Метрологическое обеспечение системы аттестации растениеводческих источников света

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

ФГБОУ ВПО

Санкт-Петербургский государственный университет

ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии

Метрологическое обеспечение системы аттестации растениеводческих источников света

В.Н. Болотских, студент

С.А. Ракутько, д.т.н.

Под метрологическим обеспечением системы аттестации растениеводческих источников света (САРИС) следует понимать установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений параметров источников.

Применение оптического излучения (ОИ) в условиях светокультуры выдвигает особые требования к эффективности использования энергетических и материальных ресурсов. Характерными признаками современных подходов к искусственному облучению растений является довольно точное описание требуемого спектрального состава потока облучения и необходимость высокой степени адекватности этим требованиям реального потока источников света (ИС) [1]. Основой мероприятий, обеспечивающих энерго- и ресурсосбережение в облучательных установках (ОбУ) при соблюдении требований к радиационному режиму растений, должна стать аттестация применяемых ИС.

Аттестация позволяет перейти к прогрессивной стратегии эксплуатации и технического обслуживания ОбУ по состоянию ИС, открывающей возможность прогнозировать их работоспособность и исключить энергетические и материальные потери, вызванные использованием источников с недопустимыми значениями параметров.

Были проанализированы следующие патенты:

1. №119876 Анализатор спектральной энергоемкости потока оптического излучения.

АСЭПОИ содержащий полихроматор с дифракционной решеткой, систему регистрации спектра в виде фотодиодной линейки с программным обеспечением, отличающийся тем, что каждый выход фотодиодной линейки электрически соединен через последовательно соединенные между собой сумматор энергии потока оптического излучения спектральных поддиапазонов.

2. №134319 Спектрометр с блоком обработки данных влияющих факторов.

Спектрометр, отличающийся тем, что в его состав дополнительно введены семь датчиков, предназначенных для измерения температуры, влажности, давления, расхода, электрических параметров, изображения облака разряда и поверхности анализируемого образца, подключенных к микроконтроллеру, и блок обработки данных изменения влияющих факторов, выполняющий корректировку параметров измеряемого спектрального излучения.

Спектрометр по п.1, отличающийся тем, что в результате дополнительно введенных датчиков, микроконтроллера и блока обработки данных на выходе получают градуировочную характеристику, устойчивую к изменению внешних влияющих факторов.

3. №130394 Комплекс средств исследования и измерения светотехнической продукции

1. Комплекс измерения фотометрических, колориметрических и энергетических величин излучения, состоящий из фотометрического узла с фотометрической головкой и установленного с возможностью поворота фотометрического стенда, отличающийся тем, что фотометрический узел снабжен температурным стабилизатором из условия поддержания температуры фотометрической головки в пределах 25°С ± 5°С.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что температурный стабилизатор выполнен с, по меньшей мере, одним элементом Пельтье.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что фотометрическая головка включает бленду на фотометрах для защиты от отраженного излучения, а фотометрический стенд снабжен датчиком угла поворота и трехкоординатным гониометром.

4. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что бленда фотометра имеет длину 30 ± 2 см.

5. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что площадь чувствительной части фотометрической головки соответствует площади круга с диаметром 6-8 мм.

6. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что дистанция между фотометрическим узлом и стендом выполнена из условия измерения источников с различной пространственной диаграммой распределения силы света.

7. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он служит для измерения пространственного распределения координат цветности, спектрального распределения, коррелированной цветовой температуры, доминирующих, центроидных и максимальных длин волн.

8. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он служит для измерения радиометрических характеристик оптического излучения при использовании в видимом диапазоне.

9. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он служит для измерения фотометрических параметров при различных типах спектра излучения - монохромного, узкого, линейчатого, полосатого, сплошного, неравномерного.

10. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он служит для измерения различных форм пространственного распределения силы света.

Анализ работы службы эксплуатации современных растениеводческих предприятий показывает, что в связи с отсутствием эффективных методов и средств аттестации проверка технического состояния ИС осуществляется в основном визуально. О необходимости прекращения эксплуатации отдельного ИС судят в лучшем случае по результатам измерения создаваемой им освещенности, зачастую же ИС эксплуатируются до полного выхода из строя. По причине значительного срока службы современных ИС, существенно превышающего период вегетации выращиваемых культур, при комплектовании ОбУ (после групповых замен, чисток, ремонтов) в одной установке могут оказаться ИС с различным временем наработки, а значит и с различными параметрами.

Предотвращение связанных с этим потерь и продление полезного срока службы ИС может быть достигнуто путем компоновки групп ИС с близкими значениями параметров для совместной эксплуатации и перекомпоновки групп по окончании циклов вегетации. Обоснованная методика проведения таких мероприятий может быть разработана по результатам аттестации ИС.

Логическая схема аттестации ИС на основе системы распознавания образов показана на рисунке.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Рис. Логическая схема аттестации ИС

аттестация облучательный радиационный растениеводческий свет

Блок измерений при поддержке аппаратной части измерительной системы формирует вектор измерений X размерностью ⁿ . Блок выделения признаков на основании априорной информации формирует вектор признаков Y с размерностью m-n путем математических преобразований вектора измерений. Блок принятия решений, или классификатор, относит вектор признаков к иному из множеств предварительно определенных классов в соответствии с подходящим классификационным правилом. Решение этой задачи может быть получено с привлечение математического аппарата теории распознавания образов.

Специально для аттестации ИС, применяемых при облучении растений, разработан комплекс технических и программных средств, ориентированный на обеспечение эффективного использования ИС в культивационных сооружениях, оптимизацию радиационных режимов с учетом реальных условий электрического питания, разброса и изменения в течение срока службы основных параметров ИС [2].

Описанная методика реализована в составе программного обеспечения комплекса для аттестации ИС. Приведенные алгоритмы являются составной частью программного обеспечения комплекса.

Литература

1. Сарычев, Г.С. Продуктивность ценозов огурцов и томатов в функции спектральных характеристик ОСУ / Г.С. Сарычев // Светотехника.-2001.-№2.-С.27-29.

2. Пат. 2368875 РФ, МПК8 G01J 3/00. Измерительно-вычислительный комплекс периодического контроля и тестирования источников света для облучения растений / Ракутько С.А., Карпов В.Н., Гулин С.В., Мельник В.В. - №2008122610(027181); заявл. 04.06.08, опубл. 27.09.2009.-Бюл.№27.

Размещено на allbest.ru