Registration Number
0826U003412, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
29-08-2026
popup.evolution
.
Title
Substantiation of the parameters of a technical complex for flax harvesting using an unmanned aerial vehicle for agromonitoring
Author
Oleksandr O. Yaheliuk,
popup.head Volodymyr Didukh
popup.head Oleksii S. Prykhodko
popup.opponent Olena O. Nalobina
popup.opponent Natalya P. Lyalina
popup.review Mykola M. Tolstushko
popup.review Serhii F. Yukhymchuk
popup.rada
Lutsk National Technical University
Description
Дисертаційна робота присвячена обґрунтуванню параметрів технічного комплексу для збирання льону на основі даних дистанційного агромоніторингу, отриманих із використанням безпілотного літального апарата (БПЛА), аерофотозйомки та автоматизованого аналізу зображень. Вирішено наукове завдання використання просторово розподілених характеристик стеблостою льону як інженерної інформації для обгрунтування конструктивно-технологічних параметрів і режимів роботи льонозбиральних машин. Актуальність дослідження зумовлена складністю механізованого збирання льону як луб’яної культури. Це стосується як льону олійного, так і льону-довгунця, оскільки їх стебла довгі, гнучкі, схильні до сплутування, а стеблостій часто неоднорідний. У сучасній практиці параметри технічного комплексу для збирання льону здебільшого встановлюють за усередненими нормативами або досвідом оператора, що не завжди враховує реальний стан стеблостою в межах поля. Використання БПЛА у поєднанні з аерофотозйомкою та методами автоматизованого аналізу зображень дає змогу отримувати детальну інформацію про параметри стеблостою й формувати цифровий портрет поля. Такі дані можуть бути використані для обґрунтування параметрів та режимів роботи льонозбиральних машин. Особливе значення мають довжина стебел, густота стеблостою, ступінь стиглості, фізико-механічні властивості стебел льону та просторовий розподіл цих параметрів. Саме вони визначають умови роботи льонозбиральних машин, зокрема льонобрального апарата, подільника, підбирача та інших робочих органів технічного комплексу. Метою дослідження є обґрунтування параметрів технічного комплексу для збирання льону на основі використання просторово розподілених характеристик стеблостою, отриманих за результатами дистанційного агромоніторингу стеблостою із застосуванням БПЛА та методів автоматизованого аналізу зображень. Методологічну основу роботи становлять теоретична механіка, теорія механізмів і машин, математичне моделювання, метод приведеної маси, факторний експеримент, регресійний аналіз і математична статистика. Експериментальні дослідження виконано в польових умовах із застосуванням БПЛА, аерофотозйомки, динамометричних вимірювань, цифрового аналізу зображень, вегетаційних індексів і машинного навчання. Наукова новизна полягає в розробленні науково-методичного підходу до обґрунтування параметрів технічного комплексу за просторово розподіленими характеристиками стеблостою. Вперше встановлено закономірності неоднорідності довжини стебел, густоти стеблостою на основі БПЛА-аерофотозйомки й автоматизованого аналізу зображень, що дало змогу розглядати стеблостій як стохастичний потік біомаси. Розроблено модель прогнозування довжини стебел льону за RGB-аерофотознімками із застосуванням ResNet-50 і CatBoost. Отримано математичну модель сили опору підведення стебел до бральних рівчаків як функції висоти встановлення брального апарата, довжини стебел і густоти стеблостою. Удосконалено аналітичну модель взаємодії подільника зі стеблостоєм через урахування приведеної маси стебла, коефіцієнта міжстеблового зчеплення та приведеної лінійної маси стеблостою. Практичне значення результатів полягає в удосконаленні конструкції подільника льонобрального апарата, розробленні методики дистанційного агромоніторингу стеблостою, алгоритму автоматизованого аналізу аерофотознімків і програмного інструменту для оцінювання стану посіву. Отримані залежності сили опору підведення стебел можуть бути використані під час проєктування та модернізування робочих органів льонозбиральних машин.
Проаналізовано сучасні технології та технічні засоби механізованого збирання льону олійного й льону-довгунця. Показано, що просторова неоднорідність стеблостою за довжиною стебел і густотою може сягати 67 % і є однією з головних причин нестабільної роботи збиральної техніки. Стеблостій описано як стохастичний потік біомаси з просторово мінливими характеристиками. Методом приведеної маси встановлено, що зі збільшенням густоти від 1200 до 2400 шт./м² і швидкості руху від 1,0 до 2,5 м/с приведена лінійна маса стеблостою зростає у 3,5 раза. Це дало змогу обґрунтувати тяговий опір подільника та параметри робочих органів. Конструкцію подільника вдосконалено паралелограмним механізмом кріплення. Ключовим результатом є методика дистанційного агромоніторингу льону на основі БПЛА-аерофотозйомки та машинного навчання. Вона дає змогу формувати цифровий портрет поля як набір ознак, вилучених зі знімків мережею ResNet-50. Побудовано модель прогнозування довжини стебел (ResNet-50 + CatBoost) з точністю R² ≈ 0,76 та похибкою MAE ≈ 4,31 см. Методом математичного планування експерименту отримано модель сили опору підведення стебел до бральних рівчаків: зі зростанням густоти від 1200 до 2400 шт./м² опір зростає на 10–13 Н, а раціональна висота встановлення брального апарата становить 28–30 см. Практичні результати втілено у програмному інструменті для оброблення аерофотознімків, методиці оцінювання стеблостою, двох патентах на корисну модель і впроваджено в навчання.
Registration Date
2026-07-13
popup.nrat_date
2026-07-13 / 2026-08-31
