CC BY
27
I ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
УДК 004.658.2
DOI 10.24411/0131-5226-2018-10083
АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ И
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства-(ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Эффективное производство органической продукции возможно только при контролируемом протекании технологических процессов. Для своевременной корректировки процессов возникает задача получения путем измерений и обработки информации о состоянии контролируемого объекта, его параметров и внешних условий. Задача организации стабильного и эффективного функционирования системы получения и обработки данных является многокомпонентной. Ее решение невозможно без применения специально разработанных алгоритмов, позволяющих автоматизировать процессы сбора, накопления, хранения, обработки, актуализации, передачи, и вывода информации, как о текущем, так и о прогнозном состоянии объекта. Информационная система должна обеспечивать качественную и количественную оценку состояния объекта, а также выполнять прогностические расчеты, позволяющие предугадать изменение показателей почвенного состояния, растений и т.д. В статье представлено описание разработанного алгоритма функционирования информационной системы получения и обработки данных. Его реализация позволит оптимизировать выполнение технологических процессов в растениеводстве.
Ключевые слова: алгоритм, информационная система, технологический процесс, обработка данных.
Для цитирования: Папушин Э.А., Матейчик С.Н. Алгоритм функционирования информационной системы получения и обработки данных на опытном поле // Технологии и
животноводства. 2018. № 4(97). С.6-12
OPERATION ALGORITHM OF INFORMATION SYSTEM FOR DATA ACQUISITION AND
PROCESSING
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
Effective organic production is possible only under the controlled flow of technological processes. For the timely adjustment of these processes the task is to obtain by measurements and process the information on the state of the controlled object, its parameters and external conditions. The problem to organise the stable and effective functioning of the data acquisition and processing system is multicomponent. Its solution requires the specially developed algorithms to automate the processes of collection, accumulation, storage,
Э.А. Папушин, канд. техн. наук;
E.A. Papushin, Cand.Sc (Engineering);
S.N. Mateichik
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства_
processing, updating, transmission, and output of information about the current and forecast state of the object. The information system should provide a qualitative and quantitative assessment of the state of the object, as well as to perform prognostic calculations that allow to predict the changes in the indicators of soil condition, plants, etc. The article presents a description of the developed algorithm of the information system of data acquisition and processing. Its implementation will optimise the implementation of technological processes in crop production.
Key words: algorithm, information system, technological process, data processing.
For citation: Papushin E.A., Mateichik S.N. Operation algorithm of information system for data acquisition and processing. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. 4(97): 6-12.(In Russian)
Введение
Эффективное производство органической продукции возможно лишь при
технологических процессов, которое возможно лишь при определенных значениях показателей процессов. Поэтому возникает задача получения и контроля значений показателей процесса. Для своевременной корректировки процесса контроль сводится к получению (путем измерения) и обработке информации о состоянии объекта и внешних условий.
информационная система «управления биологизированными технологиями», одной из задач которой является получение и
структура информационно-измерительной системы мониторинга параметров почвы, она построена на основе анализа современных научных и методических подходов к построению распределенных в
измерительных систем, а также анализа рынка цифровых и аналоговых элементов, имеющихся в свободном доступе [6].
Целью измерения и контроля является получение информации о состоянии контролируемого объекта и его параметрах.
Задача организации стабильного и эффективного функционирования системы получения и обработки данных является
многокомпонентной. Ее решение
невозможно без применения специально разработанных алгоритмов, позволяющих автоматизировать процессы сбора, накопления, хранения, обработки, актуализации, передачи, вывода
информации, как о текущем, так и о прогнозном состоянии. Информационная система получения и обработки данных должна обеспечивать качественную и количественную оценку состояния, а также выполнять прогностические расчеты, позволяющие предугадать изменение показателей почвенного состояния, растений и т.д.
Материалы и методы
Проведен анализ научно-технической литературы, патентных решений, материалов конференций и выставок по использованию информационных систем получения и обработки данных.
В общем случае решение задач управления любым технологическим процессом включает [7-10]:
измерение параметров оборудования, технических средств технологического процесса (температур, влажности, твердости и т.д.);
- регистрацию состояний технологического процесса;
- математическую обработку результатов измерений параметров и регистрации состояний;
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2018. Вып. 97_
управление оборудованием технологического процесса;
- отладку режимов работы технологического оборудования.
Результаты и обсуждение
технологического процесса, основана на составлении упорядоченных множеств: элементов системы Ь, команд Б, состояний элементов системы АЬ, событий элементов системы С, состояний технологического процесса [7-9].
