LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 24
(всего 28)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Beijing: People’s Posts and Telecommunications Publishing House.
Luo Xiwen, Wu Changgao. 1999. The application of digital image processing to the
analysis of root pattern and architecture. Proceedings of 99’ International Conference on Ag-
ricultural Engineering. Beijing, China:167-171.
Luo Xiwen, Zhou Xuecheng, Yan Xiaolong. 2004. Visualization of plant root mor-
phology in situ based on X-ray CT imaging technology. Transactions of CSAM. 35(2): 104-
106, 133.
MacFall J.S. 1998. Visualization of root growth and development through magnetic
resonance imaging. Current Topics in Plant Physiology: An American Society of Plant
Physiologists Series.18:67-77.
Milan Sonka, Vaclav Hlavac, et al. 2002. Image processing, analysis and machine vi-
sion (2nd edition). Beijing: People’s Posts and Telecommunications Publishing House.
Sezgin M, Sankur B. Comparison of thresholding methods for non-destructive testing
applications. IEEE ICIP’2001 [C]. Greece, 2001.
Zhang Minjin. 2001. Image segmenting Beijing Beijing Science Press.




191
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


Xiwen Luo, Xuecheng Zhou, Xiaolong Yan
Инженерный колледж, Южно-китайский сельскохозяйственный университет,
Гуанджоу, КНР

ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА СЕГМЕНТАЦИИ ДЛЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ РАСТЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ПОМОЩИ
ПОСЛОЙНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ НА ОСНОВЕ ИХ
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Резюме

Корень является важным органом растения, через который усваиваются пита-
тельные вещества и вода из окружающей среды. Вследствие особой среды произраста-
ния и сложной структуры корневую систему сложнее представить в количественной
форме (квантифицировать), чем всходы. Наблюдение и измерение корневой архитекту-
ры в естественных условиях всегда было «узким местом» в исследованиях корневой
системы растений. В качестве попытки преодолеть этот барьер были получены изобра-
жения корней растений при помощи многослойной спиралеобразной (геликоидальной)
компьютерной томографии (технологии формирования – обработки – изображений).
Чтобы полностью отделить корневую систему от окружающей ее среды, необходимо
осуществить успешное сегментирование для изображений (образов) корней. Сегмента-
ция изображения играет важную роль в его распознавании (интерпретации), опреде-
лении параметров (измерений) и анализе. Точное выделение информации о геометрии
корня является основой для реконструкции трехмерной модели. Однако на практике
сегментацию изображения очень трудно выполнить, большая часть существующих
подходов к сегментации изображения может быть применена к определенному типу
изображений. Чтобы получить лучший сегментирующий эффект, был разработан и
представлен в данной статье интерактивный метод сегментации, основанный на про-
странственном геометрическом признаке корневой системы и полутоновой информа-
ции ее изображений, полученных при помощи вышеуказанной томографии. После ана-
лиза полутоновых гистограмм всего трехмерного изображения и послойных изображе-
ний, были определены пороговые значения и выполнена бинаризация (преобразование
в двоичную систему) изображений корней. Изображения были обработаны с использо-
ванием соответствующей математической структурной операции в соответствии с при-
знаками трехмерной структуры корня. И наконец был разработан специальный алго-
ритм сегментации, основанный на геометрических характеристиках корневой системы,
для удаления большей части посторонних включений, плотность которых очень близка
к плотности корневой системы. Разработанный алгоритм на основе следующих прин-
ципов: пространственное расположение (определение) корневой системы между смеж-
ными слоями является непрерывным (целостным), и изменение формы и площади по-
перечного сечения является непрерывным. Так как ризом (корневой побег) на изобра-
жениях, полученных при помощи компьютерной томографии, близко к поверхности
среды получается очень четким и его легко распознать, первым шагом алгоритма явля-
ется ручное определение местоположения районов ризома и сегментация на 3-5 слоев
изображений вблизи поверхности среды, так чтобы была установлена основа для пе-
риодичности (повторяемости). Затем в соответствии с пространственной целостностью
корневой системы, оказывается возможным выявить районы корневой системы по на-
правлению вниз слой за слоем и удалять пиксели посторонних включений. На основа-
192
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.


