XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

«Система защиты урожая» на базе конструктора LEGO wedo 2.0

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мельниченко Г.Д. 1Дайнеко Л.А. 1Задоев М.А. 1Галеев М.Д. 1

---

1Мистер Брейни, школа интеллектуального развития

Куликова М.О. 1

---

1Мистер Брейни, школа интеллектуального развития

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Сельское хозяйство является ключевой отраслью экономики, обеспечивающей население продуктами питания. Растениеводство, в свою очередь, играет важную роль в производстве овощных культур, среди которых капуста занимает значительное место. Капуста – ценный источник витаминов и микроэлементов, широко используемый в кулинарии.

Однако, значительная часть урожая капусты теряется на этапах хранения и транспортировки, что приводит к экономическим убыткам и снижению доступности данного продукта для потребителей. Необходимость разработки эффективных стратегий хранения капусты, способствующих снижению потерь и сохранению качества продукции, является актуальной задачей. Данная работа посвящена исследованию причин порчи капусты на складах и поиску оптимальных решений для ее хранения.

Цель проекта: найти способы, как уменьшить потери капусты на складах, чтобы больше полезных овощей попало к нам на стол на базе конструктора LEGO wedo 2.0

Задачи проекта:

1. Выяснить, как правильно и аккуратно собирать капусту, чтобы она не повредилась.

2. Изучить, какие условия нужны для хранения капусты на складах, чтобы она долго оставалась свежей.

3. Узнать, какие болезни могут поражать капусту и как их избежать.

4. Создать проект система защиты урожая, который поможет оптимизировать работы на базе конструктора LEGO wedo 2.0;

5. Презентовать проект.

В данной научной работе мы пользовались информационными сайтами. При конструировании движимых частей проекта нам помогли книги и методические пособия о простых и сложных механических передачах [2, 3].

Глава 1 Общие сведения

1.1 История. Виды капусты

Давным-давно, задолго до супермаркетов и фермерских рынков, капуста выглядела совсем не так, как сейчас. Она росла дикой на побережье Средиземного моря. Это была такая невысокая травка с довольно горькими листьями. И никто тогда не думал, что из этой травки вырастет один из самых популярных овощей в мире (Рисунок 1.1.1, Приложение)!

В древние времена считалось, что капусту начали употреблять в пищу еще в каменном веке. Древние люди собирали дикие листья и ели их. Первыми, кто начал выращивать капусту, были древние римляне и греки. Они ценили ее за полезные свойства и считали, что она помогает от многих болезней.

Интересные факты:

• Раньше капусту использовали не только в пищу, но и в лечебных целях. Считалось, что она помогает при ранах, ожогах и даже при головной боли.

Капуста – это не просто овощ, это целая семья! Существует много разных видов капусты (Рисунок 1.1.2, Приложение):

• Белокочанная капуста;

• Краснокочанная капуста;

• Цветная капуста;

• Брокколи;

• Брюссельская капуста;

• Савойская капуста;

• Пекинская капуста.

К сожалению, капуста, как и все живое, может болеть. Вот некоторые из самых распространенных болезней (Рисунок 1.1.3, Приложение):

• Кила капусты: поражает корни, и растение погибает.

• Черная ножка: гниет стебель у молодых растений.

• Сосудистый бактериоз: на листьях появляются черные пятна.

• Ложная мучнистая роса: на листьях появляется белый налет.

Чтобы избежать этих болезней, нужно выбирать здоровые семена, правильно ухаживать за рассадой и следить за влажностью почвы [4].

1.2 Способы сбора капусты

Ручной сбор (Рисунок 1.2.1, Приложение):

• Описание технологии ручного сбора: выбор момента сбора, инструменты, техника срезки кочанов.

• Преимущества и недостатки ручного сбора: аккуратность, трудоемкость, пригодность для небольших хозяйств.

• Требования к качеству кочанов при ручном сборе: зрелость, отсутствие повреждений, чистота.

Механизированный сбор (Рисунок 1.2.2, Приложение):

• Описание технологий механизированного сбора: типы комбайнов, принцип работы, особенности применения.

• Преимущества и недостатки механизированного сбора: высокая скорость, экономия труда, риск повреждения кочанов.

