У зв’язку зі зростанням попиту на аграрну продукцію, виникає потреба інтенсифікації процесу вирощування рослин, зменшення їх захворювань. Тому технічна реалізація методів управління функціональною активністю рослин за допомогою електромагнітного випромінювання на різних етапах органогенезу та їх автоматизація є актуальною задачею. Метою статті було підвищення ефективності вирощування росли шляхом дослідження електрофізичних методів управління їх продуктивністю та реалізації комп’ютерно-інтегрованої системи. Для реалізації поставленої мети була використана математична коригуюча модель взаємодії лазерного випромінювання із твердою біологічною тканиною, алгоритми вимірювання і формування управляючих впливів, методи теорії автоматичного управління, а також візуальне програмування в пакеті LabView. Дані оброблялися в пакеті MS Excel. Проаналізовано зв’язки в біотехнічній системі рослина-середовище, виділені матеріальні потоки та інформаційні канали, виокремлена множина параметрів стану, прямі та перехресні взаємозв’язки між ними, аргументовані джерела збурень. Визначено основні положення взаємодії лазерного випромінювання з біологічною тканиною та обґрунтовано біофізичний механізм. Розроблено комплекс програмно-апаратних засобів контролю та керування для проведення експериментальних досліджень режимів електрофізичного впливу на рослинні біологічні об’єкти. З метою отримання зворотного зв’язку від рослин розроблено новий інструментарій діагностики фізіологічного стану рослинних організмів та створено комп’ютерно-інтегровану систему керування процесом опромінення рослин. На базі програмного забезпечення мікроконтролера Arduino реалізована система управління, яка підключається до ПК. Створено панель оператора, де забезпечено автоматизоване керування процесом та розроблена підсистема реєстрації вимірюваних даних. На практиці результати цього дослідження можуть бути застосовані у тепличних господарствах України та інших країн, в тому числі при вирощувані овочевих культур
обробка насіння, біотехнічна система, лабораторна установка, платформа, алгоритм, автоматизація, інтегрована плата
[1] Abdelouhahid, R.A., Debauche, O., Mahmoudi, S., Marzak, A., Manneback, P., & Lebeau, F. (2020). Open phytotron: A new IoT device for home gardening. In 2020 5th International Conference on Cloud Computing and Artificial Intelligence: Technologies and Applications, CloudTech 2020 (pp. 1-8). Marrakesh, Morocco. doi: 10.1109/CloudTech49835.2020.9365892.
[2] Adjerid, H.E., Remram, Y., & Attari, M. (2020). Development of an electronic system for the control of climatic parameters in a phytotron. In 2020 – 1st International Conference on Communications, Control Systems and Signal Processing (pp. 417-421). El Oued, Algeria. doi: 10.1109/CCSSP49278.2020.9151598.
[3] Akkas, M.A., & Sokullu, R. (2017). An IoT-based greenhouse monitoring system with micaz motes. Procedia Computer Science, 113, 603-608. doi: 10.1016/j.procs.2017.08.300.
[4] Bozchalui, M.C., Cañizares, C.A., & Bhattacharya, K. (2015). Optimal energy management of greenhouses in smart grids. IEEE Transactions on Smart Grid, 6(2), 827-835. doi: 10.1109/TSG.2014.2372812.
[5] Chávez, J.A.D., Michtchenko, A., & Budagovskii, A.V. (2014). Biostimulation of the growth of wheat seeds produced by modulated pulsed diode lasers radiation. In 2014 11th International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control, (article number 6978305). Ciudad del Carmen: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
[6] Cherenkov, A.D., Kosulina, N.G., Yaroslavskyy, Y.I., Titova, N.V., Aizhanova, A., & Tanas, J. (2018). Justification of the electromagnetic impulse method destruction of insect pests in gardens. In SPIE Proceedings Potonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments, 10808, article number 108083P. doi: 10.1117/12.2501665.
[7] Chu, Y.C., & Chang, J.C. (2020). Regulation of floral bud development and emergence by ambient temperature under a long-day photoperiod in white-fleshed pitaya (Hylocereus undatus). Scientia Horticulturae, 271, article number 109479. doi: 10.1016/j.scienta.2020.109479.
[8] Dłużniewska, J., Klimek-Kopyra, A., Czech, T., Dobrowolski, J.W., Dacewicz, E. (2021). The use of coherent laser stimulation of seeds and a fungal inoculum to increase the productivity and health of soybean plants. Agronomy, 11, article number 1923. doi: 10.3390/agronomy11101923.