нии результатов опыта по программированию, комплексные алгоритмы были более
действенными с лучшими результатами сегментации изображений.

Получено 14.05.2005.


УДК 631.34/17:634.1-13

И.М. Куликов, д-р экон. наук, член-корр. РАСХН
В.В. Бычков, д-р техн. наук; Г.И. Кадыкало, канд. техн. наук
ГНУ ВСТИСП (г. Москва)

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЙ КОМПЛЕКС
ДЛЯ РАБОТ В ПЛОДОВОМ ПИТОМНИКЕ

Успешное возрождение садоводства, повышение его эффективности и рыночной
устойчивости неразрывно связано с интенсификацией питомниководства.
Для выполнения «Программы возрождения садоводства России к 2020 г.» необхо-
димо обеспечить производство следующего количества посадочного материала (табл. 1).
Таблица 1
Потребность РФ в посадочном материале плодовых и ягодных культур
на 2010 год (ежегодное производство, тыс. шт.)
Порода 1 репродукция
Семечковые 40350
Косточковые 25935
Земляника 825000
Смородина 90000
Малина 70000
Крыжовник 9000
Другие ягодные культуры 8364

Одним из условий выполнения данной программы является разработка и вне-
дрение прогрессивных комплексов машин и оборудования для механизированного ухо-
да за растениями в питомниках.
Основными тенденциями развития машин для механизации трудоемких процес-
сов в питомниководстве, в том числе в плодовом питомнике, является увеличение произ-
водительности, снижение экологической нагрузки на окружающею среду, уменьшение
расхода пестицидов, снижение материалоёмкости и расхода горючего, повышения каче-
ства работы и универсальности, улучшение условий труда обслуживающего персонала.
Речь идет о внедрении новых интенсивных ресурсосберегающих, почвозащит-
ных и экологичных технологий, дающих возможность значительного роста производи-
тельности труда, снижения потерь, повышения качества продукции и, при этом,
уменьшения расхода топлива в 1,5-2 раза. Как следствие, значительно повышается эко-
номическая эффективность производства плодовых саженцев.
Существующие и применяющиеся в настоящее время в большинстве хозяйств
механизированные технологии возделывания плодовых питомников являются много-
операционными, где на каждую операцию выпускается и приобретается отдельная ма-

193
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


шина. Отсюда крайняя экологическая напряженность технологических процессов, мно-
гочисленность операций и технических средств, весьма скромные результаты по со-
кращению затрат труда и росту производства продукции. Значительной трудностью для
создания технических средств механизации в питомниках, является отсутствие в стране
высококлиренсного энергетического средства с необходимой мощностью двигателя.
Применение высококлиренсных самоходных шасси чайной и табачной модифи-
кации Т-16ММЧ и Т-16МВТ не дало желаемых результатов, так как мощность двигате-
лей этих шасси не позволяет их эффективно использовать на основной операции при
уходе за питомниками, при междурядной обработке, особенно машинами с фрезерны-
ми рабочими органами. Использование этих шасси возможно лишь на работах, не тре-
бующих больших затрат мощности. Кроме того, эти шасси не отвечают современным
экологическим, эргономическим и эстетическим требованиям.
Суммируя вышесказанное, можно утверждать, что на современном этапе необ-
ходимы машины, дешевые, экономичные, производительные, универсальные, рассчи-
танные на массового потребителя, обеспечивающие запросы ресурсосберегающих тех-
нологий, соответствующие более высокому классу в сравнении с существующими аг-
регатами, объединяющие целый ряд технологических операций, отвечающие
требованиям энерго-, ресурсосбережения и экологичности, сокращающие потребность
тракторного парка и ГСМ.
Примером удачно скомпонованного технологического комплекса для работ в
плодовом питомнике, отвечающего выше упомянутым требованиям, служит, разрабо-
танный во Всероссийском селекционно-технологическом институте садоводства и пи-
томниководства, специализированный технологический комплекс, состоящий из высо-
коклиренсного энергетического средства на базе самоходного шасси ВТЗ-30СШ и мон-
тируемых на него машин для ухода за растениями в плодовом питомнике.
Данный комплекс машин состоит из культиватора пропашного КС-2,7А, культива-
тора фрезерного КФС-2,7А, опрыскивателя малообъемного ОМ-400В, пневмоагрегата для
обрезки АСВ-8В. Техническая характеристика данного комплекса приведена в табл. 2.
Таблица 2
Техническая характеристика комплекса машин для плодового питомника