• Требования к полю для механизированного сбора: ровная поверхность, отсутствие сорняков, оптимальная плотность посадки.

Минимизация повреждений при сборе:

• Оптимизация сроков сбора: сбор в сухую погоду, избегание перезревания.

• Использование правильного инструментария: острые ножи/секаторы, бережное обращение с кочанами.

• Обучение персонала правилам сбора: аккуратность, отбраковка поврежденных кочанов.

• Амортизация при транспортировке с поля: использование мягких контейнеров, аккуратная погрузка/разгрузка.

1.3 Хранение

Факторы, влияющие на сохранность капусты [5,6]:

• Температура: Оптимальные диапазоны для разных видов капусты. Влияние низких и высоких температур.

• Влажность: Оптимальная влажность для хранения. Влияние сухости и избыточной влажности.

• Вентиляция: Необходимость циркуляции воздуха. Влияние недостаточной вентиляции.

• Освещение: Влияние света на процессы хранения.

• Санитарное состояние склада: Дезинфекция, борьба с грызунами и насекомыми.

Способы хранения капусты:

• Хранение навалом: Описание технологии, преимущества и недостатки, требования к складу.

• Хранение в контейнерах/ящиках: Описание технологии, преимущества и недостатки, требования к таре.

• Хранение в регулируемой атмосфере (РА): Описание технологии, преимущества и недостатки, требования к оборудованию.

• Хранение в холодильных камерах: Описание технологии, преимущества и недостатки, требования к оборудованию.

Оборудование для хранения капусты:

• Системы вентиляции: Типы вентиляционных установок, принципы работы.

• Холодильное оборудование: Типы холодильных установок, принципы работы.

• Оборудование для регулирования атмосферы: Газоанализаторы, генераторы азота/углекислого газа.

• Контрольно-измерительные приборы: Термометры, гигрометры, датчики CO2.

Предотвращение порчи капусты при хранении:

• Регулярный осмотр капусты: Выявление и удаление больных или поврежденных кочанов.

• Соблюдение санитарных норм: Дезинфекция склада, борьба с вредителями.

• Поддержание оптимальных параметров хранения: Контроль температуры, влажности, вентиляции.

1.4 Транспортировка до магазина

Упаковка капусты для транспортировки (Рисунок 1.4.1, Приложение):

• Типы упаковочных материалов: Ящики, контейнеры, сетки, пленка.

• Требования к упаковке: Прочность, вентилируемость, защита от повреждений.

• Маркировка упаковки: Информация о производителе, сорте, дате сбора.

Транспортные средства для перевозки капусты:

• Рефрижераторы: Оптимальный вариант для поддержания низкой температуры.

• Изотермические фургоны: Поддержание стабильной температуры.

• Крытые грузовые автомобили: Допустимо при небольших расстояниях и благоприятных погодных условиях.

Условия транспортировки:

• Температурный режим: Поддержание оптимальной температуры во время перевозки.

• Влажность: Предотвращение конденсации влаги.

• Вентиляция: Обеспечение циркуляции воздуха.

• Аккуратная погрузка/разгрузка: Предотвращение механических повреждений.

• Соблюдение сроков доставки: Минимизация времени нахождения капусты в пути.

Глава 2 Созданиепроекта «Система зажиты урожая»

2.1 Обсуждение и решение проблемы. Функционал модели

На первых встречах, мы с командой обсуждали проблемы, связанные порчей капусты на складах (Рисунок 2.1.1, Приложение). Значительная часть урожая капусты теряется при хранении на складах, что приводит к экономическим убыткам для производителей и повышению цен для потребителей. Это происходит из-за комплекса факторов, включая болезни, неправильный сбор, неоптимальные условия хранения и повреждения при транспортировке. Нашим решением было создать специальный механизм для сборки капусты, который будет её собирать, не повреждая кочан. Второе решение – создать в хранилище специальные датчики, которые будут контролировать влажность воздуха и температуру, избегая ее перепадов. А также улучшить вентиляторы складных помещений.

Чтобы преступить к созданию нашего проекта, первым делом мы с командой подготовили макет будущей работы (Рисунок 2.1.2, Приложение). Также обсудили, какие конструкции будут присутствовать в проекте, и от каких механизмов они будут работать.

