Учебно-методический материал по окружающему миру (4 класс): Контрольная работа по окружающему миру за 1 четверть 4 класс
Административная контрольная работа з 1 четверть по окружающему миру
4 класс 1 вариант
Ф.И.________________________________________________________________________________
1 Что такое астрономия? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2 Какая планета самая большая?_________________________________________________________
3 Какими цифрами изображаются века?__________________________________________________
4 К какому векам относятся следующие века?
1978 год | 789 год | 1250 год | 2007 год | 1458 год |
5. Какие экологические проблемы существуют?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6 Какие горы нашей страны ты знаешь?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
7 Какое озеро самое большое?__________________________________________________________
8. Какое озеро самое глубокое?__________________________________________________________
9. Перечисли пять самых крупных рек нашей страны____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
10 Какие меры для защиты морей и океанов от загрязнения ты мог бы предложить?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Административная контрольная работа з 1 четверть по окружающему миру
4 класс 2 вариант
Ф.И.________________________________________________________________________________
1 Что такое астрономия? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2 Какая планета самая маленькая?_________________________________________________________
3 Какими цифрами изображаются года?__________________________________________________
4 К какому векам относятся следующие века?
1034 год | 760 год | 1856 год | 2003 год | 1406 год |
5. Какие экологические проблемы существуют?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6 Какие горы нашей страны ты знаешь?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
7 Какое озеро самое большое?__________________________________________________________
8. Какое озеро самое глубокое?__________________________________________________________
9. Перечисли пять самых крупных рек нашей страны____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
10 Что по твоему мнению нужно сделать для спасения лесов?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тест по окружающему миру (4 класс): Контрольная работа. Окружающий мир. А.А. Плешаков М.Ю.Новицкая 4 класс 1 четверть
Контрольная работа 1 четверть 4 класс.
ИМЯ……………………
1.Закончи предложение.
Основной закон страны, который определяет устройство государственной власти, управления, правосудия и экономики в стране, а также основные права, свободы и обязанности граждан — это ……………………………………………………………………………. .
2.Отметь когда в России отмечается государственный праздник День Конституции?
12 июня 1 мая 12 декабря 4 ноября
3.Кто является главой нашего государства? Укажи должность и полное имя главы нашего государства? ………………………………………… ……………………………………………………………………………
4.Государственная граница – это ………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
5.С помощью карты определи, с какими государствами на море граничит Россия. Ответ запиши. На море Россия граничит с ….. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
6.Соотнеси названия стран, соседей Российской Федерации и их столиц.
Украина Китай Казахстан Норвегия | Пекин Осло Астана Киев |
7.Закончи предложения. Физическая карта – это карта, на которой …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………..
Ровные или почти ровные участки земной поверхности – это …………
На равнинах есть низкие места – это ………………………………….. и более высокие места …………………………………………. . На равнинах можно встретить и отдельные возвышения — ………………, а также углубления — …………………………………………………..
8.Отметь, какое полезное ископаемое обладает пластичностью?
Гранит известняк песок глина
9.Нарисуй значок, который показывает условные знаки, обозначающие каменный уголь ……………………нефть ……………. золото ………….. природный газ ………………………………………..
10.Как человек использует эти полезные ископаемые? ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
11.Закончи предложения. Природный газ — …………………………. …..……………………………………………..………………………… Нефть — . …………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………..
Тест по окружающему миру за 1 четверть 4 класс Школа России
Тест за 1 четверть 4 класс «Окружающий мир»
А1. Вспомни, чем является Солнце.
а) планетой б) кометой в) звездой г)спутником
А2. В переводе с греческого языка «астрон» значит:
а) планета б) космос в) звезда г) вселенная
А3.Отметь самые крупные планеты солнечной системы.
а) Меркурий б) Юпитер в) Сатурн г) Земля
А4. Отметь время движения Земли вокруг своей оси.
а) 24 часа б) 7 дней в) 48 часов г) месяц
А5. Укажите за какое время Земля вращается вокруг Солнца.
а) день б) месяц в) неделя г) год
А6. Определи, с чем связана смена времен года.
а) с движением Земли вокруг своей оси. б) с движением Земли вокруг Солнца
в) с движением планет в солнечной системе г) с движением планет вокруг своей оси
Б1. Как называется хранилище документов.
а) библиотека б) архив в) музей г) склад
Б2. Отметь устные исторические источники информации.
а) сказания б) рукописи в) легенды г) пословицы
В1. Отметь, сколько лет составляет один век.
а) 10 б) 100 в) 1000 г) 10000
В2. Какой правитель начал отчет лет от рождения Иисус Христа.
а) Иван грозный б) Петр 1 в) Дмитрий Донской г) Юрий Долгорукий
В3. К какому веку относится 1123 год, 1800 год, 1901 год (запиши)
а) Уральские б) Саяны в) Алтай г) Кавказский
С2. Укажи полуостров, на котором 28 действующих вулкана.
а) Ямал б) Кольский в) Камчатка г) Чукотский
С3. Выберите объекты природного наследия
а) горы Алтай б) Кижи в) вулканы Камчатки г) Красная площадь
Ключ:
А1. в
А2. в
А3. Б,в
А4. а
А5. г
А6. б
В1. б
В2. б
В3. XII, XVIII, XX
С1. а
С2. в
С3. а,в
Контрольный тест по окружающему миру за 1 четверть 4 класс
___________________________________
Контрольный тест по окружающему миру за 1 четверть 4 класс
1-вариант
Вселенная – это:
А) пространство вокруг Земли, где движется Луна;
Б) пространство вокруг Солнца, где обращаются планеты;
В) необъятное пространство со звёздами, планетами и другими небесными телами;
2. Какая планета Солнечной системы самая большая?
А) Земля; Б) Сатурн; В) Юпитер; Г) Венера; Д) Марс;
В России принято летосчисление:
А) от года основания Москвы;
Б) от Рождества Христова;
В) от начала правления царя Петра Первого;
В каких случаях год и век соотнесены НЕВЕРНО?
А) 1364 год – ХV век; Б) 1801 год – ХIХ век; В) 1011 год – ХII век;
Что НЕ относится к Всемирному природному наследию?
А) Национальный парк Сенергети; Б) Мавзолей Тадж-Махал; В) Водопады Игуасу;
Самые низкие горы России (их высота менее 2000 м над уровнем моря):
А) Алтай; Б) Кавказские горы; В) Саяны; Г) Уральские горы;
А) Южного; Б) Атлантического; В) Индийского;
Г) Тихого; Д) Северного Ледовитого;
8. Самое большое озеро России:
А) Байкал; Б) Онежское; В) Каспийское; Г) Ладожское;
В каком ряду основные природные зоны перечислены в порядке их смены с севера на юг?
А) Тундра, тайга, смешанные и широколиственные леса, степи, пустыни;
Б) Степи, пустыни, тундра, смешанные и широколиственные леса, тайга;
В) Тундра, тайга, пустыни, степи, смешанные и широколиственные леса;
Какой заповедник находится в зоне Арктических пустынь?
А) Ильменский заповедник; Б) Заповедник «Остров Врангеля»;
В) Дальневосточный морской заповедник; Г) Приокско-Террасный заповедник;
11. Как называется олений мох? А) моховик; Б) ягель; В) оленина;
___________________________________
Контрольный тест по окружающему миру за 1 четверть 4 класс
2-вариант
Солнце и движущиеся вокруг него небесные тела составляют:
А) Солнечную систему;
Б) Вселенную;
В) Космос;
Г) созвездие;
2. Какая планета Солнечной системы самая маленькая?
А) Венера; Б) Уран; В) Меркурий; Г) Нептун; Д) Земля;
3. В России принято летосчисление:
А) от начала правления царя Петра Первого;
Б) от года основания Москвы;
В) от Рождества Христова;
4. В каких случаях год и век соотнесены НЕВЕРНО?
А) 1564 год – ХVI век; Б) 1407 год – ХIV век; В) 1771 год – ХVII век;
Что НЕ относится к Всемирному культурному наследию?
