Измерения в сельскохозяйственном производстве
Измерения в сельском хозяйстве: повышение эффективности и качества продукции
В современном сельском хозяйстве, как и в любой другой отрасли, невозможно обойтись без измерений. Эта книга, предназначенная для студентов сельскохозяйственных вузов и специалистов отрасли, рассматривает важность и методы измерений в сельскохозяйственном производстве, подчеркивая их роль в повышении эффективности, безопасности и конкурентоспособности продукции.
Значение измерений в сельскохозяйственном производстве
Измерения в сельском хозяйстве охватывают широкий спектр показателей, начиная от контроля производственных ресурсов и технологических процессов до оценки качества конечной продукции. Традиционно измерения ограничивались лишь определением количества урожая, но с развитием рыночных отношений и конкуренции, акцент сместился на повышение качества продукции. Это привело к необходимости измерения таких показателей, как влажность зерна, содержание масла в семенах, содержание сахара в свекле и жира в молоке. Кроме того, измерения распространились на условия, влияющие на количество и качество продукции, такие как наличие питательных веществ в почве, условия содержания животных и питательность кормов.
Основные контролируемые показатели
Книга подробно рассматривает контролируемые показатели в различных областях сельскохозяйственного производства. В растениеводстве это включает в себя контроль почвы (содержание гумуса, азота, фосфора, калия), минеральных удобрений, семян (влажность, температура, чистота), полевых работ (глубина обработки почвы, норма высева семян, влажность зерна), послеуборочной обработки урожая (масса продукции, влажность зерна, температура сушки) и выращивания овощей в теплицах (температура, влажность воздуха и почвы, содержание CO2). В животноводстве акцент делается на контроле животных (размеры, масса, удой, наличие мастита), кормов (влажность, содержание сырого белка, клетчатки), микроклимата в коровниках (температура, влажность, газовый состав) и процессов доения (вакуум, температура молока). Также рассматриваются измерения, связанные с сельхозтехникой (состояние двигателей, износ подшипников, давление в шинах) и хранением продукции (температура, влажность, заселенность вредителями).
Состав измеряемых величин и средств измерений
Для выполнения этих измерений необходимо использовать различные средства измерений, включая измерители линейных размеров, весы, измерители плотности, времени, температуры, влажности, вязкости, давления, скорости, расхода жидкостей и воздуха, газоанализаторы, кондуктометры, иономеры, измерители оптических величин и ультразвуковые анализаторы. В книге приводятся краткие описания этих приборов, а также примеры их характеристик и производителей, что позволяет сформировать полноценный приборный парк для сельскохозяйственного предприятия.
Обслуживание и требования к документации
Важным аспектом является обслуживание средств измерений, которое включает в себя периодическую поверку или калибровку для обеспечения точности результатов. Книга также подчеркивает необходимость ведения технологической и нормативно-технической документации, включая карты полей, технологические карты, стандарты на продукцию, списки средств измерений, паспорта приборов и графики поверки.
Текст подготовлен языковой моделью и может содержать неточности.
- ВО - Бакалавриат
- 35.03.03: Агрохимия и агропочвоведение
- 35.03.04: Агрономия
- 35.03.05: Садоводство
- 35.03.06: Агроинженерия
- 35.03.07: Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции
Л.К. БОГОМОЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Москва ИНФРА-М 2025
Б74 УДК 631.17(075.8) ББК 65.32я73 Б74 Богомолов Л.К. Измерения в сельскохозяйственном производстве : учебное пособие / Л.К. Богомолов. — Москва : ИНФРА-М, 2025. — 47 с. ISBN 978-5-16-113662-1 (online) Наряду с использованием традиционной техники в сельскохозяйственном производстве увеличивается применение измерительных приборов. Получаемая с их помощью оперативная и достоверная информация позволяет повысить эффективность управления производственными ресурсами и процессами, обеспечить безопасность, высокое качество и конкурентоспособность производимой продукции. В учебном пособии приведены сведения о контролируемых показателях и средствах их измерения на примере сельскохозяйственного предприятия, занятого производством кормов, картофеля, молока и тепличных овощей. Адресуется студентам сельскохозяйственных вузов в качестве учебного пособия по факультативному курсу «Измерения в сельскохозяйственном производстве» и может быть полезна специалистам сельхозпредприятий. В книге не рассматриваются измерения, выполняемые при эксплуатации и ремонте сельхозтехники и в ветеринарии, в связи с их изучением в специальных курсах. УДК 631.17(075.8) ББК 65.32я73 ISBN 978-5-16-113662-1 (online) © Богомолов Л.К., 2025 ФЗ № 436-ФЗ Издание не подлежит маркировке в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1
Оглавление Введение 4 1. Контролируемые показатели в технологиях производства сельскохозяйственной продукции 6 1.1. Производственные ресурсы 7 1.2. Технологические процессы в растениеводстве 10 1.3. Технологические процессы в производстве молока 13 1.4. Качество продукции 15 2. Состав измеряемых величин и средств измерений 17 3. Технические средства измерений 19 3.1. Измерители линейных величин 20 3.2. Весы 20 3.3. Измерители плотности 22 3.4. Измерители времени 23 3.5. Термометры 23 3.6. Влагомеры. Гигрометры 25 3.7. Вискозиметры 27 3.8. Манометры. Вакуумметры 29 3.9. Анемометры 30 3.10. Счетчики 31 3.11. Газоанализаторы 32 3.12. Кондуктометры 35 3.13. Иономеры (потенциометры) 36 3.14. Измерители оптических величин 39 3.15. Ультразвуковые анализаторы 40 4. Пробоотборники, лабораторное оборудование 42 5. Обслуживание средств измерений 43 6. Требования к составу технологической и технической документации 44 Заключение 46 Список использованной литературы 47
