Preview

Аграрная наука

Расширенный поиск
№ 4 (2026)
Скачать выпуск PDF

ВЕТЕРИНАРИЯ

8-19 175
Аннотация

В последние годы молекулярная ветеринарная онкология развивается особенно активно благодаря внедрению современных методов геномного и транскриптомного анализа опухолей у животных. Мутации и сигнальные пути канцерогенеза становятся важными биомаркерами, позволяющими уточнять биологию опухолей, повышать точность диагностики, проводить прогностическую оценку и обосновывать применение таргетной терапии. Целью настоящего обзора является анализ современных данных о клинически значимых мутациях опухолей у собак и кошек и их роли в диагностике, прогностической оценке и лечении. В статье рассматриваются наиболее изученные молекулярные мишени, включая KIT, BRAF, HER2, PIK3CA и TP53, а также связанные с ними сигнальные пути опухолевого роста. Обобщены сведения о применении методов молекулярной диагностики, таких как полимеразная цепная реакция, иммуногистохимия, высокопроизводительное секвенирование и жидкостная биопсия. Особое внимание уделено значению молекулярных маркеров для сравнительной онкологии и перспективам интеграции многоомного профилирования опухолей в клиническую ветеринарную практику. Полученные данные свидетельствуют о формировании основ прецизионной ветеринарной онкологии, направленной на разработку более индивидуализированных стратегий диагностики и терапии опухолевых заболеваний у собак и кошек.

20-28 109
Аннотация

Проблема выбора оптимального сетчатого имплантата для герниопластики остается актуальной в связи с риском послеоперационных осложнений, в частности сморщивания трансплантата. В статье представлены исследования по сравнительному изучению тканевой реакции, воспалительного ответа и степени сморщивания после имплантации полипропиленовой сетки «ЭСФИЛ» и титановой сетки «Титановый шелк» при смоделированных грыжах у лабораторных крыс. Эксперимент проведен на 30 нелинейных крысах-самцах с моделью промежностной грыжи. Животные разделены на три группы: контрольная (n = 6, ушивание грыжи), 1-я опытная (n = 12, имплантация сетки «Титановый шелк») и 2-я опытная (n = 12, имплантация сетки «ЭСФИЛ»). Оценку сморщивания проводили путем измерения площади имплантатов на 30-е и 90-е сутки и по гематологическим показателям. Степень сморщивания сетки «Титановый шелк» составила 5,5 ± 0,8%, что статистически значимо ниже (p < 0,01), чем у сетки « ЭСФИЛ» (22,1 ± 2,3%). На 14-е сутки у животных с полипропиленовой сеткой сохранялись более высокие показатели лейкоцитов и их субпопуляций, указывающие на продолжение воспалительного процесса. Имплантат «Титановый шелк» продемонстрировал лучшую биосовместимость, минимальную контракцию и более быстрое восстановление лабораторных животных, что позволяет рекомендовать его для применения в ветеринарной практике при лечении промежностных грыж.

29-44 138
Аннотация

В данном обзоре был проведен анализ научной литературы, посвященной воздействию микропластика на здоровье жвачных, свиней и птиц, а также на их продуктивные показатели и характеристики мясной продукции. Результаты контролируемых экспериментов свидетельствуют о локальном негативном воздействии микропластика на состояние здоровья скота и птицы, проявляющемся в виде окислительного стресса, воспалительных процессов и апоптоза, возникающих после краткосрочного воздействия концентраций, превышающих типичные для окружающей среды. Остается невыясненным, оказывает ли микропластик системное влияние на заболеваемость, продуктивность и общее состояние животных при уровнях воздействия, близких к естественным. Наличие микропластика в тканях сельхозживотных и птиц в концентрациях, которые потенциально могут вызывать опасения у потребителей, указывает на возможную проблему безопасности пищевой продукции. Используемые методы обнаружения микропластика подвержены за грязнениям, что создает неопределенность в отношении истинных концентраций, а также в отношении источников микропластика: является ли он результатом производственного процесса, переработки или упаковки мяса. Существующие данные не позволяют установить корреляцию между воздействием микропластика и продуктивностью животных, не дают полной картины общего количества и типов микропластика, который оказывает влияние на сельскохозживотных и птиц. Сегодня отсутствуют исследования, посвященные изучению источников микропластика и разработке эффективных мер по снижению его воздействия в цепочках поставок животноводческой продукции. Предварительные данные указывают на то, что микропластик может выступать в качестве переносчика тяжелых металлов, антибиотиков, генов устойчивости к антибиотикам и микроорганизмов. Необходимы дальнейшие исследования для количественной оценки воздействия микропластика в качестве переносчика загрязняющих веществ. Присутствие микропластика в системах производства животноводческой и птицеводческой продукции представляет собой потенциальную угрозу благополучию животных, их продуктивности и восприятию мясной продукции потребителями.