А) Водопад Виктория; Б) Афинский Акрополь; В) Великая Китайская стена;
Самые высокие горы России:
А) вулканы Камчатки; Б) Уральские горы; В) Кавказские горы; Г) Саяны;
Моря каких океанов НЕ омывают берега России?
А) Тихого; Б) Северного Ледовитого; В) Индийского;
Г) Южного; Д) Атлантического;
Самое глубокое озеро России:
А) Каспийское; Б) Ладожское; В) Онежское; Г) Байкал;
В каком ряду основные природные зоны перечислены в порядке их смены с севера на юг?
А) Тундра, тайга, пустыни, степи, смешанные и широколиственные леса;
Б) Тундра, тайга, смешанные и широколиственные леса, степи, пустыни;
В) Степи, пустыни, тундра, смешанные и широколиственные леса, тайга;
Какой заповедник находится в зоне Тундры?
А) Дальневосточный морской заповедник; Б) Заповедник «Остров Врангеля»;
В) Таймырский заповедник; Г) Ильменский заповедник;
11. Как называется олений мох? А) ягель; Б) оленина; В) моховик;
Итоговый тест по окружающему миру за 1 четверть 4 класс
Итоговый тест по окружающему миру за 1 четверть 4 класс с ответами. Тест состоит из 3 частей (Часть А, Часть В и часть С). В части А — 8 заданий, в части В — 4 задания, в части С — 4 задания.
1 вариант
Часть А
А1. Назови науку, изучающую Землю.
1) история
2) астрономия
3) география
4) экология
А2. Укажи, что не является планетой.
1) Нептун
2) Солнце
3) Плутон
4) Земля
А3. Обозначь самый холодный материк.
1) Северная Америка
2) Антарктида
3) Евразия
4) Австралия
А4. Выбери вещественный источник информации.
1) сказка
2) былина
3) поговорка
4) монета
A5. Определи век, к которому относится 1812 г.
1) XVI
2) XVIII
3) XVII
4) XIX
А6. Отметь памятник культурного наследия России.
1) Большой каньон
2) Водопад Виктория
3) Тадж-Махал
4) Кижи
А7. Укажи самые высокие горы.
1) Саяны
2) Кавказские
3) Алтай
4) Уральские
А8. Укажи цвет окраски многих животных тундры.
1) белая
2) жёлтая
3) серая
4) коричневая
Часть B
В1. Подумай, почему моржи стали редкими.
1) не хватает пищи
2) уничтожили люди
4) их съели хищники
В2. Назови профессию людей, работающих в Арктике.
1) овощевод
2) строитель
3) метеоролог
4) водитель
В3. Укажи заповедник лесной зоны.
1) Ильменский
2) Таймырский
3) Приокско-Террасный
4) «Остров Врангеля»
В4. Определи, что не растет в лесной зоне.
1) клюква
2) калина
3) ягель
4) шиповник
Часть C
С1. Отметь созвездия Зодиака.
1) Близнецы
2) Краб
3) Скорпион
4) Дева
С2. Вспомни, какие птицы бывают белого цвета.
1) куропатка
3) сова
2) орёл
4) лебедь
1) кречет
2) утка-мандаринка
3) стерх
4) дятел
С4. Обозначь правильное поведение в лесу.
1) нельзя шуметь
2) можно собирать цветы
3) можно ходить по лесу
4) нельзя трогать животных
2 вариант
Часть А
А1. Назови науку, изучающую Вселенную.
1) история
2) астрономия
3) география
4) экология
А2. Укажи, что не является планетой.
1) Луна
2) Венера
3) Сатурн
4) Меркурий
А3. Обозначь самый маленький материк.
1) Австралия
2) Евразия
3) Африка
4) Южная Америка
1) посуда
2) сказание
3) строение
4) рукопись
A5. Определи век, к которому относится 1380 г.
1) XII
2) XIV
3) XIII
4) XVI
А6. Отметь памятник природного наследия России.
1) Большой Барьерный риф
2) Алтай — Золотые горы
3) статуя Свободы
4) водопад Игуасу
А7. Укажи самые низкие горы.
1) Саяны
2) Кавказские
3) Алтай
4) Уральские
А8. Укажи, когда появляется потомство у белых медведей.
1) зимой
2) летом
3) весной
4) осенью
Часть B
В1. Назови профессию людей, работающих в тундре.
1) овощевод
2) комбайнёр
3) оленевод
4) лесоруб
В2. Подумай, почему восстановилось поголовье зубров.
1) ушли в другие леса
2) перешли на другой корм
3) стали разводить в заповеднике
4) привезли зубров из-за границы
В3. Укажи заповедник Арктики.
1) Ильменский
2) Таймырский
3) Приокско-Террасный
4) Остров Врангеля
В4. Определи, что не растет в тундре.
1) морошка
2) папоротник
3) голубика
4) лишайник
Часть C
С1. Отметь созвездия Зодиака.
1) Водолей
2) Баран
3) Весы
4) Дева
С2. Вспомни, какие звери бывают белого цвета.
1) заяц
2) медведь
3) песец
4) лось
С3. Укажи зверей из Красной книги.
1) волк
2) тигр
3) зубр
4) овцебык
С4. Обозначь правильное поведение в лесу.
1) можно собирать грибы
2) можно наблюдать за зверями
3) нельзя подкармливать птиц
4) нельзя ломать деревья
Ответы на итоговый тест по окружающему миру за 1 четверть 4 класс
1 вариант
А1-3
А2-2
А3-2
А4-4
А5-4
А6-4
А7-2
А8-1
В1-2
В2-3
В3-3
В4-3
С1-134
С2-134
С3-123
С4-134
2 вариант
А1-2
А2-1
А3-1
А4-4
А5-2
А6-2
А7-4
А8-1
В1-3
В2-3
В3-4
В4-2
С1-134
С2-123
С3-234
С4-124
Контрольная срезовая работа по окружающему миру 4 класс 1 полугодие
Вопросы для проведения контрольной (срезовой) работы
по окружающему миру в 4 классе
МАОУ «Школа № 5 г. Белогорск»
1. Какое небесное тело является спутником Земли?
1) Солнце 2) Большая Медведица 3) Луна
4) Марс
2. Какие горы являются условной границей между Европой и Азией?
1) Кавказские горы 2) Алтай 3) Уральские горы
4) Саяны
3. Какое озеро является самым глубоким пресным озером мира?
1) Байкал 2) Онежское 3) Ладожское
4) Каспийское
4. Выбери цепь питания, характерную для зоны Арктики:
1) водоросли → рачки → рыбы → пингвины
2) водоросли → рачки → рыбы → бурые медведи
3) водоросли → рачки → рыбы → тюлени
4) мхи → кайры → морж → овцебык
5. В Арктике обитают животные:
1) бобры, нутрии, хомяки
2) моржи, тюлени, белые медведи
3) волки, белые медведи, рыси
4) Зайцы, волки, лисы, мыши
6. Главным занятием коренного населения тундры является:
1) оленеводство 2)земледелие 3) разведение пчёл 4) полеводство
7. Какой лес называется тайгой?
1) лиственный 2) хвойный 3) широколиственный
4) смешанный
8. Какое лето в зоне степей?
1) короткое, прохладное, дождливое
2) тёплое, продолжительное, засушливое
3)Холодное, продолжительное, с осадками
4) Засушливое, короткое, ветреное
9. Какое утверждение будет верным для описания зоны пустынь?
1) чаще всего осадков не бывает
2) часто бывают продолжительные ливни
3) выпадают осадки в идее дождя, иногда и снега
4)ярко выделяются все четыре времени года
10. К естественным водоёмам относятся:
1) река, озеро, море, океан, пруд
2) река, озеро, море, океан, ручей
3) река, озеро, море, океан, водохранилище
4) река, канал, море , океан
1. Какое небесное тело является спутником Земли?
1) Солнце 2) Луна 3) Большая Медведица
4) Юпитер
.
2. Какие горы являются условной границей между Европой и Азией? 1) Уральские горы 2) Саяны
3) Кавказские горы
4) Алтай
3. Какое озеро является самым глубоким пресным озером мира?
