Обоснование и создание электрофизической защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Суринский Дмитрий Олегович

• Суринский Дмитрий Олегович
• доктор наук
• 2026

Оглавление диссертации доктор наук Суринский Дмитрий Олегович

2 Основное содержание доклада

2.1 Особенности и перспективы разработки системы комплексного использования электрофизических методов и устройств для борьбы с основными синантропными вредителями в АПК (насекомые, грызуны, птицы)

2.2 Обоснование, разработка методик и практики, исследований и производственных испытаний электрофизических методов и устройств для борьбы с насекомыми

2.3 Обоснование, разработка теории, методик и практики, исследований и производственных испытаний электрофизических методов и устройств для борьбы с грызунами

2.4 Обоснование, разработка теории, методик и практики, исследований и производственных испытаний электрофизических методов и устройств для борьбы с птицами

2.5 Применение экспертных систем мониторинга в задачах моделирования и экономической оценки защитных мероприятий от вредителей на объектах АПК (насекомые, грызуны, птицы)

2.6 Определение экономической эффективности практического использования разработанной системы электрофизических

методов и устройств защиты продукции от поедания насекомыми

3 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Благодарности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование и создание электрофизической защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей»

1. Введение

Актуальность исследования. Защита сельскохозяйственной продукции при ее производстве от синантропных вредителей обусловлена сложившейся в стране напряженной эпидемиологической обстановкой, вызванной высоким уровнем роста численности синантропов (насекомые, грызуны, птицы), являющихся переносчиками особо опасных зоонозных инфекций.

Потери, наносимые вредителями, насекомыми, грызунами и птицами исчисляются в масштабах страны тысячами тонн испорченной продукции. Существующие методы борьбы с вредителями в АПК (механический, биологический, химический) в настоящее время довольно распространены и известны, но они не позволяют добиться полного эффекта, а некоторые из них, особенно широко распространенные химические, могут нанести вред здоровью человека и животным.

Анализ существующих методов защиты объектов АПК от вредителей показал, что истребительные мероприятия включают в себя четыре основных метода: химический (основан на применении отравленных приманок и газообразных веществ), физический (использование механических орудий лова и уничтожение), биологический (использование естественных врагов грызунов - кошек, собак, птиц) и бактериологический (использование разных микробов и вирусов).

В последние годы появились альтернативные более эффективные электрофизические методы борьбы, основанные на применении ультразвука или электрического тока, но применение даже наиболее эффективных средств от повторного появления вредителей не спасает.

Важность решения этой проблемы основана на действующих законах и нормативно-правовых документах Российской федерации.

Постановлению Главного Государственного санитарного врача Российской Федерации от 29 августа 2006 года, №27 по мерам борьбы с вредителями и профилактики особо опасных инфекционных заболеваний.

Федеральному закону от 30 марта 1999 года, №52-ФЗ «О санитарном и эпидемиологическом благополучии населения» (в редакции от 24 июля 2023 года) закреплены нормативные требования, направленные на обеспечение зооэпидемиологической безопасности человека и среды его обитания, в том числе защиту объектов агропромышленного комплекса от синантропных вредителей, наносящих значительный экологический и материальный ущерб.

Данные законодательные акты предлагают решения обозначенной проблемы путем комплексной защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей с учетом информации о видах, численности популяции и соотношений вредных и полезных организмов в массиве сельскохозяйственных угодий, в фазе развития, сроках вредоносности и т.п.

Все вышеперечисленное указывает на необходимость решения этой важной проблемы по изучению, разработке и исследованию новых более эффективных методов борьбы с вредителями на объектах АПК.

Для решения данной проблемы проводились исследования по электрофизическим методам и разработке комплексной электротехнологии, снижения уровня роста численности синантропов, с учетом законодательных актов и программ Минсельхоза РФ «Федеральной научно-технической программой развития сельского хозяйства на 2017-2025 года», утвержденной Постановлением Правительством РФ от 25 августа 2017 года, №966 и «Концепцией развития аграрной науки и научного обеспечения агропромышленного комплекса до 2025 года» (Министерство сельского хозяйства РФ, приказ от 25 июня 2007 года, №342).

В соответствии с этими требованиями для защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей создавалась комплексная электротехнология борьбы с насекомыми, грызунами и птицами, включающая различные электрофизические методы и соответствующее оборудование к ним.

Степень разработанности темы. При создании комплексной электротехнологии борьбы с синантропными вредителями, разрабатывались электробезопасные электрофизические методы, основанные на работах А.Г. Возмилова, А.А. Ашихмина, Г.Н. Самарина, И.В. Савчука, О.В. Звездакова, В.Г. Урманова, Е.Я. Ращупкин, В.И. Багаев, К.К. Соколенко, О.К. Никольского, Л.В. Куликовой, А.А. Сошникова, Н.В. Цугленка, Т.М. Халиной и ряд других авторов.

Данными авторами достаточно подробно рассмотрены положительные и отрицательные стороны отдельных электрифицированных методов и разработанных устройств, но не рассмотрена их практическая эффективность и экономическая целесообразность их совместного использования в комплексной системе защиты сельскохозяйственной продукции в борьбе с насекомыми, грызунами и птицами.

Цель диссертационной работы - Обоснование и разработка методологии, теории и практики создания эффективных электрофизических методов и электротехнических устройств системной защиты, сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Провести анализ современного состояния проблемы обеспечения безопасности сельскохозяйственных культур и сохранения урожая от синантроппных вредителей, насекомых, птиц, грызунов.

2. Обосновать и разработать методики оценки и выбора интегрированных электрофизических методов борьбы с синантропными вредителями.

3. Разработать математические модели предлагаемых электрофизических методов и электотехнических устройств борьбы с

вредоносными насекомыми, птицами и грызунами, оптическим излучением и высоковольтным электрическим током.

4. Разработать методику экспериментальных исследований и обоснования эффективности применения электротехнологий для борьбы с вредоносными насекомыми, птицами и грызунами.

5. Провести стендовые и полевые испытания разработанных методов и электротехнических средств защиты сельскохозяйственной продукции от вредоносных насекомых, птиц и грызунов.

6. Разработать информационно-программный комплекс для мониторинга и оценки эффективности защиты от синантропных вредителей.

7. Определить технико-экономическую эффективность использования системы электрофизической защиты от вредоносными насекомыми, птицами и грызунами в производственных условиях.

Объект исследования: электротехнологические процессы и электротехнические устройства защиты сельскохозяйственных культур от синантропных вредителей.

Предмет исследования: причинно-следственные связи между параметрами электрофизических методов воздействия и жизнедеятельности синантропных вредителей.

Научную новизну работы составляют:

- методология и обоснование критериев эффективной электротехнологической защиты сельскохозяйственных культур от синантропных вредителей;

- математическая модель электротехнологических процессов защиты растений, селективных средств борьбы с синантропными вредителями;

- методика проведения экспериментальных исследований и разработка комплекса лабораторных установок, предусматривающих защиту объектов АПК от насекомых, грызунов, птиц;

- результаты стендовых и производственных испытаний технических средств защиты: видеосветоловушка, электродератизатор, электроотпугиватель.

Новизна предложенных технических решений подтверждается патентами РФ на изобретение (2751839 С1 от 19.07.2021, 2738970 С1 от 21.12.2020.), патентами РФ на полезную модель (Яи 153993 Ш от 10.08.2015, Яи 156087 и1 от 10.2015, Яи 146666 и1 от 20.10.2014.) и свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ (Яи 2023682395 от 25.10.2023, Яи 2017611640 от 07.02.2017, Яи 2016617195 от 28.06.2016).

Теоретическую значимость представляют:

-методология, теоретические модели, закономерности, разработанные электротехнические решения защиты сельскохозяйственных культур от синантропных вредителей;

-информационно-программный комплекс, используемый при разработке, проектировании и изготовлении электротехнического оборудования, реконструкции и эксплуатации объектов сельскохозяйственного производства для их защиты от синантропных вредителей;

-теоретические и экспериментальные зависимости, разработанных электротехнологических процессов защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей.

Практическая значимость:

1.Внедрение разработанной электротехнологии, устройств для защиты объектов сельского хозяйства от вредителей в сельскохозяйственных организациях Тюменской области, показала высокую эффективность снижающих потери продукции от синантропных вредителей до 7 раз;

2. Утвержденные методические рекомендации «Электрофизические методы защиты сельскохозяйственных культур от вредителей - грызунов» по созданию и использованию устройств электрофизической защиты объектов АПК от вредителей (насекомые, грызуны, птицы) на основе электрофизического метода борьбы используются в реальном секторе сельскохозяйственного производства Тюменской области. Представленный в методических рекомендациях материал позволяет связать конечную цель с экономической эффективностью предложенного метода. Все это дает пользователю получить навыки для постановки и решения практических задач в защите объектов АПК от вредителей.

