Программно-алгоритмическое обеспечение производственных процессов в системе точного земледелия

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 12Следующая ⇒

Рассматривая методические вопросы управления производственными процессами, следует отметить, что управление в сельском хозяйстве в значительной степени предполагает принятие решений в условиях неопределенности, обусловленной различными причинами: отсутствием достоверных текущих и прогнозных данных о состоянии природы, недостатком знаний о биологических и физических системах, случайным характером протекающих процессов. Сельское хозяйство отличается от промышленности гораздо большей неопределенностью условий функционирования. Из этого вытекает его малая предсказуемость и, как следствие, значительный инвестиционный риск. Управление системой, действующей в условиях неопределенности, требует особой осторожности и обдуманности. Выработка наиболее обоснованного комплекса мер важна потому, что в ситуации, когда конечный результат не определен однозначно, на развитие событий можно влиять только принимаемым решением. Неправильное или, по крайней мере, не самое удачное решение всегда связано с риском, цена которого в некоторых случаях может быть очень высока. Поэтому для совершенствования процедур принятия решений требуется анализ весьма сложных ситуаций. Производитель использует восприятие вероятностей будущих результатов, исходя из экономически оправданных решений в соответствии с возможными рисками, уменьшая их с помощью доступного арсенала средств (например, применяя удобрения и средства защиты растений, корректируя рацион и проводя профилактику заболеваний животных, рационально используя технику с учетом ее работоспособности и ресурса и т. п.). Для этого необходимо стабильное обеспечение производителя данными, интегрированными с особенностями биологических и физических систем для того, чтобы получить полезные знания об их текущем состоянии и прогнозировать результаты возможных решений.

В связи с этим одним из перспективных путей повышения эффективности управления стало применение информационных систем поддержки принятия решений, основанных на данных и знаниях и выполненных в виде информационных продуктов. Такие продукты содействуют пользователю в принятии самостоятельного осознанного хозяйственного решения, адаптированного к его условиям и основанного на профессиональной информации, уже накопленной наукой и практикой в его предметной области. Чем выше качество и объем данных и знаний, заложенных в систему, тем меньше неопределенность в принятии решений и выше степень их эффективности.

В настоящее время процесс формирования информационной системы на уровне производства развивается спонтанно— путем накопления решений частных задач, продиктованных насущной производственной необходимостью. Эти решения составляют фундамент для необратимого процесса технологической переориентации в управлении сельскохозяйственным предприятием. Накопление знаний не обязательно приводит к росту эффективности, однако с их помощью можно принять решение, которое позволит ее повысить. У производителя всегда есть возможность, пользуясь традиционными приемами, продолжать свою деятельность в том случае, если все прочие условия остаются неизменными. Не менее важно и то, что повышение уровня знаний формирует правильную реакцию менеджера в ситуациях, когда эта стабильность нарушается, т. е., когда среда, в которой осуществляется производство, претерпевает существенные изменения.

Обеспечение процесса выработки технологических решений в земледелии требует использования различных данных о почвенно-климатических и хозяйственно-экономических условиях, биологических особенностях возделывания культур и сортов. Значительная часть этих сведений должна быть дифференцированной и отражать уровень реального плодородия полей.

Для работы с базами данных (БД) обычно используют два специальных языка— язык определения схемы базы данных (SDL— Schema Definition Language) и язык манипулирования данными (DML— Data Manipulation Language). SDL служит главным образом для определения логической структуры БД— какой она представляется пользователю при решении определенного круга задач. DML содержит необходимый набор операторов манипулирования данными, позволяющих заносить информацию в БД, удалять, модифицировать или выбирать хранимые данные для решения плановых или срочных задач.

В современных системах управления данными (СУБД) обычно применяется единый интегрированный язык, который содержит все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивает базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является SQL (Structured Query Language).

Для реализации информационной технологии ТЗ требуется специализированная СУБД. Необходимость ее создания объясняется спецификой целевого назначения систем поддержки принятия решений (СППР), а именно решения всего комплекса задач планирования и управления агротехнологическими операциями во взаимосвязи друг с другом. Для этого СУБД должна поддерживать эффективное управление разнородными сведениями, позволяющими давать всестороннюю оценку агробиологических, почвенно-климатических, экономических, нормативных и других факторов продуктивности посевов— как в среднем многолетнем разрезе, так и в оперативном по мере поступления новой информации в период вегетации. Необходимо также, чтобы эта информация была в должной мере детализирована в пространстве и позволяла дифференцированно и в реальном времени оценивать условия, складывающиеся на поле.

Специализированная СУБД должна обеспечивать:

навигационный интерфейс высокого уровня, обеспечивающий независимость данных и возможность для пользователей работать максимально эффективно;

многообразие допустимых способов использования СУБД;

динамически изменяемую среду баз данных, в которой отношения, индексы, представления, транзакции и другие объекты могут легко добавляться и уничтожаться без отказов в функционировании системы;

возможность одновременной работы многих пользователей с допущением параллельной модификации объектов базы данных при наличии необходимых средств защиты ее целостности;

средства восстановления согласованного состояния баз данных после различных сбоев аппаратуры или программного обеспечения;

гибкий механизм, позволяющий определять различные представления хранимых данных и ограничивать этими представлениями доступ пользователей к базе данных по выборке и модификации на основе механизма авторизации;

производительность системы при выполнении указанных функций, сопоставимую с производительностью существующих СУБД низкого уровня;

главное условие— естественное для пользователя языковое общение с СУБД.