1) Ладожское 2) Онежское 3 3) Байкал
4) Каспийское
4. Выбери цепь питания, характерную для зоны Арктики:
1) водоросли → рачки → рыбы → пингвины
2) водоросли → рачки → рыбы → тюлени
3) водоросли → рачки → рыбы → бурые медведи
4) мхи → кайры → морж → овцебык
5. В Арктике обитают животные:
1) бобры, нутрии, хомяки
2) волки, белые медведи, рыси
3) моржи, тюлени, белые медведи
4)мыши, волки, лисы, мыши зайцы
6. Главным занятием коренного населения тундры является:
1) земледелие 2) оленеводство
3) разведение пчёл 4) плодоводство
7. Какой лес называется тайгой?
1) хвойный 2) лиственный 3) широколиственный
4) смешанный
8. Какое лето в зоне степей?
1) тёплое, продолжительное, засушливое
2) короткое, прохладное, дождливое
3) Засушливое, короткое, ветреное
4) Холодное, продолжительное, с осадками
9. Какое утверждение будет верным для описания зоны пустынь?
1) выпадают осадки в идее дождя, иногда и снега
2) часто бывают продолжительные ливни
3) ярко выделяются все четыре времени года
4) чаще всего осадков не бывает
10. К естественным водоёмам относятся:
1) река, озеро, море, океан, пруд
2) река, озеро, море, океан, водохранилище
3) река, озеро, море, океан, ручей
4) озеро, канал, море, река
Эталоны ответов на контрольные вопросы
по окружающему миру в 4 Б классе
МАОУ «Школа № 5 г. Белогорск»
1)3
2)3
3)1
4)3
5)2
6)1
7)2
8)2
9)1
10)2
1) 2
2) 1
3)3
4)2
5)3
6)2
7)1
8)1
9)4
10)3
Окружающий мир. Тест за полугодие 4 класс «Школа России»
13. Перечисли по порядку все природные зоны
14. Внимательно рассмотри знаки, которые можно встретить соответственно на
улице, в зоне отдыха и на этикетке одежды.
Как ты думаешь, какое правило отражает каждый из этих знаков?
Напиши эти правила.
1) 2) 3)
Правило 1:_________________________________________________________
_________________________________________________________
Правило 2:_________________________________________________________
_________________________________________________________
Правило 3:_________________________________________________________
_________________________________________________________
15.Рассмотри рисунки, прочитай текст и сравни описания природного камня и кирпича. На основании описаний укажи сходство и различие этих объектов.
Природный камень — небольшой твёрдый кусок горной породы. Имеет разнообразные неправильные формы. В настоящее время почти не используется в строительстве современных многоэтажных зданий и высотных сооружений.
Кирпич — искусственный камень, изготовленный из минеральных материалов в специальных печах. Имеет правильную форму. Благодаря своей твёрдости, водостойкости и морозоустойчивости используется при строительстве разнообразных высотных зданий и сооружений.
Сходство:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Различие:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ключ к промежуточному тесту окружающий мир 4 класс «Школа России
11 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
а
в
2
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
б
а
3
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
а
б
4
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
г
в
5
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
в
г
6
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
г
а
7
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
а
г
8
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
в
б
9
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
г
в
10
1 балл — правильный ответ
0 баллов – неправильный ответ
а
в
11
2 балла – правильный ответ;
1 балл – допущена 1 -2 ошибки
0 баллов – допущено 3 и более ошибок
2012 — 21 в 1847 — 19в 1735- 18в 1935 –20в
2016 – 21в 1960 — 20в 1432- 15в 1648 –17в
12
2 балла – правильный ответ;
1 балл – допущена 1 ошибка
0 баллов – допущено 2 и более ошибок
Искусственные водоемыЕстественные водоемы
пруд, канал,
озеро, океан, река, море
Искусственные водоемы
океан, река, море
канал, пруд, водохранилище,
13
2 балла – правильный ответ, все природные зоны перечислены по порядку
1 балл — допущена 1 ошибка: пропущена одна зона или нарушена правильная последовательность зон
0 баллов – допущено более 1 ошибки
1.зона арктических пустынь
2. зона тундры
3. зона лесов : тайга, смешанные леса, широколиственные леса
4. зона степей
5. зона пустынь
6. зона субтропиков ( Черноморское побережье Кавказа)
1.зона арктических пустынь
2. зона тундры
3. зона лесов : тайга, смешанные леса, широколиственные леса
4. зона степей
5. зона пустынь
6. зона субтропиков ( Черноморское побережье Кавказа)
14
2 балла – верно сформулированы все три правила
1 балл — верно сформулированы только два любые правила
0 баллов – неправильный ответ или верно сформулировано только одно любое правило
Фотографировать запрещено
Осторожно, ремонт дороги
Гладить изделие нельзя
Подземный переход
Вход с собаками запрещен
Стирать изделие нельзя
15
3 балла – правильный ответ: найдены все сходства и различия
2 балла – правильно найдено сходство и 1 -2 различия
1 балл– найдено только сходство или только 1 различие
0 баллов – ответ неправильный
Сходство: осадочная горная порода, состоящая из мелких частиц
Различие:1. песок хорошо пропускает воду, глина плохо пропускает воду
2. песок сыпучий, глина пластична
Сходство: камень, твердые
Различие:1. Природный камень естественная горная порода, кирпич — искусственный камень 2. Природный камень имеет разнообразные неправильные формы, кирпич — правильную форму. 3. Природный камень не используется в строительстве современных многоэтажных зданий и высотных сооружений, кирпич — используется при строительстве разнообразных высотных зданий и сооружений
Итого
21 балл
мер контроля по лазерной классификации | Здоровье и безопасность окружающей среды
Потенциальная опасность существует для всех людей, работающих рядом с лазерной системой. Такие люди должны быть предупреждены о существовании и местонахождении лазеров, а также о значении предупреждающих надписей для всех классов лазеров.
Особое внимание следует уделять среде, в которой используется лазер. Этот фактор следует учитывать вместе с классом и применением лазера для определения применяемых мер контроля.Следует учитывать следующие основные элементы:
- количество и класс лазеров
- лазерная локация
- наличие (доступ) неосведомленного, незащищенного персонала
- постоянство путей луча
- наличие объектов, которые могут иметь зеркальные поверхности или отражающие объекты вблизи пути луча
- использование оптических устройств, таких как линзы, микроскопы и т. Д.
Меры контроля можно разделить на два типа: административный контроль , например обучение, вывески, процедуры и т. Д.и технические средства управления , такие как ключевые органы управления, блокировки, кожухи балок, заслонки и т. д. Технические средства управления — это конструктивные особенности или устройства, применяемые к лазерной системе, и считаются наиболее эффективными из двух типов средств управления.
Ниже приведены общие рекомендации по работе с лазерами по классам лазерной опасности. В таблице ниже приводится краткое изложение этих мер контроля.
Класс 1
Многие лазеры Класса 1 имеют лазеры более высокого класса, заключенные в защитный кожух.Если лазер класса 1 имеет закрытый лазер класса 3b или 4, на любых съемных частях корпуса должны быть предусмотрены блокировки, или у лазера должна быть панель доступа для обслуживания, которая либо заблокирована, либо требует инструмента для снятия. Если защитный кожух снят, необходимо соблюдать меры контроля, соответствующие приложенному классу лазера.
Все лазеры класса 1 должны иметь маркировку.
Класс 2
Лазеры класса 2 должны иметь маркировку.
Лазерный луч нельзя целенаправленно направлять в глаза кому-либо.Юстировку лазерных оптических систем (зеркал, линз, дефлекторов луча и т. Д.) Следует выполнять таким образом, чтобы первичный луч или зеркальное отражение первичного луча не подвергал глаз воздействию уровня выше МПЭ для прямого облучение глаза.
Рабочая зона должна быть снабжена предупреждающей этикеткой или знаком, предупреждающим пользователей, чтобы они не смотрели на луч или не направляли луч в глаза людям.
Если ПДВ превышен, проектируйте порталы просмотра и / или экраны дисплеев, чтобы снизить воздействие до приемлемого уровня.
