СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ (16.03.2009)

Автор: Коваленко Ольга Юрьевна

Предметом исследования являлось изучение процессов, протекающих в подсистемах по изучению воздействия ОИ на биообъекты, определяющих характер и направление совершенствования светотехнических средств и электротехнологий на их основе в сельскохозяйственном производстве.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы. Методология исследования базируется на системном подходе к комплексу теоретических и экспериментальных результатов, полученных при помощи математических, физических, светотехнических, фотометрических, биометрических, статистических методов. Решение ряда новых задач теории светотехники, поставленных в работе, разработка теоретических положений и создание на их основе математических моделей, а также алгоритмов расчета параметров ОП, ОУ и ОСУ не противоречит известным достижениям в этой области знаний.

Разработанные теоретические положения и новые технические решения подтверждены практически. Экспериментальные исследования метрологически обеспечены и проведены на экспериментальной базе Мордовского государственного университета и предприятиях светотехнической отрасли. Облучательные установки опробованы, испытаны и успешно используются в животноводческих хозяйствах Мордовии. Результаты эксперимента и испытаний для подтверждения сопоставлялись с экспериментальными данными других исследователей.

Разработанные программы на ЭВМ испытаны и успешно используются на предприятиях светотехнической отрасли, научно-исследовательских и проектных институтах республики Мордовия.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые

1. На основе известных научных исследований выработаны теоретические положения и уточнена математическая модель для описания ртутного разряда низкого давления для определения электрических характеристик и эритемного потока источников ультрафиолетового излучения и описания процессов работы РЛНД с электронными пускорегулирующими аппаратами; получены математические модели эффективного потока с помощью функции эритемной эффективности с двумя максимумами, соотношение между которыми зависит от доз облучения в области УФС и УФВ.

2. Проведены экспериментальные исследования светотехнических характеристик ультрафиолетовых РЛНД мощностью 13, 15, 30, 40 Вт при импульсном высокочастотном питании в широком диапазоне частот при различных скважностях

3. Предложены и конструктивно проработаны технические решения и принцип формирования излучения ультрафиолетовых РЛНД и ОП со спектром в области УФС и УФВ, защищенных авторским свидетельством и патентами.

4. Представлены алгоритмы и программы на ЭВМ для расчета интегрального и спектрального распределения энергетической освещенности облучательных и осветительных установок и моделирования профиля отражателя ОП с трубчатыми лампами и расположения ультрафиолет излучающих диодов в модуле с получением заданной кривой силы излучения.

5. Разработаны технические требования к проектированию светотехнических ОП и установок оптимального использования электроэнергии в животноводческих комплексах; создан и представлен программно-аппаратный комплекс для сбора фотометрических данных, расчета и оптимизации ОП и светодиодных модулей, расчета облучательно-световых комплексов.

6. Приведены результаты испытаний ультрафиолетовых РЛНД и ОП с расширенным спектром области УФС и УФВ с использованием ВЧ питания по воздействию на сельскохозяйственных животных и получены на их основе с помощью методов регрессионного анализа математические зависимости для расчета и прогнозирования показателей продуктивности телят.

Практическая ценность и научная полезность результатов диссертационной работы.

1. Разработанные и запатентованные конструктивные решения ультрафиолетовых РЛНД и ОП для профилактического ультрафиолетового и инфракрасного облучения животных и обеззараживания помещений позволяют увеличить эффективную отдачу ламп и расширить функциональные возможности приборов. Идеи разработанных технических средств могут быть использованы при проектировании новых ламп и приборов.

2. Гибкие методики дисперсионного и регрессионного анализа обеспечивают отработку технологии изготовления эффективных источников излучения с улучшенными качественными показателями на ламповых заводах и предприятиях светотехнической отрасли.

3. Практически реализованные и испытанные в животноводческих хозяйствах схемы импульсных ЭПРА для ультрафиолетовых РЛНД с блоком стабилизации лучистого потока и автоматизированные устройства контроля дозы облучения позволяют получить максимальный зоотехнический эффект.

4. Созданный программно-аппаратный комплекс для расчета светотехнических характеристик облучательных установок, сбора фотометрических данных и контроля эксплуатационных характеристик осветительных и облучательных установок позволяет обеспечить точность соблюдения режимов и доз, повысить качественный уровень и энергосберегающие свойства облучательно-световых комплексов в животноводческой отрасли.

5. Разработанные автором алгоритмы для программ на ЭВМ для сбора фотометрических данных, расчета профиля отражателя ОП с трубчатыми лампами и светотехнических характеристик осветительных и облучательных установок позволяют повысить эффективность проведения НИР и ОКР при создании новых образцов светильников и облучателей и модернизации существующих в КБ предприятий светотехнической отрасли, повысить качественные результаты разработок.

6. Полученные программы на ЭВМ, комплекс методик дисперсионного и регрессионного анализа с компьютерной обработкой экспериментальных данных используются в программах для обучения студентов в образовательных учреждениях.

Реализация и внедрение результатов работы.

1. Программы по анализу качества разрядных ламп и методика исследования зависимости качества от влияющих факторов внедрены в ГУП РМ «Лисма» и ОАО «Лисма-ВНИИИС им. А.Н. Лодыгина».

2. Программа обработки экспериментальных данных и автоматизированное устройство сбора фотометрических данных внедрены в ОАО «Лисма-ВНИИИС им. А.Н. Лодыгина».