3. Технические решения перспективных вариантов устройств для защиты объектов сельского хозяйства от вредителей внедрены на сельскохозяйственных предприятиях Тюменской области;

4. На основе разработанных эффективных электрофизических методов борьбы с насекомыми, грызунами и птицами обоснована и создана инновационная электротехнология комплексной защиты объектов сельского хозяйства от синантропных вредителей.

Методология и методы исследования.

Для решения основных задач диссертации использовалась системная методология, теория вероятностей и математическая статистика, факторный анализ и математическое моделирование изучаемых электротехнологических процессов в обосновании и создании комплексной электротехнологии защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей.

Экспериментальные исследования выполнялись на основе отраслевых методик. Обработка полученных данных осуществлялась методами статического анализа с использованием компьютерных программ «Statistika» и «Microsoft Office Excel».

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Концепция электрофизической защиты сельскохозяйственных культур от синантропных вредителей, основанная на структурно-

функциональном анализе теоретических моделей создания электротехнических устройств и методов исследования электротехнологических процессов [2, 3, 4, 114].

2. Математическая модель процесса мониторинга и критериев эффективности электрофизической защиты объектов АПК [5, 33, 35, 115].

3. Методики экспериментальных исследований по электрофизическим методам борьбы с синантропных вредителями [34, 37, 45, 117].

4. Результаты стендовых и производственным испытаниям методов и технических средств электрофизической защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей [44, 47, 118].

5. Информационно-программный комплекс для мониторинга и оценки эффективности защиты от синантропных вредителей [8, 9, 10, 116].

6. Оценка технико-экономической эффективности электрофизической защиты сельскохозяйственных культур от синантропных вредителей [6, 47, 52, 114].

Достоверность результатов работы.

Научные положения, выводы и рекомендации, по электрофизической защиты сельскохозяйственных культур от синантропных вредителей, базируются на теоретических положениях и научных принципах, сформулированных в диссертационном исследовании. Основные выводы диссертационного исследования обоснованы теоретическими исследованиями, применением разработанных апробированных методик и результатами экспериментальных исследований в производственных и лабораторных условиях, подтвержденных государственными патентами на способы и технические решения по электрофизической защите сельскохозяйственных культур от синантропных вредителей

Реализация и внедрение результатов работы:

Опытный экземпляр электроотпугивателя птиц внедрен и используется на ООО «Свинокомплекс Тюменский» Тюменской области;

Разработанная конструкция электродератизатора прошла всесторонние испытания и внедрена на ООО «Свинокомплекс Тюменский» Тюменской области;

Разработанная конструкция светоловушки для мониторинга насекомых-вредителей, с передачей данных по беспроводному каналу связи прошла всесторонние испытания и внедрена на животноводческом комплексе ООО «ЗапСибХлеб-Исеть» Тюменской области;

Методические рекомендации по созданию и использованию устройств защиты объектов АПК от вредителей (насекомые, грызуны, птицы) на основе электрофизического метода борьбы, рассмотрены и рекомендованы к использованию в реальном секторе производства Департаментом агропромышленного комплекса Тюменской области

Методические рекомендации «Электрофизические методы защиты сельскохозяйственных культур от вредителей - грызунов» рассмотрены и

рекомендованы к использованию в реальном секторе производства Департаментом агропромышленного комплекса Тюменской области и Управлением Роспотребнадзора Тюменской области.

Апробация работы:

Результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных конференциях в Тюменском ГАУ и на других конференциях и конкурсах:

- Международная научно-практическая конференция «Энерго- и ресурсосбережение - XXI век» (г. Орел, 2024 г., 2025 г.);

- Национально научно-практическая конференция с международным участием «Совершенствование инженерно-технического обеспечения производственных процессов и технологических систем» (г. Оренбург, 2022г.);

- Международная научно-практическая конференция «Агропромышленный комплекс в условиях современной реальности» (г.Тюмень, 2022 г.);

- Конференция студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья (г.Тюмень, 2015 - 2017 гг.), ЧГАА (г. Челябинск, 2014-2015 гг.)

- Всероссийский конкурс на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства (г. Тюмень 2022 г., г. Челябинск 2022 г., г. Ставрополь 2022 г.);

- Выставка научно-технического творчества молодежи (Тюмень «Инновационный форум молодежи» 11-12 ноября 2014 г. и СПБ ГАУ (Санкт-Петербург, 2018 г.).

Личный вклад автора. В диссертационной работе представлены данные научных исследований, осуществленных по инициативе автора и под его руководством. Личный вклад автора в диссертацию заключается в выборе направления, постановке целей и задач, обосновании используемых экспериментальных подходов, непосредственном проведении экспериментов, обработке, анализе и обобщении полученных результатов, формировании научного коллектива для выполнения тех или иных работ. В большинстве работ соискатель является автором-корреспондентом. Личный вклад автора составляет более 80 %.

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 132 печатные работы, в том числе, 71 - в изданиях по перечню ВАК, 6 - в изданиях по перечню Scopus и WoS, 36 - в прочих изданиях РИНЦ, 7 - патентов РФ на полезную модель, 3 - патента РФ на изобретение, 4 - свидетельства государственной регистрации программы для ЭВМ, 3 -монографии, 2 - методические рекомендации.

2. Основное содержание доклада

2.1. Особенности и перспективы разработки системы комплексного использования электрофизических методов и устройств для борьбы с основными синантропными вредителями в АПК (насекомые, грызуны, птицы).

В системе защиты растений от синантропных вредителей в производственных условиях различают четыре не связанных между собой основных метода: агротехнический, механический, биологический и химический.

Кроме этих методов предусмотрен комплекс технологических операций по уходу за растениями, разработанный с учетом способов подготовки почвы и посева, сроков прохождения основных фаз развития, погодных и почвенных условий, степени засоренности сорными растениями и их видов, прогноза развития основных болезней и насекомых-вредителей культуры. Дается биологическое обоснование каждому мероприятию (пахота, прикатывание, до- и послевсходовое боронование, междурядные обработки, подкормки, применение химикатов против сорняков, болезней и вредителей и др.). Таким способом можно обосновывать выбор химикатов с указанием норм расхода, сроков, способов и кратности их применения и обязательно учитывать экологические требований.

При снижении энергоемкости продукции АПК стоит первоочередная задача энергетического анализа производства продукции, всесторонний анализ технологического процесса. Причем не только на предмет энергоэфективности используемых оборудования и машин, но и на предмет эффективности использования почвы, удобрений, средств защиты при производстве и хранении сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей, а также множества других факторов, в той или иной степени влияющих на конечную продуктивность, а значит и на его энергоемкость.

Наиболее эффективной в настоящее время является интегрированная система защиты, которой присуще, прежде всего, использование электрофизических методов и биоценотический подход, то есть учет не отдельных видов, а фаунистических комплексов взаимосвязанных организмов, отношения между которыми могут существенно влиять на численность организмов. Интегрированная защита предусматривает применение селективных средств борьбы с вредителями. Эти средства должны обеспечивать максимальное сохранение и усиление естественных механизмов регуляции численности вредителей.

На различных этапах развития научно-технического прогресса роль этих методов в общем комплексе мероприятий по борьбе с вредителями существенно менялась, и было установлено, что самым эффективным способом является интегрированный способ защиты сельскохозяйственной продукции, заключающийся в регулировании численности вредителей на определенном экономически обоснованном уровне вредоносности.

Интегрированная защита растений предусматривает применение селективных средств борьбы с вредителями. Эти средства должны обеспечивать максимальное сохранение и усиление естественных механизмов регуляции численности насекомых, грызунов и птиц.

Интегрированная система защиты растений предполагает специальную тактику применения истребительных средств.

Одной из основных проблем интегрированных методов борьбы с вредителями является то, что недостаточно хорошо определено время необходимого использования данных методов.

В настоящее время наиболее эффективной защитой является интегрированная биоценозная система защиты сельскохозяйственной продукции с использованием перспективных и менее вредоносных электрофизических методов при их воздействии на отдельные виды вредителей, и их влияния на размножение и общую численность синантропных вредителей (рис. 1).

Однако, недостаточная изученность поведения вредителей в оптическом излучении, влияния различных параметров электрического тока на вредителей и борьбы с болезнями сельскохозяйственных растений, отсутствие эффективных методов использования электрооптических преобразователей в системе защиты растений обуславливают необходимость

Рисунок 1 - Методы борьбы с вредителями в АПК

продолжения работ по созданию, совершенствованию и исследованию установок электрофизической и методов их использования для защиты объектов АПК от вредителей.