Если к лазеру класса 2 прилагается лазер класса 3b или 4, на любых съемных частях корпуса должны быть предусмотрены блокировки, либо у лазера должна быть панель доступа для обслуживания, которая либо заблокирована, либо требует инструмента для снятия. Если защитный кожух снят, необходимо соблюдать меры контроля, соответствующие приложенному классу лазера.
Класс 3a (3R)
Лазеры класса 3a должны иметь соответствующую маркировку. В рабочей зоне должна быть размещена предупреждающая этикетка или знак, предупреждающий пользователей, чтобы они не смотрели на луч или не направляли луч в глаза людям.
Съемные части корпуса и панели доступа для обслуживания должны иметь блокировки для предотвращения случайного воздействия. Также можно использовать постоянный ограничитель луча или аттенюатор.
Если ПДВ превышен, проектируйте порталы просмотра и / или экраны дисплеев, чтобы снизить воздействие до приемлемого уровня. Следует разработать процедуры центровки, чтобы гарантировать, что ПДВ не превышается.
Класс 3b
Лазеры и лазерные системы класса 3b должны иметь соответствующую маркировку. Эти лазеры используются в зонах, где доступ посторонних лиц может контролироваться.Если человек, не обученный лазерной безопасности, должен войти в зону, оператор или руководитель лазера должны сначала проинструктировать этого человека о требованиях безопасности и, при необходимости, предоставить защитные очки.
Если весь луч не закрыт или существует ограниченный открытый луч, оператор лазера, руководитель или специалист по лазерной безопасности должны определить номинальную опасную зону (NHZ). Во время использования или запуска лазера следует использовать сигнал тревоги, световой сигнал или устный обратный отсчет.
Контролируемая зона должна
· имеют ограниченный доступ к зрителям,
· иметь ограничители луча для прекращения потенциально опасных лазерных лучей,
· предназначено для уменьшения диффузных и зеркальных отражений,
· иметь средства защиты глаз для всего персонала,
· без лазерного луча на уровне глаз,
· имеют ограничения на окна и дверные проемы, чтобы снизить воздействие до уровней ниже ПДВ, и
· требуется хранение или отключение лазера, когда он не используется.
Если ПДВ превышен, проектируйте порталы просмотра и / или экраны дисплеев, чтобы снизить воздействие до приемлемого уровня. Процедуры юстировки и сборная оптика должны быть разработаны таким образом, чтобы не превышать ПДВ.
Только авторизованный, обученный персонал должен обслуживать лазер. Следует разработать и соблюдать утвержденные письменные стандартные процедуры эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.
Класс 4
В дополнение к мерам контроля, описанным для класса 3b, лазеры класса 4 должны эксплуатироваться обученными людьми в областях, предназначенных для их использования.Отказоустойчивые блокировки должны использоваться для предотвращения неожиданного проникновения в контролируемую зону, а доступ должен быть ограничен оператором лазера для лиц, которые были проинструктированы по процедурам безопасности и которые носят соответствующие очки для защиты от лазера, когда лазер способен излучать.
Операторы лазера несут ответственность за предоставление информации и обеспечение безопасности неподготовленному персоналу, который может входить в контролируемые лазером зоны в качестве посетителей.
Область лазера должна быть
- только для уполномоченного персонала
- предназначен для быстрого аварийного выхода
- оснащен устройством, позволяющим отключать лазер или уменьшать мощность до уровня ниже MPE
- разработан с учетом требований к контролируемой зоне класса 3b
- с элементами управления безопасностью входа
- разработан таким образом, что лазер может контролироваться и запускаться из удаленного местоположения
- (для импульсных систем) имеют блокировки, предназначенные для предотвращения срабатывания лазера путем сброса накопленной энергии в фиктивный груз
- (для систем с непрерывным излучением) имеют блокировки, предназначенные для отключения питания или прерывания луча с помощью заслонок.
На пути луча не должно быть зеркально отражающих поверхностей и горючих предметов, а луч должен заканчиваться негорючим, неотражающим барьером или ограничителем луча.
Меры контроля для четырех классов лазера
Меры контроля | Классификация | |||||||
Технический контроль | 1 | 1 мес. | 2 | 2 П | 3R | 3Б | 4 | |
Защитный кожух | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | |
Без защитного кожуха | Сотрудник по лазерной безопасности устанавливает альтернативные меры контроля | |||||||
Блокировки на защитном корпусе | – | – | – | – | – | Х | Х | |
Сервисная панель доступа | – | – | – | – | – | Х | Х | |
Ключ управления | – | – | – | – | – | · | Х | |
Смотровые порталы | Гарантия просмотра ограничена | |||||||
Коллекционирование оптики | ||||||||
Полностью открытый луч | – | – | – | – | – | X | X | |
Ограниченный открытый луч | – | – | – | – | – | X | X | |
Закрытый луч | Не требуется, если установлен защитный кожух и блокировки | |||||||
Разъем удаленной блокировки | – | – | – | – | – | · | Х | |
Ограничитель луча или аттенюатор | – | – | – | – | – | · | Х | |
Системы предупреждения об активации | – | – | – | – | – | · | Х | |
Внутренняя зона с лазерным контролем | – | – | – | – | – | – | Х | |
| Внутренняя зона, управляемая лазером, класс 3B | – | – | – | – | – | Х | – | |
| Зона, управляемая лазером класса 4 | – | – | – | – | – | – | – | |
| Меры контроля наружной установки | – | – | – | – | – | – | – | |
| Лазер в навигационном воздушном пространстве | Х | · | X | · | X | X | X | |
Временная зона контроля лазера | – | – | – | – | – | – | – | |
Управляемая операция | – | – | – | – | – | – | · | |
Этикетки для оборудования | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | |
Предупреждающие знаки зоны действия лазера | – | – | – | Х | · | Х | Х | |
Административный и процедурный контроль | ||||||||
Стандартная рабочая процедура | – | – | – | – | – | · | Х | |
Ограничения выбросов на выходе | – | – | – | – | – | LSO определяет | ||
Образование и обучение | – | · | · | · | · | Х | Х | |
Уполномоченный персонал | – | * | – | * | – | Х | Х | |
Процедуры выравнивания | – | – | – | – | – | Х | Х | |
Защитное снаряжение | – | * | – | * | – | · | Х | |
Зритель | – | * | – | * | – | · | Х | |
Обслуживающий персонал | – | – | – | – | – | Х | Х | |
Демонстрация с участием публики | – | * | Х | * | Х | Х | Х | |
Лазерные волоконно-оптические системы | MPE | MPE | MPE | MPE | MPE | Х | Х | |
Лазерная робототехническая установка | – | – | – | – | – | X | X | |
Защитные очки | – | – | – | – | – | · | X | |
Защита окон | – | – | – | – | – | Х | X | |
Защитные ограждения и шторы | – | – | – | – | – | · | · | |
Защита кожи | – | – | – | – | – | Х | X | |
| Предупреждающие знаки и этикетки | – | – | · | · | · | X | X | |
Защита кожи | – | – | – | – | X | X | ||
ЛЕГЕНДА | X = должен · = должен — = нет требований NHZ = требуется анализ NHZ à = должен, если заключен Класс 3b или 4 MPE = должен, если MPE превышен | |||||||
<< Предыдущий раздел Следующий раздел >>
.Цена акцийEnvironmental Control Corp (EVCC)
Environmental Control Corp. занимается разработкой устройств контроля выбросов для небольших двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Каталитический глушитель компании объединяет в себе глушитель и каталитический нейтрализатор. Технология компании разработана линейно и может быть изменена для соответствия ряду двигателей внутреннего сгорания. Компания намерена изучить отраслевые партнерские отношения с производителями двигателей, поставщиками запчастей и производителями как дорожных, так и внедорожных транспортных средств, чтобы ускорить внедрение технологии в промышленности.Компания нацелена на малые двигатели с искровым зажиганием, включая личные транспортные средства, внедорожные транспортные средства для отдыха, личные плавсредства, водяные насосы, а также промышленность газонов и садов. В сегмент внедорожных транспортных средств входят: снегоходы, вездеходы и мотоциклы-внедорожники. Компания не получала доходов.