ЗООТЕХНИЯ

45-54 127
Аннотация

Актуальность. Большое влияние на продуктивность сельскохозяйственной птицы оказывает обеспеченность высококачественным протеиновыми кормами и биологически активными веществами. Высокая биологическая активность каротиноидов вызывает интерес и обуславливает поиск эффективных способов их получения и применения. Экспериментальные данные о применении астаксантина в питании теплокровных животных ограничены.

Методы. В рационы перепелов 2, 3 и 4 групп дополнительно вводили кормовую добавку, полученную путем культивирования дрожжей Rodosporidium diobovatum, из расчета 0,4; 0,8 и 1,2 г/кг живой массы соответственно. Отбор проб комбикорма проводили по ГОСТ 13496.0-2016, отбор проб и оценку качества полученных яиц — по ГОСТ 31655-2012. Химический анализ яиц включал определение сухого вещества, сырого протеина, сырого жира, сырой золы, кальция, фосфора с предварительной пробоподготовкой. Оценку яичной продуктивности проводили с начала яйцекладки. Определяли массу яиц, белка, желтка, индексы формы яиц, белка, желтка, единицу ХАУ по общепринятым методикам, содержание каротиноидов в яичном желтке — по ГОСТ Р 54058-2010.

Результаты. Скармливание перепелам-несушкам кормовой добавки, полученной путем культивирования дрожжей Rhodosporidium diobovatum, способствовало повышению яйценоскости на 28,9%, 13,9% и 4,8%, интенсивности яйценоскости на 20,8%, 10,0% и 3,5%, улучшению морфологических показателей, инкубационных качеств и пищевой ценности перепелиных яиц, а также содержанию каротиноидов в желтке на 36,4%, 30,9% и 3,6% соответственно. Наилучшие показатели яичной продуктивности были получены у птицы 2 и 3 групп.

55-63 97
Аннотация

Актуальность. Молочное скотоводство — стратегически важная отрасль экономики, обеспечивающая население ценным продуктом питания. В условиях растущих требований к продуктивности и качеству товара, поиск эффективных и безопасных кормовых добавок для дойных коров является актуальной научной и практической задачей, направленной на интенсификацию отрасли.

Методика. Для проведения научно-хозяйственного опыта были сформированы четыре аналогичные группы дойных коров голштинизированной черно-пестрой породы. Животные контрольной (I) группы получали стандартный основной рацион (ОР). В рационы опытных групп ежедневно добавляли: II группа — «Диатомит» в количестве 100 г на голову, III группа — «Моноспорин» (70 г/гол.), IV группа — «Заслон 2+» (20 г/гол.). Исследование проводилось всю полную лактацию.

Результаты. Применение кормовых добавок достоверно повысило продуктивность и качество молока. Валовый надой за лактацию в группах II-IV превысил контроль на 0,9%, 8,7% и 11,5% соответственно. Существенно улучшился состав молока: содержание жира увеличилось на 2,1–4,9%, белка — на 2,5–11,7%, казеина — на 2,0–7,8%, сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) — на 0,9–2,8%. Плотность молока возросла на 4,9–9,9%. Максимальный положительный эффект по большинству показателей, включая содержание кальция, был отмечен при использовании добавки «Заслон 2+». Экономическая эффективность подтвердила целесообразность применения добавок. Дополнительная прибыль от реализации молока составила от 9 309 тыс. руб. во II груп пе до 14 936 тыс. руб. в IV группе. Уровень рентабельности производства молока в IV группе достиг 24,1%, что на 15,4 процентных пункта выше, чем в контрольной группе, демонстрируя высокую окупаемость вложений.