По данным мониторинга использования электрофизических методов можно определить вероятность и время применения одного из перечисленных методов защиты растений.

Для системной электрофизической защиты сельскохозяйственных культур от синантропных вредителей необходимо создать универсальную систему мониторинга и систему комплексного использования электрофизических методов борьбы с основными синантропными вредителями, насекомыми, грызунами и птицами при производстве сельскохозяйственной продукции в АПК Российской Федерации.

Установлено, что электрофизические методы, наиболее безопасны для людей и более приемлем, как основа для определения начала действия интегрированного способа защиты.

2.2. Обоснование, разработка методик и практики, исследований и производственных испытаний электрофизических методов и устройств для борьбы с насекомыми.

2.2.1. Существующие методы борьбы с насекомыми.

Электрофизические методы борьбы является одним из самых высокоэффективных методов борьбы с вредителями. Приборы не наносят вреда людям и домашним животным и не оказывают негативного влияния на работу радиоприборов.

Многочисленные исследования посвященные борьбе с насекомыми -вредителями показали актуальность данного научного направления. Исследования в этой области продолжаются в направлении повышения эффективности различных методов и способов борьбы с насекомыми-вредителями.

Основной задачей системы защиты растений является снижения потерь урожая, которые связаны с жизнедеятельностью насекомых-вредителей.

Насекомые наносят человечеству экономический ущерб, поедая посевы, деревянные постройки и другие предметы, изготовленные из материалов растительного происхождения.

Однако не все насекомые являются вредоносными. Польза насекомых (пчелы, шмели, осы, бабочки и др.) для хозяйственной деятельности человека заключается, главным образом, в опылении растений. Насекомых привлекают богатые питательными веществами нектар и пыльца, а также запах и окраска цветка.

На рис. 2 представлена классификация существующих методов борьбы с насекомыми-вредителями.

Наиболее эффективной в настоящее время является интегрированная система защиты растений, которой присуще, прежде всего, использование

электрофизического метода и биоценотический подход, то есть учет не отдельных видов, а фаунистических комплексов взаимосвязанных организмов, отношения между которыми могут существенно влиять на численность организмов. Интегрированная защита растений предусматривает применение селективных средств борьбы с вредителями. Эти средства должны обеспечивать максимальное сохранение и усиление естественных механизмов регуляции численности насекомых.

Интегрированная система защиты растений предполагает специальную тактику применения истребительных средств.

По данным мониторинга существующих электрофизических методов защиты растений от грызунов можно определить эффективность воздействия этих методов.

Рисунок 2 - Классификация методов борьбы с насекомыми -

вредителями.

Интегрированный способ защиты растений заключается в регулировании численности вредителей на определенном экономически обоснованном уровне, то есть интегрированная система защиты растений предусматривает сбор информации о численности популяций как вредных, так и полезных насекомых в массиве сельскохозяйственных угодий, определение численного соотношения вредных и полезных насекомых, определение сроков вредоносности насекомых, принятие решения о необходимости проведения защитных мероприятий и планирование сроков их проведения.

При этом выбираются соответствующие пестициды, действующие только на насекомых, находящихся во вредоносной фазе.

Электрофизический метод является предпочтительным и наиболее приемлем, как основа для определения начала действия интегрированного способа защиты по многим параметрам - это экологичность и возможность автоматизации, а, следовательно, снижение эксплуатационных затрат за счет относительной простоты данного метода.

2.2.2. Разработка, исследование и производственные испытания оптического метода и устройств для борьбы с насекомыми.

В настоящее время световой метод и светоловушки завоевали важное место при исследовании фенологии, интенсивности лёта и сравнительной численности многих видов и групп насекомых, особенно имеющих практическое значение.

Светоловушки завоевали важное место при исследовании фенологии, интенсивности лёта и сравнительной численности многих видов и групп насекомых, особенно имеющих практическое значение.

Автоматизация вылова при помощи разработанной аспирационной установки и использование ламп ультрафиолетового света значительно повысили эффективность этого метода и расширили область практического применения ловушек для насекомых, которые оказались весьма удобными для скоростных обследований, вылова и даже очистки территории от вредных в сельскохозяйственном, медицинском и ветеринарном отношениях видов.

Существует большое разнообразие конструкций световых ловушек.

Классификация световых ловушек представлена на рис. 3.

Рисунок 3 - Классификация световых ловушек.

Типичные светоловушки состоят из трех составляющих, а именно: источника питания, аттрактанта, поражающего устройства.

Разработанная классификация светоловушек основана на следующем ряде основных классификационных признаках:

1. По типу источника питания световые ловушки могут быть:

- стационарные, питающиеся от электрической сети;

- мобильные, питающиеся от автономного источника питания (солнечная батарея).

Световые ловушки могут выполняться с различными аттрактантами, которые выполняют одну и ту же функцию, но выбор конкретного типа косвенно диктуется источником питания и областью действия ловушки. Опытным путем установлено, что наилучшим аттрактантом для насекомых являются источники света с УФ волновым спектром.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Суринский Дмитрий Олегович, 2026 год

- использование ручных хищных птиц;

- методы, снижающие качество пищи (протравы);

- методы, блокирующие места для гнездования (заделывание ниш, формирование крон деревьев);

- методы, снижающие успех размножения местной популяции (стерилизация яиц).

Эффективность каждого метода оценивается после тщательного анализа технических условий, в которых предлагается защищать объект от птиц.

Наиболее перспективным является метод отпугивания синантропных птиц с использованием технических средств, разрабатываемых на основе электронно-ионной технологии. По назначению данные технические устройства принадлежат к охранно-отпугивающим. Таким устройством является электрический отпугиватель, представляющий собой систему, состоящую из источника высокого импульсного напряжения и системы электродов. Электроды размещаются по помещениям, которые будут защищаться от синантропных птиц, и являются электризуемыми барьерами.

Принцип действия данных устройств заключается в импульсном электрическом воздействии на организм объекта при попытке контакта его с электризуемым элементом системы защиты путем переразряда емкости тела по двухпроводной схеме высоковольтными импульсами. Одна из струн является заземленной.

К преимуществам этого метода можно отнести отсутствие эффекта привыкания и отсутствие опасности для жизни птиц, что установлено медико-биологическими исследованиями. Так же отсутствие шумов при работе и возможность использования, как в светлое, так и в темное время суток увеличивают его область применения, что позволяет исследовать и рекомендовать данный метод при использовании новых разработанных устройств эффективного отпугивания птиц в производственных условиях.

2.4.2. Теория и исследование высоковольтных методов и устройств защиты сельскохозяйственной продукции от поедания птицами.

Для повышения эффективности использования высоковольтного метода защиты продукции от поедания птицами, необходимо определить величины напряжения пробоя для коронно-разрядной системы электродератизатора при нахождении птицы в зоне действия установки.

Исследования проводились в зависимости от диаметра коронирующего электрода r0, межэлектродного промежутка hj и межлектродного расстояния между коронирующим электродом и птицей Ah, при этом радиус коронирующего электрода изменялся от r0=0,1 см до r0=0,4 см с шагом Ar0=0,1 см. При изменении межэлектродного промежутка hj=15,20,25 см и Ah=0, 5;1;1,5 см. Замеры производились с 3-кратной повторностью.

При конструировании секций ЭОП ставятся следующие задачи:

1. Определить величину импульса отпугивающего напряжения, подаваемого на секцию ЭОП;

2. Определить величину межэлектродного расстояния, учитывая параметрические особенности отпугиваемых птиц;

3. Секции ЭОП конструировались с учетом особенностей строения домового воробья, сизого голубя и серой вороны. Для определения длины лапы синантропных птиц были изучены особи, обитающие на защищаемом объекте;

4. Уровень развития элементарной рассудочной деятельности представителей голубеобразных является относительно низким среди других отрядов пернатых, это подтверждают многочисленные наблюдения исследователей высшей нервной деятельности животных и зоопсихологов.

На основании анализа значений для зарегистрированных дистанций вспугивания (рис. 12), определим минимальное и максимальное и среднее значения диапазона вспугивания для сизого голубя:

min = т (5)

т100%

дтах = YJU (Ата^) т100%

где Amin - минимальное значение предполагаемого диапазона дистанций вспугивания, м;

Дтах - максимальное значение предполагаемого диапазона дистанций вспугивания, м;

mt - доля регистрации для диапазона дистанций вспугивания;

n=6.

Определим среднее значение диапазона дистанции вспугивания для сизого голубя:

Д ср= (ш 2---(7)

г тю0%

где Д ср - среднее значение предполагаемого диапазона дистанций вспугивания, м.

