Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

ИНФОРМАЦИОННО-ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА АЭРОЗОЛЬНОГО РАСПЫЛЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ

Ударцева О.В. 1
1 ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
Использование химических средств защиты растений дает положительный экономический эффект. Вместе с тем возникает проблема экологичности данного процесса. Используемые в настоящее время физико-химические методы анализа почв не дают оперативной информации о концентрации химических веществ на обрабатываемых объектах и концентраций этих же препаратов на почвах как факторе загрязнения. Данное исследование содержит информацию о разработанной программно-информационной системе, позволяющей в процессе аэрозольного опыления производить замеры концентраций пестицидов с учетом параметров окружающей среды. Вся полученная информация агрегируется данной системой, что позволяет делать выводы и прогнозы для улучшения ситуации с загрязнением земель в процессе аэрозольной обработки почв.
беспроводные сенсорные сети
системный мониторинг пестицидов
контроль экологических параметров
средства защиты растений
1. Задорожный О.Г. Разработка методов и средств контроля аэрозольного распыления для оптимизации применения пестицидов: автореф. дис. ... канд. тех. наук. – Барнаул, 2007. – 18 с.
2. Комаров М.М. Система мониторинга окружающей обстановки на основе беспроводной сенсорной сети // Научно-технической конференции молодых специалистов МИЭИ: Тезисы докладов. – М.: МИЭМ, 2009. –С. 145–146.
3. Куценогий К.П. Пестициды в экосистемах: проблемы и перспективы: аналитический обзор. – Новосибирск: ГПНТБ, 2011. –142 с.
4. Санин В.А. Малообъемные и ультромалобъемные опрыскиватели. – М.: Агропромиздат, 2007. – 103 с.
5. Стецов Г.Я. Современные экологически безопасные системы фитосанитарной оптимизации растениеводства в Сибири (теория, методология, практика). – Новосибирск, 2009. – 116 с.

Совершенствование приборов и методов измерения параметров технологических процессов связано с необходимостью решения большого комплекса как научно- технических, так и экологических задач.

Одной из важнейших является задача повышения эффективности средств измерения за счет улучшения метрологических, технических и эксплуатационных характеристик первичных преобразователей и приборов на их основе. Повышению эффективности средств измерения служит и осуществляемая в настоящее время интеллектуализация измерительного процесса. Особую актуальность обретает данная задача при разработке методов и средств осуществления контроля экологических параметров внесения аэрозольных пестицидов.

Перспективным вариантом мониторинга пестицидов в окружающей среде видится использование беспроводных сенсорных сетей, что позволит обеспечить контроль определенных параметров на больших территориях. Объединенные в беспроводную сенсорную сеть, пьезокварцевые датчики образуют распределенную, самоорганизующуюся систему сбора, обработки и передачи информации [1, 2].

Предложенный метод использования в качестве инструмента системного мониторинга – беспроводную сенсорную сеть – имеет ряд преимуществ перед традиционными методами оценки химического загрязнения почв. Во-первых, оценка всех параметров проводится во время распыления аэрозольных пестицидов, во-вторых, представляется возможность определить эффективность процесса химической обработки растений, в-третьих, исходя из дисперсности аэрозольных частиц, предположить равномерность распределения.

Датчики в реальном времени определяют основные параметры состояние почв (влажность, температуру), которые необходимо учитывать при внесения пестицидов. Другая группа датчиков информируется о концентрации пестицидов по структуре растения.

На рис. 1 приведен пример расположение датчиков контроля концентраций аэрозольных пестицидов в процессе распыления.

pic_50.tif

Рис. 1. Процесс аэрозольного распыления пестицидов и расположение датчиков контроля концентраций

Датчик № 1 (на рисунке расположенный внизу) находится на почве, так как снимает данные о пестицидах, которые не попали на растения, и данные о пестицидах, которые упали с растений в почву. Датчик № 2 (вверху) расположен на растении и снимает показания о попавших пестицидах на листьях.

Информационное обеспечение проведения соответствующих оценок подразделяется на следующие категории:

– характеристика и дифференциация используемых пестицидных препаратов по классу опасности;

– характеристика почв агробиоценозов;

– виды обрабатываемых культур;

– способы и технические средства внесения пестицидов [1, 3];

– тип вредителей, против которого направлено данное химическое вещество;

– метеорологические параметры (рис. 2).

