния оптического излучения на фотобиологические процессы роста и развития культурных растений;
• Разработка структуры управляемого полноспектрального фитоисточника на основе излучающих диодов и подбор элементной базы;
• Разработка конструкции макета источника.
Введение

В настоящее время большой интерес в сфере сельского хозяйства и агропромышленности, в частности, вызывают разработки, связанные с искусственным освещением растений для стимулирования их роста и созревания плодов.

Минимальное количество пиков в спектральном составе источников излучения (ИИ), используемых в существующих системах и устройствах, предназначенных для дополнительного освещения культурных растений, не позволяет в полной мере получать весь спектр длин волн, соотносимый с естественным источником излучения – Солнцем для полноценного роста и развития растения

 

Методы и материалы
  • Правила выполнения патентных исследований;
  • Проведение предварительных экспериментальных исследований на базе аппаратно-программного комплекса по контролю излучающих диодов (АПК КИД);
  • Методы математического моделирования при помощи программного пакета LabView;
  • Методы конструирования оптико – электронных приборов с помощью пакета КОМПАС.
Описание и обсуждение результатов

Аналитический обзор и патентные исследования ИИ, используемых для освещения растений, показали, что, большинство из популярных на сегодняшний день фитоламп, в силу ограниченности их спектрального диапазона излучения, недостаточно эффективны.

Для реализации излучения источника, наиболее приближенного по спектральному составу к солнечному, и, как следствие, увеличения эффективности процессов роста и развития растения, представляется рациональным использование комбинации излучающих диодов (ИД). В отличие от люминесцентных ламп, которые также обладают пиками в нужных областях спектра, ИД менее энергозатратны, и, кроме того, более просты в подключении и управлении. Однако среди существующих образцов светодиодных светильников для растений подавляющее большинство обладают спектрами с пиками только в двух указанных областях видимого диапазона, которые, безусловно, способствуют ускоренному росту и развитию растения, но также могут вносить и системные изменения в организм растения, воздействовать на энергетическую функцию хлоропластов и механизмы адаптации растений. Такие «сбои» влияют на их структуру и химический состав, что, в конечном итоге, сказывается на вкусе растительных продуктов питания. К тому же, ключевым недостатком существующих систем освещения растений является ограниченное или же полное отсутствие настройки параметров излучения (интенсивности, спектрального состава).

Таким образом, необходимым этапом исследования является проведение предварительных экспериментальных исследований для подбора элементной базы макета ИИ. Посредством аппаратно-программного комплекса для контроля излучающих диодов были проведены исследования различных типов светодиодов, по результатам которых была сформировании элементная база для макета ОЭС ОР.

Вследствие чего была разработана конструкция макета, которая предусматривает возможность регулировки параметров излучения различных типов ИД, а также равномерное освещение зоны роста культурных растений.

Разрабатываемое в ходе настоящего проекта техническое решение предназначено к использованию:

- в агропромышленности – для освещения культурных растений с целью стимулирования их роста, развития и созревания плодов;

- в исследованиях, направленных на изучение спектральной чувствительности различных сортов культурных растений, с целью повышения эффективности процесса их выращивания.

Используемые источники
1. Рубин Б.А.Курс физиологии растений. Изд. 4-е. перераб. и допол. Учебник для ун-тов. М., «Высш.школа», 1976. – 576 с.
2. Учет основных факторов при моделировании выращивания растений в теплице. Освещение и питание [Электронный ресурс]. URL: http:// reshetnikov-in.name (дата обращения: 16.12.2015).
3. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. М.: Знак, 2006. – 972с.
4. Протасова Н.Н., Уеллс Дж. М., Добровольский М.В., Цоглин Л.Н. Спектральные характеристики источников света и особенности роста растений в условиях искусственного освещения // Физиология растений. – 1990. – Т. 37. – вып. 2. – С. 386–396.
5. Леман В.М. Курс светокультуры растений. – М.: Высшая школа. – 1976 – 271 с.
6. Светодиоды не годятся для искусственного освещения растений [Электронный ресурс]. URL: http://strf.ru(дата обращения: 16.12.2015).


Information about the project
Surname Name
Shkavro Anastasia
Project title
THE RADIATION DEVICE ON THE BASIS OF RADIATING DIODES FOR STIMULATION OF GROWTH AND DEVELOPMENT OF FRUITS OF CULTURAL PLANTS
Summary of the project
The existing systems and devices intended for illumination of cultural plants use the minimum quantity of peaks in spectral structure of the sources of radiation that doesn't allow to receive all range of lengths of waves necessary for the full-fledged growth and development of plants.
Scientific novelty of work consists in the developed approaches to receiving optimum spectral structure of illumination of cultural plants for stimulation of their growth and maturing of fruits. At the same time the possibility of management of a range of radiation of a source for fine tuning under a concrete grade of the grown-up plant is provided.
Keywords
the operated radiation source, the radiating diode,radiation range, efficiency of cultivation