Значение показателей
Показатели
КС-2,7А КФС-2,7А ОМ-400В АСВ-8В
Производительность за час основ-
до 2,0
1,1 0,5 0,8
ного времени, га/ч
Рабочая скорость, км/ч работает по-
до 3,4 2,2 5,7 зиционно
Ширина захвата, м 2,7 2,7 2,7 11
Число обрабатываемых междуря-
3 3 3 12
дий, шт.
Масса, кг, не более 450 650 350 450
Количество обслуживающего пер- 1 1 1 9
сонала, чел.
Глубина обработки, см до 15 до 8,5 - -
Расход жидкости (раствора), л/га - - 70-400 -
Максимальный диаметр срезаемых
- - - 30
ветвей, мм



194
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.


Культиватор пропашной КС-2,7А (рис. 1) предназначен для глубокого рыхления
почвы междурядий саженцев, уничтожения почвенной корки, удаления сорняков с по-
мощью рыхлительных лап на жестких стойках, стрельчатых лап, плоскорежущих лап-
бритв.




Рис.1. Культиватор пропашной КС-2,7А на самоходном шасси ВТЗ-30СШ.

Культиватор фрезерный высококлиренсный КФС-2,7А предназначен для рыхле-
ния и выравнивания почвы, уничтожения сорняков с заделкой их в поверхностный
слой, с целью снижения ветровой и водной эрозии.
Опрыскиватель малообъемный высококлиренсный ОМ-400В предназначен для
химической защиты растений в плодовых питомниках от сорняков, вредителей и бо-
лезней методом малообъемного опрыскивания и может быть использован для поверх-
ностного внесения жидких минеральных удобрений. Разработан на базе серийного оп-
рыскивателя ОМ-400-12.
Агрегат для обрезки растений АСВ-8В предназначен для подчистки штамбов
подвоев, срезки подвоев семечковых и косточковых культур, вырезки шипов и удале-
ния дикой поросли в плодовом питомнике, а также обрезки саженцев, обрезки и фор-
мирования кустов, срезки однолетних побегов на маточнике смородины.
В 2004 году отделом испытаний ФГНУ «Росинформагротех» были проведены
приемочные испытания высококлиренсного энергетического средства с технологиче-
ским оборудованием для ухода за растениями в плодовых питомниках на опытной
станции «Центральная», ВСТИСП, предусматривающие агротехническую оценку по
КФС-2,7А, ОМ-400В, АСВ-8В.
В процессе определения показателей качества выполнения технологического
процесса культиватором КФС-2,7А (рис. 2) было установлено:
195
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


1. При рабочей скорости 1,8 км/ч средняя глубина хода рабочих органов соста-
вила 8,7 см.
2. Средняя величина защитной зоны равна 11,2 см, а повреждения растений со-
ставили 1,0 %.
3. Уничтожение сорняков в зоне обработки равно 89,5%.