Созданная в АФИ специализированная СУБД предоставляет пользователю весь необходимый набор функций для удобной работы с данными, начиная от создания таблиц и заканчивая импортом/экспортом данных. В качестве инструментального средства разработки СУБД была выбрана среда программирования Delphi 6— мощное средство в области создания программ обработки разнородной информации. Delphi 6 обеспечивает высокую скорость и точность обработки данных, удобный пользовательский интерфейс, что является необходимым условием для разработки приложений. Среда Delphi позволяет увеличить производительность разработки за счет средств RAD, она проста и удобна в эксплуатации, а также обладает возможностью повторного использования множества компонентов и классов. К тому же сообщество разработчиков в среде Delphi в настоящее время стало очень большим, что обусловливает достаточное количество бесплатных ресурсов, коммерческого кода, инструментов и экспертов.

Современные требования в сельском хозяйстве предусматривают не только функционирование отдельных систем точного земледелия (мониторинг полей, картирование урожайности, управление движением полевых машин и т. д.), но и разработку систем, позволяющих осуществлять в комплексе такие функции, как создание и редактирование электронных карт полей, ведение паспортов полей и их геопространственная привязка, сбор данных от объектов мониторинга, обработка информации и помещение ее результатов в базу данных, оперативный учет и планирование, финансовый анализ и отчетность и другие рабочие процессы документирования, а также возможность обмена полученными данными. Такие системы дают возможность управлять работой сельскохозяйственного предприятия с использованием информации из разных источников.

Для поддержки таких систем за рубежом предлагается множество программ и программных решений фирм Agrocom, Grimme, Geoinformations Dienst, LandData Eurosoft, Fendt, LandData (Германия) и др. Фирма Claas предлагает системы Telematics и AGROSCOUT, устанавливаемые на зерноуборочные комбайны и позволяющие через Интернет отслеживать и фиксировать параметры всего цикла уборочной страды. Работоспособность систем обеспечивают две картографические программы— Google Earth и Map Quest, которые представлены в виде удобных иллюстраций, диаграмм и графиков времени простоя, перерасхода ГСМ и т. д. Принцип работы систем следующий. Установленный на комбайне приемник GPS передает всю информацию о местоположении машины и выполняемой работе, которую обрабатывает компьютер, и затем транслирует ее на ближайшую станцию сотовой связи. Информация направляется в Интернет и хранится на сервере компании. Специалисты по сервису, имея всю информацию по комбайнам, могут при выезде взять с собой все необходимые запасные части.

Система управления AMS (AG Management Solutions) фирмы John Deere, предназначенная для эффективного управления сельскохозяйственным производством, охватывает четыре направления: систему точного земледелия, управление машинным парком, агрономические и информационные программы и управление предприятием. Так как эти направления пересекаются, программы и системы, входящие в пакеты AMS, предназначены для интегрированной работы. Они снабжают руководителей хозяйств информацией, необходимой для принятия обоснованных и эффективных решений. Система включает универсальную аппаратную часть, состоящую из прикладного программного обеспечения и трех компонентов системы точного земледелия: приемника глобальной системы позиционирования StarFire, мобильного процессора и дисплея Green Star. Программное приложение Parallel Tracking помогает водителю выполнять смежные проходы строго параллельно при опрыскивании, внесении удобрений и работе с широкозахватными орудиями. Приложение Auto Trac обеспечивает параллельность смежных проходов в автоматическом режиме без участия водителя. Пакет Preventive Maintenace позволяет собирать данные в целях контроля наработки. Программа Documentation Maps представляет информацию о полях и урожае в графической форме в соответствии с требованиями службы картографии.

AMS дает фермеру возможность интегрировать в единую информационную цепь все имеющиеся в хозяйстве технические средства с учетом произведенной продукции. Система состоит из центрального компьютера с управляющим программным обеспечением, мобильного мини-компьютера с заданиями и параметрами поля, бортового компьютера с относящимися к конкретному полю функциями контроля выполнения заданий для охвата всех важных информационных данных. Система позволяет проводить автоматическое планирование в агротехнологической карте и изменять фактические значения норм внесения средств защиты растений или жидких удобрений по каждому полю через соединение Bluetooth с компьютером машинно-тракторного агрегата. Вся информация о выполненных заданиях передается в центральный компьютер. Это позволяет существенно сократить затраты рабочего времени на планирование работ и одновременно улучшить качество документирования даже в самое напряженное время. Подведение итогов работ и производственно-экономическая оценка, а также сертификация качества посредством автоматической обработки рабочих данных становятся проще и точнее.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