Алгоритм классификации пестицидов по степени опасности оформляется в виде комплексной программы, работающей под операционными системами Windows 2007 в среде Builder (с традиционными языками программирования C, C++, Java и VBA) и включает справочный материал по предметному наполнению программы, средства выполнения соответствующих вычислений, графическому сопровождению.

Диалоговый режим системы организован следующим образом: после выбора защищаемой культуры и вредоносного объекта (вредителей, сорняков) пользователю предлагается набор препаратов, предназначенных для обработки почв, тип опрыскивательной системы, метеорологические условия распыления аэрозольных пестицидов. После вызова системы загружается главная кнопочная форма (рис. 2). В ней пользователь должен выбрать функцию (или вид работы) Новые данные ----Сводные данные ----Таблицы.

Данные полевых измерений аэрозольного применения пестицидов регистрируются в Протоколе, который содержит следующую информацию:

– наименование опрыскивательной системы (КР-0295, АН-2 и др.);

– место проведения измерений (район, село, хозяйство, поле № );

– вид химической обработки (химпрополка, защита растений от вредителей);

– используемый препарат (гербицид, инсектицид, фунгицид);

– установленная норма внесения химического препарата (согласно техническим условиям);

– количество проведенных измерений:

* измеренная концентрация пестицидов на листе растения;

* измеренная концентрация пестицидов на почве;

* широта полосы обработки( нормативная/измеренная);

* преимущественный размер частиц (мкм);

* однородность покрытия по полосе обработки.

* данные, получаемые в процессе измерения с датчиков.

По результатам исследования формируется таблица (рис. 3).

pic_51.wmf

Рис. 2. Схема расположения основных элементов системы

pic_52.tif

Рис. 3. Структура таблицы«zamer»

Таблица «zamer» содержит информацию о проведенных замерах, такую как дата и время проведения замера, участок, на котором был сделан замер, используемый препарат, скорость ветра, влажность и температуру окружающей среды, показания датчиков на уровне растения и на почве, также указывается, каким способом был обработан участок.

Помимо таблицы ««zamer» в информационной системе присутствуют следующие таблицы:

• Таблица «tehnika» содержит перечень опрыскивательных средств и их характеристик.

• Таблица «uchastok» содержит информацию об участках: размер этого участка, о растениях, посеянных на этом участке, плотность посева.

• Таблица «vreditel» содержит информацию о сорняках, насекомых и вредителях.

• Таблицы «klass_opasnosti» содержит перечень классов опасностей используемых пестицидов.

• Таблица «sposob_nanesenia» – способы нанесения препарата;

• Таблица «soil» – типы почв и их характеристики;

• Таблица «type_veshestvo» – тип пестицидов.

• Таблица «type_vred» – типы вредителей.

• Таблица «kultura» содержит наименования культур.

Вся информация, полученная в реальном времени с датчиков, поступает на компьютер, где впоследствии обрабатывается программно-информационной системой. В систему поступают данные о концентрациях осевших пестицидов не только с датчиков, но и с GPS-устройств которые сообщают информацию о влажности, температуре и скорости ветра во время аэрозольного опрыскивания.

Данная система позволяет агрегировать данные и представлять их в виде таблиц, сводных отчетов, диаграмм (рис. 4, 5).

pic_53.tif

Рис. 4. Визуализация полученных данных о процессе аэрозольного распыления пестицидов в табличном варианте

pic_54.tif

Рис. 5. Визуализация полученных данных о процессе аэрозольного распыления пестицидов в виде диаграмм

Основной задачей информационно-программного обеспечения процесса аэрозольного распыления пестицидов является агрегирование разрозненной информации, такой как данные с различных датчиков, различных видов используемых пестицидов, культур и др. Также одна из задач инфомационно-программного комплекса – это визуализация данных, хранимых в системе, на основе которой будут сделаны выводы и прогнозы для улучшения ситуации с загрязнением земель в процессе аэрозольной обработки почв [1, 4,5].

По результатам исследования можно принять решение о необходимости оптимизации процесса химической обработки почв по экологическому параметру, об уровне консервативного загрязнения почв пестицидами, разработать рекомендации по использованию технических средств с учетом характеристик систем распыления.

Рецензенты:

Новоселов А.Л., д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», г. Барнаул;

Суторихин И.А., д.ф.-м.н., профессор, Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Новосибирск.

Работа поступила в редакцию 08.04.2013.


Библиографическая ссылка

Ударцева О.В. ИНФОРМАЦИОННО-ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА АЭРОЗОЛЬНОГО РАСПЫЛЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 6-2. – С. 310-314;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31503 (дата обращения: 22.02.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074