Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

1. Лазерный метод 2. Метод технического зрения (RGB)

Рис. 1. Схема лазерной установки:
1- лазер; 2-плод томата; 3- поляризационный интерферометр ;4- CCD-камерой ;5-компьютер

Рис. 2. Фотометрическая система устройства для контроля степени зрелости томатов: 1- плод; 2 – фотокамера; 3 - источник света; 4 - компьютер..

максимальное значение флуоресценции;
Ft - стационарное значение флуоресценции,
FI - оптимальное значение флуоресценции

Временной интервал быстрой флуоресценции – Fo …. Fm (t < 1 c)
временной интервал медленной флуоресценции – Fm….. Ft ( t > 1 c).

томатов.

Задачи исследования

Цель и задачи исследования

1. Анализ существующих методов и средств для контроля степени зрелости томатов.
2. Разработка математических моделей интенсивностей флуоресценции хлорофилла томатов в зависимости от их степени зрелости.
3. Разработка устройства для контроля степени зрелости томатов по их интенсивности флуоресценции хлорофилла.
4. Проведение экспериментальных исследований разработанного устройства.
5. Оценка технико-экономической эффективности устройства для контроля степени зрелости томатов.

в зависимости от их степени зрелости;
- разработка нового устройства для контроля степени зрелости томатов.

в зависимости от их степени зрелости;
- устройство для контроля степени зрелости томатов ;
- результаты экспериментальных исследований и технико-экономическая эффективность применения такого устройства.

модели кривых флуоресценции хлорофилла сорта “Алькасара” для разных степеней его зрелости

Уравнение в общем виде математической модели для сорта томатов “Алькасара” будет иметь вид Iфл1 = a3 t3 – a2 t2 + a1 t + c.
где, a3 = 0,000525; a2 = 0,2033; a1 = 25,45; c = 494 (степень зрелости- зелёная);
a3 = 0,000299; a2 = 0,1119; a1 = 13,26; c = 309 (степень зрелости- бурая);
a3 = 0,000082; a2 = 0,0306; a1 = 3,64; c = 116 (степень зрелости- розовая);
Iфл1k = 24 ± 5 (степень зрелости- красная),
(при этом, tIср=126 мс):

Кривые зависимостей интенсивности флуоресценции хлорофилла (Iфл) и их первых производных (d Iфл /dt) во времени для сорта “Алькасара

Iфл /dt) во времени для сорта “Лезгинка

степень зрелости - зелёная

степень зрелости- Розовая

Уравнение в общем виде математической модели для сорта томатов “ Лезгинка ” будет иметь вид : Iфл2 = a3 t3 – a2 t2 + a1 t + c,.
Где,a3 =0,000790; a2 = 0,2994; a1 = 37,40; c = 721 (степень зрелости- зелёная),
a3 = 0,000230; a2 = 0,0842; a1 = 9,92; c = 229 (степень зрелости- бурая),
a3 = 0,000088; a2 = 0,032369; a1 = 4,16; c = 147 (степень зрелости- розовая),
Iфл2k = 55 ± 5 (степень зрелости- красная), (при этом, tIср =123 мс)

степень зрелости- бурая

степень зрелости- красная.

Математические модели кривых флуоресценции хлорофилла сорта “Лезгинка” для разных степеней его зрелости

Iфл /dt) во времени для сорта “Розанчик

степень зрелости - зелёная

степень зрелости- Розовая

степень зрелости- бурая

степень зрелости- красная.

Математические модели кривых флуоресценции хлорофилла сорта “Розанчик” для разных степеней его зрелости

Уравнение в общем виде математической модели для сорта томатов “Розанчик”
будет иметь вид Iфл3 = a3 t3 – a2 t2 + a1 t + c,
где, a3 =0,000344; a2 = 0,1322; a1 = 16,56; c = 409 (степень зрелости- зелёная),
a3 = 0,000039; a2 = 0,0154; a1 = 2,09; c = 246 (степень зрелости- бурая),
a3 = 0,000055; a2 = 0,0232; a1 = 3,32; c = 111 (степень зрелости- розовая),
Iфл3k = 33 ± 5 (степень зрелости- красная), (при этом, tIср =129 мс)

общем виде математической модели для различных сортов томатов
Iфл ср зел = aср3 t3+ aср2 t2+ aср1 t + aср0
где, aср3 = 0,000553, aср2 = 0,2117, aср1 = 26,47, aср0 = 541 (степень зрелости- зелёная)
Iфл ср бур = bср3 t3+ bср2 t2+ bср1 t + bср0
где, bср3 = 0,000189; bср2 = 0,0705; bср1 = 8,42; bср= 262 (степень зрелости- бурая),
Iфл ср роз = cср3 t3+ cср2 t2+ cср1 t + cср0
где, cср3 = 0,000075; cср2 = 0,0287; cср1 = 3,70; cср= 125(степень зрелости- розовая),
Iфл3k = 37 ± 5 (степень зрелости- красная
tIср =129 ±4 мс

1 – объект исследования (томат), 2 – светофильтр, 3 – управляемый источник питания СД (светодиода), , 4 – усилитель для ФД (фотодиод), 5 – микроконтроллер, 6 – компьютер.

уровня флуоресценции хлорофилла; 2 - исследуемый плод томата; 3 – источник излучения (светодиод); 4 – ФД (фотодиод), 5 – компьютер с программным обеспечением.

зрелости для сортов (Алькасара, Лезгинка и Розанчик).

Диаграммы зависимостей медленной Fm и быстрой IфлI флуоресценции хлорофилла для сорта ль“ Акасара ”.

Диаграммы зависимостей медленной Fm и быстрой IфлI флуоресценции хлорофилла для сорта “Лезгинка ”.

Диаграммы зависимостей медленной Fm и быстрой IфлI флуоресценции хлорофилла для сорта “Розанчик ”.

зрелости (для сортов “Алькасара”, “Лезгинка” и “Розанчик”).

Результаты эксперимента по измерению интенсивности Iфл флуоресценции хлорофилла томатов в зависимости от степени их зрелости для сортов (Алькасара, Лезгинка и Розанчик).

Шкала степеней зрелости для разных сортов томатов

устройство для контроля степени зрелости томатов, обеспечивающие оперативность, достоверность и дешевизну такого контроля.
Установлено, что известным методам присущи недостаточные оперативность и достоверность такого контроля, сложность и дороговизна оборудования. Предложен способ и устройство, исключающие недостатки существующих методов и средств контроля зрелости томатов и основанные на измерении уровня быстрой флуоресценции хлорофилла томатов в зависимости от их зрелости.
Разработаны математические модели интенсивностей флуоресценции хлорофилла различных сортов томатов в зависимости от степени их зрелости, которые описываются полиномами третьей степени.
Согласно полученным математическим моделям определено оптимальное время tI = 129 ± 4 мс контроля степени зрелости томатов.
Разработанное устройство для контроля степени зрелости томатов по их интенсивностям флуоресценции хлорофилла.
По результатам экспериментальных исследований установлено, что применение устройства, разработанного по предложенному способу контроля зрелости томатов, существенно повышает оперативность и достоверность такого контроля.
Использование разработанного устройства позволяет контролировать процесс сортирования по зрелости томатов с дополнительным доходом в 536505 руб. в год.
Разработанное устройство может быть использовано на автоматизированных сортировочных пунктах томатов, яблок, плодов манго, лимонов, картофеля, и других.

числе 4 статьи в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ и в международной базе данных – 2 статьи (Scopus) и 6 статей по материалам докладов на международных конференциях.