Подставляя средние значения диапазонов дистанций вспугивания в формулу определим среднее значение предполагаемой дистанции вспугивая:

_ (0,25 х 22) + (0,755 х 47) + (1,255 х 15) + (1,76 х4) + (2,255 х 6) + (2,755 х 5) Дср = 100

Дср =0,94155 м

На основе полученных данных можно сделать предположение, что птицы будут держаться в диапазоне Д ср = 0,94155 ± ^Д м от раздражающего фактора, где ^Д = 0,94155 — 0,7577 ... 1,185 — 0,94155 м.

Для определения необходимого количества секции ЭОП для защиты конкретного агротехнического объекта введем понятие коэффициента защиты Кз, который связывает площадь секции ЭОП с площадью агротехнического объекта, защищаемого этой секцией:

Кз = ?.■■? (8)

где - площадь секции ЭОП;

Б2 - минимальная площадь защиты секции ЭОП; - максимальная площадь защиты секции ЭОП.

А г >

г ¿7

¿7 _5Г7

_A////i/х

^ J

STJ

f7

Рисунок 12 - Предполагаемая дистанция вспугивания для ЭОП

a - ширина секции ЭОП;

b - длина секции ЭОП;

Д-mín - минимальное значение

диапазона;

Дшах - максимальное значение диапазона;

SM - площадь фигуры ABC; S6 - площадь фигуры DEF; Sc2 - площадь квадрата 1; Sb2 - площадь квадрата 2.

На основе преобразования известных зависимостей найдем коэффициента защиты от сизого голубя:

а +2 1Г=1х (Дтах х , 2 £Г=1х (Дша* х 4 £Г=1х (Дтах х ^

^ v mioo% A mioo% / тюо% —-;-

3 ахй

'а | 2^?=1Х (Дттхтд\(ь | 2^?=1Х (АттХщЛ ^?=1Х (Атупхт{)\

у_т100% /\_т100% )_т100% ( 4 .д.

ахЬ ( )

Таким образом, максимальная площадь защиты, обеспечиваемая секцией ЭОП, зависит от геометрического размера секции (а, Ь).

В лаборатории ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» был спроектирован и сконструирован экспериментальный стенд. Стенд представлял собой клетку, пол которой выполнен электродной системой, к которой подводилось напряжение от источника импульсов высокого напряжения (ИИВН). Межэлектродное расстояние выбиралось с учетом размеров лапок птицы для каждого вида, к половине числа электродов подводилось импульсное напряжение, другая половина электродов заземлялась. Для проведения эксперимента были отловлены по десять представителей каждого вида (воробьи, голуби, вороны) с разными массами, но не выходящими за диапазон масс для каждого вида.

В качестве ударных и заземляющих электродов для экспериментального стенда использовалась медная проволока. На стенде исследовалось влияние массы птицы на порог чувствительности напряжения отпугивающего импульса.

Схема экспериментального стенда с используемыми измерительными приборами представлена на рис. 13.

------( г------------1 П-------1

I Я/ II I I I

Рисунок 13 - Схема экспериментального стенда

1 - ЛАТР № 479; 2 - Плазон ИВНР-30/10; 3 - секция ЭОП

Для производственных испытаний использовались запатентованные секции ЭОП.

С целью определения средней минимальной защищаемой площади рассмотрим полученные области отпугивания. Из границ областей, находящихся ближе к секции ЭОП, выделим новую область отпугивания,

определяющую дистанцию на которой сизый голубь будет держаться от секции ЭОП. В результате эксперимента, проводимого в течении 5 дней, были зафиксированы области отпугивания птицы [97, 106, 109, 112, 126, 128].

2.5. Применение экспертных систем мониторинга в задачах моделирования и экономической оценки защитных мероприятий от вредителей на объектах АПК (насекомые, грызуны, птицы).

При производстве и хранении сельскохозяйственной продукции существует ряд проблем, в том числе связанных с ущербом, приносимым вредителями (насекомые, грызуны, птицы). Потери, наносимые вредителями, исчисляются тоннами испорченной продукции, которые в денежном эквиваленте достигают нескольких сотен миллионов рублей в масштабах страны.

Существующие методы борьбы с вредителями в АПК (механический, биологический, химический) в настоящее время довольно распространены и известны, но они не позволяют добиться полного эффекта, некоторые могут нанести вред здоровью человека и животным. Поэтому с развитием научно-технического прогресса появился наиболее перспективный метод, который находит все большее распространение - электрофизический, а применение экспертных систем позволяет обосновать наиболее эффективный метод.

Расчет риска потери урожая является обширной задачей, при решении которой необходимо учитывать значительное количество факторов, некоторые из которых могут быть, на первый взгляд, незначительными, но оказывать влияние на вероятность возникновения потери урожая. В связи с этим решение поставленной задачи осуществляется в условиях неопределенности. Для решения задачи сохранности урожая необходимо проводить тщательный анализ возможных вариантов решений, на основе которого принимается конечное решение.

В настоящее время применение математических методов по анализу данных является одним из перспективных направлений исследований в связи с накоплением довольно больших объемов статистических данных и возможности автоматизации их обработки с применением современных программных продуктов.

Из научно-технической литературы известно, что моделирование защитных мероприятий осуществляется на основе формирования экспертной системы диагностики технического состояния оборудования и технической оснащенности хозяйств с целью определения ее остаточного ресурса.

Расчеты производятся на основе программного модуля, который осуществляет предварительную обработку исходных данных с последующим формированием базы данных и построением на ее основе стохастической

модели, сочетающей в себе как вероятность опасного события, так и его последствия - социальный, материальный и экологический ущербы.

При этом оценка ущерба приводится в денежном эквиваленте, что не всегда возможно. К примеру, довольно сложно оценить в натуральном выражении ущерб от негативного воздействия вредителей (насекомые, грызуны, птицы) ввиду их естественного происхождения, не зависящего от человека.

В случаях, когда данные об объекте неполные и их сбор сопряжен со значительными временными и материальными затратами, целесообразно применение метода экспертных систем.

Экспертная система - комплекс методов, который на основе знаний экспертов позволяет решать неформализованные задачи. В основном экспертные системы применяют при разработке программных продуктов для решения неформализованных задач, у которых нет решения в численном виде, для которых невозможно выделение целевой функции или определенного алгоритма для решения задач, требующих значительных затрат времени и вычислительных мощностей.

В настоящее время экспертные системы широко используются для получения данных, из которых формируются базы знаний, которые можно обработать различными методами искусственного интеллекта, что представляет собой автоматизацию процесса оценки информационной системы, обученной на знаниях эксперта.

Расчет риска потери урожая от действия вредителей (насекомые, грызуны, птицы) является довольно сложной задачей. Его компоненты зависят от исследуемого объекта и желаемого результата.

Разрабатываемая задача управления сохранностью урожая представлена на рисунке. 14, и может быть представлена в виде математической модели, содержащей входные и выходные параметры, их взаимодействие и алгоритмы преобразования.

Методы экспертных оценок базируются на алгоритмизации знаний специалистов в отрасли. Данный тип исследований основывается на изучении данных экспертов по объекту и описании его состояния в качественном или количественном выражениях.

Формализация знаний происходит двумя методами: индуктивным и дедуктивными.

Индуктивный метод основан на аналогии. На основе данных, которые предоставил эксперт, выявляются зависимости, позволяющие построить имитационную модель, далее можно проводить эксперименты и вычисления без дальнейшего привлечения экспертов.

Рисунок 14 - Задачи управления сохранностью урожая

При использовании дедуктивного метода необходим сбор большого количества информации, на основе которой формируется система правил и выводов, что и составляет основу базы знаний для данной системы.

При создании экспертной системы основной задачей является формирование такой структуры знаний, которая в результате своей работы способна выдать наиболее достоверные результаты. Не менее важным является интуитивно понятный интерфейс, чтобы с программой имели возможность работать не только специалисты, но и люди, не имеющие специальных знаний в информационных технологиях. В связи с этим, задача создания экспертных систем разбивается на две подзадачи: создание оптимальной и наиболее работоспособной структуры знаний и разработка доступного интерфейса.

Для экономической оценки разработанных электротехнологических способов защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей использовались нейронные сети базирующиеся на математической структуре, имитирующей работу нейронов. Основной особенностью нейронных сетей является их способность к самостоятельной формализации данных и построению моделей на основе обучающей выборки - данных о поведении объекта в прошлом.

Нейросети широко используются для неформализованных задач, в которых нет четко идентифицируемых алгоритмов, также они дают возможность легкой донастройки и дообучения системы. Данный метод основан на имитации нейронов в человеческом мозге, который способен на параллельную обработку информации и выстраивание новых взаимосвязей. «Искусственная нейронная сеть может рассматриваться как направленный граф с взвешенными связями, в котором искусственные нейроны являются узлами».

Сложность, решаемой задачи и воспроизводимой функции, сильно зависят от количества слоев сети, нейронов и связей между ними.

