Установка вертикально-дифференцированного учета потоков СО в системе "почва-растение-атмосфера" Российский патент 2025 года по МПК A01G7/00 A01G31/02 

Описание патента на изобретение RU2834050C1

Изобретение относится к перспективным технологиям сельского хозяйства, расширяющем представление о процессе дыхания почвы и растений как о важном ключевом экосистемном, сложном биологическом явлении, а также позволяет изучать активность почвенных микроорганизмов при изменении внешних факторов.

Важность исследования дифференцированного углеродного питания растений заключается в существующей недооценке роли поглощения углекислого газа корнями растений. Существует ряд исследований, свидетельствующих об эффективности использовании углекислого газа с поливной водой в производстве сельскохозяйственных растений, в частности овощных культур [Ильин, С.Н. Применение углекислого газа в качестве подкормки в защищенном грунте / С.Н. Ильин, М.П. Таханов, Ю.А. Фальчевская // Вестник ИрГСХА. - 2017. - №80. - С. 88-91. - EDN ZFHROB]. Но эффект объясняется не прямым поглощением СО2 корнями, а опосредованным действием - улучшением усвоения минеральных элементов питания растений, посредством повышения их доступности за счет образовавшейся в почве из СО2 и Н2О угольной кислоты.

В тоже время работами советских ученных с использованием методов радиоизотопного анализа было установлено, что растения способны поглощать диоксид углерода через корни [Курсанов А.Л. Использование в СССР радиоактивных изотопов в биологии и сельском хозяйстве // Доклады советской делегации на международной конференции по мирному использованию атомной энергии в г. Женева «Применение изотопов в технике, биологии и сельском хозяйстве. Москва. Издательство академии наук СССР. 1955. С.273-287]. Имеются еще более ранние данные, подтверждающие данный эффект [Breazeale J.F. The Absorbtion of Carbon by the Roots of Plants. J. of Agreeculture Research, vol. XXVI, No 7, Nov.17, 1923.]. Проведенный на гидропонной установке эксперимент выявил способность растений к фотосинтезу и активному росту в условиях полного перехода на питание углерода через корневую систему [Покровский С.Г., Корневое углеродное питание растений - как возможный источник ошибок радиоуглеродного датирования // Актуальные проблемы современной науки. 2006. №6 (32). С. 214-217.]. Данные о корневом поглощении углекислого газа имеются и в более современной литературе [Муравин Э.А. Агрохимия. - М.: КолосС, 2004 - 384 с.].

Имеющиеся результаты исследований не нашли своего применения на практике, в связи с чем отсутствуют комплексные технологии использования диоксида углерода в качестве полноценного элемента корневого питания растений. В связи с этим же имеющийся инструментарий по определению корневого углеродного питания носит характер точечных определений для установления самого факта корневого поглощения, и не позволяет производить долгосрочные исследования и моделировать эксперименты в условиях, приближенных к естественным.

В настоящее время существуют способы и оборудование, используемые для определения эмиссии СО2, в том числе газоаналитические. При этом зарегистрированных средств, определяющих объем диоксида углерода, поглощённого корневой системой растений, не существует.

Известно техническое решение ООО «НССиС», производящего селекционный фитотрон [https://www.nsss-russia.ru/2021/11/12/selektsionnyj-fitotoron/]. Авторы предлагают использовать адаптированные селекционные фитотроны для оценки поглощения СО2 элементами разных экосистем (леса, болота, луга, поля и др.), моделируя в камерах проявление лимитирующих факторов. При этом установкой не предусмотрено проведение дифференцированного учета поглощения диоксида углерода корневой системой.

Наиболее близким к заявляемой установке является патент на изобретение RU2804124 [Занилов А.Х., Дударов З.И., Адаев Н.Л., Бахов М.Т., Машуков И.А. Устройство для учёта СО2 в системе почва-растение-атмосфера. Патент на изобретение RU 2804124 C1, 26.09.2023]. Авторы предлагают газоаналитическую измерительную систему для исследования закономерностей потоком СО2 между основными компонентами агроэкосистемы в замкнутом биоцикле «почва-растение-атмосфера» для учета общего баланса СО2. Устройство позволяет в режиме реального времени исследовать динамику эмиссии СО2, а также провести оценку влияния агрохимикатов и удобрений на углеродсеквестрирующую способность растений и почвы.

Недостатком данного устройства является то, что оно состоит из однокамерной системы и не предусматривает возможность проведения независимого анализа процессов, протекающих в корневой и листовой частях растений для исследования по отдельности вклада корневого и листового углеродного питания растений.

Задача изобретения - разработка двухкамерной установки учета эмиссии СО2 в замкнутом биоцикле «почва-растение-атмосфера» для исследования и анализа вклада корневого и листового углеродного питания в общем жизненном цикле растений.

Для получения данных по влиянию корневого углеродного питания растений на их развитие заложен модельный эксперимент с саженцами павловнии, наземная и подземная части которых были герметично изолированы друг от друга. Изменение концентрации СО2 наблюдалось в двух камерах дифференцировано. Предварительно были проведены замеры площади листьев для оценки типа углеродного питания на изменение их площади. Изначально в верхней и нижней камерах концентрация СО2 составляла 800 ppm и 3035 ppm, соответственно.

Установлено, что в течение 12 часов в верхней камере происходит поглощение СО2 до показателя 140 ppm, концентрация которого в последующие 2 суток существенно не меняется и не выходит за пределы 120-140 ppm.

В то же время в нижней камере отмечается интенсивный спад концентрации СО2 с момента прекращения поглощения диоксида углерода листьями и за первые сутки концентрация углекислого газа падает с 3035 до 2403 ppm. В последующие 24 часа поглощение менее интенсивно до 1738 ppm, тем не менее, это служит фактом потребления углекислого газа непосредственно корневой системой растений.

Корневое углеродное питание сопровождается ростом растений, что выражено в увеличении площади листовой поверхности павловнии на 21,3%.

Предлагаемая установка позволяет создавать модель трансформации СО2 в системе «почва-растение-атмосфера» на продолжительный период, включая возможность получения данных за полный цикл развития сельскохозяйственных культур.

На фиг. 1. представлена «Установка вертикально-дифференцированного учета потоков СО2 в системе «почва-растение-атмосфера».

Установка, состоящая из верхней (листовой) камеры 1 и нижней (корневой) камеры 2, создана из монолитного прозрачного поликарбоната. Нижняя камера привязана к металлической рамке 3, являющейся основанием и армирующим каркасом, к которой прикреплены регулируемые по высоте опорные ножки 4 с пластиковыми подпятниками. Камеры 1 и 2 разделены между собой перегородкой 5 с вырезами для установки лотков 6 с почвой для выращивания растений. Перегородка 5 изолирует по периметру и препятствует поступлению газообразной фазы из одной камеры в другую. Между перегородкой 5 и лотками 6 устанавливаются уплотнительные силиконовые прокладки 7 толщиной 1 мм, после чего крыльчатыми гайками 8 лотки плотно прижимаются к перегородке 5 для предотвращения утечки воздушной массы. В лотках 6 на боковых гранях имеются отверстия диаметром 1 мм, позволяющие беспрепятственно попадать почвенным газам в нижнюю камеру и обратно. Во время эксперимента для разделения процессов корневого и листового углеродного питания в биоцикле «почва-растение-атмосфера» после появления всходов поверхность почвы в лотках покрывается нейтральным для растений и почвы жидким латексом, препятствующим проникновению почвенного воздуха в верхнюю камеру и/или наоборот атмосферных газов верхней камеры в почву.

По бокам нижней камеры установлены дополнительные боксы 9 и 10. Правый дополнительный бокс 9 разделен на три части - электрический блок 11, герметичный компрессорный блок 12 нижней камеры и герметичный компрессорный блок 13 верхней камеры. Над компрессорными блоками 12 и 13 имеется ниша 14, на основании которой закреплены держатели 15 для установки и фиксации ловушки 16 нижней камеры и ловушки 17 верхней камеры.

Для поддержания светового режима роста растений во внутренней части верхней грани 18 верхней камеры 1 установлены две планки специализированной фитолампы 19 с длиной волн красного спектра 630-670 нм и синего спектра - 420-460 нм, которые включаются и отключаются тумблером 20 на лицевой стороне электрического блока 11. Общая мощность фитоламп 15 Вт с фотосинтетическим фотонным потоком 22,5 мкмоль/с. Источник тока 21 для фитоламп размещен внутри электрического блока 11, который коннектором 22 и кабелем 23 в гофрированной изоляции соединен с фитолампами.