Начинается все с собирательного механизма, он вытаскивает кочаны капусты без повреждений и складывает их на конвейер. Далее, овощи распределяются по специальным ящикам и размещаются по складу.

В хранилище есть 2 секции: в первой установлены датчики контроля влажности и температуры, для повреждённых и капризных овощей. Во второй секции находятся система кондиционирования для всех видов капусты.

Редкие сорта мы выращиваем в нашей «Умной» теплице, где установлена система орошения. При сборе урожая их укладывают в базовую модель трактор с прицепом и отвозят на склад.

После окончания планирования, мы приступили к улучшению конструкций (Рисунок 2.1.3, Приложение).

2.2 Механические передачи проекта

На последующих занятиях мы приступили к созданию проекта и механических передач [1]. У каждой модели, присутствующей в нашем проекте, есть свой механизм. Разберем каждую модель по отдельности.

Наша программа начинает работать от датчика наклона, когда собирательный механизм укладывает кочаны на движущейся станок. Запускается первый мотор, который приводит в движение конвейер, он работает от зубчатой передачи, угловой передачи с применением конической шестерни и ременной передачи (Рисунок 2.2.1, Приложение).

Далее запускаются датчики влажности и вентиляционной системы, для контроля перепадов температур. Данная система работает от угловых передач с применением коронной шестерни, зубчатых передач с повышающей и понижающей скоростями, и кулачкового механизма (Рисунок 2.2.2, Приложение).

Далее у нашей теплицы запускается третий мотор, который приводит в движение оросительную систему. В ней используется датчик расстояния для контроля дальности движения полива. Он начинает движения от ременной передачи, которая переходит в угловую передачу с применением конической шестерни и реечной передачи (Рисунок 2.2.3, Приложение).

Таблица 1- Описание механических передач.

2.3 Презентация проекта

Узнать, как правильно и аккуратно собирать капусту, чтобы она не повредилась, изучить, какие условия нужны для хранения капусты на складах, чтобы она долго оставалась свежей и какие болезни могут поражать капусту и как их избежать– такая задача стояла перед юными робототехниками Тюменского района. Так как в Тюменская область благоприятна для сбора урожая капуты, поэтому эта тема была выбрана для соревнований Регионального отборочного чемпионата по робототехнике, которые проходили 28 и 29 февраля в колледже цифровых и педагогических технологий в Тюмени. В направлении «Лиги исследований» мы презентовали свой проект: «Система защиты урожая» – исследовали, готовили инженерную документацию, выполняли командное задание (Рисунок 2.3.1, Приложение).

Таблица 2 - Защитное слово к проекту:

Заключение

Наша команда подробно изучила много нового о капусте и о том, как ее правильно выращивать, собирать и хранить. Оказывается, это целая наука!

Чтобы сохранить больше капусты на складах, нужно: аккуратно собирать капусту, чтобы не повредить кочаны. Создавать правильные условия для хранения: низкую температуру, высокую влажность и хорошую вентиляцию. Поэтому представленное решение будет снижать экологический вред и улучшать окружающий мир за счет уменьшения потерь овощей. В результате цены на капусту будут низкими, а ее качество лучше. В нашей работе были использованы следующие механизмы: ось, ременная передача, зубчатая передача, реечная, кулачковый механизм, угловая передача.

Список используемой литературы

1. Курс «Машины и механизмы», курс «Основыробототехники», Школа интеллектуального развития «МистерБрейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;

2. Богданова С.М, Попова Е.Е. Благодаря механическим передачам Lego- конструкции оживают / С.М. Богданова, Е.Е.Попова// «Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании»: материалы VII Международной научно-технической конф. 2017 С. 160-163. Режим доступаhttps://elibrary.ru/item.asp?id=30700400

3. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей, - СПб.: Наука, 2013. 319с;

Интернет-источники

4. https://ogorod.ru/

5. https://peregnoi.com/blog/bolezni-i-vrediteli-kapusty/

6. https://nsportal.ru/detskiy-sad/okruzhayushchiy-mir/2021/02/24/albom-sorta-kapusty

Приложение

Рисунок 2.3.1 Презентация проекта