Введение Современное производство любой продукции невозможно без выполнения измерений. Объективный инструментальный контроль сырья, технологических процессов и конечного продукта необходим для обеспечения его высоких потребительских свойств и конкурентоспособности на рынке товаров и услуг. В сельском хозяйстве долгое время измерения выполнялись только при определении количества производимой продукции; для этого использовались весы и объемные меры. Развитие товарных отношений, конкуренция товаров стимулировали заинтересованность производителей в повышении качества производимой продукции и появление способов средств его оценки. Зерно издавна являлось одним из основных товарных сельхоз продуктов и в первую очередь стало оцениваться по качеству, интегральным показателем которого была принята плотность зерновой массы – натура зерна. Для этого использовались весы и емкость установленного размера – в современном исполнении литровая пурка. На плотность зерновой массы влияют, в частности, ее влажность и засоренность. Поэтому одновременно с измерением плотности стали оцениваться и эти показатели, которые долгое время определялись органолептически. Со временем и другие сельхоз продукты стали оцениваться с учетом показателей, характеризующих их качество, например, таких, как содержание масла в семенах подсолнечника, сахара в сахарной свекле, жира в молоке и т.д. Наряду с увеличением числа контролируемых показателей качества продукции логичным стало распространение измерений и на условия, определяющие количество и качество производимого продукта. Понятно, например, что урожайность и качество продуктов растениеводства зависят, в частности, от наличия и количества питательных веществ в почве, а количество и качество продуктов животноводства – от условий содержания животных и питательности кормов. Поэтому уже много десятилетий проводятся измерения содержания азота, фосфора, калия и других элементов в почве, протеина, клетчатки, жира и других веществ в кормах. Имея информацию о химическом составе почв и кормов, специалисты сельхоз предприятий получают возможность правильного использования удобрений, кормов и кормовых добавок, оптимизации условий развития растений и рационов питания животных. Еще одной областью измерений являются технологические процессы. Они должны выполняться в соответствии с установленными агро и зоотехническими требованиями, которые предусматривают, например, контроль глубины обработки почвы, нормы высева семян, высоты среза растений, температуры сушки и хранения зерна, величины вакуума в системе доения, температуры молока в танке, параметров микроклимата в производственных помещениях и т.д. Особое место занимают ветеринарные измерения, оценивающие состояние животных в целях предупреждения болезней и их лечения. Сельскохозяйственная техника также является объектом инструментального контроля, который позволяет исключить непредвиденные отказы техники и повысить эффективность ее эксплуатации.
Общее число показателей, подлежащих измерениям в процессах производства сельскохозяйственной продукции исчисляется многими десятками. Например, в хозяйстве, занятом производством зерна, картофеля, тепличных овощей, кормов и молока необходимо контролировать (измерять) почти две сотни показателей. Часть из них должна контролироваться (и регулироваться) постоянно с помощью средств автоматики; большинство же показателей измеряются дискретно с частотой (периодичностью), зависящей от интенсивности их изменения во времени. Сравнительно быстроменяющиеся показатели следует оперативно контролировать собственными техническими средствами предприятия, в то время, как медленно меняющиеся во времени показатели целесообразно измерять (анализировать) в централизованных межхозяйственных испытательных лабораториях. Таким образом, для выполнения измерительных операций необходимо использовать: - средства автоматического контроля и регулирования параметров технологических процессов; - переносные и стационарные приборы внутрихозяйственной лаборатории; - аналитические приборы и оборудование межхозяйственных испытательных лабораторий. Испытательные лаборатории (агрохимические, семенные, защиты растений, ветеринарные и другие) уже много десятилетий обслуживают российских сельхоз производителей. Значительно позже измерительная техника стала применяться непосредственно в процессах сельскохозяйственного производства. Появление на рынке современных недорогих и удобных в эксплуатации приборов стимулировало их применение в сельхоз предприятиях. Электронные измерители температуры и влажности, средства диагностики состояния растений и животных, простейшие анализаторы качества сельхоз продукции и другие приборы стали все в больших масштабах использоваться в деятельности сельхоз предприятий. Измерительные приборы и лабораторное оборудование постепенно становятся такими же необходимыми в сельскохозяйственном производстве техническими средствами, как и традиционная сельскохозяйственная техника – тракторы, комбайны, различные сельхоз машины. В предлагаемой книге даются краткие сведения о контролируемых показателях и приборном парке сельхоз предприятия; измерительная техника испытательных лабораторий здесь не рассматривается. В книге не рассматриваются также ветеринарные измерения и измерения, связанные с эксплуатацией и ремонтом сельхоз техники в связи с их достаточной освещенностью в специальной литературе. В качестве учебного пособия книга может быть полезной для студентов инженерных факультетов сельхоз ВУЗов, а также специалистам, работающим в сельхоз производстве.