3. Комплекс программ расчета осветительных установок внедрен в ОАО «Кадошкинский электротехнический завод», проектный институт «Мордовгражданпроект», ОАО «Ардатовский светотехнический завод», Муниципальное предприятие городского округа Саранск «Горсвет».

4. Облучатели с эритемными лампами и комплектами ЭПРА внедрены в комплексе КРС совхоза им. 60-летия Союза ССР Горьковской области, учхозе Мордовского госуниверситета.

5. Облучатели с излучением в области УФС и УФВ внедрены в колхозе «Россия» Инсарского района Мордовии, учхозе Мордовского госуниверситета, СПК «Садовод» Чамзинского района Мордовии, ООО «Кочкуровский» Дубенского района Мордовии.

6. Программы для реализации методов регрессионного анализа используются в учебном процессе Мордовского госуниверситета и Чувашской государственной сельскохозяйственной академии.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Способы регулирования соотношения потоков излучения ультрафиолетовых РЛНД в области УФВ и УФС.

2. Принцип создания комбинированных ультрафиолетовых облучателей, сочетающих функции профилактического облучения животных и обеззараживания помещений.

3. Алгоритмы и программное обеспечение для моделирования профилей облучателей, расположения ультрафиолет излучающих диодов в модуле и расчета осветительных и облучательных установок.

4. Математическая модель, описывающая процесс воздействия излучения от ультрафиолетовых РЛНД на показатели продуктивности животных.

5. Режимы ультрафиолетового облучения животных с использованием новых светотехнических средств и автоматизированных устройств контроля эксплуатационных характеристик.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы по мере их получения докладывались и обсуждались на I, III Всероссийской научно - технической конференции «Светоизлучающие системы, эффективность и применение» (Саранск, 1994 г., 2001 г.); .II Международной светотехнической конференции (Суздаль, 1995 г.); Международной конференции «Осветление’96» (Варна, Болгария 1996 г.); IV, V Всероссийском с международным участием совещании по материалам для источников света, электронных приборов и светотехнических изделий (Саранск, 1996 г., 2000 г.); III Международной светотехнической конференции (Н.-Новгород, 1997 г.); Международной конференции «Современные проблемы в животноводстве» (Казань, 2000г.); V Международной светотехнической конференции «Свет и прогресс!» (СПб., 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы экологической безопасности и природопользования (М., 2004 г., 2005 г.); I, II, III, IV, V Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики» (Саранск, 2002 г., 2004 г., 2005 г., 2006 г., 2007 г.); VI Международной Светотехнической конференции «Свет без границ» (Калининград – Светлогорск 2006 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании и науке» (М., 2006 г.); V Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики полупроводников и источников света» (Саранск, 2007 г.); Международной конференции «Проектирование новой реальности» (Таганрог, 2007 г.), Всероссийской научной конференции «Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB» (СПб., 2007 г.), II Международной научно-практической конференции «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управления проектированием CAD/CAM/CAE/PDM. (Пенза, 2008 г.), Международной научной конференции «Информация, сигналы, системы: вопросы методологии, анализа и синтеза» (Таганрог, 2008 г.), VI Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики» (Саранск, 2008 г), IV Международной конференции «Стратегия качества в промышленности и образовании» (Варна, Болгария, 2008 г.).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 105 работах, включая авторское свидетельство, 3 патента, 2 свидетельства на регистрацию программы на ЭВМ, 16 статей, опубликованных в рецензируемых журналах, а также статьи в сборниках материалов и тезисов докладов Международных и Всероссийских конференций.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Объем диссертации составляет 345 стр., включая 107 рис., 42 табл. Список цитируемой литературы содержит 344 наименований.

Личный вклад автора. Исследования и разработки, составляющие основу диссертации, выполнены автором лично или под его руководством. Экспериментальные образцы ламп и программы на ЭВМ изготавливались и выполнялись в рамках НИР: госбюджетной темы «Применение оптического излучения в животноводстве и птицеводстве», хоздоговорной темы «Разработка комплекта программ расчета осветительных установок отечественной комплектации» и других хоздоговорных работ, а также НИР при финансовой поддержке республиканского бюджета Республики Мордовия, на ОАО «ЛИСМА - ВНИИИС им. А.Н. Лодыгина», ОАО «ЛИСМА», ОАО «Кадошкинский электротехнический завод», ОАО «Ардатовский светотехнический завод» и сельскохозяйственных предприятиях Республики Мордовия и Горьковской области.

На различных этапах исследования, учитывая комплексность работы, в постановке конкретных задач, обсуждении результатов по вопросам технических и биологических наук, изготовлении экспериментальных образцов и опытных партий, проведении измерений принимали участие А.А. Ашрятов, В.К Самородов, О.А. Захаржевский, В.В Афонин, В.Ф. Дадонов, В.В. Азаренок, И.Р. Шашанов. Выражаю им свою глубокую благодарность.

Содержание работы

Введение. Во введении показана актуальность диссертационной работы, ее научная новизна и практическая ценность, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, представлена структура диссертации.

Первая глава посвящена описанию и анализу эффективности использования светотехнических установок фотобиологического действия в электротехнологиях выращивания сельскохозяйственных животных.

Анализ экспериментальных исследований применения источников оптического излучения в системе биоэнергетических и технологических процессов в животноводстве показал, что в настоящее время отсутствие достаточной информации о количественных характеристиках комбинированного оптического излучения препятствует систематизации экспериментальных данных, выработке обоснованного подхода к выбору спектрального состава источников искусственного излучения, идентификации процесса облучения с возможностью прогнозирования конечных показателей продуктивности.


загрузка...