Рис. 2. Общий вид культиватора фрезерного КФС-2,7А в агрегате с высококли-
ренсным энергетическим средством в работе

При лабораторных и лабораторно-полевых испытаниях опрыскивателя ОМ-400В
(рис. 3) были получены следующие показатели:
1. Фактический расход рабочей жидкости через распыливающие устройства со-
ставил 0,87 л/мин при давлении 0,1 МПа и 1,65 л/мин при давлении 0,4 МПа.
2. Неравномерность расхода рабочей жидкости между отдельными распылите-
лями по ширине захвата машины на рабочих давлениях 0,1 и 0,4 МПа равна 3,3 и 2,5%
соответственно.
3. Качество обработки листовой поверхности при заданной норме расхода рабо-
чей жидкости 400 л/га получено удовлетворительным. Густота покрытия листовой по-
верхности каплями более 150 шт./см составила в первом ряду 70% и 30% от 150 до 30
шт./см. Залитые и необработанные карточки отсутствуют.
Во втором ряду густота покрытия листовой поверхности каплями более 150
2
шт./см составила от 90 до 100%.
4. Средневзвешенный по опыту медианно-массовый диаметр капель по верху
листа равен 301 мкм, а по низу листа 247 мкм.
Агротехническая оценка агрегата АСВ-8В (рис. 4) проводилась на обрезке кус-
тов черной смородины сорта «Улыбка» (возраст 8 лет).
В результате лабораторно-полевых испытаний установлено, что полнота обрезки
растений пневмосекаторами составила 100%. Доступ режущего инструмента в рабочую
зону удобен. Пневмосекаторы обеспечивали ровный и гладкий срез, некачественных

196
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.


срезов не было. Максимальный диаметр срезанных ветвей ограничивался диаметром
веток кустов смородины и составил 23 мм.
Пневмосекаторы позволяют обрезать ветки большего диаметра по сравнению с
обрезкой веток ручными секаторами.




Рис. 3. Общий вид опрыскивателя малообъемного ОМ-400В в агрегате с высоко-
клиренсным энергетическим средством в работе




Рис. 4. Общий вид агрегата для обрезки растений АСВ-8В в агрегате с высоко-
клиренсным энергетическим средством в работе




197
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


Высококлиренсное энергетическое средство в агрегате с культиватором КФС-
2,7А; опрыскивателем малообъемным ОМ-400В и агрегатом для обрезки растений
АСВ-8В качественно выполняет технологический процесс рыхления почвы и уничто-
жения сорняков; обработки растений пестицидами и обрезки кустарников.
В конечном итоге, разработанный ресурсосберегающий комплекс имеет мень-
шую металлоёмкость, снижает расход пестицидов и жидких минеральных удобрений
до 5 раз, затраты труда до 20%, улучшает условия труда обслуживающего персонала по
сравнению с комплексом на базе самоходного шасси Т-16МВТ, что позволит получить
высококачественный посадочный материал.
Основываясь на данных системного анализа по аспектам механизации питомни-
ководства можно предположить, что в ближайшие годы главными останутся следую-
щие задачи:
- повышение технического уровня существующих специализированных машин;
- создание и организация производства высококлиренсного трактора кл. 0,9 и 1,4
с клиренсом не менее 1500 мм;
- централизация конструкторских разработок по перспективным комплексам
машин для возделывания питомников, как в разрезе культур, так и объемов и форм
производства;
- создание достаточного единого шлейфа машин к высококлиренсным тракторам
кл. 0,9 и 1,4;
- организация производства машин на предприятиях в зонах промышленного
производства саженцев;
- разработка требований к питомникам, обеспечивающих максимально допусти-
мое удовлетворение инженерных требований.
Решение этих задач станет залогом тому, что производство саженцев семечко-
вых, косточковых и ягодниковых культур будет в достаточном объеме обеспечено
средствами механизации.

ЛИТЕРАТУРА
1. Куликов И.М., Цымбал А.А. Совершенствование технологических комплексов
для механизации питомниководства //Сб. научн. докладов 2-ой международной научно-
практической конференции «Научно-технический прогресс в садоводстве», часть 1, -
М, 2003.
2. Бычков В.В. Перспективы механизации трудоемких процессов в питомнико-
водстве //Сб. научных работ «Плодоводство и ягодоводство России», том IX, - М, 2002.
3. Кашин В.И. Научное обеспечение питомниководства России //Материалы ме-
ждународной научно-практической конференции «Промышленное производство оздо-
ровленного посадочного материала плодовых, ягодных и цветочно-декоративных куль-
тур», - М, 2001.