64-71 94
Аннотация

В статье представлены результаты исследований аллелофонда быков-производителей холмогорской породы крупного рогатого скота с целью выявления животных для использования в качестве доноров семени в программах сохранения генетических ресурсов. Выборка быков-производителей (n = 70) была представлена животными 1989–2021 годов рождения. Для анализа были отобраны 115 831 SNP, прошедших контроль качества, в том числе 73 689 SNP после LD-фильтрации. Генетическая чистопородность, оцененная по степени членства в специфическом для холмогорской породы кластере более 95,0%, была подтверждена у 21 из 37 чистопородных (по данным зоотехнического учета) быков-производителей холмогорской породы. Показана возможность дифференциации геномных компонентов Печорского типа холмогорского скота. Выявлены 6 быков-производителей, несущих более 99,99% геномных компонентов данного типа. Расчет IBS-дистанций показал разную степень генетического родства телок-доноров и быков производителей: 0,680 до 0,727 при среднем значении 0,695 ± 0,001.  При разработке программ сохранения генетических ресурсов для сохранения геномных компонентов холмогорского скота при поддержании уровня биоразнообразия целесообразно использовать семя быков-производителей с подтвержденной чистопородностью по результатам SNP-анализа и характеризующихся наименьшими значениями генетического родства, оцененного на основании IBS-дистанций.

АГРОНОМИЯ

72-79 108
Аннотация

Актуальность. Биология семян растений рода Pennisetum Rich. мало изучена. Высокая семенная продуктивность, благоприятные температурные условия хранения не всегда дают высокий процент всхожести семян при выращивании их в открытом грунте. Замачивание семян в стимуляторах роста является перспективным способом повышения их посевных качеств.

Материалы и методы. Материалом для исследования были выбраны семена 5 сортов P. glaucum (L.) R.Br. и двух видов P. setaceum (Forrsk.) Chiov. и P. villosum R. Br. ex Fresen. 2022–2023 гг. сбора с периодом хранения 6 и 24 месяца. Подготовленный семенной материал замачивали в 5 растворах ростостимуляторов: Эпин-Экстра, HB-101, Бона Форте Эликсир, Хлорелла, Биогумат+9. Энергию прорастания и всхожесть определяли в соответствии с ГОСТ 12038−84.

Результаты. В результате эксперимента было определено положительное влияние стимуляторов роста на динамику прорастания семенного материала у всех видов и сортов Pennisetum. Для всех сортов P. glaucum препараты НВ-101 и Эпин-Экстра оказались менее эффективными на семенах 2023 г. с наименьшим периодом хранения. Выявлены средние и высокие показатели лабораторной всхожести у семян 2022–2023 гг. сбора и у единичных сортов P.glaucum 2023 г. со сроком хранения 6 мес. Для достижения высоких показателей всхожести, свыше 80% у сортов P. glaucum рекомендуем применять препараты на семенном материале с периодом хранения от 24 месяцев. Из всех изученных препаратов существенное увеличение показателей всхо жести на семена  P. setaceum оказали препараты Биогумат+9, Хлорелла, Эпин-Экстра, для P. villosumБиогумат+9 и Бона Форте Эликсир.

80-85 103
Аннотация

Актуальность. В настоящее время главной задачей селекции озимой твердой пшеницы в Ростовской области является создание для засушливых районов сортов, не уступающих по урожайности сортам мягкой пшеницы, с высокой стабильностью качества зерна. Целью исследований стало проведение сравнительной характеристики линий озимой твердой пшеницы для выявления лучших по показателям качества зерна.