1. Контролируемые показатели в технологиях производства сельскохозяйственной продукции В промышленности конечный продукт получается в результате переработки исходного материала (сырья). Производство выполняется по схеме 1. Схема 1. Аналогично работает и сельскохозяйственное производство. Отличие состоит в том, что в сельском хозяйстве исходным звеном в производственной цепочке является не просто сырье, а группа производственных (природных и технических) ресурсов, которые посредством комплекса технологий (как и в промышленности) преобразуются в запланированный продукт. На схеме 2 показаны объекты и процессы, подлежащие инструментальному контролю, на примере сельхоз предприятия, занятого производством зерна, картофеля, тепличных овощей, кормов и молока. По каждому объекту и производственному процессу указано примерное количество контролируемых (измеряемых) показателей. Производственные ресурсы. Входной контроль (число показателей) Производственные процессы. Технологический контроль (число показателей) Продукция. Выходной контроль (число показателей) Почва - 10 Полевые работы - 18 Зерно - 9 Удобрения - 8 Послеуборочная обработка урожая - 10 Картофель и овощи - 7 Семена - 9 Выращивание овощей в теплице - 17 Молоко - 13 Вода - 5 Подготовка кормов к скармливанию - 8 Корма - 12 Процесс дойки - 12 Животные - 11 Микроклимат в коровнике - 9 С. х. техника - 10 Хранение продукции - 9 Топливо и смазочные материалы - 6 Погодные условия - 6 Всего 77 Всего 83 Всего 29 Сырье Входной контроль Производственные процессы Технологический контроль Конечный продукт Выходной контроль
Схема 2. Как видно из схемы 2 общее количество контролируемых показателей в нашем примере составляет около 190 единиц. В таблицах 1, 2, 3, 4 приведены составы и количественные характеристики показателей, контролируемых в условиях сельхоз предприятия. 1.1. Производственные ресурсы Таблица 1 № п/п Контролируемые показатели Единиц ы измере ний Диапазон измерений Допустимая погрешность Периодичность измерений 1 2 3 4 5 6 1 Почва. 1 раз в 4-5 лет в испытательной лаборатории в пробах почвы определяют содержание гумуса, азота, фосфора, калия, микроэлементов (до 10 позиций), тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов, почвенных бактерий, плотность и кислотность. Ежегодно (в период между очередными анализами) потребность почвы в наиболее подвижных элементах – NPK – устанавливают расчетным путем по выносу их с полученным урожаем. 2 Минеральные удобрения. По запросу сельскохозяйственного предприятия в испытательной лаборатории проверяется содержание NPK, микроэлементов и тяжелых металлов, статическая и динамическая прочность гранул, гранулометрический состав удобрений. В самом сельхоз предприятии может осуществляться идентификация минеральных удобрений. 3 Семена (при хранении) 3.1 Влажность % 8-20 1 1 раз в 5 и 15 дней 3.2 Температура семян в насыпи 0С -10 + 60 1 1 раз в 5 и 15 дней 3.3 Чистота % 50-100 1 1 раз в 15 дней 3.4 Пораженность болезнями и вредителями % До 50 1 1 раз в 15 дней 3.5 Заселенность вредителями шт/кг До 10 и более 1 1 раз в 15 дней В испытательной лаборатории 2 раза за время хранения проверяется, кроме названных показателей, всхожесть, жизнеспособность и масса 1000 семян. 1 раз устанавливается подлинность сорта. 4 Животные 4.1 Размеры см 10-200 0,5 1 раз в год 4.2 Масса кг 50-1000 1 1 раз в месяц