Для реализации использованы следующие определения и переменные [79]:
Состояние объекта - совокупность состояний технологического процесса.
Формально состояние объекта описывается совокупностью параметров
х е х£, (1)
где I = 1,1тах~ индексы возможных режимов работы объекта.
Элемент технологического процесса -составная часть системы, без которой невозможно её нормальное
функционирование.
Ьг(т (2)
Совокупность элементов Ь — {Ьг: г = 1, гтах} включает в себя все разновидности информационных каналов: измерения параметров, управления, вывода
информации, программное обеспечение.
Состояние элемента - значение булевой функции, определяющей условия участия элемента Ьг в технологическом
процессе. А1г — 1 для рабочего
состояния, АЬг — 0 - для нерабочего состояния элемента ¿г;
АьгО" 1'^тах) ■ (3)
Команда - логическое воздействие на элемент технологического процесса Ьг, которое интерпретируется в специальный код соответствующего языка программирования, используемое для изменения состояния элемента:
событий образует
(6)
А^^ — П.,
Множеству элементов технологического процесса соответствует множество команд:
Р [Рг- Т ^тах> {^Ьг ^г ^
(4)
Состояние технологического процесса Аф — 1 ,(ртах- совокупность состояний всех его элементов при выполнении определенной функции системы.
Совокупность функциональных состояний технологического процесса образует множество:
А{А(р\ср = 1,(ртах\- (5)
Событие Сч{с/ = 1, цтах} ~ ответ на управляющее воздействие в виде одной или группы команд для изменения состояния технологического процесса.
Совокупность технологического процесса множество:
С[ — 1, Цтах}? где q - номер события.
Перечисленные множества и переменные являются основой
микроструктуры, а затем и макроструктуры программного обеспечения системы.
Состояние Аф технологического
процесса представляет собой упорядоченную
последовательность событий по переводу технологического процесса из исходного состояния в рассматриваемое состояние А^ и задается в виде массива целых чисел:
(7)
где Чу - число событий в состоянии ¿4^, включая повторные события, а каждое число этого массива является индексом q, соответствующим номеру события в упорядоченном множестве событий.
При Ьг команда /V полностью определяет рабочее состояние элемента и состояние Аф технологического процесса, и текущее событие Сц.
Алгоритм функционирования информа- данных представлен на рисунках 1 (начало) ционной системы получения и обработки и 2 (продолжение).
Рис. 1. Начальная часть алгоритма функционирования информационной системы
получения и обработки данных
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ПАЭП. 2018. Вып. 97_'
Рис. 2. Завершающая часть алгоритма функционирования информационной системы
получения и обработки данных
Выводы
Эффективное производство органической продукции возможно только при контролируемом протекании технологических процессов.
Разработанный алгоритм функционирования информационной системы
получения и обработки данных предназначен для сбора, анализа и обработки информации состояний процессов. Его реализация позволит оптимизировать выполнение технологических процессов в
растениеводстве.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Матейчик С.Н., Папушин Э.А., Серзин И.Ф. База данных оперативного управления реализацией производительности
кормоуборочного агрегата// Инновации в сельском хозяйстве. 2017. № 2 (23). С. 286291.
2. Матейчик С.Н., Папушин Э.А. База данных для преобразования и накопления данных спутникового мониторинга. Свидетельство о госрегестрации № 2017620732 от 05.07.2017
Концептуальная модель оценки и анализа
результатов научного эксперимента // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. №92. С. 12-18.
4. Папушин Э.А., Матейчик С.Н. База данных информационной системы управления техническими средствами в
технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. №92. С. 6-11.
5. Матейчик С.Н., Папушин Э.А. Программа для ЭВМ систематизации и обработки данных полевых экспериментов на // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. №93. С. 27-33.
6. Папушин Э.А.Обоснование структуры информационно-измерительной системы для мониторинга параметров почвы // Технологии и технические средства
механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С. 101-105.
DOI: 10.24411/0131-5226-2018-10011
автоматизированных производственных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986.480с.
8. Шибанов Г.П., Адгамов Р.И., Дмитриев C.B., Кожевников Ю.В. Автоматизация испытаний и контроль авиационных ГТД /
Машиностроение. 1977.280 с.
9. Елизаров И.А, Мартемьянов Ю.Ф., Схиртладзе А.Г., Фролов C.B. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: Учебное пособие. М.: «Издательство Машиностроение-1». 2004. 180 с.
10. Каратыгин С. Базы данных: простейшие средства обработки информации системы управления базами данных. M.: ABF, 2003. 324с.
