Фитостеллаж

Полезная модель относится к области сельского хозяйства и растениеводства, и, в частности к оборудованию как для проведения научных исследований влияния воздействия фитоспектров на развитие растений в условиях InVitro, так и для адаптации растений, выращенных InVitro, к почвенным условиям.
Из существующего уровня техники известен сборно-разборный многоярусный стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта по патенту РФ №2391812 (опубликовано: 20.06.2010, заявка № 2006110504/12  24.03.2006). Стеллаж содержит систему культивации растений, включающую вертикальную многоярусную стеллажную установку для вегетационных лотков с растениями, системы создания требуемых климатического и светового режимов, последняя из которых включает, по меньшей мере, один источник освещения, выполненный с возможностью перемещения вверх-вниз между ярусами стеллажной установки, содержит средство, обеспечивающее непрерывное реверсивное движение источника освещения между ярусами в период облучения растений. Стеллаж содержит секции из полок, ярусно смонтированных на четырех стойках. Секции объединены в модули, каждый из которых включает по три расположенные последовательно в ряд секции, две крайние и одну центральную, соединенные между собой шарнирным соединением с возможностью поворота крайних секций вокруг вертикальной оси к центру модуля с образованием П-образного профиля.
Недостатком аналога является невозможность регулировки спектра излучения.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для облучения растений в теплице с многоярусной стеллажной установкой по патенту РФ №157 119 (опубликовано: 20.11.2015, заявка № 2015126134/13, 30.06.2015), содержащее многоярусную стеллажную установку, отражатель, кассету источников излучения, которая размещена вдоль всей длины отражателя для закрепления на стеллаже и снабжена приводом ее вращения, отличающееся тем что, дополнительно содержит цилиндрический плафон из матового стекла и систему управления режимами источников излучения, при этом каркас устройства состоит из верхней и нижней разъемных частей, нижняя часть выполнена в виде лотка с почвой, а верхняя в виде формы выпуклой вверх дуги, в торцах которой расположены отверстия для вентиляции, внутренняя поверхность представлена отражателем; кассета источников излучения имеет вид полой трубы с сечением правильного четырехугольника, помещенная в цилиндрический плафон из матового стекла, при этом источники излучения представлены светоизлучающими диодами; система управления режимами источников излучения размещены внутри всей длины кассеты источников излучения.
К недостаткам указанного устройства относится невозможность одновременного контроля, управления, сохранения информации о работе системы и последующего анализа результата облучения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала фитостеллажей с возможностью регулируемого режима излучения.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является обеспечение регулирования режима излучения путем одновременного контроля режима излучения, управления им, сохранения информации о работе системы  и последующего анализа результатов облучения.
Для достижения поставленной задачи и получения заявленного технического результата предложен фитостеллаж, содержащий многоярусную стеллажную установку, источники излучения, отражатель и систему управления режимами источников излучения, в который внесены следующие новые признаки:
стеллажная установка содержит вертикальные стойки с возможностью установки на них не менее одной нижней полки для размещения растений и не менее одной верхней полки для размещения многоканальных источников излучения, установленных на радиаторах охлаждения, закрепленных с нижней стороны верхней полки, что позволяет исключить нагрев нижней полки для установки растений, располагаемой над полкой для размещения многоканальных источников излучения, за счет отвода тепла от источников излучения;
при этом на радиаторах охлаждения, выполненных с развитой ребристой поверхностью,  устанавливают не менее одного многоканального источника излучения, в котором хотя бы один из каналов работает в УФ-диапазоне 365–400 нм, хотя бы один канал работает в видимом диапазоне спектра 400-740 нм, и хотя бы один канал работает в инфракрасном диапазоне спектра выше 740 нм, что позволяет формировать излучение путем смешения различных спектров;
многоканальные источники излучения снабжены линзовыми рассеивателями с коэффициентом светопропускания свыше 0,92, что увеличивает КПД излучения по сравнению с используемым в прототипе матовым стеклом, у которого коэффициент светопропускания в диапазоне 0,55-0,85;
отражатели в виде отдельных экранов укреплены на вертикальных стойках между верхней полкой и нижней полкой со всех четырех сторон, с условием сохранения зазора между отражателями и полками, что обеспечивает вентиляцию, при этом с лицевой стороны отражатель выполнен с возможностью съема для обеспечения доступа к растениям. Наличие отражателей обеспечивает возможность осуществления различных режимов излучения на каждой из полок без взаимного влияния, в том числе и при установке фитостеллажей рядом друг с другом;
система управления режимами источников излучения представляет собой соединенные между собой проводами размещенный на стеллаже многоканальный источник тока, многоканальные источники излучения и контроллер, установленный с лицевой стороны фитостеллажа и снабженный программным обеспечением для управления спектральными и временными характеристиками излучений, что позволяет моделировать как режим импульсного излучения, так и динамическое изменение спектра с максимальным приближением его к естественным изменениям солнечного спектра в течение светового дня, а энергонезависимая память контроллера обеспечивает хранение в базе данных информации о динамических и спектральных характеристиках воздействующего излучения для последующего анализа;
контроллер снабжен панелью управления, например, в виде сенсорного экрана, и экраном, отражающим обработанную информацию из базы данных в виде таблиц и/или графиков.
Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 – внешний вид фитостеллажа;
на фиг.2 – схема взаимодействия между компонентами системы управления режимами источников излучения.
Фитостеллаж (фиг.1) представляет собой стеллажную установку с вертикальными стойками 1, на которых укреплено не менее одной нижней полки 2 для размещения растений, не менее одной верхней полки 3, с нижней стороны которой расположены снабженные линзовыми рассеивателями многоканальные источники излучения 4, закрепленные на радиаторах охлаждения 5. Кроме того, на вертикальных стойках 1 между верхней полкой 3 и нижней полкой 2 укреплены отражатели 6, выполненные в виде отдельных экранов для каждой стороны, с условием сохранения зазора между отражателями 6 и полками 2 и 3, при этом с одной из сторон отражатель 6 выполнен с возможностью съема для обеспечения доступа к растениям. Многоканальный источник тока (7),  обеспечивает питание источников излучения и контроллера 8, снабженного программным обеспечением для управления спектральными и временными характеристиками излучений, панелью управления, например, в виде сенсорного экрана, а также энергонезависимой памятью 9 и возможностью подключения к внешней системе управления 10 для контроля, управления, визуализации и результатов анализа фитоспектров в виде таблиц, диаграмм и графиков, в случае использования большого количества стеллажей одновременно.
Фитостеллаж работает следующим образом.
Оператор устанавливает на полку 2 для размещения растений образцы растений, затем при помощи панели управления на контроллере 8 выполняет настройку требуемых спектральных и динамических характеристик для данных образцов растений, после чего в соответствии с настройкой в течение заданного отрезка времени на образцы растений воздействуют смешанным излучением в выбранном спектральном и/или импульсном режиме и/или с динамическим изменением спектра от не менее одного многоканального источника  излучения 4, где хотя бы один из каналов работает в УФ-диапазоне 365–400 нм, хотя бы один канал работает в видимом диапазоне спектра 400-740 нм, и хотя бы один работает в инфракрасном диапазоне спектра выше 740 нм. При использовании линзовых рассеивателей в результате отражения света от отражателя 6 создается равномерное объемное облучение растений со всех сторон при заданных спектральных соотношениях, что создает оптимальный светобиологический режим для растений.  Естественную вентиляцию обеспечивают зазоры между отражателями 6 и полками 2 и 3. В процессе управления режимом излучения и фитоспектром контроллер 8 сохраняет с помощью энергонезависимой памяти 9 спектральные и временные характеристики излучения в базе данных, информация из которой после завершения цикла излучения визуализируется на экране контроллера в виде таблиц и/или графиков.
Преимущество заявленного фитостеллажа заключается в возможности при помощи котроллера 8 устанавливать, регулировать и контролировать одновременно различные спектральные, временные и динамические режимы работы многоканальных источников излучения 4 на каждой нижней полке 2 для размещения растений, независимо от количества ярусов.
В случае наличия большого количества стеллажей, контроллер 8 имеет возможность подключения к внешней системе управления 10 для контроля, управления, визуализации фитоспектров в виде таблиц, диаграмм и графиков, и необходимого их анализа.
Устройство обеспечивает возможность проведения исследований по влиянию на растения фитоспектров, формируемых путем смешения не менее трех диапазонов спектра от источников излучения, в качестве которых можно использовать светодиоды, хотя бы один канал в котором работает в УФ-диапазоне 365–400 нм, хотя бы один канал работает в видимом диапазоне спектра 400-740 нм, и хотя бы один канал работает в инфракрасном диапазоне спектра выше 740 нм.
Моделирование динамически изменяющихся фитоспектров в течение суток, а также в процессе смены суток позволяет адаптировать растения, выращенные InVitro к почвенным условиям.
Апробация и испытания фитостеллажа проведены в лаборатории НИУ «БелГУ», в ОАО «Ботанический сад НИУ «БелГУ», в ФГ «Мичуринский ГАУ», в ООО «Агропищепром» в 2016-2017 году.