В данной работе используется нейросетевой подход, основанный на сборе обучающих данных, который представляет собой набор примеров для обучения сети.

Сформированную из примеров выборку используют для обучения нейронной сети. Обучение и настройка сети происходит исходя из целей и задач разработки модели, и позволяет проводить не только первичное обучение, об успешности которого можно судить по значениям ошибки обучения и тестирования, но и дообучать систему, в случае получения новых данных.

После обучения идет этап верификации и тестирования, в рамках которого проверяется уровень точности обученной сети и ее способность выдавать адекватные данные.

В данной работе предполагается применение расчета интегрального уровня потери урожая на основе вероятностных оценок опасных событий с последующим анализом исходных данных и оценки предполагаемого ущерба предприятию от действия вредителей.

Для того чтобы решить, какие факторы можно считать несущественными в том или ином случае, необходимо хорошо разобраться в исследуемой задаче. Довольно большое число деталей приходится опускать даже при чисто словесном биологическом описании. Еще больше деталей опускают при построении математических моделей биологических явлений, но за счет этого все, что включается в модель, может быть описано очень точно. В то же время следует учесть, что сложные экологические системы могут быть связаны с таким огромным количеством биологически существенной информации. Кроме того, больших успехов можно добиться с помощью существующих в настоящее время методов обработки данных на электронно-вычислительных машинах.

Все живые существа рождаются, растут, стареют, происходят непрерывные изменения и превращения, и, в конце концов, умирают, иными словами, все они всегда вовлечены в какие-то динамические процессы развития во времени. Изменение во времени обычно приводит непосредственно к выводу дифференциальных уравнений.

Процесс размножения.

Для одного вида (случая j = 1) незамысловатого процесса размножения, при возможности появления новой особи в интервале времени At ровной п особей, и функцией имеющей вид ¡ЗХ. То вероятность рождения будет равна fin/At:

£ = (10)

при начальном уравнении:

Р(х,0)=ха (11)

Для решения дифференциального линейного уравнения с частными производными не имеет особого беспокойства для решения. Оно абсолютно без исключения определяется начальными условиями. В таком случае получим вид:

ха = Р(х,0) = ^(1 -х-1) (12)

Из этого следует:

^(м) = (1 - и)-й (13)

Соответственно искомое примет вид:

Р(х, t) = [1 - е^(1 - х-1)р (14)

Определив коэффициенты при хп в формуле (13), находим решение

Pn(t):

Рп(0 = (^)^(^-1Г%>а (15)

Для данного случая удалось найти вероятности pn(t) в явном виде. Так, уравнение для производящей функции моментов, и имеет вид:

f = (16)

а уравнение для производящей функции семиинвариантов K= log М

в том случаи если:

ff(0,t) = a0 (18)

С использованием простого разложения приравниваем коэффициенты с одинаковыми степенями в в обеих частях равенства и получаем вид:

= + (19)

Соответственно получается система простых дифференциальных уравнений.

Которые первые из них имеют вид:

^ = № (20)

и

^ = (21)

Интегрирование уравнения (20) без промедления выдает решение, а полученный результат подставляем в уравнение (21) — это уравнение, содержащее только k2. Этот метод позволяет обеспечить вычисление и оценить вероятность перехода размера популяции.

Вероятность вымирания популяции.

Вымирание является исключительно важной свойственностью популяционного процесса. Вероятность вымирания популяции также предусматривается в составлении математической модели эксперимента. Возможная вероятность того, что в определенный момент времени № произойдет полное вымирание популяции и запишем как р0(1:), то получим уравнение:

_ (^[е^^-ЮО])"

в единичном варианте, когда в = М, это выражение можно преобразовать:

^Н^Г^ (23)

Пологая, что при вероятность вымирания имеет конечное

значение. Учитывая, что время вероятности стремится к бесконечности, выражения (22) и (23) для случаев в < М, в= М и в > М можно представить в следующем виде:

[РоЮ = 100 <ц ро(!) = (24)

Таким образом, вымирание популяции в любом случае произойдет, если скорость размножения не будет превышать скорости гибели популяции. Вероятность вымирания популяции будет составлять (м/в)а в том случае, когда скорость размножения будет превосходить скорость гибели.

В математической модели возможных вероятностных элементов эксперимента с большей тщательностью, должны исследоваться.

В математическую модель незамысловатого процесса размножения и гибели можно добавить ряд гипотез. Основные дифференциальные уравнения останутся без изменений. Частные случаи изменения математической модели процесса размножения и гибели, зависящие от неопределенного времени достаточно осуществимы. Во время решения большинства экологических задач, процессы размножения и гибели популяции чаще всего обосновываются факторами окружающей среды, которые меняются со временем, что позволяет рассчитать экономическую эффективность практического использования разработанной электрофизической защиты сельскохозяйственной продукции от поедания синантропными вредителями.

2.6. Определение экономической эффективности практического использования разработанной системы электрофизических методов и устройств защиты продукции от поедания насекомыми.

Экономический эффект от использования разработанных светоловушек обусловлен снижением потерь урожая за счет регулярного проведения

мониторинга, который позволяет своевременно реализовывать целенаправленные защитные мероприятия.

Капитальные вложения исчисляются из трудовых затрат на изготовление и монтаж установок, транспортно-заготовительных и стоимости комплектующих расходов установок для мониторинга насекомых-вредителей.

Капитальные вложения определим по формуле:

К = Сд св + ТЗР + Сз.тр. (25)

где Сд св - стоимость комплектующих, руб.

ТЗР - транспортно-заготовительные расходы, руб. Сз тр. - затраты труда на изготовление и монтаж установок, руб. Транспортно-заготовительные расходы определяются в процентах от стоимости комплектующих материалов и изделий:

ТЗР = Сд св^ (26)

д св 100

где ^тр - процент транспортно- заготовительных расходов.

Тарифная оплата труда зависит от трудоемкости работ и часовой тарифной ставки персонала:

ТОтар Тем • Тч (27)

где Тем - трудоемкость работ, необходимых для изготовления и монтажа установок, чел.ч.;

тч - часовая тарифная ставка рабочего, руб/ чел.ч. Затраты на оплату труда при изготовлении и монтаже установок определяются по формуле:

Сз тр ТОтар • ^п • ^доп • ^-отч (28)

где ап - коэффициент, учитывающий премии по фонду оплаты труда, принимается в размере 1,2... 1,4;

аА0П - коэффициент, учитывающий размеры дополнительной оплаты труда, принимается в размере 1,12... 1,16;

аотч - коэффициент, учитывающий отчисления на все виды страхования, принимается 1,39.

Себестоимость применения светоловушки и видеосветоловушки определим по формуле:

Свс Иа + Ирем + Изп + Ипр (29)

где Иа - амортизационные издержки, руб;

Ирем - издержки на ремонт и обслуживание, руб;

Изп - издержки на заработную плату обслуживающего персонала с начислениями, руб;

Ипр - прочие издержки, руб..

Амортизационные издержки определяем по формуле:

К-Н

Иа=КН (30)

а 100 4 '

где На - норма амортизационных отчислений по оборудованию.

Издержки на ремонт и обслуживание находим по выражению:

К-Н

Ипем=— (31)

рем 100 V /

где Нр - норма отчислений на ремонт и обслуживание оборудования, %.

Издержки на заработную плату обслуживающего персонала с начислениями определим по выражению:

Изп Тгод ' ^ ' ^П ' ^доп ' ^отч (32)

где Тгод - годовая трудоемкость работ, чел.ч.

Прочие затраты определяют укрупнено по выражению:

Ипр = (0,05 ... 0,1) ■ (Иа + Ирем + Изп) (33)

Приведенные затраты - это показатель сравнительной экономической эффективности капитальных вложений, применяемый при выборе лучшего из вариантов решения технических и хозяйственных задач.

Приведенные затраты найдем по выражению:

ПЗ = Свс + Ен ■ К (34)

где Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений Ен=0,15.

Расчет прибыли (условно-годовой экономии) от использования проектируемого варианта видеосветоловушки в системе мониторинга насекомых-вредителей:

Эг = (Ппроект - Пбаз) ' Цп - К + Дд (35)

где Ппроект - количество сохраненной продукции при использовании проектируемого варианта, кг;

Пбаз - количество сохраненной продукции при использовании базового варианта, кг;

К - разовая себестоимость применения видеосветоловушки в проектируемом варианте, руб;

Дд - дополнительный доход за счет снижения зараженности зерна побочными микроорганизмами. Достигает 1.. .5 % при рациональном использовании технических мероприятий, направленных на снижение зараженности;

Цп - стоимость продукции, руб/кг.