ПодробнееВаша возможность комментировать в настоящее время заблокирована из-за отрицательных отчетов пользователей.Ваш статус будет рассмотрен нашими модераторами.
Пожалуйста, подождите минуту, прежде чем вы попытаетесь комментировать еще раз.
Отказ от ответственности: Fusion Media хотела бы напомнить вам, что данные, содержащиеся на этом веб-сайте, не обязательно являются точными и актуальными в реальном времени. Все CFD (акции, индексы, фьючерсы), криптовалюты и цены на Forex предоставляются не биржами, а маркет-мейкерами, поэтому цены могут быть неточными и могут отличаться от фактических рыночных цен, то есть цены являются ориентировочными и не подходят для торговые цели.Поэтому Fusion Media не несет никакой ответственности за любые торговые убытки, которые вы можете понести в результате использования этих данных. Fusion Media или любое лицо, связанное с Fusion Media, не принимает на себя никакой ответственности за убытки или ущерб в результате использования информации, включая данные, котировки, графики и сигналы покупки / продажи, содержащиеся на этом веб-сайте. Будьте полностью осведомлены о рисках и расходах, связанных с торговлей на финансовых рынках, это одна из самых рискованных форм инвестирования.
.2 Контроль окружающей среды | Окружающая среда в салоне авиалайнера и здоровье пассажиров и экипажа
, и никакой информации об альтернативных системах комитету предоставлено не было. Комитет также не нашел никакой информации о новых альтернативных системах в своем обзоре литературы. Следовательно, у комитета было мало информации для рассмотрения при подготовке этого отчета. Однако ниже дается краткое рассмотрение возможностей альтернативных систем.
Как объяснялось ранее в этой главе, функция ECS обеспечивает повышение давления в кабине, обеспечение достаточного количества чистого воздуха по всей кабине, контроль температуры воздуха в кабине и, в некоторой степени, регулирование влажности в кабине.Любая альтернатива ECS с отводом воздуха должна отвечать тем же требованиям.
Ключевыми особенностями, отличающими ECS на основе отбираемого воздуха от других возможных систем, являются использование отбираемого из двигателя воздуха в качестве источника наружного воздуха и использование вращающегося оборудования воздушного цикла для охлаждения этого воздуха. Эти две функции полностью интегрированы; Отводимый воздух под высоким давлением не только обеспечивает давление, достаточное для создания избыточного давления в кабине, но и давление достаточно высокое для работы вращающегося охлаждающего оборудования с воздушным циклом без внешних источников энергии.
Система ECS, в которой используется альтернативный источник наружного воздуха (например, набегающий воздух), должна, как минимум, включать компрессорное оборудование, которое может сжимать наружный воздух в достаточной степени для удовлетворения потребностей в повышении давления в кабине. Компрессионное оборудование должно быть смазано, и оно должно иметь источники энергии для его привода, такие как электродвигатели, газотурбинные двигатели или турбины со сжатым воздухом, в которых в качестве источника энергии используется отбираемый воздух. Точно так же, как компрессоры двигателя могут загрязнять приточный воздух, любые альтернативные средства сжатия воздуха также могут загрязнять воздух, хотя природа потенциального загрязнения может быть разной.Таким образом, использование альтернативы отбираемому воздуху в качестве источника наружного воздуха не обеспечивает автоматически незагрязненный воздух. Из-за необходимости в отдельном компрессоре и приводном механизме компрессора они также могут значительно снизить вес.
Если воздух сжимается ровно настолько, чтобы создать давление в кабине, а не до точки, при которой он может работать с вращающимся оборудованием с воздушным циклом, температуры, достигаемые при сжатии, могут быть достаточно ограничены, чтобы избежать пиролиза загрязняющих веществ, таких как гидравлическая жидкость. или смазочные масла.Однако потребуются альтернативные средства охлаждения воздуха. Самый очевидный метод — это парокомпрессионное оборудование для кондиционирования воздуха, подобное тому, которое используется в большинстве зданий и во многих наземных транспортных средствах. Это оборудование хорошо работает в наземных приложениях, но его размер и вес могут быть неприемлемыми для самолетов.
Первый пассажирский реактивный самолет, представленный в начале 1960-х годов, не использовал отбираемый воздух в качестве источника наружного воздуха. Воздух барабан был сжат и использован до
.Повсеместная система контроля окружающей среды: децентрализованная автономная система измерения и контроля тепличной среды на основе Интернета вещей
1. Введение
Теплица, которая является объектом использования солнечной энергии, покрыта тонким прозрачным материалом. и, следовательно, окружающая среда теплицы сильно зависит от внешнего климата и солнечного излучения. Чтобы контролировать среду в теплице и обеспечить ее пригодность для выращивания сельскохозяйственных культур, необходимо часто использовать такие объекты, как окна, обогреватели и занавески.Исследования и разработки систем контроля окружающей среды активизировались после изобретения недорогих компьютеров, таких как мини-компьютеры и микрокомпьютеры [1, 2]. Поскольку до 1990-х годов компьютеризированные системы экологического контроля были слишком дороги для выращивания тепличных культур, их использование и потенциал развития были ограничены крупномасштабными и хорошо оборудованными теплицами в США и Европе. Напротив, азиатские теплицы были небольшими и плохо оборудованными, поэтому установка систем экологического контроля почти не продвигалась после этого периода времени.
Согласно закону Мура, рентабельность компьютеров резко повысилась, и одновременно были улучшены информационные и коммуникационные технологии (ИКТ). В результате технологии автономных распределенных вычислений, такие как повсеместные вычисления [3, 4], которые используют множество сетевых компьютеров, начали внедряться в различные области в двадцать первом веке. В 2004 г. в Японии была предложена децентрализованная автономная система экологического контроля в теплицах [5]. В этой системе элементы измерения и управления теплицы разделены на блоки, которые называются «узлами», и для каждого узла выделяется недорогая компьютерная система.Поскольку компьютеры в каждом узле объединены в сеть друг с другом и измеряют и контролируют окружающую среду повсюду (ubique) в теплице, система получила название «Универсальная система контроля окружающей среды» (UECS). На Рисунке 1 показан пример последней теплицы, применяемой в UECS.
Рис. 1.
Выращивание клубники в теплицах с использованием подвесной гидропонной грядки в префектуре Окаяма, Япония. Температура, влажность, интенсивность света, концентрация углекислого газа и подача питательного раствора точно контролируются UECS.
Используя гибкое формирование узловой сети, UECS может измерять и контролировать окружающую среду на различных объектах, от небольших теплиц, требующих только управления вентиляционными окнами, до крупных предприятий растениеводства, например заводов, требующих сложных контроль. Кроме того, поскольку протокол связи сети UECS является открытым, взаимосвязь и функциональная совместимость возможны даже для продуктов разных производителей [6]. В этой главе подробно дается обзор и настоящее исследование UECS.
2. Обзоры UECS
2.1. Минимальная единица — узел
Обычные системы контроля окружающей среды управляются одним компьютером и концентрируются на линиях электрических сигналов от всех датчиков (например, температуры и влажности воздуха) и исполнительных механизмов (например, обогревателя и вентилятора на крыше) в теплице и интенсивно проводят измерения. Преимуществом является то, что интегрированное управление координацией датчиков и исполнительных механизмов легко реализуется в таких конвергентных системах. Однако некоторые недостатки отмечены следующим образом: (1) сложная программа управления, (2) отсутствие возможности расширения, (3) высокий риск отказа всей системы из-за выхода из строя только центрального компьютера.Кроме того, поскольку спецификации электрических сигнальных линий часто не унифицированы, модели и производители подключаемых приборов к системе контроля окружающей среды ограничены.
Напротив, децентрализованная автономная система управления тепличной средой, UECS, состоит из узлов, которые являются минимальными единицами. Узел, показанный на рисунке 2, имеет встроенный компьютер в один или несколько датчиков и исполнительных механизмов. Компьютер имеет порт связи для связи с другими узлами, а также программу измерения и управления для датчиков и исполнительных механизмов.
Рисунок 2.
Принципиальная схема узла, который представляет собой минимальную единицу компонентов UECS.
