RU178645U1

RU178645U1 - Phytostellage

Info

Publication number: RU178645U1
Application number: RU2017141797U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Яценко; Юрий Николаевич Маслаков; Николай Николаевич Ишков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Электронные системы БелГУ" (ООО "Элсис")
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2018-04-16

Abstract

Фитостеллаж относится к области сельского хозяйства и растениеводства, и, в частности к оборудованию как для проведения научных исследований влияния воздействия фитоспектров на развитие растений в условиях InVitro, так и для адаптации растений, выращенных InVitro, к почвенным условиям. Фитостеллаж содержит многоярусную стеллажную установку, на вертикальных стойках которой установлено не менее одной нижней полки для размещения растений и не менее одной верхней полки для размещения над растениями на перфорированных навесах не менее одного многоканального источника излучения снабженного линзовым рассеивателем с коэффициентом светопропускания больше 0,92. Хотя бы один из каналов многоканального источника излучения работает в УФ-диапазоне 365–400 н), хотя бы один из каналов работает в видимом диапазоне спектра 400-740 нм, и хотя бы один работает в инфракрасном диапазоне спектра выше 740 нм. Отражатели в виде отдельных экранов укреплены на вертикальных стойках между верхней полкой и нижней полкой со всех четырех сторон фитостеллажа, с условием сохранения зазора между отражателями и полками. При этом с лицевой стороны стеллажа экран отражателя выполнен с возможностью съема для обеспечения доступа к растениям. Система управления режимами работы источников излучения представляет собой соединенные между собой проводами многоканальный источник тока, не менее одного источника излучения и контроллер, установленный с лицевой стороны фитостеллажа и снабженный программным обеспечением для управления спектральными и временными характеристиками излучений, панелью управления, например, в виде сенсорного экрана, а также энергонезависимой памятью для хранения в базе данных информации о динамических и спектральных характеристиках воздействующего излучения и экраном, отражающим обработанную информацию из базы данных в виде таблиц и/или графиков.The phytostellage refers to the field of agriculture and plant growing, and, in particular, to equipment for both conducting scientific research on the influence of phytospectra on the development of plants under InVitro conditions, and for adapting plants grown by InVitro to soil conditions. The phytostack contains a multi-tier rack installation, on vertical racks of which at least one lower shelf is installed for placing plants and at least one upper shelf for placing at least one multi-channel radiation source equipped with a lens diffuser with a light transmittance greater than 0.92 above the plants on perforated canopies. At least one of the channels of the multichannel radiation source operates in the UV range of 365–400 n), at least one of the channels operates in the visible spectral range of 400–740 nm, and at least one of them operates in the infrared range of the spectrum above 740 nm. Reflectors in the form of separate screens are mounted on vertical racks between the upper shelf and the lower shelf on all four sides of the phyto-rack, with the condition that the gap between the reflectors and the shelves is maintained. At the same time, on the front side of the rack, the reflector screen is removable to provide access to plants. The control system of the operating modes of radiation sources is a multichannel current source interconnected by wires, at least one radiation source and a controller installed on the front side of the phytoe rack and equipped with software for controlling the spectral and temporal characteristics of radiation, a control panel, for example, in the form of a touch screen as well as non-volatile memory for storing in the database information on the dynamic and spectral characteristics of the acting and radiation and screen that reflects the processed information from the database in the form of tables and / or graphs.

Description

Полезная модель относится к области сельского хозяйства и растениеводства, и, в частности к оборудованию как для проведения научных исследований влияния воздействия фитоспектров на развитие растений в условиях InVitro, так и для адаптации растений, выращенных InVitro, к почвенным условиям.The utility model relates to the field of agriculture and plant growing, and, in particular, to equipment both for conducting scientific research on the effect of phytospectra on the development of plants under InVitro conditions, and for adapting plants grown by InVitro to soil conditions.