REFERENCES
1. Mateichik S.N., Papushin E.A., Serzin IF. Baza dannykh operativnogo upravleniya realizatsiei proizvoditel'nosti kormouborochnogo agregata [Database for operating control of harvesting unit performance]. Innovatsii v sel'skom khozyaistve. 2017. N 2(23): 286- 291. (In Russian)
2. Mateichik S.N., Papushin E.A. Baza dannykh dlya preobrazovaniya i nakopleniya dannykh sputnikovogo monitoringa.[Database for converting and accumulating satellite monitoring data]. Certificate of Database State Registration N 2017620732 of 05.07.2017. (In Russian)
3. Mateichik S.N., Papushin E.A. Konceptual'naya model' ocenki i analiza rezul'tatov nauchnogo ehksperimenta [Conceptual model of estimation and analysis of scientific experiment results]. Tekhnologii i
tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. N 92: 12-18. (In Russian)
4. Papushin E.A., Mateichik S.N. Baza dannyh informacionnoj sistemy upravleniya tekhnicheskimi sredstvami v rastenievodstve [Information system database for control of machines and equipment used in crop farming]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. N 92: 6-11. (In Russian)
5. Mateichik S.N., Papushin E.A. Programma dlya EHVM sistematizacii i obrabotki dannyh polevyh ehksperimentov na opytnom pole [Application software for field experimental data consolidation and processing ]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал _ИАЭП. 2018. Вып. 97_
proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. N 93: 27-33. (In Russian)
6. Papushin E.A.Obosnovanie struktury informatsionno-izmeritel'noi sistemy dlya monitoringa parametrov pochvy [Justification of information measuring system for soil parameter monitoring]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. N 1 (94): 101-105.DOI: 10.24411/0131-5226-2018-10011(In Russian)
7. Druzhinin G.V. Nadezhnost' avtomatizirovannykh proizvodstvennykh sistem [Reliability of automated production systems]. Moscow: Energoatomizdat. 1986: 480. (In Russian)
8. Shibanov G.P., Adgamov R.I., Dmitriev S.V., Kozhevnikov Yu.V. Avtomatizatsiya ispytanii i
kontrol' aviatsionnykh GTD / pod red. G.P. Shibanova. [Automation of testing and control of turboshaft engines. G.P.Shibanov (ed.)]. Moscow: Mashinostroenie, 1977: 280. (In Russian)
9. Elizarov I.A, Martem'yanov Yu.F., Skhirtladze A.G., Frolov S.V. Tekhnicheskie sredstva avtomatizatsii. Programmno-tekhnicheskie kompleksy i kontrollery: Uchebnoe posobie [Technical means for automation. Software and hardware complexes and controllers: Manual]. Moscow: Izdatel'stvo Mashinostroenie-1. 2004: 180 s. (In Russian)
10. Kapatygin S. Bazy dannykh: prosteishie sredstva obrabotki informatsii sistemy upravleniya bazami dannykh [Databases: the simplest means for processing information from database management system]. Moscow: ABF. 2003: 324. (In Russian)
УДК: 004.62, 004.22, 621.3 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10084
ВСТРАИВАЕМАЯ СИСТЕМА УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПАСЕКИ В.Г. Рыбин; Д.О. Пестерев; Е.Е. Копец; A.B. Тутуева
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, Россия
Пчеловодство - одна из важных сфер человеческой деятельности, уровень информатизации и автоматизации которой, несмотря на достигнутый прогресс в цифровизации сельского хозяйства, крайне низок. В XXI веке ведение пасеки практически ничем не отличается от аналогичных процессов середины XX века. Появились новые материалы для производства корпусов ульев, медицинские препараты (часто «в комплекте» с новыми заболеваниями, например, варроатозом) но в целом труд пчеловода изменился мало и состоит из того же набора базовых операций, наиболее трудоемкой из которых остается ежедневный осмотр ульев, проводимый вручную. Для северных регионов РФ характерно удаленное расположение пасеки от места жительства пчеловода, что еще больше усложняет ведение пасеки. Статья посвящена архитектуре и ключевым особенностям системы удаленного мониторинга состояния пчелиных семей на пасеке. Описаны алгоритмы обработки данных и архитектура сенсорной подсистемы установки. Предлагаемая система собирает данные о массе, температуре и влажности внутри каждого улья и отправляет их на дальнейшую обработку и хранение на удаленный сервер по беспроводной сети. Модуль записи акустических шумов пчел позволяет проводить интеллектуальный анализ получаемых данных с помощью