Ддоп = 0,03 ■ (Ппроект - Пбаз) ' Цп (36)

Количество сохраненной продукции определим по формуле:

Псохран = П " ^ ■ ^ (37)

В соответствии с литературными данными коэффициент, учитывающий получение товарной продукции с учетом потерь от насекомых вредителей принят равным 0,7. При проведении мониторинга этот коэффициент может быть принят равным 0,95.

Чистая прибыль - часть балансовой прибыли предприятия, остающаяся в его распоряжении после уплаты налогов, сборов, отчислений, обязательных платежей в бюджет.

ЧП = Эг - Нпр (38)

где Нпр - налог на прибыль, руб.

Нпр = Эг • (39)

где Ннал - норма налогообложения прибыли, %

Срок окупаемости капитальных вложений (инвестиций), необходимых для осуществления проекта определяется как отношение капитальных вложений к приросту годовой прибыли:

То = ЧП (40)

где К - капитальные вложения на реализацию проекта, руб.;

ЧП - чистая прибыль предприятия, руб.

Коэффициент экономической эффективности капитальных вложений определяется как отношение прироста прибыли к капитальным вложениям:

ЧП

Эо = ЧП (41)

Технико-экономические показатели с использованием видеосветоловушек проведен на засеваемых полях общей площадью 120 га Тюменской области за 2019 отчетный год.

Коэффициент эффективности капитальных вложений показывает рентабельности проекта. Проект является эффективным, если его коэффициент эффективности не меньше заданного норматива (Ен). Э0 = 14,4 > Ен = 0.15 Выполнение данного условия говорит о рентабельности проекта.

2.6.1. Определение годовой экономической эффективности от использования системы электрофизических методов и разработанных устройств защиты продукции от поедания грызунами.

Для оценки ущерба от грызунов необходимо иметь сведения по следующим параметрам:

1 - ежедневный пищевой рацион грызунов в весовых категориях;

2 - средняя стоимость продукции;

3 - плотность грызунов на единицу площади;

4 - годовая и сезонная динамика численности грызунов.

Целью пестконтроля является снижение численности сообщества животных вредителей на заданной территории известной площади. Годовая и сезонная динамика численности грызунов может быть определена из известного уравнения

дЫ = Ыо + В1+ пИм - У1- пЭм - пэф (42) где Ы0 - количество особей в момент времени t = 0;

ВI - количество приплода за сезон;

Общий экономический ущерб, наносимый крысами.

Эущер. Эпоед. + Эпорч. (43)

Эпоед. =ТП1-Ц-Ыср (44)

Эпорч. = ™2 • Ц • #ср (45)

где ш1 - масса продукции, поедаемая одним грызуном в единицу времени;

т2 - масса продукции, испорченной одним грызуном в единицу времени;

ц - стоимость единицы продукции;

Мср - среднее поголовье грызунов в популяции за заданный промежуток времени;

Определение прямого экономического ущерба от крыс.

1 Определим среднюю численность крыс на объекте.

^ср = п • 5 (46)

где п=2 - количество особей на 1 м2;

2 2

5=1152 м - общая площадь помещения, м .

Мср = 2 • 1152 = 2304крысы

Определим допустимую численность грызунов на предприятии

^'ср = п' • 5 (47)

где п '=0,5 - количество особей на 1 м2;

2 2

5=1152 м - общая площадь помещения, м .

М'ср = 0,5 • 1152 = 576 крыс

2 Определим численное соотношение крыс и свиней на ферме

N 2304 _ _ . . ,

— =-= 3,84 « 4 (48)

N 600 4 '

где N - численность крыс на объекте;

N"=600 голов - количество свиней на ферме.

Соотношение крыс и свиней составляет 4:1, т.е. на одну свинью приходится 4 крысы, а это значит, что 4% кормов на данном объекте ежедневно потребляются крысами.

Учитывая, что ежедневно крыса съедает до 59 г корма, средняя стоимость корма в зависимости от возраста животного, содержания и т.д. изменяется в пределах от 7,8 до 10,5 рублей за кг, определим по формуле 43 экономический ущерб от поедаемого грызунами корма, руб. Принимаем среднюю стоимость корма ц=9,15 руб/кг.

Эпоед. = 0,059 • 9,15 • 2304 = 1243,81 руб/сут

Определение косвенного экономического ущерба от грызунов.

Учитывая, что ежедневно крыса выделяет до 25 мл мочи, и своей мочей одна крыса в сутки может загрязнить до 350 г корма, определим экономический ущерб от порченного грызунами корма, руб.

Эпорч. = 0,350 • 9,15 • 2304 = 7378,56руб/сут

Общий экономический ущерб, наносимый крысами.

Эущер.сут = 1243,81 + 7378,56 = 8622,37 руб/сут

Эущергод = 8622,37 • 365 = 3147165руб/год

Экономический ущерб, наносимый крысами, свиноводческому комплексу составил 3147165 руб/год.

2.6.2. Определение годовой экономической эффективности системы электрофизических методов и электротехнических устройств защиты сельскохозяйственной продукции от поедания птицами.

Эксперимент проводился в течение 25 дней беспрерывной работы ЭОП. Секция ЭОП была установлена на защищаемом объекте за 3 дня до начала эксперимента, чтобы исключить испуг птицы новым объектом на месте их кормления. Количество птиц фиксировалось каждый день эксперимента в течение времени кормления на защищаемом объекте (2 часа) фото и видеосъемкой, результаты заносились в журнал эксперимента.

Проведение эксперимента показало, что существует некая зависимость между длительностью отсутствия голубей на защищаемом объекте и продолжительностью отпугивающих мероприятий.

В первые пять дней работы установки от кормления на объекте отказывается 18% от общего количества стаи. К этой группе относятся наиболее пугливые и осторожные особи. В последующие дни количество особей изменяется нелинейно. Случайно увеличение количества особей обусловлено появлением птиц, прилетевших на объект впервые. Стабильный эффект отпугивания наблюдается примерно через две недели ежедневной работы установки, количество особей в этот период уменьшилось на 75%.

Полученный график (рис. 15) описывает изменение количества птиц, от времени беспрерывной работы установки. Полученную зависимость описывает уравнение:

п2 = 0,78б1^ - 39,7331 + 559, 55 (49)

где п2 - установившиеся усредненное количество птицы

1 - количество дней беспрерывной работы отпугивающей установки.

600 500 гн--- 10 400 о и О | 300 и ш у § 200 100 П2 0 с о *. - -*-■♦ ■-.о 5 'VI ) о V.. о > * •.«

5 10 15 20 25 30 Количество дней

Рисунок 15 - Эффективность отпугивания ЭОП

Данное уравнение будет справедливо для периода проведения эксперимента (25 дней).

Подставив полученные экспериментальные данные в уравнение, определим коэффициент эффективности отпугивания для устройства на основе электронно-ионной технологии.

П=(471 -57)/471=87,9 % (50)

По результатам экспериментальных исследований эффективность отпугивания составила п=87,9%. Случайно увеличение количества особей обусловлено появлением птиц, прилетевших на объект впервые. Стабильный эффект отпугивания наблюдается примерно через две недели ежедневной работы установки, количество особей в этот период уменьшилось на 75%.

Основные результаты внедрения в производство, в учебный процесс и в проектно-технологическую практику представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Основные результаты внедрения

№ п/п Наименование Характеристика Организация, утвердившая документ

1 2 3 4

Научно-методическая база

1 Электрофизические методы защиты сельскохозяйственных культур от вредителей -грызунов Методические рекомендации Управление Роспотребнадзора по Тюменской области; Департамент агропромышленного комплекса Тюменской области

2 Создание и использование устройств защиты объектов АПК от вредителей (насекомые, грызуны, птицы) на основе электрофизического метода борьбы Методические рекомендации Управление Роспотребнадзора по Тюменской области; Департамент агропромышленного комплекса Тюменской области

1 2 3 4

Проектно-технологическая база

3 Методологические основы снижения эколого-эпидемиологических рисков от вредителей в условиях электрифицированного сельскохозяйственного производства Методические рекомендации ООО «ЗапСибХлеб-Исеть» ООО «Свинокомплекс Тюменский»

Учебный процесс

4 Электрофизические методы защиты сельскохозяйственных культур от вредителей -грызунов Методические рекомендации ГАУ Северного Зауралья

5 Создание и использование устройств защиты объектов АПК от вредителей (насекомые, грызуны, птицы) на основе электрофизического метода борьбы Методические рекомендации ГАУ Северного Зауралья

Апробация технологий

6 Методологические основы снижения эколого-эпидемиологических рисков от вредителей в условиях электрифицированного сельскохозяйственного производства Методические рекомендации ООО «ЗапСибХлеб-Исеть» ООО «Свинокомплекс Тюменский»

3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основными результатами выполненной диссертационной работы в виде научного доклада стало развитие теоретических и прикладных основ построения системы эффективной электрофизической защиты сельскохозяйственной продукции на объектах АПК. Работа носит завершенный характер и содержит все составляющие выполненных научных исследований с внедрением результатов в аграрную отрасль производства.