Методы. Исследования проводились в 2023–2025 гг. на опытных участках отдела селекции и семеноводства озимой пшеницы ФГБНУ АНЦ «Донской». В опыте изучалось 44 перспективных линии озимой твердой пшеницы.

Результаты. Анализ коэффициента вариации показал, что все изучаемые показатели качества в исследованиях характеризовались слабой изменчивостью (Cv < 10,0%). По содержанию белка основная масса образцов соответствовала I классу качества зерна (> 13,5%), линии 1354/20 и 529/21 — II классу (12,5–13,49%). Высокое содержание клейковины, соответствующее I классу (> 28,0%), отмечено у 9 изучаемых линий. По стекловидности, согласно ГОСТ на твердую пшеницу, I классу качества зерна соответствовало 5 образцов (> 85%). Высокое содержание каротиноидных пигментов, превышающее стандартный сорт Кристелла (508 мкг/%, НСР05 = 34,7 мкг/%), отмечено у 9 изучаемых линий. По результатам изучения качества зерна выделен ряд линий озимой твердой пшеницы, согласно ГОСТ соответствующий I и II классам качества зерна: 216/21, 529/21, 732/21, 298/21, 336/21. Широкое использование их в селекционном процессе позволит получить новые урожайные сорта с высокими качественными показателями, пригодные для макаронно-крупяной промышленности.

86-93 88
Аннотация

Актуальность. Цель исследований заключалась в определении влияния различных доз минеральных удобрений на урожайность клубней картофеля и проведение качественного анализа листьев на содержание в них основных фотосинтетических пигментов.

Методы. Исследования проведены в период с 2023 по 2025 года в селекционных питомниках размножения. Объектами для изучения были сорт картофеля Печорский и полевой опыт, представленный в пяти вариантах в четырехкратной повторности: без применения минеральных удобрений, с половинной, полной, полуторной и двойной дозах внесенных сложных комплексных гранулированных минеральных удобрений (нитроам мофоска) в качестве подкормки (30 г/м2) с отношением 16:16:16% д.в.

Результаты. В результате исследований доказана высокоинтенсивная отзывчивость картофеля сорта Печорский на внесение различных доз минеральных удобрений, что позволяет получить в опытных вариантах урожайность до 25,6–35,7 т/га, с высокими качественными характеристиками клубней (сухое вещество, крахмал), превышающих вариант без внесения удобрений. Отмечена тенденция к увеличению листового аппарата картофельных растений при внесении повышенных доз удобрений, что сказывается на процессе ассимиляции и, как следствие, может оказывать влияние на урожайность. Результат экономического анализа позволяет рекомендовать применение комплекса полных минеральных удобрений по схеме 1,5 NPK и 2,0 NPK, что обеспечивает получение продукции с высоким уровнем рентабельности в агроклиматических условиях Республики Коми.

94-101 100
Аннотация

Актуальность. Засоление почв — глобальный стрессор, ограничивающий продуктивность пшеницы. Марганец участвует в фотосинтезе и антиоксидантной защите, однако эффективность его наноформ для повышения солеустойчивости изучена недостаточно. Целью работы являлась оценка влияния предпосевной обработки семян наночастицами MnO₂ на проростки пшеницы в условиях солевого стресса.

Методы. Наночастицы MnO₂ синтезированы с использованием алкилдиметиламиноксида в качестве стабилизатора. Фазовый состав оценивали с помощью рентгенофазового анализа. Энергетику взаимодействия оценивали квантово-химическим моделированием (B3LYP/6-31G*). Семена пшеницы обрабатывали суспензией MnO₂ (1 мг/л) и проращивали при 0,5–5,0% NaCl. Определяли морфометрические показатели и содержание фотосинтетических пигментов (спектрофотометрия). Данные обработаны двух факторным ANOVA (p < 0,05). 