Если взять в качестве примера узел нагрева воздуха, когда узел не получает сообщение связи (здесь называется UECS-CCM), узел автономно управляет воздухонагревателем, используя встроенный датчик температуры воздуха и контрольную уставку. Одновременно сообщение о работе воздухонагревателя передается и в другие узлы. Если сообщение дистанционного управления получено от другого узла, работа воздухонагревателя определяется содержанием сообщения.Если прием данных прекращается на определенный период, узел возвращается к автономному управлению. Если получены данные о температуре воздуха с более высоким приоритетом, эти данные используются вместо данных от встроенного датчика температуры воздуха. Даже при выходе из строя одного из датчиков управление калорифером не прекращается.
Программа измерения и управления установлена во встроенном компьютере для датчиков и исполнительных механизмов, принадлежащих узлу. В результате программа упрощается, упрощается ее разработка, и даже при низкой производительности доступны для встраивания компьютерные платы.Протокол связи стандартизирован, как описано в следующих разделах. Все узлы UECS могут подключаться к сети и передавать информацию независимо от производителя или модели. UECS может быть сконфигурирован со свободной комбинацией узлов, и он имеет высокую расширяемость. Из-за автономной функции узлов даже в случае отказа одного узла риск остановки всей системы относительно невелик.
2.2. Протокол связи и пользовательский интерфейс
Узлы UECS используют Ethernet (IEEE 802.3) или Wi-Fi (IEEE 802.11) для создания сети связи, и в основном они используют широковещательные пакеты протокола пользовательских дейтаграмм (UDP) для обмена сообщениями для измерения и контроля окружающей среды. Наше пилотное исследование, в котором тестировалась децентрализованная система управления с использованием Интернет-протокола (IP) в тепличной среде, показало, что основными факторами риска были задержки и остановки системы из-за зависания виртуальной цепи протокола управления передачей (TCP). По этой причине использовался протокол UDP — связь без установления соединения.Чтобы исключить сложную установку связи между узлами для обмена данными или сетевым сервером для управления передачей, не использовалась ни одноадресная, ни многоадресная передача пакетов. Протокол коммуникационных сообщений для UECS, получивший название «Common Corresponding Message» (UECS-CCM), управляется консорциумом UECS [7].
На рисунке 3 показан пример UECS-CCM, используемого для обмена данными измерений и управления. Сообщение, написанное в XML, добавляется к определенным атрибутам для доставки широковещательного сообщения в теге DATA.Сроки передачи сообщений по видам информации подразделяются на два класса: периодические интервалы времени и события по запросу.
Рисунок 3.
Пример UECS-CCM. Это сообщение, отправленное с IP-адреса 192.168.1.64, было отправлено первым узлом в первом отсеке первой теплицы с 15-м приоритетом, и узел сообщил, что температура воздуха внутри была 23,5 ° C.
Все узлы UECS используют HTTP-сервер для предоставления пользовательского интерфейса.Производители и менеджеры теплиц могут отслеживать последнее состояние узла и устанавливать параметры управления для объекта с помощью интерфейса веб-браузера, получая доступ к частному IP-адресу, назначенному каждому узлу. Электрические компоненты, такие как переключатели и индикаторы, составляют большую часть первоначальной стоимости контрольно-измерительных приборов. Если UECS внедряется в теплицах, фермеры могут управлять системой экологического контроля теплицы с помощью смартфона, планшета или портативной игровой консоли, которые более удобны в использовании в качестве пользовательских интерфейсов вместо дорогих электрических компонентов (рисунок 4).
Рисунок 4.
Управление узлом масляного воздухонагревателя с помощью портативной игровой консоли в теплице с помощью UECS.
2.3. Практический пример внедрения UECS в теплице, используемой для выращивания томатов
В качестве примера ранней стадии разработки UECS была представлена UECS для экологического контроля теплицы (площадь пола: 1782 м 2 ) в 2007 г. используется для выращивания томатов в префектуре Токусима, Япония [6]. Всего через локальную сеть было подключено 16 комплектов узлов разных производителей (рис. 5).Алгоритм управления средой, работающий автономно в каждом узле, имеет относительно простую функцию. Для выполнения сложного управления средой, как если бы он объединял множество узлов, в качестве командира необходим узел программного контроллера, который имеет только функцию связи UECS-CCM. Система работает как система управления несколькими средами с программированием времени.
Рисунок 5.
Конфигурация узлов UECS для теплицы, используемой для выращивания томатов [6].
Децентрализованное автономное и совместное управление средой всех узлов с помощью механизмов UECS-CCM функционировало удовлетворительно для производства качественных гидропонных томатов.Узел программного контроллера поставлял UECS-CCM для команд удаленной работы и контрольных уставок, и каждый узел работал в соответствии с ними. Захватывая UECS-CCM в локальной сети с помощью ПК и сохраняя их в файле формата значений, разделенных запятыми (CSV), легко регистрируются экологические тенденции в теплице и поведение каждого узла UECS. На рисунке 6 показан график с использованием программного обеспечения для электронных таблиц за 1 день, записанный таким образом. Было подтверждено управление осушением для работы три раза в день при взаимодействии узлов воздухонагревателя и узла вентиляции крыши.Если узел программного контроллера остановил передачу пакета CCM из-за сбоя или потери питания, все узлы автоматически вернулись в состояние автономного управления. Программируемая система управления несколькими средами с использованием UECS превосходила традиционную систему управления по надежности.
Рисунок 6.
Временные графики измерения, контроля и заданных значений на 14 февраля 2008 г. установленной UECS [6].
Исследования и разработки технологии UECS в Японии в основном поддерживаются «консорциумом UECS», созданным в 2006 году.Продажи и установка продуктов UECS осуществляется консорциумом Smart-Agri Consortium, консорциумом компаний, основанным в 2012 году.
3. DIY UECS для небольших тепличных хозяйств
3.1. Почему DIY (сделай сам)?
Малые теплицы (площадь пола менее 0,2 га) раньше не могли пользоваться преимуществами дорогостоящей системы экологического контроля. Если бы производители теплиц могли сами производить оборудование, они могли бы легко получить то, что им нужно.С децентрализованным UECS система экологического контроля может быть собрана поэтапно, поэтому сложность самостоятельной установки (DIY) относительно невысока по сравнению с другими системами. В небольшой теплице необязательно покупать дорогостоящее устройство контроля. Производители смогут самостоятельно улучшать и ремонтировать технику. Им не нужно тратить много денег, чтобы нанять специалистов. Создавая сами системы экологического контроля, они пользуются различными преимуществами. Традиционно производители визуально наблюдали за состоянием урожая и вручную контролировали среду выращивания.Однако люди не могут днями наблюдать за растениями без отдыха. Если бы они могли легко установить датчики в теплице, понимание урожая было бы намного глубже. Однако до сих пор у мелких производителей теплиц не было технологий, которые они могли бы установить самостоятельно, даже если бы существовал метод контроля, который они хотели бы использовать. DIY UECS может предоставить блок управления, который можно программировать по желанию для тепличных производителей.
3.2. Недорогие платы микроконтроллеров открыли дорогу домашним предприятиям
Система UECS децентрализована, и необходимо включить микрокомпьютер во все оборудование в теплице для связи и управления (рис. 7).Платы образовательных микрокомпьютеров достаточно недорогие, чтобы не создавать проблем, даже если они встроены во все оборудование теплицы, это многообещающая платформа, зрелая (выдержанная) и легко доступная.
Рисунок 7.
Высокая универсальность плат микрокомпьютера (например, с Raspberry Pi). Различные узлы UECS могут быть созданы с обменом только нескольких частей. Согласно нашему опыту, SD-карта, используемая для Raspberry Pi, должна быть прочной промышленной SD-картой, чтобы предотвратить поломку из-за длительного использования.
