Сафронов А. А., Савриновский С. М., Невская А. А., Пименов Д. Н., Сергейчева М. Н., Стеценко М. Д., Счастливцева А. Ю. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СЕЯНИЯ СЕМЯН ХВОЙНЫХ ЛЕСНЫХ ПОРОД // StudArctic forum. Выпуск 4 (8), 2017, DOI: 10.15393/j102.art.2017.2188


Выпуск № 4 (8)

Промышленная экология и биотехнологии

pdf-версия статьи

УДК 630*161

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СЕЯНИЯ СЕМЯН ХВОЙНЫХ ЛЕСНЫХ ПОРОД

Сафронов Александр Андреевич
школа, №27 (Карелия, Петрозаводск),
mart-margo@mail.ru
Савриновский Семён Михайлович
лицей № 11 (Челябинская область),
mart-margo@mail.ru
Невская Анастасия Александровна
школа № 25 (город Псков),
mart-margo@mail.ru
Пименов Дмитрий Николаевич
гимназия № 17 (Московская область),
mart-margo@mail.ru
Сергейчева Мария Николаевна
гимназия № 17 (Московская область),
mart-margo@mail.ru
Стеценко Матвей Денисович
школа № 12 (город Королёв),
mart-margo@mail.ru
Счастливцева Анна Юрьевна
колледж Звёздный (город Санкт-Петербург),
mart-margo@mail.ru
Научный руководитель:
Фомичёв Яков Владимирович и Мартынова Маргарита Анатольевна
Ключевые слова:
Восстановление лесов
посев семян
автоматизация
Аннотация: В настоящее время объемы восстановления лесов недостаточны для восполнения отрицательного воздействия рубок. В России за период с 2001 по 2014 год произошло сокращение лесов на площади 40,94 млн га, а восстановление – на площади 16,2 млн га. Эти данные можно найти на сайтах [_https://ru.wikipedia.org/wiki/Обезлесение; http://www.globalforestwatch.org/countries/overview]. Из этого делаем вывод, что лесовосстановление на местах вырубок не происходит в полной мере. Именно поэтому наш проект под названием "Лесной гном" (ЛГ) ориентирован на решение проблемы лесовосстановления. Проект был разработан в рамках проведения Инженерно-конструкторской школы «Лифт в будущее» 14.08 – 27.08.2017 г. в г. Петрозаводске.
Статья поступила: 10.12.2017; Принята к публикации: 27.12.2017;

Основной текст

«Лифт в будущее» – всероссийская программа Благотворительного фонда «Система» по поддержке детского и юношеского технического творчества, научно-исследовательской деятельности и инженерно-конструкторского проектирования. Программа ориентирована на школьников и студентов, имеющих высокую мотивацию к изучению естественнонаучных и точных дисциплин, а также преподавателей среднего, высшего и дополнительного образования, заинтересованных в популяризации науки и готовых к профессиональному самосовершенствованию. Сайт: www.lifttothefuture.ru.

В данной статье представлен проект, выполненный школьниками 9-11 классов.

Руководитель лаборатории: Фомичёв Яков Владимирович и Мартынова Маргарита Анатольевна.

Место проведения: Петрозаводский Государственный Университет, г. Петрозаводск, Республика Карелия.

Даты проведения ИКШ «Лифт в будущее»: 14.08 – 27.08.2017 г.

Название: Автоматизация процесса сеяния семян хвойных лесных пород на местах вырубки.

Участники: Софронов Александр Андреевич, ученик 9 класса, школа № 27, город Петрозаводск

Савриновский Семён Михайлович, ученик 11 класса, лицей № 11, Челябинская область

Невская Анастасия Александровна, ученица 11 класса, школа № 25, город Псков

Пименов Дмитрий Николаевич, ученик 10 класса, гимназия № 17, Московская область

Рашоян Анна Дрбоевна, ученица 11 класса, лицей № 1793, город Москва

Сергейчева Мария Николаевна, ученица 10 класса, гимназия № 17, Московская область

Стеценко Матвей Денисович, ученик 10 класса, школа № 12, город Королёв

Счастливцева Анна Юрьевна, ученица 11 класса, колледж Звёздный, город Санкт-Петербург

Решаемая проблема: повышение эффективности лесовосстановления с применением автоматизации на фоне интенсивной лесозаготовки.