[9] Grigoriu, R., Voda, A., Arghira, N., Calofir, V., & Iliescu, S.S. (2015). Temperature control of a greenhouse heated by renewable energy sources. In 2015 Intl Aegean Conference on Electrical Machines & Power Electronics (pp. 494-499). Side, Turkey. doi: 10.1109/OPTIM.2015.7427009.
[10] Hasan, M., Hanafiah, M.M., Aeyad Taha, Z., AlHilfy, I.H.H., & Said, M.N.M. (2020). Laser irradiation effects at different wavelengths on phenology and yield components of pretreated maize seed. Applied Sciences, 10(3), article number 1189. doi: 10.3390/app10031189.
[11] Hou, J., & Gao, Y. (2010). Greenhouse wireless sensor network monitoring system design based on solar energy. In 2010 International Conference on Challenges in Environmental Science and Computer Engineering (pp. 475-479). Wuhan, China. doi: 10.1109/CESCE.2010.274.
[12] Izmailov, A.Y., Smirnov, I.G., Khort, D.O., Filippov, R.A., & Kutyrev, A.I. (2018). Magnetic-pulse processing of seeds of berry crops. Research in Agricultural Engineering, 64(4), 181-186. doi: 10.17221/9/2018-RAE.
[13] Kiktev, N., Lendiel, T., Vasilenkov, V., Kapralуuk, O., Hutsol, T., Glowacki, S., Kuboń, M., & Kowalczyk, Z. (2021). Automated microclimate regulation in agricultural facilities using the air curtain system. Sensors, 21(24), article number 8182. doi: 10.3390/s21248182.
[14] Klimek-Kopyra, A., Dłużniewska, J., Ślizowska, A., & Dobrowolski, J.W. (2020). Impact of coherent laser irradiation on germination and mycoflora of soybean seeds – innovative and prospective seed quality management. Agriculture, 10(8), article number 314. doi: 10.3390/agriculture10080314.
[15] Lendiel, T., Kiktev, N., & Pasichnyk, N. (2021). Control system of electrotechnical phytotron complex with the use of internet of things technology. In VIII International Scientific Conference “Information Technology and Implementation” (Vol. 3179, pp. 251-261). Kyiv: CEUR.
[16] Nykyforova, L. (2019). Conception of creation of biotechnical in plant-grower. Energy and Automation, 4(44), 80-90. doi: 10.31548/energiya2019.04.080.
[17] Okla, M.K., El-Tayeb, M.A., Qahtan, A.A., Abdel-Maksoud, M.A., Elbadawi, Y.B., Alaskary, M.K., Balkhyour, M.A., Hassan, A.H.A., & AbdElgawad, H. (2021). Laser light treatment of seeds for improving the biomass photosynthesis, chemical composition and biological activities of lemongrass sprouts. Agronomy, 11(3), article number 478. doi: 10.3390/agronomy11030478.
[18] Ouammi, A., Achour, Y., Dagdougui, H., & Zejli, D. (2020). Optimal operation scheduling for a smart greenhouse integrated microgrid. Energy for Sustainable Development, 58, 129-137. doi: 10.1016/j.esd.2020.08.001.
[19] Smirnov, I.G., Khort, D.O., Filippov, R.A., & Kutyrev, A.I. (2019). Factor analysis of irradiation of the strawberries (fragaria × ananassa) seeds pulsed low-frequency magnetic field. Indian Journal of Agricultural Sciences, 89(5), 113-118. doi: 10.56093/ijas.v89i5.89672.
[20] Trachyova, D.M. (2006). Effectiveness of greenhouse vegetables production. (PhD thesis, NSC “Institute of Agrarian Economics” UAAS, Kyiv, Ukraine)
[21] Vasilishin, R.V. (2005). Substantiation of technological regimes and parameters of the device for laser pre-sowing irradiation of vegetable seeds (PhD thesis, Tavria State Agrotechnological University, Melitopol, Ukraine).
[22] Vetchinnikov, A.A., Filatov, D.A., Olonina, S.I., Kazakov, A.V., & Olonin, I.Y. (2021). Influence of the radiation intensity of LED light sources of the red-blue spectrum on the yield and energy consumption of microgreens. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 723(3), article number 032046. doi: 10.1088/1755-1315/723/3/032046.