Получено 25.05.2005.




198
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.


I.M.Kulikov, DSc (Econ), Corresponding Member of RAAS,
V.V.Bychkov, DSc (Eng), G.I. Kadykalo, Cand.Sc (Eng)
All-Russia Plant-Breeding and Technological Research Institute of Horticulture
and Fruit Crop Nurseries, Moscow, Russia

RESOURCE-SAVING MACHINERY FOR FRUIT-CROP NURSERIES

Summary

Successful revival of horticulture, its higher efficiency and market sustainability is
closely connected with the increase in fruit crop nursery activity. To implement the Program
of Horticulture Revival by the year 2020 a set of up-to-date machinery and equipment for
mechanized handling of plants in fruit crop nurseries is to be designed and applied that would
provide high performance, lower environmental loads, pesticide rates, fuel and materials con-
sumption along with increased product quality and better working environment for the staff.
The machine-based techniques currently in use in fruit crop nurseries are include nu-
merous steps, with the each being performed by a special machine. Hence heavy environ-
mental loads, excess of operations and machines, and only limited success in labour input re-
duction and increase in production.
The institute has designed a special set of machinery for plant handling, which is
based on a high-clearance carrier (power unit) with the mounted hoe, rotary cultivator, small
volume sprayer, and pneumatic cutting unit.
In 2004 the offered machinery set passed acceptance tests on the experimental farm
“Central” of the institute, where 20% lower labour inputs and 5-fold lower pesticide and liq-
uid mineral fertilizer consumption was demonstrated.



И.Г. Смирнов, канд. с-х. наук
Россельхозакадемия, Москва

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ФОРМИРОВАНИЯ
АДАПТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯГОДНЫХ КУЛЬТУР

Развитие отечественного садоводства и повышение конкурентоспособности его
продукции, прежде всего на внутреннем рынке, возможно лишь на основе введения в
хозяйственный оборот высоких технологий, адаптированных к ландшафтно-
климатическим условиям местности и технико-экономическому уровню развития кон-
кретных садоводческих хозяйств.
На современном этапе развития знаний и информационных технологий доста-
точно широкое распространение получают системы автоматизированного проектиро-
вания технологий возделывания сельскохозяйственных культур и поддержки принятия
решений при их реализации. При создании подобных систем основными критериями
проектирования агротехнологий являются экономические факторы: получение макси-
мальной прибыли при снижении удельных затрат ресурсов.
В то же время стабильное эффективное развитие сельскохозяйственного произ-
водства, полная реализация биологического потенциала растений и почв невозможны
без учета экологических факторов и экологического нормирования, т.е. без нормирова-
199
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


ния антропогенного воздействия на экосистему в пределах её экологической емкости,
не приводящего к нарушению механизмов саморегуляции.
При проектировании агротехнологий и их корректировке в зависимости от из-
менения природных факторов необходимо стремиться к тому, чтобы неизбежное ан-
тропогенное воздействие на природу, в первую очередь, воздействие на организмы че-
рез изменение человеком среды их обитания и естественных ландшафтов, не носило
характер антропогенного загрязнения и не являлось лимитирующим фактором жизне-
деятельности организмов и экосистем.
Система формирования и оперативного управления адаптивными агротехноло-
гиями возделывания ягодных культур (черной смородины в частности) с использовани-
ем современных инфокоммуникационных технологий и средств управления базами
данных разрабатывается во Всероссийском селекционно-технологическом институте
садоводства и питомниководства (ГНУ ВСТИСП) г. Москва. Апробацию и эксплуата-
цию системы автоматизированного формирования и управления агротехнологиями
возделывания черной смородины планируется проводить в СПК "Одоевское" Тульской
области, специалисты которого принимают активное участие в разработке системы.
В качестве основных требований к системе проектирования и гибкого управле-
ния технологиями выдвигаются следующие:

<< Пред. стр.

страница 24
(всего 28)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign