РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СЕПАРАЦИИ ЗАРАЖЕННОГО ФУЗАРИОЗОМ ЗЕРНА
УДК: 535.372:632.08 DOI: 10.31588/2073-0462-2026-21-2-61-70 EDN: GRVIRF
Ключевые слова:
сепарация, фотолюминесценция, зерно, зараженность, фузариозАннотация
Снижение потерь посевного материала из-за патогенов может быть реализовано на этапе послеуборочной очистки с применением оптических методов оценки зараженности зерна. Цель исследования — разработка автоматизированной фотолюминесцентной системы сепарации зернового материала и оценка основных показателей качества ее работы. Объектом исследования является процесс распознавания и сепарации здоровых и зараженных семян по их оптическим люминесцентным свойствам. Научная новизна заключается в переходе от количественных способов сепарирования к качественным методам точечного воздействия, где разделение зернового материала не стремится к усреднению результата, а способно, пусть и с определенной долей погрешности, отделять зерна с заданными показателями. Исследования проводили в 2022-2025 годах в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. В качестве зернового материала взяты семена пшеницы, ячменя и овса. Сепарирующий аппарат основан на определении зараженности зерна оптическим люминесцентным методом в потоке зерновой массы по соотношению потоков фотолюминесценции при возбуждении излучением 362 нм и 424 нм. Согласно критерию энергоэффективности, которым является максимум эффективной отдачи выбраны источники излучения. Блок сепарации зерна включает светонепроницаемую камеру с двумя светодиодами (эффективная отдача излучения 0,95-0,98%) и одним широкоспектральным фотодиодом. Разработанная система включает: бункер с позиционирующим устройством на транспортерной ленте, блок оптико-электронной диагностики, исполнительное устройство в виде соленоидов. Алгоритм работы установки сепарации включает: инициализацию и проверку основных систем; получение сигнала люминесценции; анализ полученного отношения сигналов и запуск исполнительных устройств. В качестве исходного материала для сепарации использована выборка зерна размером 1000 здоровых и 1000 зерен пораженных патогенной микрофлорой. Точность распознавания семян с использованием фотолюминесцентной сепарации достигает 72%. При этом доля верно классифицированных семян превышает 75%, а относительная погрешность измерения ключевого параметра (Ф362/Ф424) составляет менее 10% для обеих групп.
Литература
1. Производство пшеницы в России / В. М. Зимняков, А. А. Курочкин, С. В. Богомазов и др. // Нива Поволжья. 2020. № 1(54). С. 15-21. doi: 10.36461/NP.2020.54.1.003
2. Boyko A., Moskovsky M. N., Vorobev S. The Basics of Using Spectral Technologies for Diagnostics and Control of Seed Stock during Storage // Networked Control Systems for Connected and Automated Vehicles. 2022. P. 1635-1643. doi: 10.1007/978-3-031-11058-0_166
3. Zudyte B., Luksiene Z. Visible light-activated ZnO nanoparticles for microbial control of wheat crop // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2021. Vol. 219(112206). doi: 10.1016/j.jphotobiol.2021.112206.
4. Лачуга Ю. Ф., Измайлов А. Ю., Зюлин А. Н. Разработка и внедрение высокоэффективных, ресурсо- и энергосберегающих технологий и технических средств послеуборочной обработки зерна и подготовки семян // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2009. № 1. С. 2-9.
5. Разработка рабочего органа вертикального пневмоканала для очистки шрота подсолнечника / В. Г. Хамуев, И. А. Пехальский, С. А. Герасименко и др. // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2024. № 5(77). С. 402-411. doi: 10.32786/2071-9485-2024-05-45.
6. Стукалова А. В., Ямпилов С. С., Балданов В. Б. Обзор современных фотосепараторов // Вестник ВСГУТУ. 2024. № 1(92). С. 62-71. doi: 10.53980/24131997_2024_1_62.
7. Толмачев В.Д., Лебедев Д.В. Актуальность применения фотосепараторов в технологическом процессе // Символ науки. 2019. № 6. С. 234-238.
8. Пат. 2521215 Российская Федерация. МПК B07C 5/34. Оптоволоконный лазерный сортировщик. / Шульгин В. А. [и др.]; патентообладатель: Чуйко Г. В. — № 2012156324/03; заявл. 24.12.2014: опубл. 27.06.14. ; Бюл. № 18 — 4 с.
9. Соколов С. В., Новиков А. И. Новые оптоэлектронные системы экспресс-анализа семян в лесохозяйственном производстве // Лесотехнический журнал. 2019. Т. 9. № 2. С. 5–13. doi: 10.34220/issn.2222-7962/2019.2/1.
10. Method of Optical Diagnostics of Grain Seeds Infected with Fusarium / M. V. Belyakov, M.N. Moskovskiy, M.A. Litvinov, et al. // Applied Sciences (Switzerland). 2022. Vol. 12(10). doi: 10.3390/app12104824.
11. Design of Device for Optical Luminescent Diagnostic of the Seeds Infected by Fusarium / M.N. Moskovskiy, M.V. Belyakov, A.S. Dorokhov, et al. // Agriculture. 2023, 13(3). doi: 10.3390/agriculture13030619.
12. Современные физические методы и технологии в сельском хозяйстве / С. В. Гудков, Р.М. Саримов, М.Е. Асташев и др. // Успехи физических наук. 2024. Т. 194. № 2. С. 208-226. doi: 10.3367/UFNr.2023.09.039577.
1. Zimnyakov VM, Kurochkin AA, Bogomazov SV. [Wheat production in Russia]. Niva Povolzhya. 2020; 1 (54). 15-21 p. doi: 10.36461/NP.2020.54.1.003
2. Boyko A., Moskovsky MN, Vorobev S. The basics of using spectral technologies for diagnostics and control of seed stock during storage. Networked control systems for connected and automated vehicles. 2022; 1635-1643 p. doi: 10.1007/978-3-031-11058-0_166
3. Zudyte B, Luksiene Z. Visible light-activated ZnO nanoparticles for microbial control of wheat crop. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2021; Vol.219(112206). doi: 10.1016/j.jphotobiol.2021.112206.
4. Lachuga YuF, Izmaylov AYu, Zyulin AN. [Development and implementation of highly efficient, resource-and energy-saving technologies and technical means for post-harvest grain processing and seed preparation]. Selskokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii. 2009; 1. 2-9 p.
5. Khamuev VG, Pekhalskiy IA, Gerasimenko SA. [Development of working element of vertical pneumatic pipe for cleaning sunflower meal]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professionalnoe obrazovanie. 2024; 5(77). 402-411 p. doi: 10.32786/2071-9485-2024-05-45.
6. Stukalova AV, Yampilov SS, Baldanov VB. [Review of modern color sorters]. Vestnik VSGUTU. 2024; 1 (92). 62-71 p. doi: 10.53980/24131997_2024_1_62.
7. Tolmachev VD, Lebedev DV. [Relevance of using color sorters in the technological process]. Simvol nauki. 2019; 6. 234-238 p.
8. Shulgin VA. Optovolokonnyy lazernyy sortirovshchik. [Fiber-optic laser sorter]. Patent 2521215 Rossiiskaya Federatsiya. MPK B07C 5/34. Patent holder Chuyko G.V. № 2012156324/03; declared 24.12.2014; published 27.06.14; Bulletin 18. 4 p.
9. Sokolov SV, Novikov AI. [New optoelectronic systems for express analysis of seeds in forestry production]. Lesotekhnicheskiy zhurnal. 2019; Vol.9. 2. 5-13 p. doi: 10.34220/issn.2222-7962/2019.2/1.
10. Belyakov MV, Moskovskiy MN, Litvinov MA. Method of optical diagnostics of grain seeds infected with Fusarium. Applied Sciences (Switzerland). 2022; Vol.12(10). doi: 10.3390/app12104824.
11. Moskovskiy MN, Belyakov MV, Dorokhov AS. Design of device for optical luminescent diagnostic of the seeds infected by Fusarium. Agriculture. 2023; 13(3). doi: 10.3390/agriculture13030619.
12. Gudkov SV, Sarimov RM, Astashev ME. [Modern physical methods and technologies in agriculture]. Uspekhi fizicheskikh nauk. 2024; Vol.194. 2. 208-226 p. doi: 10.3367/UFNr.2023.09.039577.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 Вестник Казанского государственного аграрного университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