Результаты. Рентгенофазовый анализ показал наличие аморфной фазы диоксида марганца с гексогональной решеткой. Моделирование подтвердило энергетическую выгодность связывания MnO₂ с N-оксидной группой стабилизатора (ΔE = 1299 ккал/моль). В контроле повышение NaCl до 1,0% снижало сумму пигмен тов с 0,087 до 0,032 мг/г, а 2,5% NaCl вызывало гибель проростков. Обработка MnO₂ обеспечила выживание при 2,5% NaCl (сумма пигментов 0,074 мг/г), что лишь незначительно уступает контролю при 0,5% NaCl. При 1,0% NaCl содержание пигментов в опытных образцах (0,078 мг/г) было сопоставимо с контролем при 0,5% NaCl, что свидетельствует о полном нивелировании стресса. Увеличение доли каротиноидов указывает на активацию антиоксидантной защиты. Наночастицы MnO₂ эффективно защищают фотосинтетический аппарат пшеницы при солевом стрессе, что открывает перспективы создания новых форм удобрений.

102-109 100
Аннотация

Актуальность. Экстремальные температуры являются одним из основных абиотиче ских стрессоров, лимитирующих продуктивность пшеницы (Triticum aestivum). Перспективным подходом к повышению толерантности растений является предпосевной прайминг семян наноформами микроэлементов. Цель работы — оценка влияния нано частиц Co3 O4 , стабилизированных хитозаном, на устойчивость проростков пшеницы к гипо- и гипертермии.

Методы. Наночастицы Co3 O4 синтезированы химическим осаждением с использованием в качестве стабилизатора низкомолекулярного хитозана. Энергетическую выгоду взаимодействия оценивали методом квантово-химического моделирования (B3LYP/6-31G*). Семена пшеницы обрабатывали раствором наночастиц (1 мг/л) и проращивали в течение 8 суток при температурах –10 °C, +20 °C и +50 °C. Определяли морфометрические показатели и содержание фотосинтетических пигментов (спектрофо тометрия).

Результаты. Моделирование показало, что взаимодействие оксида кобальта с аминогруппой хитозана энергетически выгодно (∆E ≥ 1446 ккал/моль), что обеспечивает про лонгированное высвобождение элемента. В нормальных условиях (+20 °C) обработка увеличила длину проростков на 19% и их выживаемость. При тепловом стрессе (+50 °C) предпосевной прайминг достоверно (p<0,05) повысил сырую биомассу в 2,5 раза и содержание каротиноидов. Ключевым результатом является восстановление соотношения хлорофиллов *a/b* с 2,75 (контроль) до 1,51 (опыт) в условиях гипертермии, что свидетельствует о защите фотосинтетического аппарата. Применение наночастиц Co3 O4 переводит растение в состояние стрессовой готовности, повышая его устойчивость к действию экстремальных температур.

АГРОИНЖЕНЕРИЯ И ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

110-119 96
Аннотация

Актуальность. Представлен обзор Artemia spp. (артемии) как биологического ресурса с широким спектром применения. Рассматривается культивация и рынок производства артемии.

Методы. Поиск потенциально релевантных статей производили по ключевым словам в электронных базах на русском и иностранных языках.

Результаты. Артемия присутствует в водоемах Северной и Южной Америки, Африки, Австралии, Азии и Европы. Содержит хорошее количество белка, незаменимых аминокислот и жирных кислот, чтобы быть потенциальной кормовой или биологически активной добавкой.  Химический состав артемии зависит от температуры, солености, кислорода и корма. Среди лидеров производства – США, Китай, Россия и Казахстан. Наибольший потенциал имеют ресурсы цистартемии расположенные в Центральной и Юго-Восточной Азии.

120-126 109
Аннотация

Актуальность. Тыква обыкновенная (Cucurbita pepo) – широко распространенное культивируемое пищевое и кормовое растение. Для организма тыква ценна своим сбалансированным и богатым составом нутриентов. Ее мякоть содержит белки, клетчатку, антиоксиданты, витамины группы В, РР, С, Е, D, К, фолиевую кислоту, минеральные вещества — кальций, магний, железо, цинк, фосфор, калий, фтор и др. Ассортимент продуктов питания, в состав которых входят плоды тыквы, ограничен определенными однородными группами: свежие плоды и овощи, кондитерские изделия, соковая продукция, некоторые виды пищевых концентратов. В связи с чем научные исследования, направленные на изучение состава местных сортов тыквы, приобретают актуальность и практическую значимость с точки зрения переработки сельскохозяйственной продукции и производства продуктов питания заданного состава. Цель исследований заключалась в изучении массовой доли органических кислот, сахаров, белка, пищевых волокон, витамина С, кальция, железа и фосфора в мякоти тыквы сорта Россиянка, произрастающей в условиях Кемеровской области.