В последние годы два типа образовательных микрокомпьютерных плат, названные Arduino [8] и Raspberry Pi [9], широко используются в различных областях. Arduino был разработан итальянским производителем в 2005 году. Он имеет множество вариаций, но цена Arduino UNO (базовая модель) составляет около 25 долларов. Raspberry Pi был разработан позже и выпущен в 2012 году и представляет собой плату для микрокомпьютера с более высокой производительностью, чем Arduino. Производительность сравнима с небольшим ПК. Цена также дешевая — около 35 долларов.Эти микрокомпьютерные платы приобрели большое количество пользователей и использовались не только для образовательных и хобби-приложений, первоначально разработанных для, но также и для промышленного использования [10].
3.3. Программное обеспечение для поддержки разработки узлов UECS
Программа для взаимной передачи и приема UECS-CCM между узлами необходима для того, чтобы каждая плата микрокомпьютера функционировала как узел UECS. Разработка программы внедрения — сложная задача, даже если у вас есть знания и опыт программирования.Поэтому были разработаны библиотека и промежуточное программное обеспечение для реализации UECS-CCM, чтобы узел UECS можно было изготавливать самостоятельно.
Для Arduino программное обеспечение UARDECS было разработано в 2013 году и представляет собой библиотеку для включения в Arduino IDE, который является официальным инструментом разработки Arduino и поддерживает разработчиков, реализующих протокол UECS и простую функцию веб-сервера в Arduino. Он написан на языке C и требует знания программирования для его использования. Однако преимущество использования Arduino заключается в том, что существует множество вариантов поддерживающего устройства.При использовании Arduino UNO вы можете создавать простые узлы с одним или двумя датчиками. При установке большего количества устройств подойдет Arduino MEGA с большой загрузкой памяти. UARDECS уже начали использовать в университетском образовании, и есть планы использовать его в коммерческих теплицах после бета-тестирования. UARDECS будет выпускаться бесплатно [11], а разработка программы будет осуществляться университетами, исследовательскими институтами или пользователями, владеющими этой технологией.
Промежуточное ПО для простой адаптации серии Raspberry Pi к UECS было разработано WaBit Inc., а базовая модель «UECS-Pi Basic» распространяется как бесплатное программное обеспечение [12]. Когда Raspberry Pi загружается с SD-карты, на которой записан UECS-Pi, запускается веб-сервер. После этого, если вы получаете доступ к Raspberry Pi с ПК и т. Д., Любую настройку можно выполнить с помощью интерфейса на основе браузера. UECS-Pi — чрезвычайно универсальный инструмент, который можно использовать как для обнаружения, так и для управления. Соответствующее устройство ограничено указанными в инструкции по эксплуатации, но его количество увеличивается в связи с обновлением версии.На момент написания этой статьи доступны датчики температуры, влажности, CO 2 , цифрового импульса, аналогового напряжения, камеры видимого света и тепловизионной камеры. Функции управления, установленные на UECS-Pi, могут включать / выключать переключатель и изменять работу привода в зависимости от условий, введенных пользователем. UECS-Pi может использоваться людьми, не имеющими никаких знаний в области программирования.
3.4. Проведение самодельных мастерских по изготовлению узлов UECS
По мере того, как налаживается фундамент для частных лиц по производству узлов для UECS, были проведены самодельные мастерские для узлов UECS.В качестве примера представлены семинары, проведенные в Институте овощеводства и цветоводства Цукубы, НАРО в октябре 2016 года (рис. 8). В семинаре приняли участие 20 человек, в основном фермеры и сотрудники производителей сельскохозяйственной техники. Создаваемый узел использовал UECS-Pi на базе Raspberry Pi. Сначала был роздан комплект деталей и инструкция. Участники установили платы микрокомпьютеров, блоки питания, датчики и другие компоненты и произвели электромонтаж. После завершения сборки (рисунок 9) они включались, получали доступ с ПК и настраивали.Убедившись, что изготовленный узел нормально работает на столе, мы отнесли его в теплицу и начали измерять температуру и влажность. На следующее утро был собран журнал данных, и записанная информация обсуждалась. Хотя некоторые участники неверно истолковали проводку в середине, каждый смог закончить узел в конце.
Рисунок 8.
Снимки цеха самостоятельного изготовления узла UECS. (1) Распространение и объяснение деталей, (2) установка деталей, (3) подключение проводки, (4) настройка путем доступа с ПК, (5) завершенный узел, помещенный в теплицу, и (6) обсуждение собранных данных .
Рисунок 9.
Узел DIY UECS, собранный мастерской. Верхний: сенсорный узел для измерения климата в теплице, нижний: релейный узел для управления исполнительными механизмами, такими как двигатель открытия-закрытия крышных вентиляторов.
Сделай сам открывает новые возможности для садоводства. Производители теплиц, знакомые с растениями, могут создать совершенно новые сложные методы выращивания своими руками. Сделай сам — это мощное средство для тепличников, позволяющее развивать садоводство своими руками.
4. Обновление традиционных контроллеров среды с помощью ICT
4.1. Модернизация традиционных контроллеров с помощью ICT
Трудно купить контроллер среды с высокой производительностью и низкой стоимостью. Поэтому мы пытались обновить или модернизировать обычные контроллеры с использованием ИКТ. Обработка собранных данных будет проще с помощью ИКТ. Ключевым аспектом внедрения ИКТ в тепличное производство является разработка контроллера, соответствующего UECS. В этом разделе обсуждаются преимущества обновления существующих обычных контроллеров с использованием ИКТ.
4.2. Конфигурация обновленных контроллеров
Обновленный контроллер состоит из обычного многопользовательского контроллера (базового контроллера), микрокомпьютера, кабеля Ethernet и персонального компьютера (рисунок 10). Коммерческий контроллер окружающей среды для теплиц «Супер-мини», продаваемый компанией Sankikeiso Co. Ltd., выбранный в качестве одного из базовых контроллеров, уже установлен в более чем 100 теплицах в Японии. Он может быть подключен к узлу UECS, реализованному микрокомпьютером (например.г. Raspberry Pi) с помощью кабеля последовательной связи. Базовый контроллер часто измеряет условия окружающей среды, такие как температура воздуха, солнечное излучение и CO 2 . Все измеренные данные напрямую передаются UECS-CCM в другие узлы UECS через микрокомпьютер. Микрокомпьютер передает инструкции для различных устройств управления базовому контроллеру после анализа данных об окружающей среде. Базовый контроллер может управлять подключенными устройствами с помощью микрокомпьютера.В микрокомпьютере работает HTTP-сервер. Пользователи должны получить доступ к веб-сайту с помощью программного обеспечения веб-браузера, чтобы подтвердить данные датчиков и состояние устройств, а также установить параметры для контроля окружающей среды.
Рисунок 10.
Конфигурация обновленного контроллера.
Контроллер состоит из трех основных устройств. Использование базового контроллера эффективно для повышения скорости и стабильности обновленного контроллера. Конструкция аппаратного обеспечения для измерения параметров окружающей среды и управления базовым контроллером будет постоянно совершенствоваться, и теперь она становится надежной.Следовательно, время разработки и стоимость оборудования будут уменьшены. Микрокомпьютер необходим для управления идеальной средой и создания пользовательского интерфейса для настройки параметров управления. Таким образом, становится возможным соответствие UECS с помощью микрокомпьютера. ПК использовался для доступа к микрокомпьютеру с помощью браузера и для мониторинга информации, отправленной с микрокомпьютера с программным обеспечением для сбора данных для UECS [13].
4.3. Практический пример использования для выращивания клубники
В Университете Окаяма технология контроля окружающей среды при выращивании клубники с высокой грядкой была предметом исследований в течение последних 10 лет.Разработанная логика работала с использованием как компьютерной программы MS-DOS, так и контроллера завершения продаж для теплицы в предыдущей системе. Если либо этот компьютер, либо контроллер сломаны, разработанная логика не может быть продолжена. Поэтому мы обновили контроллер, как упоминалось в предыдущем разделе. Контроллер под названием «YoshiMax» имеет несколько следующих функций:
CO 2 Концентрациями можно гибко управлять с помощью генератора CO 2 (Рисунок 11).Оптимальный уровень концентрации CO 2 можно изменить, контролируя температуру воздуха внутри теплицы. Если вентилятор открыт, генератор останавливается. В качестве воздухонагревателя можно использовать генератор СО 2 сжигания топлива. Управление концентрацией CO 2 становится простым, и генератор CO 2 эффективно использовался этим контроллером.