Разработаны методические рекомендации по снижению эколого-эпидемиологических рисков от синантропных вредителей в аграрной отрасли, одобрены и рекомендованы к практическому использованию Департаментом агропромышленного комплекса Тюменской области и Управлением Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Тюменской области.

Выводы:

1. Анализ современного состояния проблемы обеспечения безопасности сельскохозяйственных культур и сохранения урожая от вредителей в России и за рубежом позволил обосновать необходимость и своевременность создания методологических основ создания эффективной электрофизической защиты сельскохозяйственной продукции от поедания насекомыми, грызунами и птицами.

2. Полученные аналитические зависимости взаимосвязи основных параметров электротехнологических процессов при конструировании установок позволяют теоретически исследовать и создавать эффективные электротехнические устройства защиты сельскохозяйственной продукции от синантропных вредителей, насекомых, грызунов и птиц.

3. Предложенные методики экспериментальных исследований позволили выбрать основные конструктивные параметры устройств для борьбы с синантропными вредителями, насекомыми, грызунами и птицами. Разработанная методология оценки и выбора критериев эффективного использования электротехнологичеких процессов, позволили разработать инновационные электрофизичекие методы и электротехнические средства селективной борьбы с синантропными вредителями насекомыми, грызунами и птицами.

4. Разработанный информационно-программный комплекс для мониторинга и оценки эффективной электрофизической защиты растений от синантропных вредителей позволяет сократить сроки проведения защитных мероприятий, что приводит к увеличению урожайности на 122 кг с гектара [116, 117, 118].

5. Экономико-энергетическая оценка производства сельскохозяйственной продукции, на основе мониторинга определения численности и вида вредителей с использованием разработанных цифровых программ, показала, уменьшение затрат ТЭР (технико-экономические расходы) на 3-4% на 1 га, при общих затратах возделывания зерновых

культур 9-15%, что дает возможность перехода от стоимостных к энергетическим показателям и позволяет проводить энергоэкономическую оценку производства. Достоверность полученных результатов составляет 0,95 [10, 116, 118].

б. Теоретическое обоснование и практическое создание электрофизической защиты сельскохозяйственной продукции от поедания насекомыми, грызунами и птицами, позволили рекомендовать применение интегрированной селективной электрофизической защите продукции на объектах АПК Российской Федерации с использованием разработанных электротехнических средств.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Научные статьи:

1. Суринский, Д.О. Оценка рисков опасности человекомашинных систем / Д.О., Суринский, О. К. Никольский, Т. М. Халина, В. В. Фараносов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.

- 2025. - № 1(111). - С. 138-141. - 001 10.37670/2073-0853-2025-111-1-138141.

2. Суринский, Д.О. Контроль и управление энергопотреблением при защите объектов АПК от вредителей / Д.О. Суринский, С.И. Злобина, К.И. Филимонов // Научная жизнь. - 2024. - Т. 19, № 3(135). - С. 456-465.

Б01 10.35679/1991-9476-2024-19-3-456-465.

3. Определение энергетической эффективности на стадии проектирования систем защиты сельскохозяйственного производства от насекомых-вредителей / Д.О. Суринский, С.И. Злобина, А.И. Марандин, А.С. Никофоров // Научная жизнь. - 2024. - Т. 19, № 4 (136). - С. 625-632.

Б01 10.35679/1991-9476-2024-19-4-625-632.

4. Энергетический анализ в системе защитных мероприятий предприятий аграрного сектора / Д.О. Суринский, Е.А. Басуматорова, Т.А. Широбокова, А.С. Никофоров // Научная жизнь. - 2024. - Т. 19, № 4(136). -С. 633-641.

Б01 10.35679/1991-9476-2024-19-4-633-641.

5. Энергосбережение в системах защиты объектов АПК от вредителей как средство достижения продовольственной безопасности / Д.О. Суринский, Е.А. Басуматорова, О.В. Чурсин, С.В. Знаменщиков // Научная жизнь. - 2024. - Т. 19, № 4(136). - С. 642-650.

Б01 10.35679/1991-9476-2024-19-4-642-650.

6. Энергообеспечение агропромышленного производства как инструмент надежной защиты от синантропных птиц / Д.О. Суринский, М.В. Сорокина, Е В. Усков [и др.] // Научная жизнь. - 2024. - Т. 19, № 5(137).

- С. 789-796.

Б01 10.35679/1991-9476-2024-19-5-789-796.

7. Управление эпидемиологической безопасностью на предприятиях агропромышленного комплекса / Д.О. Суринский, Н.В. Сашина, К.И. Филимонов, С.В. Знаменщиков // Научная жизнь. - 2024. - Т. 19, № 5(137). - С. 797-804.

Б01 10.35679/1991-9476-2024-19-5-797-804.

8. Прогрессивный подход к выбору энергетического оборудования для защиты предприятий АПК от синантропных птиц / Д.О. Суринский, Е.А. Басуматорова, О.В. Чурсин, С.В. Знаменщиков // Научная жизнь. - 2024.

- Т. 19, № 5(137). - С. 805-812.

Б01 10.35679/1991-9476-2024-19-5-805-812.

9. Многокритериальная оценка антропогенного риска опасности электроустановок на основе имитационного моделирования / О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, Е.В. Усков // АгроЭкоИнфо.

- 2024. - № 1(61).

Б01 10.51419/202141105.

10. Суринский, Д.О. Автоматизация процесса электродератизации на объектах АПК / Д.О. Суринский, И.А. Щинников // Сельский механизатор. - 2024. - № 3. - С. 22-24.

Б01 10.47336/0131-7393-2024-3-22-23-24.

11. Методика повышения энергоэффективности при защите от вредителей / Л.В. Куликова, К.И. Филимонов, Д.О. Суринский, Е.А. Басуматорова // Сельский механизатор. - 2024. - № 3. - С. 25-27.

Б01 10.47336/0131-7393-2024-3-25-26-27.

12. Модель многокритериальной оценки и управления антропогенными рисками опасности электроустановок в человеко-машинной системе / О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, Е.А. Басуматорова // Сельский механизатор. - 2024. - № 3. - С. 35-37.

Б01 10.47336/0131-7393-2024-3-35-36-37.

13. Вероятностная модель системы антропогенной электробезопасности / О.К. Никольский, Л.В. Куликова, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2024. - № 6(236). - С. 61-67.

Б01 10.53083/1996-4277-2024-236-6-61-67.

14. Многокритериальная оценка антропогенного риска опасности электроустановок на основе имитационного моделирования / О. К. Никольский, Л.В. Куликова, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2024. -№ 1(363). - С. 158-164.

Б01 10.33979/2073-7408-2024-363-1-158-164.

15. Никольский О.К., Фараносов В.В., Суринский Д.О., Усков Е.В. Методы анализа безопасности электроустановок в человекомашинных системах// АгроЭкоИнфо. - 2024. - № 1.

Б01 10.51419/202141104.

16. Никольский О.К., Фараносов В.В., Суринский Д.О., Усков Е.В. Имитационное моделирование и методы определения пожарной безопасности электроустановок на объектах АПК// АгроЭкоИнфо. - 2024. -№ 1.

Б01 10.51419/202141102.

17. Никольский, О.К. Распознавание порядка антропогенных рисков электроустановок в аграрной отрасли / О.К. Никольский, Д.О. Суринский, В.В. Фараносов // Агропродовольственная политика России. - 2023. - № 4(107). - С. 27-32.

Б01 10.35524/2227-0280_2023_04_27.

18. Никольский, О.К. Концепция и основы гибридного метода прогнозирования опасности электроустановок/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, Е.А. Басуматорова// Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 3 (101). С. 207-212.

19. Никольский, О.К. Концепция приемлемого риска в области техногенной безопасности / О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, Н.И. Смолин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2023. - № 4(102). - С. 194-199.

20. Фараносов, В.В. Многокритериальное управление антропогенными рисками опасности электроустановок/ В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, О.К. Никольский// АгроЭкоИнфо. 2023. № 2 (56).

001: 10.51419/202132213

21. Никольский, О.К. Модель принятия решений на основе идентификации опасных ситуаций в электроустановках/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 2023. № 2 (56).

Б01: 10.51419/202132212

22. Никольский, О.К. Диагностирование модели антропогенных рисков электроустановок на основе статистического прогнозирования/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 023. № 2 (56).

Б01: 10.51419/202132234

23. Суринский, Д.О. Потери электроэнергии на подстанциях электрических сетей/ Суринский Д.О., Истомин Е.С.// АгроЭкоИнфо. 2023. № 2 (56).