Методы. При исследовании использовались стандартные методы анализа. Определено содержание органических кислот, витамина С, кальция, фосфора, белка, сахаров, пищевых волокон в мякоти тыквы.

Результаты. Получены новые данные по содержанию органических кислот, пищевых волокон, сахаров, кальция и фосфора. В мякоти плодов тыквы установлено, что наибольшее количество содержится лимонной (726,0 мг/дм3) и яблочной (489,0 мг/дм3) органических кислот, наименьшее молочной (134,0 мг/дм3) и муравьи ной (120,0 мг/дм3). Менее 1 мг/дм3 щавелевой и винной. Содержание аскорбиновой кислоты составляет 3,18%, на долю кальция приходится 35 мг/100 г, фосфора — 36,7 мг/100 г. Практическая значимость полученных результатов реализуется в дополнении базы данных химического состава отечественных сортов тыквы и представляется перспективной для технологического использования мякоти тыквы в производстве продуктов питания заданного состава.

127-136 202
Аннотация

Актуальность. Для оптимизации опыления и повышения урожайности яблоневых садов необходим точный учет деревьев-опылителей. Существующие методы дистанционного зондирования не обеспечивают необходимой детализации для распознавания отдельных деревьев по сортовой принадлежности в условиях плотной ли нейной посадки. В статье предлагается метод автоматизированного мониторинга деревьев-опылителей в рядах садовых насаждениях, основанный на современной трансформерной архитектуре глубокого обучения RF-DETR.

Методы. Метод строится на анализе изображений, полученных с помощью аэро- и наземной съемки, и позволяет распознавать опылители по наличию сохранившихся плодов. Для обучения использовался размеченный датасет (2500 изображений), верифицированный экспертами-агрономами, что обеспечило высокое качество данных. Обучение и сравнительный анализ конфигураций модели (Nano, Small, Medium, Large) на размеченном наборе данных показало, что модель RF-DETR Medium обеспечивает высокую точность распознавания (mAP@50:95 = 0,658) и позволяет проводить обработку данных в режиме реального времени (5,9 FPS). Сочетание характеристик позволяет использовать модель как на бортовых компьютерах роботизированных систем, так и для обработки данных на серверном оборудовании. Апробация метода в контрольном ряду позволила выявить дефицит деревьев-опылителей и точно локализовать проблемные участки сада.

Результаты. Полученные результаты подтверждают, что использование трансформерных моделей позволяет отказаться от субъективных и трудоемких методов учета, обеспечивая при этом масштабируемость анализа.

137-143 102
Аннотация

В статье рассматривается разработка функциональной модели автоматизированной системы сбора и обработки данных IoT-мониторинга для задач точного земледелия с использованием методологии структурного анализа IDEF0. Объектом моделирования выступает аппаратно-программный комплекс, включающий полевые IoT-сенсоры, каналы передачи данных и серверную инфраструктуру обработки. Построена контекстная диаграмма уровня A-0 и выполнена декомпозиция до уровня A0, включающая четыре функциональных блока: сбор первичных данных с датчиков, предобработка и агрегация на граничном шлюзе, передача данных по беспроводным протоколам и серверная обработка с формированием управляющих воздействий. Проведен сравнительный анализ технических характеристик IoT-сенсоров трех типов (датчики влажности почвы, метеостанции, мультиспектральные камеры БПЛА) по параметрам точности, частоты опроса и энергопотребления. Выполнена оценка производительности трех протоколов передачи данных (LoRa, NB-IoT, Wi-Fi) по критериям пропускной способности, дальности и латентности. Экспериментальные замеры выполнены на базе 12 хозяйств Краснодарского края в 2019–2024 гг. Результаты показали, что протокол LoRa обеспечивает оптимальное соотношение дальности передачи (до 11,2 км) и энергопотребления (42 мА в режиме передачи) для полевых условий. Среднее время цикла обработки данных от сенсора до формирования управляющей команды составило 8,3 с. Разработанная функциональная модель формализует информационные потоки и управляющие воздействия в системе IoT-мониторинга, обеспечивая основу для проектирования автоматизированных систем в агроинженерии.