4.3 Удой от одной коровы за одну дойку кг, л. 0,5-25 0,05 1 раз в месяц 4.4 Наличие мастита по долям вымени «да» - «нет» Вероятность ошибки 0,1 1 раз в месяц 4.5 Ранняя диагностика стельности «да» - «нет» Вероятность ошибки 0,05 На 21-й-23-й день после осеменения 4.6 Морфологическая оценка вымени мм 10-200 2 1 раз в год 4.7 Время молокоотдачи по долям вымени с 10-600 5 1 раз в год В испытательной лаборатории определяют содержание жира, белка, СОМО, соматических клеток в пробах молока, взятых при контрольных дойках от каждой коровы (1 или 2 раза в месяц) 5 Вода Показатели безопасности и качества воды ежемесячно определяются в испытательной лаборатории: засоленность, водородный показатель рН, содержание хлор- и карбонат- ионов, биохимическое потребление кислорода, количество микроорганизмов. 6 Корма От каждой партии кормов (25 т. сена; 400 т сенажа и силоса) перед скармливанием отбираются усредненные пробы и направляются на анализы в испытательную лабораторию. По результатам анализов устанавливают влажность, содержание сырого белка, сырой клетчатки, жира, каротина, фосфора, калия, натрия, кальция, крахмала и сахара, водородных ионов в силосе, аминокислотный состав (при необходимости). 7 Сельхозтехника 7.1 Состояние цилиндров поршневой группы, например, по расходу газов, проникающих в картер л/мин 10-200 1 При ТО-3 7.2 Степень износа подшипников (по интенсивности стука) При ТО-3 7.3 Состояние форсунок по качеству распыла топлива Давление впрыска 125-230 кг/см2 При ТО-3 7.4. Подача топлива секциями топливного насоса Проверяется и устанавливается равномерность подачи При ТО-3 7.5 Величина зазоров в механизмах двигателя и сельхоз машин мм 0,1-2,0 0,1-0,5 При ТО-3
7.6 Скорость вращения вала двигателя об/мин 100-2500 10 При ТО-3 7.7 Мощность двигателя л.с. 50-300 1 При ТО-3 7.8 Плотность электролита в аккумуляторах г/см3 1,05-1,40 0,02 При ТО-2 7.9 Напряжения и токи в системах электрооборудова ния вольт, ампер До 30 До 80 1 1 При ТО-3 7.10 Давление воздуха в шинах кг/см2 0,5-4,5 0,1 При ТО-3 8 Топливо и смазочные материалы 8.1 Плотность кг/м3 800-950 2 При поступлении очередной партии топлива и смазочных материалов 8.2 Вязкость кинематическая (при 100 0С) мм2/с 5-25 1 8.3 Содержание механических примесей % 0-1 0,01 8.4 Содержание воды % По реакции с гидридом кальция 8.5 Содержание водорастворимых кислот и щелочей 8.6 Содержание смол мг/100 см3 5-100 5 8.7 Количество топлива в цистерне; уровень см 0-300 1 2-3 раза в год 9 Погодные условия 9.1 Температура воздуха 0С -40-+40 1 Постоянный контроль и регистрация всех показателей 9.2 Атмосферное давление мм. рт. столба 710-810 1 9.3 Влажность воздуха (относительная) % 20-100 5 9.4 Скорость ветра м/с 0-60 5% 9.5 Количество выпавших осадков мм 0-100 1 9.6 Поступление фотосинтетически активной радиации(ФАР) Ккал/га 109-4*109 10%
1.2. Технологические процессы в растениеводстве Таблица 2 № п/п Контролируемые показатели Единицы измерений Диапазоны измерений Допусти мая погрешн ость (+-) Примерная периодичность измерений 1 Полевые работы 1.1 Температура почвы 0С 0-30 1 2-3 раза в день в предпосевной период 1.2 Влажность почвы % 5-35 2 1.3 Глубина обработки см 5-35 1 Контроль при настройке и работе агрегатов 1.4 Норма высева семян шт/га От 1 до 10 млн. 5% 1.5 Потребность растений в NPK «да»-«нет» Периодический контроль за состоянием растений 1.6 Высота растений см 5-200 1 1.7 Число растений на 1 м2 шт До 1000 10 1.8 Наличие и количество растений, пораженных вредителями и болезнями % шт/м2 До 50% 1% 1.9 Влажность (спелость) зерна; готовность зерновых к уборке % 8-40 2 Не менее 2-х раз в день в предуборочный период 1.10 Влажность зеленой массы в валках % 20-80 2 Не менее 2-х раз в день 1.11 Содержание сахара в корнеплодах кормовой свеклы % 5-30 1 Не менее 1-го раза в день в предуборочный период 1.12 Количество расходуемой воды при поливе м3/га 100-400 1 Постоянный контроль 1.13 Расход топлива за сутки, неделю, сезон л;ц 0,01 Постоянный контроль 1.14 Количество расходуемых семян ц/га 0,1-30,0 0,01 Обязательный учет расходуемых средств