Search academic texts

Registration Number

0820U100447, PhD dissertation

Title

Information and measuring system for monitoring the sanitary condition of trees plants

Author

Toptun Anna ,

popup.head Bondarenko Yuliia
popup.opponent Koshovyi Mykola
popup.opponent Brovarets Oleksandr
popup.review Holub Serhii
popup.review Trembovetska Ruslana

Status

Доктор філософії, 152, Автоматизація та приладобудування. Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка

Date

27-11-2020

Description

В дисертаційному дослідженні вирішується важлива науково-практична задача підвищення точності та надійності визначення санітарного стану масивів деревних насаджень шляхом упровадження методичного, математичного, метрологічно-інструментального та апаратно-програмного забезпечення, що в цілому представляє собою інформаційно-вимірювальну систему дистанційного моніторингу. В роботі проведено аналіз: негативних факторів впливу; існуючих методів визначення санітарного стану деревних насаджень; найпоширеніших програмно-апаратних засобів математичного моделювання поведінки і динаміки розвитку рослинних екосистем. Удосконалено існуючий та розроблено новий метод для проведення дистанційного моніторингу санітарного стану деревних насаджень. Для цього, було уточнено та вдосконалено методики визначення показників рН та солоності ґрунту та вперше застосовано їх з метою визначення цих показників в зоні кореневого живлення дерева; уточнено та вдосконалено експрес-методики визначення цукру та рН та вперше застосовано для експрес-визначення якісних показників деревного соку (сахаристості, водневого показника рН та в’язкості). Методом багатофакторного планування експерименту побудовано математичні регресійні моделі, які описують залежності показників якості деревного соку від зовнішніх кліматичних факторів та розраховано статистичні характеристики цих моделей. Для застосовування в системі підтримки прийняття рішень інформаційно-вимірювальної системи дистанційного моніторингу санітарного стану деревних насаджень складено динамічну модель, яка дозволяє високоточно (відносна похибка не перевищила 4%) визначати санітарний стан дерев. Вперше запропоновано математичну модель, на основі якої складено алгоритм зонування деревних насаджень за категоріями їх санітарного стану, що дозволяє проведення більш точного та інформативного моніторингу стану насаджень. Складено загальний алгоритм проведення моніторингу санітарного стану деревних насаджень на базі розробленого експериментально-методичного та математичного забезпечення. Запропоновано конструкцію та технологічну послідовність виготовлення мікросенсору для визначення показників якості деревного соку (кислотність, сахаристість та в’язкість), яка відповідає основним вимогам надійності, дешевизни, простоти та не веде до фізичного пошкодження дерев. Також визначено вимоги до конструкції інформаційно-вимірювальної системи моніторингу санітарного стану деревних насаджень; складено структурну та функціональну схеми, на основі яких створено модельний зразок такої інформаційно-вимірювальної системи, а також розроблено програмне забезпечення для автоматизації процесу моніторингу, що дозволило зменшити вплив оператора на процес моніторингу та реалізувати віддалений моніторинг та прогнозування санітарного стану деревних насаджень. Наведено результати експериментального випробовування розробленої інформаційно-вимірювальної системи моніторингу та здійснено порівняння цих результатів з даними математичного моделювання та результатами, отриманими альтернативними методами дослідження (наприклад, методом візуального спостереження). Представлено наочні результати моніторингу досліджуваної ділянки (на прикладі парку «Спортивний», м. Черкаси) та наведено результати зонування дерев за категоріями санітарного стану. Приведено результати розрахунку точності, надійності (вірогідності отримання коректних даних приладом управління) та швидкодії передачі/прийому інформації з вимірювальних датчиків приладом управління для різних досліджуваних ділянок. Отримано графіки залежності цих параметрів від зміни положення оператора з пристроєм управління відносно датчиків, а також від терміну експлуатації вимірювальних датчиків та щільності деревних насаджень. Основні положення дисертації впроваджено у навчальний процес кафедри приладобудування, мехатроніки та компʼютеризованих технологій Черкаського державного технологічного університету з дисциплін «Методи підвищення метрологічних характеристик приладів контролю та визначення складу речовин», «Технічні засоби для дослідження впливу кліматичних факторів», «Інтелектуальні технології вимірювання», «Автоматизовані інформаційно-вимірювальні системи».