144-150 102
Аннотация

В статье рассматривается проектирование архитектуры распределенной IoT-системы мониторинга параметров микроклимата тепличных комплексов на основе протокола MQTT и граничных вычислений. Актуальность обусловлена низкой долей автоматизированных тепличных хозяйств в Российской Федерации и высокой стоимостью развертывания традиционных систем на основе промышленных контроллеров. Разработа на четырехуровневая архитектура, включающая уровень сенсорных узлов (ESP32-S3), уровень граничных шлюзов (Raspberry Pi 4B), уровень MQTT-брокера (Mosquitto 2.0) и уровень облачной платформы (PostgreSQL + Grafana). Проведен сравнительный анализ протоколов передачи данных (MQTT v5.0, CoAP, HTTP/2, AMQP 1.0) по критериям задержки, пропускной способности, потребления трафика и энергопотребления. Протокол MQTT v5.0 при 100 узлах обеспечивает пропускную способность 12 400 сообщ./с и задержку 47 мс; при масштабировании до 400 узлов пропускная способность достигает 13 333 сообщ./с. Предложена авторская методика расчета интегрального индекса производительности системы, учитывающего задержку, пропускную способность и долю потерянных сообщений. Нагрузочное тестирование на стенде (50-400 сенсор ных узлов, 72 часа) показало, что конфигурация с 4 граничными шлюзами обеспечивает устойчивую работу при 400 узлах с задержкой 89 мс и потерями менее 0,05%. Интегральный индекс производительности составил 0,91 для оптимальной конфигурации. Показано, что применение граничных вычислений сокращает объём трафика между объектом и облаком на 78% за счёт локальной агрегации данных.

151-157 95
Аннотация

Исследование посвящено проектированию и верификации архитектуры программно-аппаратного комплекса IoT-мониторинга микроклимата сельскохозяйственных помещений на основе методологии функционального моделирования IDEF0. Объектом проектирования являлся распределенный комплекс мониторинга трех производственных помещений (общая площадь 4 500 м2), включающий сенсорный, коммуникационный, серверный и интерфейсный уровни. Функциональная модель системы декомпозирована до третьего уровня (A0–A3) в нотации IDEF0 с идентификацией 14 функциональных блоков, 23 входных/выходных потоков данных, 8 механизмов и 6 управляющих воздействий. Проведен сравнительный анализ четырех беспроводных протоколов передачи данных (LoRa, Zigbee, Wi-Fi, NB-IoT) по критериям дальности, пропускной способности, энергопотребления и стоимости развертывания. Протокол LoRa выбран базовым для сенсорного уровня (дальность до 2,8 км в условиях застрой ки, энергопотребление 42 мА в режиме передачи). Программная архитектура реализована по схеме MQTT-брокер — СУБД временных рядов (TimescaleDB) — REST API — веб-интерфейс. Разработана формула расчета сквозной задержки доставки данных от сенсора до интерфейса оператора. Нагрузочное тестирование подтвердило устойчивость системы при потоке до 12 000 сообщений/мин с медианной задержкой 287 мс и коэффициентом доставки 99,72%, при штатной нагрузке объекта (216 сообщ./мин) медианная задержка не превышает 134 мс, коэффициент доставки — 99,98%. Верификация функциональной модели выполнена методом трассировки потоков данных. Результаты применимы при проектировании автоматизированных систем управления микроклиматом сельскохозяйственных объектов.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0869-8155 (Print)
ISSN 2686-701X (Online)