Из существующего уровня техники известен сборно-разборный многоярусный стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта по патенту РФ №2391812 (опубликовано: 20.06.2010, заявка № 2006110504/12 24.03.2006). Стеллаж содержит систему культивации растений, включающую вертикальную многоярусную стеллажную установку для вегетационных лотков с растениями, системы создания требуемых климатического и светового режимов, последняя из которых включает, по меньшей мере, один источник освещения, выполненный с возможностью перемещения вверх-вниз между ярусами стеллажной установки, содержит средство, обеспечивающее непрерывное реверсивное движение источника освещения между ярусами в период облучения растений. Стеллаж содержит секции из полок, ярусно смонтированных на четырех стойках. Секции объединены в модули, каждый из которых включает по три расположенные последовательно в ряд секции, две крайние и одну центральную, соединенные между собой шарнирным соединением с возможностью поворота крайних секций вокруг вертикальной оси к центру модуля с образованием П-образного профиля. From the existing level of technology, a collapsible multi-tiered rack for growing plants in protected ground conditions is known according to the patent of the Russian Federation No. 2391812 (published: 06/20/2010, application No. 2006110504/12 03/24/2006). The rack contains a plant cultivation system, including a vertical multi-tiered rack installation for vegetation trays with plants, systems for creating the required climatic and light modes, the last of which includes at least one light source, configured to move up and down between the tiers of the rack installation, contains a tool that provides continuous reverse movement of the light source between tiers during irradiation of plants. The rack contains sections from shelves mounted in tiers on four racks. Sections are combined into modules, each of which includes three sections arranged sequentially in a row, two extreme and one central, interconnected by swivel with the ability to rotate the extreme sections around a vertical axis to the center of the module with the formation of a U-shaped profile.

Недостатком аналога является невозможность регулировки спектра излучения. A disadvantage of the analogue is the inability to adjust the radiation spectrum.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для облучения растений в теплице с многоярусной стеллажной установкой по патенту РФ №157 119 (опубликовано: 20.11.2015, заявка № 2015126134/13, 30.06.2015), содержащее многоярусную стеллажную установку, отражатель, кассету источников излучения, которая размещена вдоль всей длины отражателя для закрепления на стеллаже и снабжена приводом ее вращения, отличающееся тем что, дополнительно содержит цилиндрический плафон из матового стекла и систему управления режимами источников излучения, при этом каркас устройства состоит из верхней и нижней разъемных частей, нижняя часть выполнена в виде лотка с почвой, а верхняя в виде формы выпуклой вверх дуги, в торцах которой расположены отверстия для вентиляции, внутренняя поверхность представлена отражателем; кассета источников излучения имеет вид полой трубы с сечением правильного четырехугольника, помещенная в цилиндрический плафон из матового стекла, при этом источники излучения представлены светоизлучающими диодами; система управления режимами источников излучения размещены внутри всей длины кассеты источников излучения. Closest to the claimed technical solution is a device for irradiating plants in a greenhouse with a multi-tiered rack installation according to the patent of the Russian Federation No. 157 119 (published: 11/20/2015, application No. 2015126134/13, 06/30/2015), containing a multi-tiered rack installation, a reflector, a source cassette radiation, which is placed along the entire length of the reflector for fixing on the rack and is equipped with a drive for its rotation, characterized in that it further comprises a cylindrical frosted glass shade and a control system for the modes of radiation sources niya, while the frame of the device consists of upper and lower detachable parts, the lower part is made in the form of a tray with soil, and the upper in the form of an upward convex arc, in the ends of which there are ventilation holes, the inner surface is represented by a reflector; the cassette of radiation sources has the form of a hollow tube with a section of a regular quadrangle placed in a cylindrical shade of frosted glass, while the radiation sources are represented by light emitting diodes; a control system for the modes of radiation sources placed inside the entire length of the cassette of radiation sources.

К недостаткам указанного устройства относится невозможность одновременного контроля, управления, сохранения информации о работе системы и последующего анализа результата облучения. The disadvantages of this device include the inability to simultaneously monitor, control, save information about the system and the subsequent analysis of the result of exposure.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала фитостеллажей с возможностью регулируемого режима излучения.The task to which the claimed utility model is directed is to expand the arsenal of plant racks with the possibility of an adjustable radiation mode.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является обеспечение регулирования режима излучения путем одновременного контроля режима излучения, управления им, сохранения информации о работе системы и последующего анализа результатов облучения.The technical result provided by the given set of features is the provision of regulation of the radiation regime by simultaneously monitoring the radiation regime, controlling it, storing information about the operation of the system and subsequent analysis of the results of irradiation.