Б01: 10.51419/202132253

24. Суринский, Д.О. Применение экспертных систем в задачах моделирования и оценки защитных мероприятий от вредителей (насекомые, грызуны, птицы) на объектах АПК/ Д.О. Суринский, Л.В. Куликова, К.И. Филимонов // АгроЭкоИнфо. 2023. № 2 (56).

Б01: 10.51419/202132243

25. Никольский, О.К. Принципы построения системы поддержки принятия решений при управлении рисками электроустановок/ О.К.

Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, Е.С. Истомин// АгроЭкоИнфо. 2023. № 2 (56). 001: 10.51419/202132235

26. Никольский, О.К. Диагностирование модели антропогенных рисков электроустановок на основе статистического прогнозирования. Сообщение 1/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 2023. № 3 (57).

Б01: 10.51419/202133329

27. Никольский, О.К. Концептуальные основы имитационного моделирования антропогенных процессов при эксплуатации электроустановок/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, Н.И. Смолин// АгроЭкоИнфо. 2023. № 3 (57).

Б01: 10.51419/202133310

28. Никольский, О.К. Математические модели многокритериальной оптимизации рисков электроустановок/ О.К. Никольский, Т.М. Халина, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 2023. № 3 (57).

Б01: 10.51419/202133317

29. Никольский, О.К. Метод оценки и прогнозирования остаточного ресурса электроустановок в человеко-машинных системах/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, Н.И. Смолин// АгроЭкоИнфо. 2023. № 3 (57).

Б01: 10.51419/202133318

30. Никольский, О.К. Модели комплексной оценки антропогенной безопасности труда в человекомашинных системах/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 2023. № 3 (57).

Б01: 10.51419/202133330

31. Никольский, О.К. Основы стратегии повышения антропогенной безопасности и оптимизации рисков электроустановок в сельском хозяйстве/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 2023. № 3 (57).

Б01: 10.51419/202133331

32. Никольский, О.К. Антропогенные риски электроустановок с учетом концепции стоимости человеческой жизни / О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский, К.И. Филимонов // АгроЭкоИнфо. - 2023. - № 4(58).

Б01: 10.51419/202134408

33. Басуматорова, Е.А. Концепция проектирования системы принятия решений для оценки антропогенного риска опасности сельскохозяйственных установок/ Е.А. Басуматорова, Д.О. Суринский, О.К. Никольский, В.В. Фараносов// Научно-технический вестник Поволжья. 2023. № 4. С. 116-119.

34. Куликова, Л.В. Энергетический анализ производства продукции растениеводства/ Л.В. Куликова, Д.О. Суринский// Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 4 (96). С. 176-179.

35. Щинников, И.А. Разработка электродератизатора комбинированного действия/ И.А. Щинников, Д.О. Суринский// Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 6 (98). С. 133-136.

36. Суринский, Д.О. Методика расчета энергосберегающих мероприятий при защите объектов АПК от вредителей/ Д.О. Суринский, К.А. Карнаухов// АгроЭкоИнфо. 2022. № 3 (51).

DOI: 10.51419/202123305

37. Никольский, О.К. Контроль и предотвращение пожаров от токов утечки в электроустановках производственного объекта/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 2022. № 5 (53).

DOI: 10.51419/202125538

38. Щинников, И.А. Обоснование необходимости систематизации борьбы с вредителями на объектах АПК/ И.А. Щинников, С.А. Токарев, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 2022. № S5-1.

DOI: 10.51419/20212S1107

39. Никольский, О.К. Сценарная модель оценки и прогнозирования рисков опасности электроустановок на основе анализа человеко-машинной системы/ О.К. Никольский, В.В. Фараносов, Д.О. Суринский// АгроЭкоИнфо. 2022. № S5-1.

DOI: 10.51419/20212S1103

40. Шлионская, Ю.Д. Имитационная модель функционирования человеко-машинной системы и показатели её эффективности/ Ю.Д. Шлионская, В.В. Фараносов, Д.О.Суринский// АгроЭкоИнфо. 2022. № S5-1.

DOI: 10.51419/20212S1106

41. Surinskiy, D.O. PREFACE/ D.O. Surinskiy et al// В сборнике: Journal of Physics: Conference Series. Сер. «Intelligent Information Technology and Mathematical Modeling». 2021, IITMM 2021- Preface - 2021. С. 011001.

DOI: 10.1088/1742-6596/2131/1/011001

42. Surinsky, D. Application loader in the rw. ring platform/ S. Medvedev, V. Terleev, V. Kashintseva, D. Surinsky// В сборнике: Journal of Physics: Conference Series. 2021. С. 022105.

DOI: 10.1088/1742-6596/2131/2/022105

43. Surinsky, D.O. Modeling of led luminaires with optimal temperature operation of leds/ T.A. Shirobokova, D.O. Surinsky, S.V. Egorov// В сборнике: Journal of Physics: Conference Series. Сер. «Intelligent Information Technology and Mathematical Modeling 2021», IITMM 2021- Mathematical Modeling and Computational Methods in Problems of Electromagnetism, Electronics and Physics of Welding 2021. С. 052093.

DOI: 10.1088/1742-6596/2131/5/052093

44. Surinsky, D. Physical modeling of water-retention capacity of soils/ K. Moiseev, V. Terleev, T. Turutina, D. Surinsky //В сборнике: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Сер. «Fundamental and Applied Scientific Research in the Development of Agriculture in the Far East, AFE 2021 -Papers» 2021. С. 022007.

DOI: 10.1088/1755-1315/937/2/022007

45. Суринский, Д.О. Результаты экспериментальных исследований отпугивания синантропных птиц на объектах АПК/ И.В. Савчук, Д.О. Суринский, О.В. Чурсин//Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 1 (87). С. 181-184.

46. Егоров, С.В. Ультразвуковое устройство для отпугивания грызунов/ С.В. Егоров, И.В. Савчук, Д.О. Суринский// Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 5 (91). С. 117-121.

47. Суринский, Д.О. Теоретические аспекты расчета основных конструктивных параметров электроотпугивателя птиц/ Д.О. Суринский, И.В. Савчук, О.В. Чурсин// АгроЭкоИнфо. 2021. № 5 (47).

DOI: 10.51419/20215508

48. Суринский, Д.О. Технико-экономическая эффективность использования энергосберегающего светодиодного электрооптического преобразователя ЭСЭП для мониторинга насекомых-вредителей/ Д.О. Суринский, А.И. Марандин// АгроЭкоИнфо. 2021. № 5 (47).

DOI: 10.51419/20215509

49. Суринский, Д.О. Исследование способов борьбы с грызунами и анализ существующих устройств, сконструированных на основе электрофизического метода борьбы/ Д.О. Суринский, С.В. Егоров, И.А. Щинников// АгроЭкоИнфо. 2021. № 6 (48).

DOI: 10.51419/202166105

50. Широбокова, Т.А. Моделирование светодиодных светильников с оптимальным температурным режимом работы светодиодов/ Т.А. Широбокова, Д.О. Суринский, С.В. Егоров// АгроЭкоИнфо. 2021. № S7.

DOI: 10.51419/20217006

51. Суринский, Д.О. Тенденции развития направления электродератизации/ Д.О. Суринский, И.А. Щинников// АгроЭкоИнфо. 2021. № S7.

DOI: 10.51419/20217002

52. Суринский, Д.О. Методика расчета основных геометрических параметров светоловушки/ Д.О. Суринский, И.В. Савчук, А.Г. Возмилов// Агропродовольственная политика России. 2021. № 3. С. 36-40.

53. Суринский, Д.О. Обоснование применения электрофизического метода для мониторинга численности и фазы развития насекомых-вредителей овощных культур/ Д.О. Суринский, И.В. Савчук, Т.А. Широбокова// Агропродовольственная политика России. 2021. № 4. С. 29-32.

54. Возмилов, А.Г. Очистка вытяжного воздуха в промышленном птицеводстве/ А.Г. Возмилов, Д.О. Суринский, А.А. Лисов, С.А. Панишев,

A.М. Шухов// АПК России. 2021. Т. 28. № 4. С. 466-471.

55. Савчук, И.В. Использование электрооптических устройств для защиты сельскохозяйственных культур/ И.В. Савчук, Е.А. Басуматорова, Д.О. Суринский, Ю.Н. Большаков// Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 6 (86). С. 149-152.

56. Surinskij, D. Calculation of crop production using integrated plant protection against pests/ I. Savchuk, A. Marandin, D. Surinskij// В сборнике: E3S Web of Conferences. Topical Problems of Green Architecture, Civil and Environmental Engineering, TPACEE 2019. 2020. С. 06008.

DOI: 10.1051/e3sconf/202016406008