Можно поливать в количестве, пропорциональном количеству солнечного излучения.
Удобство UECS можно ощутить, используя этот контроллер. Мониторинг среды можно легко построить с помощью программного обеспечения для регистрации данных для UECS. Если ранее были представлены другие узлы UECS, информация об окружающей среде может быть собрана вместе с информацией на контроллере. Пользователи могут установить параметры доступа к контроллеру с помощью веб-браузера.
Рис. 11.
Стратегия управления обогащением газа СО2, сокращая выбросы СО2 из-за вентиляции.График показывает взаимосвязь между температурой воздуха и контрольной уставкой концентрации CO2.
Реализация таких гибких алгоритмов управления и получение подробной информации о характеристиках каждого прибора управления измерениями не могут быть реализованы только с помощью обычного контроллера. Мы продемонстрировали, что обычные контроллеры, обновленные с помощью расширений UECS, эквивалентны новым установкам новейшего контроллера, совместимого с UECS. Теперь мы протестировали контроллер с различными производителями клубники и работаем над широким использованием контроллеров.
4.4. Обновление контроллера для упрощения внедрения ИКТ и UECS
Приведение контроллеров в соответствие с UECS было полезным для легкого внедрения ICT. Есть два основных преимущества внедрения UECS. Один из них — это стандартизация информации о тепличном производстве. Разработанное ранее программное обеспечение для регистрации данных [13] может использоваться для регистрации данных, а другие узлы могут управляться в той же системе. Другое дело, что в теплицу вводят ЛВС. UECS — это система, которая осуществляет контроль окружающей среды с помощью LAN.Таким образом, можно легко передавать информацию в теплице с помощью Интернета и узнавать текущее состояние окружающей среды теплицы с помощью сетевой камеры.
Системы, соответствующие UECS, могут изготавливаться своими руками. Хотя создание системы «сделай сам» означает, что ее можно построить дешево, необходим опыт в области оборудования. Модификация обычных контроллеров означает, что можно быстро разработать оборудование без разработки такого оборудования. Многие пользователи предпочтут контроллеры, которые ненавидят механические риски конструкции оборудования и работают стабильно.Считается, что реконструкция обычных контроллеров с использованием UECS является полезным методом для создания контроллера, который быстро работает с новой логикой.
5. Беспроводные сетевые приложения для построения виртуальной крупномасштабной садоводческой фермы
5.1. Ограничения сети Wi-Fi
В Японии типичные фермеры владеют несколькими теплицами, расположенными на заданном расстоянии. Уход за теплицами осуществляется индивидуально, поэтому это сложно и дорого.Чтобы избежать этой проблемы, требуется сетевая инфраструктура для распределенных теплиц для создания виртуальной крупномасштабной садоводческой фермы. Например, беспроводная сеть, соединяющая каждую теплицу, будет наиболее эффективной сетью и имеет такие преимущества, как простая установка и перестановка узлов, а также сокращение времени и стоимости инстилляции. Как упоминалось в Разделе 2.2, UECS полностью поддерживает сеть Wi-Fi без каких-либо изменений и добавления системного программного и аппаратного обеспечения в принципе.Однако реальное применение в сельском хозяйстве имеет следующие проблемы:
Сеть Wi-Fi — это де-факто стандартная беспроводная локальная сеть. Качество передачи может внезапно снизиться из-за радиопомех между маршрутизаторами, если много маршрутизаторов Wi-Fi используется возле теплиц в жилом квартале из-за конфликтов радиодиапазона.
Wi-Fi обычно использует радиодиапазоны 2,4 и 5 ГГц в Японии. Точность передачи, определяемая пропускной способностью и потерей пакетов, заметно зависит от условий окружающей среды в теплице.В частности, радиоволна ослабляется растительностью и влажностью, поскольку растения содержат много воды и выделяют пар за счет транспирации.
По вышеупомянутым причинам применение сетей Wi-Fi в сельском хозяйстве ограничено только случаями, когда каждый узел UECS расположен рядом с маршрутизатором Wi-Fi. Таким образом, мы пришли к выводу, что сеть Wi-Fi не подходит для унификации распределенной тепличной сети, то есть для создания виртуальной крупномасштабной садоводческой фермы.
5.2. Глобальная сеть с использованием радиодиапазонов суб-ГГц
В последнее время были разработаны различные типы стандартов и протоколов беспроводной сети, которые используются в качестве фундаментальной сетевой инфраструктуры в нашем обществе. Среди них Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) есть такие особенности, как большое расстояние передачи (максимум 50 км), несколько радиочастот (типичная радиочастота составляет 920 МГц, называемая радиодиапазоном Sub-GHz), низкая скорость передачи (макс. 250 кбит / с) и несколько стандартов, таких как LoRa, Wi-SUN и IM920, которые в целом не имеют взаимозаменяемости.Эти особенности хорошо согласуются с требованиями по созданию сети, охватывающей распределенные теплицы, для создания виртуальной крупномасштабной садоводческой фермы.
На рисунке 12 показан пример применения LPWAN для распределенных теплиц. При фактическом управлении теплицей производители ожидают понимания текущей информации об окружающей среде, такой как температура воздуха, влажность и CO 2 , а также информации о контроле и конфигурации для объектов, установленных в теплице, в любое время и в любом месте.Шлюз в каждой теплице может исправлять информацию в теплице с помощью UECS-CCM. Здесь исходный UECS-CCM форматируется с использованием XML, в то время как размер сообщения в целом становится большим. Кодирование сообщения передачи на основе LPWAN и декодирование в UECS-CCM требуются для уменьшения размера сообщения передачи с использованием LPWAN, поскольку скорость передачи ограничена. Более того, интервал передачи и размер сообщения регулируются шлюзом в теплице. Информация передается непосредственно на главный шлюз для Интернета и сохраняется в базе данных.Таким образом, производители могут просматривать информацию во всех теплицах с помощью ПК и мобильных устройств, таких как мобильные телефоны, планшеты и игровые консоли. В настоящее время авторы разрабатывают прототипы узлов на основе этой концепции, например, узел экологического мониторинга, узел сбора и передачи данных.
Рисунок 12.
Пример применения LPWAN для распределенных теплиц.
6. Заключение и перспективы на будущее
Когда мы предложили принять Интернет-протокол для децентрализованной системы экологического контроля для теплицы в 2004 году, от многих исследователей и инженеров были получены отрицательные предложения с точки зрения надежности и связи в реальном времени.Однако в последние годы термин IoT стал популярным, и интерес к UECS растет. В японском сельском хозяйстве, перед лицом старения населения и сокращения сельскохозяйственных угодий, UECS, который способствует автоматизации и повышению эффективности защищенного садоводства, привлекает внимание как одна из важных технологий для обеспечения безопасного и устойчивого производства продуктов питания.
Улучшение производства тепличных культур в Японии идет по двум основным направлениям. Они должны (1) построить новую крупную и хорошо оборудованную теплицу, отражающую типы, существующие в Европе и США, и (2) установить системы ИКТ для повышения производительности в существующих теплицах малого и среднего размера.Наши текущие исследования и разработки UECS продолжаются для достижения последней цели. Таким образом, вопросы DIY, обновления и беспроводной связи между отдельными теплицами были основными темами исследований и разработок UECS, и, как упоминалось ранее, были получены различные результаты. Эти достижения внедряются теплицами в шести префектурах Японии в рамках полевого испытательного проекта «Реализация интеллектуального сельского хозяйства с помощью платформы UECS для активации теплиц японского типа», который начался в 2016 году.По завершении проекта в 2019 году будет продемонстрирована эффективность UECS в сельскохозяйственных теплицах, реализующих низкозатратное и высокопроизводительное производство тепличных культур, и ожидается дальнейшее распространение.
Выражение признательности
Это исследование было поддержано грантами Японского общества содействия науке KAKENHI Номер гранта: JP25292157 и проектом NARO Bio-Orient Technology Research Advancement Institution (специальный проект по стратегии регионального развития).Мы также хотели бы выразить благодарность консорциуму UECS за помощь.
.