Для достижения поставленной задачи и получения заявленного технического результата предложен фитостеллаж, содержащий многоярусную стеллажную установку, источники излучения, отражатель и систему управления режимами источников излучения, в который внесены следующие новые признаки: To achieve this goal and to obtain the claimed technical result, a phytostack is proposed containing a multi-tiered rack installation, radiation sources, a reflector and a control system for the modes of radiation sources, which introduced the following new features:

стеллажная установка содержит вертикальные стойки с возможностью установки на них не менее одной нижней полки для размещения растений и не менее одной верхней полки для размещения многоканальных источников излучения, установленных на радиаторах охлаждения, закрепленных с нижней стороны верхней полки, что позволяет исключить нагрев нижней полки для установки растений, располагаемой над полкой для размещения многоканальных источников излучения, за счет отвода тепла от источников излучения; the rack installation contains vertical racks with the possibility of installing at least one lower shelf for plants and at least one upper shelf for placing multi-channel radiation sources mounted on cooling radiators mounted on the lower side of the upper shelf, which eliminates the heating of the lower shelf for installation plants located above the shelf to accommodate multi-channel radiation sources due to heat removal from radiation sources;

при этом на радиаторах охлаждения, выполненных с развитой ребристой поверхностью, устанавливают не менее одного многоканального источника излучения, в котором хотя бы один из каналов работает в УФ-диапазоне 365–400 нм, хотя бы один канал работает в видимом диапазоне спектра 400-740 нм, и хотя бы один канал работает в инфракрасном диапазоне спектра выше 740 нм, что позволяет формировать излучение путем смешения различных спектров;at the same time, at least one multichannel radiation source is installed on cooling radiators made with a developed ribbed surface, in which at least one of the channels operates in the UV range of 365–400 nm, at least one channel operates in the visible spectrum range of 400–740 nm , and at least one channel operates in the infrared range of the spectrum above 740 nm, which allows the formation of radiation by mixing different spectra;

многоканальные источники излучения снабжены линзовыми рассеивателями с коэффициентом светопропускания свыше 0,92, что увеличивает КПД излучения по сравнению с используемым в прототипе матовым стеклом, у которого коэффициент светопропускания в диапазоне 0,55-0,85;multi-channel radiation sources are equipped with lens diffusers with a transmittance of more than 0.92, which increases the radiation efficiency compared to the frosted glass used in the prototype, which has a transmittance in the range of 0.55-0.85;

отражатели в виде отдельных экранов укреплены на вертикальных стойках между верхней полкой и нижней полкой со всех четырех сторон, с условием сохранения зазора между отражателями и полками, что обеспечивает вентиляцию, при этом с лицевой стороны отражатель выполнен с возможностью съема для обеспечения доступа к растениям. Наличие отражателей обеспечивает возможность осуществления различных режимов излучения на каждой из полок без взаимного влияния, в том числе и при установке фитостеллажей рядом друг с другом; reflectors in the form of separate screens are mounted on vertical racks between the upper shelf and the lower shelf on all four sides, with the condition that the gap between the reflectors and the shelves is maintained, which provides ventilation, while on the front side the reflector is removable to provide access to plants. The presence of reflectors provides the possibility of implementing various radiation regimes on each of the shelves without mutual influence, including when installing phyto-racks next to each other;

система управления режимами источников излучения представляет собой соединенные между собой проводами размещенный на стеллаже многоканальный источник тока, многоканальные источники излучения и контроллер, установленный с лицевой стороны фитостеллажа и снабженный программным обеспечением для управления спектральными и временными характеристиками излучений, что позволяет моделировать как режим импульсного излучения, так и динамическое изменение спектра с максимальным приближением его к естественным изменениям солнечного спектра в течение светового дня, а энергонезависимая память контроллера обеспечивает хранение в базе данных информации о динамических и спектральных характеристиках воздействующего излучения для последующего анализа;the control system for the modes of radiation sources is a multichannel current source located on the rack, interconnected by wires, multichannel radiation sources and a controller installed on the front side of the phytoe rack and equipped with software for controlling the spectral and temporal characteristics of radiation, which allows you to simulate both the pulse radiation mode and dynamic spectrum change with its maximum approximation to natural changes in the solar spectrum during daylight hours, and the non-volatile memory of the controller provides storage in the database of information on the dynamic and spectral characteristics of the radiation for subsequent analysis;

контроллер снабжен панелью управления, например, в виде сенсорного экрана, и экраном, отражающим обработанную информацию из базы данных в виде таблиц и/или графиков. the controller is equipped with a control panel, for example, in the form of a touch screen, and a screen reflecting the processed information from the database in the form of tables and / or graphs.

Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the technical solution is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 – внешний вид фитостеллажа; figure 1 - the appearance of the phytostell;

на фиг.2 – схема взаимодействия между компонентами системы управления режимами источников излучения. figure 2 - diagram of the interaction between the components of the control system of the modes of radiation sources.

Фитостеллаж (фиг.1) представляет собой стеллажную установку с вертикальными стойками 1, на которых укреплено не менее одной нижней полки 2 для размещения растений, не менее одной верхней полки 3, с нижней стороны которой расположены снабженные линзовыми рассеивателями многоканальные источники излучения 4, закрепленные на радиаторах охлаждения 5. Кроме того, на вертикальных стойках 1 между верхней полкой 3 и нижней полкой 2 укреплены отражатели 6, выполненные в виде отдельных экранов для каждой стороны, с условием сохранения зазора между отражателями 6 и полками 2 и 3, при этом с одной из сторон отражатель 6 выполнен с возможностью съема для обеспечения доступа к растениям. Многоканальный источник тока (7), обеспечивает питание источников излучения и контроллера 8, снабженного программным обеспечением для управления спектральными и временными характеристиками излучений, панелью управления, например, в виде сенсорного экрана, а также энергонезависимой памятью 9 и возможностью подключения к внешней системе управления 10 для контроля, управления, визуализации и результатов анализа фитоспектров в виде таблиц, диаграмм и графиков, в случае использования большого количества стеллажей одновременно.The phytostack (Fig. 1) is a rack installation with vertical racks 1, on which at least one lower shelf 2 is mounted for plants, at least one upper shelf 3, on the lower side of which are multi-channel radiation sources 4 equipped with lens diffusers, mounted on cooling radiators 5. In addition, reflectors 6 are mounted on vertical racks 1 between the upper shelf 3 and the lower shelf 2, made in the form of separate screens for each side, with the condition that the gap between the reflection studios 6 and shelves 2 and 3, while on one side the reflector 6 is made with the possibility of removal to provide access to plants. A multi-channel current source (7) provides power to radiation sources and a controller 8, equipped with software for controlling the spectral and temporal characteristics of radiation, a control panel, for example, in the form of a touch screen, as well as non-volatile memory 9 and the ability to connect to an external control system 10 for control, management, visualization and analysis results of phytospectra in the form of tables, diagrams and graphs, in the case of using a large number of racks at the same time.

Фитостеллаж работает следующим образом.Fitostel works as follows.

Оператор устанавливает на полку 2 для размещения растений образцы растений, затем при помощи панели управления на контроллере 8 выполняет настройку требуемых спектральных и динамических характеристик для данных образцов растений, после чего в соответствии с настройкой в течение заданного отрезка времени на образцы растений воздействуют смешанным излучением в выбранном спектральном и/или импульсном режиме и/или с динамическим изменением спектра от не менее одного многоканального источника излучения 4, где хотя бы один из каналов работает в УФ-диапазоне 365–400 нм, хотя бы один канал работает в видимом диапазоне спектра 400-740 нм, и хотя бы один работает в инфракрасном диапазоне спектра выше 740 нм. При использовании линзовых рассеивателей в результате отражения света от отражателя 6 создается равномерное объемное облучение растений со всех сторон при заданных спектральных соотношениях, что создает оптимальный светобиологический режим для растений. Естественную вентиляцию обеспечивают зазоры между отражателями 6 и полками 2 и 3. В процессе управления режимом излучения и фитоспектром контроллер 8 сохраняет с помощью энергонезависимой памяти 9 спектральные и временные характеристики излучения в базе данных, информация из которой после завершения цикла излучения визуализируется на экране контроллера в виде таблиц и/или графиков. The operator installs plant samples on a shelf 2 for placing plants, then, using the control panel on controller 8, sets up the required spectral and dynamic characteristics for these plant samples, after which, in accordance with the setting, the plant samples are exposed to mixed radiation in the selected spectral and / or pulsed mode and / or with a dynamic change in the spectrum from at least one multichannel radiation source 4, where at least one of the operation channels It is in the UV range of 365–400 nm, at least one channel operates in the visible spectral range of 400–740 nm, and at least one channel operates in the infrared range of the spectrum above 740 nm. When using lens diffusers, as a result of the reflection of light from the reflector 6, uniform volumetric irradiation of plants is created from all sides at given spectral ratios, which creates the optimal photobiological regime for plants. The natural ventilation is provided by the gaps between the reflectors 6 and the shelves 2 and 3. In the process of controlling the radiation regime and the phytospectrum, the controller 8 stores the spectral and temporal characteristics of the radiation in a database using non-volatile memory 9, the information from which is displayed on the controller screen after the radiation cycle is completed tables and / or graphs.