Перемешивание и имитирование воздушного потока в верхней камере осуществляется модулятором ветра (вентилятор) 24, который установлен с внутренней стороны правой вертикальной грани 25 верхней камеры 1, соединенный кабелем в гофрированной изоляции 26 через коннектор 27 с 12В/3А источником постоянного тока 28, установленный внутри электрического блока 11. Функции перемешивания воздушной массы в нижней камере 2 выполняет вентилятор 29, установленный на задней вертикальной грани 30 нижней камеры 2. Питание вентилятора 29 осуществляется также источником постоянного тока 28. Включение/отключение вентиляторов 24 и 29 производится переключением в нужное положение соответственно тумблеров 30 и 31 на лицевой стороне электрического блока 11.

При проведении модельных экспериментов внутри камер может происходить рост концентрации СО2 и влажности воздуха, превышающие регистрационные возможности сенсора учета объемной влажности и критические значения для роста растений СО2. Данная проблема решается извлечением избыточного углекислого газа и влаги путем принудительной продувки через ловушки 16 и 17 с абсорбирующим раствором 32 с использованием компрессорных блоков 12 и 13 с микрокомпрессорами 33 и 34 нижней и верхней камеры соответственно, которые также выполняют роль подачи воздуха с естественным содержанием кислорода в камеры 1 и 2 с привлечением полимерных механических клапанов 35 и 36, интегрированных на боковых гранях компрессорных блоков. Для этого микрокомпрессор нижней камеры 33 приводится в рабочее состояние тумблером 37 на лицевой стороне электрического блока 11 переключением в положение 2 (вниз), после чего с помощью прозрачной силиконовой гибкой трубки 38 с внутренним диаметром 6 мм и латунного тройника 39 направляется воздушная масса из компрессорного блока 12 к электромеханическому клапану 40, размещенный в нижней части установки и приводящий в рабочее состояние тем же тумблером 37, т.е. электромагнитные клапана, используемые в установке для манипуляции потоками воздушной массы по умолчанию имеют состояние «нормально закрытые», которые при подаче электрического тока открывают проходное сечение. После подачи электричества электромагнитный клапан 40 направляет воздушную массу через трубку 41 в ловушку 16 с абсорбирующим раствором 32 для улавливания СО2. Крышка ловушки сделана таким образом, что воздушная масса с избытком СО2 через стеклянный стержень 42 попадает в абсорбирующий состав, после чего «очищенная» воздушная масса через выходное отверстие 43 крышки ловушки, трубку 44 и врезной штуцер 45, попадает в нижнюю камеру. Далее после перемешивания, воздушная масса нижней камеры 2 попадает в компрессорный блок 12 через отверстие диаметром 10 мм между камерами. Таким способом происходит циркулирование воздушной массы нижней камеры 2 через ловушку 16. При переводе тумблера 37 в положение 1 (вверх), запускается микрокомпрессор 33, одновременно подается электрический ток и открывается электромагнитный клапан 46, после чего, переводя механический клапан 35 в положение «открыто», микрокомпрессор 33 через трубку 47 и врезной штуцер 48 производит подачу и циркулирование воздуха с естественным содержанием кислорода в нижнюю камеру.

Переводом тумблера 49 в положение 2 (вниз) на лицевой стороне электрического блока запускается микрокомпрессор 34, установленный в верхнем компрессорном блоке 13, одновременно с подачей электрического тока открывается электромагнитный клапан 50, размещенный также, как и остальные клапана в нижней части установки. Затем через трубку 51 и тройник 52, далее после электромагнитного клапана 50 через трубку 53 и стеклянный стержень 54 воздушная масса верхней камеры 1 с избыточным содержанием углекислого газа отчищается абсорбирующим раствором 32 ловушки 17 верхней камеры, после чего через выходное отверстие 55 крышки ловушки, трубку 56 и врезной угловой штуцер 57 поступает в верхнюю камеру 1. После перемешивания с воздушной массой камеры через угловой врезной штуцер 58, трубки 59 и врезной прямой штуцер 60 попадает в компрессорный блок 13. Механический клапан 36 в положении «открыто», тумблер 49 в состоянии 1 (вверх), включением электромагнитного клапана 61 тем же положением тумблера 49 в положении 1, потоком воздушной массы через трубку 62 и врезной угловой штуцер 63 происходит подача воздуха с естественным содержанием кислорода в верхнюю камеру 1, после перемешивания с воздушной массой камеры, также как и в случае улавливания через угловой врезной штуцер 58, трубку 59 и прямой врезной штуцер 60 попадает в компрессорный блок 13.

Питание электромагнитных клапанов осуществляется источником постоянного тока 64 с характеристиками 12В/1А, который установлен внутри электрического блока 11. Микрокомпрессоры подключаемые через общий встраиваемый разъем 65 стандарта IEC-320-С14 работают от сети переменного тока 220В/50Гц.

После принудительного извлечения избыточного углекислого газа и продувки камер запускается следующая итерация контроля и учета параметров. В случае введения баланса СО2 в биоцикле «почва-растение-атмосфера» суммарная концентрация углекислого газа в системе за весь исследовательский цикл определяется путем сложения соответствующих каждой итерации значений СО2.

В камерах 1 и 2 через измерительный блок 66 происходит контроль концентрации СО2, температуры, влажности с периодичностью 1 раз в 10 мин. Соответствующие сенсоры в измерительном блоке 66 позволяют осуществлять контроль температуры в пределах от +2 до +50°С с точностью 0,1°С, влажности воздуха от 20 до 80 % RH без конденсата и концентрации углекислого газа в диапазоне от 0 до 5000 ppm с точностью определения ± 30 ppm (± 3% от измеряемой величины).

Сенсор СО2 работает по технологии недисперсный инфракрасный NDIR и оснащен функцией Automatic Baseline Correction, которая выполняет автоматическую калибровку без использования технических газов. Измерительный блок 66 взаимодействует по протоколу LoRaWAN с контролером микроклимата, который подключен к интернету и облачному сервису. Параметры контролируются в режиме реального времени с возможностью получения уведомлений в случае отклонения от заданных опытных значений.

Во время эксперимента, если по каким-либо причинам происходит нарушение работоспособности измерительного блока 66, для его перезапуска в камеры интегрированы механические узлы 67, позволяющие манипулировать измерительными блоками 66 не нарушая герметичность камер и не прерывая исследования.

Для создания благоприятных условий для растений и моделирования циклов близких к реальному в камерах 1 и 2 устанавливаются вспомогательные сенсоры - датчик кислорода (О2) микрофонного типа с диапазоном измерения 0-30 % с точностью определения ±0,4 %, также в верхней камере используются люксметр с фотометрическим преобразователем с диапазоном измерения 1-200000 Лк для контроля уровня освещенности в системе и датчик контроля объемной влажности почвы с диапазоном измерения 0-100% с точностью ±1.5 % устанавливаемый в лоток с почвой. Используемые дополнительные датчики являются самостоятельными независимыми элементами.

Влажность почвы во время эксперимента регулируется системой полива, размещенная в левом дополнительном боксе 10. На верхней грани бокса 10 имеется ниша 68, на основание которой прикреплены держатели 69 для установки и фиксации емкости 70 с водой для полива или раствором для фертигации и распыления средств защиты растений и удобрений. Система полива и опрыскивания организована с использованием диафрагменного насоса 71 на 12В. Подача/отключение электричества насоса производится, переводя в соответствующее положение тумблер 72, установленный на лицевой стороне дополнительного бокса 10.

Для осуществления полива, после установки оптимального давления регулятором 73, нажимной не фиксируемый включатель 74 в положении 2 (вниз) переводит насос в рабочее состояние. Поливной раствор из емкости 70 по магистрали 75, проходит контур насоса, затем через тройник 76 и электромагнитный клапан 77 (в положении 2 (вниз) нажимного включателя 74 у клапана открывается проходное сечение) по специальной магистрали 78 попадает в почву. Прохождение поливной магистрали через камеры и использование врезных штуцеров 79, 80 не нарушает их герметичности.

В положении 1 (вверх) нажимного не фиксируемого включателя 74, раствор для распыления из емкости 70, после «открытого» электромагнитного клапана 81, по магистрали 82, через рукав 83, распылителями 84 наносится на растение.

В левом боковом боксе 10 также установлена аккумуляторная батарея 85 на 12В/9Ач, позволяющая использовать установку автономно. Датчиком заряда уровня аккумулятора 86 на лицевой части дополнительно бока 10 можно отслеживать общее состояние батареи. В случае необходимости через специальный коннектор 87, размещенный также на лицевой части дополнительного бокса 10, есть возможность подключения зарядного устройства для заряда аккумуляторной батареи.

Техническим результатом является разработка установки вертикально-дифференцированного учета потоков СО2 в системе «почва-растение-атмосфера» для дифференцированного исследования корневого и листового углеродного питания растений, где путем контроля абиотических параметров в режиме реального времени возможно имитирование условий для растений близких к реальному. Установка также может быть использована для определения общего баланса СО2 в системе «почва-растение-атмосфера», в том числе формирующимся под влиянием агрохимикатов и удобрений с выходом на оценку углеродсеквестрирующих способностей сельскохозяйственных растений и почвы.

Похожие патенты RU2834050C1

название год авторы номер документа
Устройство для учёта СО в системе почва-растение-атмосфера 2023
  • Занилов Амиран Хабидович
  • Дударов Залим Исламович
  • Адаев Нурбек Ломалиевич
  • Бахов Мурат Тахирович
  • Машуков Ислам Альбертович
RU2804124C1
Устройство для измерения эмиссии парниковых газов из почвы 2025
  • Мишанов Алексей Петрович
  • Джабборов Нозим Исмоилович
  • Добринов Александр Владимирович
RU2838482C1
Способ резонансной электростимуляции роста и развития растений, выращиваемых в изолирующем модуле 2022
  • Шевцов Юрий Иванович
RU2811950C1
АЭРО-ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ IN VITRO 2018
  • Хутинаев Олег Сосланбекович
  • Бекузарова Сарра Абрамовна
  • Салиев Азамат Алибекович
  • Салиев Алибек Андреевич
  • Черников Григорий Васильевич
  • Черников Денис Григорьевич
  • Басиев Солтан Сосланбекович
  • Кудзаев Анатолий Бештауович
  • Анисимов Борис Васильевич
  • Старовойтов Виктор Иванович
  • Мелешин Алексей Алексеевич
  • Шабанов Низам Эмирсултанович
RU2693721C1
Установка для автоматического измерения параметров растений 2019
  • Яценко Владимир Михайлович
  • Маслаков Юрий Николаевич
  • Маслова Елена Владимировна
  • Бережной Владислав Александрович
RU2726257C1
Способ аэропонного выращивания каучуконосного растения кок-сагыз Taraxacum kok-saghyz R 2022
  • Мартиросян Левон Юрьевич
  • Мартиросян Юрий Цатурович
  • Варфоломеев Сергей Дмитриевич
  • Гольдберг Владимир Михайлович
RU2779988C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕНИЯ РОСТА 2007
  • Краббендам Петер
  • Оудшорн Феликс Пиетер
RU2432736C2
ПОРТАТИВНЫЙ ПОЧВЕННЫЙ РЕСПИРОМЕТР ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЭМИССИИ СО В АТМОСФЕРУ 2017
  • Аканов Эдуард Николаевич
  • Мерзлая Генриэта Егоровна
RU2660380C1
Энергоэкономичная рассадная теплица для малых форм хозяйствования 2023
  • Блажнов Александр Александрович
  • Фетисова Мария Александровна
  • Глухова Лилия Рамильевна
RU2805319C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА ДЛЯ ПОЛИВА И/ИЛИ ПОДКОРМКИ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ 2009
  • Низиенко Юрий Константинович
  • Белиловский Виктор Абрамович
RU2405805C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 834 050 C1

Реферат патента 2025 года Установка вертикально-дифференцированного учета потоков СО в системе "почва-растение-атмосфера"

Изобретение относится к области сельского хозяйства, может быть использовано для дифференцированного исследования корневого и листового углеродного питания растений, а также для определения общего баланса СО2 в системе «почва-растение-атмосфера». Установка, созданная из монолитного поликарбоната, состоит из двух камер - верхняя листовая и нижняя корневая, разделенных между собой изолирующей перегородкой с вырезами для установки лотков с почвой, на боковых гранях которых имеются отверстия, позволяющие беспрепятственно проникать почвенным газам в нижнюю камеру и обратно. После появления всходов поверхность почвы покрывается нейтральным для растений и почвы жидким латексом, препятствующим проникновению почвенного воздуха в верхнюю камеру и наоборот атмосферным газам верхней камеры в почву. Во внутренней части верхней грани листовой камеры установлены две планки фитолампы. С внутренней стороны правой вертикальной грани верхней камеры установлен модулятор ветра - вентилятор для перемешивания и имитирования воздушного потока. Для выполнения аналогичных функций вентилятор также установлен на задней вертикальной грани нижней камеры. По бокам нижней камеры установлены дополнительные боксы. В левом дополнительном боксе размещена система полива, а правый дополнительный бокс разделен на три части - электрический блок, компрессорный блок нижней камеры и компрессорный блок верхней камеры. Над компрессорными блоками установлены ловушка нижней камеры и ловушка верхней камеры с абсорбирующим раствором для извлечения избыточного СО2 и влаги. Концентрация СО2, температура и объемная влажность в камерах контролируется в режиме реального времени с программируемой периодичностью соответствующими сенсорами через единый блок. Уровень освещенности в системе, влажности почвы и общая концентрация кислорода контролируются отдельными вспомогательными датчиками, которые установлены внутри камер. Извлечение избыточного СО2 и влаги производят путем принудительной продувки через ловушки верхней и нижней камер с помощью компрессорных блоков с микрокомпрессорами нижней и верхней камер соответственно, которые также осуществляют подачу воздуха с естественным содержанием кислорода в камеры. Направление воздушных масс контролируется автоматизированными электромагнитными клапанами. Техническим результатом является обеспечение возможности учета вклада корневого и листового углеродного питания в общем жизненном цикле растений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 834 050 C1

1. Установка вертикально-дифференцированного учета потоков СО2 в системе почва-растение-атмосфера, включающая камеру учета баланса СО2, отличающаяся тем, что для изучения корневого и листового углеродного питания растений состоит из верхней листовой камеры и нижней корневой камеры, создана из монолитного прозрачного поликарбоната, нижняя камера привязана к металлической рамке, являющейся основанием и армирующим каркасом, к которой прикреплены регулируемые по высоте опорные ножки с пластиковыми подпятниками, и отделена от верхней камеры изолирующей перегородкой с вырезами для установки лотков с почвой для выращивания растений, на боковых гранях которых имеются отверстия диаметром 1 мм, позволяющие беспрепятственно попадать почвенным газам в нижнюю камеру и обратно, содержит силиконовые прокладки толщиной 1 мм, устанавливаемые между перегородкой и лотками, крыльчатые гайки для плотного прижатия лотков к перегородке для предотвращения утечки воздушной массы, при этом для разделения процессов корневого и листового углеродного питания в биоцикле почва-растение-атмосфера после появления всходов поверхность почвы в лотках покрывается нейтральным для растений и почвы жидким латексом, препятствующим проникновению почвенного воздуха в верхнюю камеру и/или наоборот атмосферных газов верхней камеры в почву, для поддержания светового режима роста растений во внутренней части верхней грани листовой камеры установлены две планки специализированной фитолампы мощностью 15 Вт, с фотосинтетическим фотонным потоком 22,5 мкмоль/с, с длиной волн красного спектра 630-670 нм и синего спектра - 420-460 нм, выполненные с возможностью включения и отключения соответствующим тумблером на лицевой стороне электрического блока, куда установлен источник тока, который коннектором и кабелем в гофрированной изоляции соединен с фитолампами, с внутренней стороны правой вертикальной грани верхней камеры установлен модулятор ветра - вентилятор для перемешивания и имитирования воздушного потока, соединенный кабелем в гофрированной изоляции через коннектор с 12 В/3 А источником постоянного тока, установленным внутри электрического блока, для выполнения аналогичных функций вентилятор также установлен на задней вертикальной грани нижней камеры, питание которого осуществляется также источником постоянного тока, установленным в электрическом блоке, включение/отключение вентиляторов производится переключением соответствующих тумблеров на лицевой стороне электрического блока, причем по бокам нижней камеры установлены дополнительные боксы, при этом в левом дополнительном боксе размещена система полива, а правый дополнительный бокс разделен на три части - электрический блок, компрессорный блок нижней камеры и компрессорный блок верхней камеры, над компрессорными блоками установлены ловушка нижней камеры и ловушка верхней камеры с абсорбирующим раствором для извлечения избыточного СО2 и влаги, при этом контроль концентрации СО2, температуры и влажности в камерах осуществляется с помощью соответствующих сенсоров в измерительном блоке и при проведении модельных экспериментов, когда внутри камер за счет дыхания почвы и растений происходит рост концентрации СО2 и влажности воздуха, превышающий регистрационные возможности сенсоров и/или критические значения для роста растений, извлечение избыточного СО2 и влаги производят путем принудительной продувки через упомянутые ловушки верхней и нижней камер с помощью компрессорных блоков с микрокомпрессорами нижней и верхней камер соответственно, которые также осуществляют подачу воздуха с естественным содержанием кислорода в камеры с привлечением полимерных механических клапанов, интегрированных на боковых гранях компрессорных блоков, где направления воздушных масс контролируются электромагнитными клапанами, включаемыми/отключаемыми совместно с микрокомпрессорами через соответствующие тумблеры на лицевой стороне электрического блока, питающиеся источником постоянного тока с характеристиками 12 В/1 А, который установлен внутри электрического блока, тогда как микрокомпрессоры, подключаемые через общий встраиваемый разъем стандарта IEC-320-С14, работают от сети переменного тока 220 В/50 Гц.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что контроль концентрации СО2, температуры и влажности в камерах происходит с периодичностью 1 раз в 10 мин через измерительный блок, взаимодействующий по протоколу LoRaWAN с контролером микроклимата, который подключен к интернету и облачному сервису, параметры контролируются в режиме реального времени с возможностью получения уведомлений в случае отклонения от заданных значений, с возможностью перезапуска, не нарушая герметичность камер и не прерывая исследования с помощью интегрированного в камеры механического узла, кроме этого соответствующие сенсоры в измерительном блоке позволяют осуществлять контроль температуры в пределах от +2 до +50°C с точностью 0,1°C, влажности воздуха от 20 до 80 % RH без конденсата и концентрации углекислого газа в диапазоне от 0 до 5000 ppm с точностью определения ±30 ppm, при этом сенсор СО2 работает по технологии недисперсный инфракрасный и оснащен функцией Automatic Baseline Correction, которая выполняет автоматическую калибровку без использования технических газов, также для создания благоприятных условий для растений и моделирования циклов, близких к реальному, в камерах размещены вспомогательные сенсоры - датчик кислорода микрофонного типа с диапазоном измерения 0-30 % с точностью определения ±0,4 %, люксметр для контроля уровня освещенности с фотометрическим преобразователем с диапазоном измерения 1-200000 Лк, а также датчик контроля объемной влажности почвы с диапазоном измерения 0-100 % с точностью ±1,5 %, устанавливаемый в лоток с почвой, где влажность почвы во время эксперимента регулируется системой полива, состоящей из диафрагменного насоса на 12 В, регулятора давления, регулируемых электромагнитных клапанов для манипуляции потоком жидкости, емкости с раствором, магистралей для подачи жидкости, рукава с распылительными форсунками, через которые также вносятся средства защиты растений и удобрения, кроме того, работа насоса и электромагнитных клапанов контролируется соответствующими тумблерами на лицевой стороне дополнительного левого бокса нижней камеры, в которой также размещена аккумуляторная батарея, позволяющая использовать установку автономно.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2025 года RU2834050C1

US 9807949 B2, 07.11.2017
Устройство для согласования работы системы вентиляции и генератора углекислого газа в теплице 1988
  • Панкратов Александр Иванович
  • Стяжкин Василий Иванович
  • Коркин Виктор Игнатьевич
  • Бритвин Дмитрий Иванович
SU1530141A1
US 10935534 B2, 02.03.2021
CN 204634606 U, 16.09.2015.

RU 2 834 050 C1

Авторы

Дударов Залим Исламович

Альтудов Юрий Камбулатович

Занилов Амиран Хабидович

Бахов Мурат Тахирович

Шогенов Юрий Хасанович

Даты

2025-02-03Публикация

2023-12-07Подача