Цель: Создания прототипа изделия, предназначенного для автоматизированного посева семян с возможностью предварительной подготовки посадочного места, дистанционного управления и наблюдения за процессом посева в режиме реального времени.

Новизна решения: Посев семян происходит без непосредственного участия человека, управление может осуществляться с помощью пульта дистанционного управления; наличие камеры для контроля работы устройства; наличие ультразвуковых датчиков для объезда препятствий.

Описание устройства "Лесной гном" (ЛГ).

ЛГ – это компактная платформа, имеющая большие возможности. В его функции входит: подготовка посадочного места, создание и расчистка борозды, сеяние семян и их покрытие слоем земли.

Задача заключалась в том, чтобы создать робота способного засеять гектар леса эффективнее чем группа людей. Изучив теоретическую часть вопроса и общаясь с экспертами из этой области, мы пришли к выводу, что нам понадобится приблизительно 10 тыс. семян в специальной оболочке из глины, перегноя, удобрений и воды и ЛГ потратит на работу приблизительно 4 часа, это позволит в будущем вырастить около 5 тыс. деревьев. Чтобы защитить семена от внешних факторов их нужно присыпать землёй, эту функцию в нашей разработке выполняет специальный плуг. Для защиты робота от неожиданных препятствий он имеет два датчика расстояния.  На случай непредвиденных ситуаций на роботе прикреплена камера, с помощью которой диспетчер может дистанционно наблюдать за процессом и в случае необходимости вмешаться.  

Рассмотрим отдельные детали устройства, выполненного в виде макета (рис. 1).

Рис. 1. Макет устройства и его разработчики


 

 

 Имеется два отсека под семена, каждый вместимостью 5000 семян диаметром 6 мм. Это обусловлено тем, что мы собираемся использовать семена в питательной оболочке, состоящей из глины, перегноя, удобрений и воды. С помощью специального семяраздатчика мы сеем по два семечка. Для того чтобы семя оказалось на некоторой глубине в земле, а именно – 1-2 см, дабы защитить его от внешних воздействий, мы внедрили специальный изобретенный нашей командой плуг. Его особенность заключается в том, что он одновременно разгребает землю под падающее семя и тут же его засыпает. А благодаря своей форме клин не застревает на камнях и может прорезать мелкие корни. Для передвижения по пересеченной местности мы используем гусеничное шасси. Макет обладает двумя датчиками расстояния, но в перспективе мы можем рассматривать и другие способы ориентации в пространстве, такие как машинное зрение либо лазерные дальномеры

Также робот оборудован камерой, посредством которой оператор получает возможность дистанционно наблюдать за процессом, а в случае необходимости вмешаться и, например, помочь роботу преодолеть препятствия.

Сравнение с аналогами [1, 2, 3] показало, что наша разработка конкурентоспособна, т.к. у неё высокая производительность, относительная простота производства, к тому же она удобна при транспортировке. Ко всему этому ЛГ имеет относительно невысокую цену: 150 000 р. В перспективе, при достаточно массовом производстве, цена уменьшится до 80-100 тысяч, в то время как цены аналогов превышают 900000 р. и по сравнению с нашим устройством имеют ряд недостатков: отсутствие автоматизации и функции дистанционного управления, большие размеры. Поэтому данная разработка будет интересна небольшим частным предприятиям и крупным лесообрабатывающим комплексам, таким как Сегежский ЦБК и Кондопожское ЛПХ.


Список литературы

1. Вахнина Г.Н., Вакула Е.Ю., Сафонова Н.М., Шадрина Е.Л. Искусственное лесовосстановление – глобальная проблема // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – №. 7-2. – С. 254-256.

2. Песков В.Б., Дмитриева М.Н., Божбов В.Е. Перспективные системы машин для лесовосстановительных работ // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2016. – Т. 4. – №. 1. – С. 150-153.

3. Свиридов Л.Т., Чмелев В.В., Хрипченко М.С., Свиридов Т.Л., Бусарин Э.Н. Устройство для предпосевной обработки почвы и посева мелких лесных семян // Патент RU 2338351. Опубликовано: 20.11.2008. Бюллетень № 32.



Просмотров: 553;

DOI: http://dx.doi.org/10.15393/j102.art.2017.2188