Преимущество заявленного фитостеллажа заключается в возможности при помощи котроллера 8 устанавливать, регулировать и контролировать одновременно различные спектральные, временные и динамические режимы работы многоканальных источников излучения 4 на каждой нижней полке 2 для размещения растений, независимо от количества ярусов.The advantage of the claimed phytostell is the ability to use the controller 8 to establish, regulate and control simultaneously different spectral, temporal and dynamic modes of operation of multi-channel radiation sources 4 on each lower shelf 2 for placing plants, regardless of the number of tiers.

В случае наличия большого количества стеллажей, контроллер 8 имеет возможность подключения к внешней системе управления 10 для контроля, управления, визуализации фитоспектров в виде таблиц, диаграмм и графиков, и необходимого их анализа.In the case of a large number of racks, the controller 8 has the ability to connect to an external control system 10 for monitoring, controlling, visualizing phytospectra in the form of tables, charts and graphs, and their necessary analysis.

Устройство обеспечивает возможность проведения исследований по влиянию на растения фитоспектров, формируемых путем смешения не менее трех диапазонов спектра от источников излучения, в качестве которых можно использовать светодиоды, хотя бы один канал в котором работает в УФ-диапазоне 365–400 нм, хотя бы один канал работает в видимом диапазоне спектра 400-740 нм, и хотя бы один канал работает в инфракрасном диапазоне спектра выше 740 нм.The device makes it possible to conduct studies on the effect of phytospectra on plants formed by mixing at least three spectral ranges from radiation sources, for which LEDs can be used, at least one channel in which operates in the UV range 365–400 nm, at least one channel operates in the visible range of the spectrum 400-740 nm, and at least one channel operates in the infrared range of the spectrum above 740 nm.

Моделирование динамически изменяющихся фитоспектров в течение суток, а также в процессе смены суток позволяет адаптировать растения, выращенные InVitro к почвенным условиям.Modeling of dynamically changing phytospectra during the day, as well as during the day shift, allows you to adapt the plants grown by InVitro to soil conditions.

Апробация и испытания фитостеллажа проведены в лаборатории НИУ «БелГУ», в ОАО «Ботанический сад НИУ «БелГУ», в ФГ «Мичуринский ГАУ», в ООО «Агропищепром» в 2016-2017 году.Testing and testing of the phytome shelving was carried out in the laboratory of the National Research University “BelSU”, in the OJSC “Botanical Garden of the National Research University“ BelSU ”, in the Federal State Institution“ Michurinsky GAU ”, in LLC“ Agropischeprom ”in 2016-2017.

Claims

A phytostack containing a multi-tier rack installation, radiation sources, a reflector and a control system of radiation source modes, characterized in that the rack installation comprises vertical racks with the possibility of installing at least one lower shelf for placing plants and at least one upper shelf for placing above plants on cooling radiators with a developed ribbed surface of at least one multichannel radiation source equipped with a lens diffuser with a light transmission coefficient Ania over 0.92; in this case, at least one channel of the multichannel source operates in the UV range of 365–400 nm, at least one channel operates in the visible range of the spectrum 400–740 nm and at least one channel operates in the infrared range of the spectrum above 740 nm, reflectors in the form of separate screens mounted on vertical racks between the upper shelf and the lower shelf on all four sides of the phyto-rack, with the condition that the gap between the reflectors and the shelves is maintained, while on the front side of the rack the reflector screen is removable to provide access to the raster and the control system of the operating modes of radiation sources is a multichannel current source located on the rack, interconnected by wires, radiation sources and a controller installed on the front side of the plant shelving and equipped with software for controlling the spectral and temporal characteristics of radiation, a control panel, for example, as a touch screen, as well as non-volatile memory for storing in the database information on dynamic and spectral characteristics during acting radiation, and a screen that reflects the processed information from the database in the form of tables and / or graphs.