CC BY
88
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
1
УДК 631.171
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ СБОРА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ТРАНСПОРТНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Николаев Николай Николаевич к.т.н., доцент
Черноусов Иван Николаевич ассистент
Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУВПО «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде, Россия
Представлен анализ работы уборочнотранспортного комплекса с использованием системы сбора и обработки информации, и дана оценка ее влияния на производительность комплекса
Ключевые слова: УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, УБОРКА ЗЕРНОВЫХ, МОДЕЛИРОВАНИЕ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
UDC 631.171
EFFECTIVENESS ANALYSIS OF THE SYSTEM OF COLLECTING AND PROCESSING INFORMATION DURING TRANSPORT-TECHNOLOGICAL PROCESSES
Nikolaev Nikolay Nikolaevich,
Cand.Tech.Sci., assistant professor
Chernousov Ivan Nikolaevich assistant
Azov-Black Sea engineering institute of FSBEIHPE «Don State Agrarian University» in Zerrngrra, Russia
There is a presentation of the operation analysis of the harvesting-transportation complex with using the system of collecting and processing information and there is estimation of its impact on the complex productiveness
Keywords: HARVESTING-TRANSPORTATION COMPLEXES, HARVESTING OF GRAIN CROPS, MODELING, INFORMATION TECHNOLOGIES
При работе уборочно-транспортного комплекса на уборке зерновых колосовых культур, состоящего из двух групп, работающих параллельно, необходимо наличие постоянного контроля над их работой и постоянной связи между группами. Кроме того группы, работающие параллельно, нуждаются в постоянном согласовании их работы, для чего необходима система сбора и обработки информации в режиме реального времени [1, 4].
Для реализации системы обработки данных и корректировки работы уборочно-транспортных групп, предлагается несколько вариантов технологического оснащения комплекса [2, 4]. Одним из наиболее простых решений, является применение системы корректировки в режиме реального времени с оперативным управлением смежными группами, работающими на близких полях. В таком варианте решение задачи оперативной корректировки происходит только на основе постоянного обмена информацией между уборочно-транспортными группами и оператором системы координирования работ. В этом случае, оператор на основе получаемых данных
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
2
моделирует ежечасную потребность в транспортных средствах, прогнозирует появление, заполненного бункера комбайна в каждой группе, и на основании этого распределяет имеющиеся автомобили к группам комбайнов.
Состав уборочно-транспортных групп следующий.
Уборочные машины представлены комбайнами марки ДОН-1500А, транспортные средства автомобилями марки КАМАЗ-55102. В каждой группе по 3 комбайна и по 5 автомобилей, емкость бункеров комбайнов 6
з
м вместимость кузова автомобилей по 2 бункера. Изменение часовой производительности комплекса фиксировалось при следующих расстояниях перевозок: 1; 3; 5; 7; 10; 12,5; 15; 17,5; 20; 25 км. При моделировании учитывалось расстояние между уборочно-транспортными группами. Для выбранных условий расстояние между группами Ьгр принималось равным 5 км. Прочие условия, такие как урожайность, соломистость, площадь или размеры полей выбраны аналогичными условиям моделирования простой групповой работы уборочно-транспортного комплекса.
Для оценки эффективности оперативного корректирования работы уборочно-транспортных групп, производилось сравнение результатов моделирования работы комплекса с оперативным управлением и моделирования простой групповой работы. Результаты сравнения представлены в виде графиков изменения производительности в зависимости от расстояний перевозки зерна от комбайнов (рисунок 1).
Из рисунка 1 видно, что при расстоянии между уборочнотранспортными группами 5 км производительность комплекса оснащенного оперативным управлением по сравнению с простой групповой работой в среднем выше на 8,5 %. Особенно заметна разность производительности при расстоянии перевозок 3км., и при расстояниях от 7 до 17,5 км.
С увеличением расстояния от 20 до 25 км разность производительности между комплексом с оперативным управлением и простой групповой работой становится менее 5 %. Положительное влияние на рост произво-
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
3
дительности комплекса с оперативным управлением оказывает сокращение расстояния между уборочно-транспортными группами.
Wg т / ч
L м
— простая групповая работа -«-работа сшкньк групп с управлением
Рисунок 1 - Зависимость производительности уборочно-транспортного комплекса при перевозке зерна от расстояния перевозки
Максимальный средний прирост производительности наблюдается при расстоянии между группами в 1 км, и составляет более 12,5 %, при расстоянии 3 км - более 10,5 %.
Заметна разность простоев автомобилей уборочно-транспортного комплекса с оперативной системой корректирования и без нее (рисунок 2). Разность коэффициентов простоев, как и разность производительностей, составляет в среднем не менее 8 %, это дает нам основание предположить, что рост производительности уборочно-транспортных групп пропорционален сокращению простоев автомобилей.
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
4
h
L, м
-----гросгая грушевая ребога__________—"-работа сшжьк гругп с угревгЕнием
Рисунок 2 - Зависимость простоев транспортных средств от расстояния
перевозки, при перевозке зерна
Для более полного определения эффективности системы управления, необходимо проверить все варианты взаимодействия уборочных и транспортных машин. Одной из наиболее эффективных схем работы уборочнотранспортных групп, является работа с применением накопителя. Производим теоретический эксперимент на модели и проанализируем полученные результаты [3, 4, 5].
Сравнение работы комплекса оснащенного накопителем и системой управления с простой групповой работой (рисунки 3 и 4) показывает повышение производительности первого в среднем на 9 %. Параметры моделирования заданы такими как при моделировании работы смежных групп с управлением. Расстояние между смежными группами 5 км, урожайность зерновых культур 3,1 т/га.
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
5
Wg т /
1514 IB-12 11 -10 9 8
7 -6 5 4 B 2
L, м
Рисунок 3 - Зависимость производительности уборочно-транспортного комплекса при перевозке зерна, от расстояния перевозки
< ч» в
ч
Ч \
N * S
ч %
Л ч s
*4 ч,
<< Ч S N
t NN
Ч\ >
0 100 2000 3000 5000 7000 1000 12500 15000 17500 20000 25000
■гросгая грушевая работа баз угравпаня с —коп/гагам
ч
Wg г / ч
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2
к* „
“* *ч ч.
> <
N . >
'«і ч ч
> ч ч
> ч
4 ч 'ч
ч
ч
0 1000 2000 3000 5000 7000 10000 12500 15000 17500 20000 25000
L, м
—Простая групповая работа
-■-с уграпеганам с наког/гапЕм
Рисунок 4 - Зависимость производительности уборочно-транспортного комплекса при перевозке зерна, от расстояния перевозки
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
6
Анализ полученных результатов моделирования показывает не только средний прирост производительности, но и более плавный характер кривой на графике производительности, при изменении расстояния перевозки, по сравнению с работой групп с управлением без накопителя имеющей скачкообразный характер кривой. Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что система оперативного корректирования работы уборочнотранспортных групп способна работать не только при схеме прямых перевозок зерна от комбайнов, но и положительно влиять на работу групп оснащенных накопителями. При сравнении работы уборочно-
транспортных групп с накопителем без системы оперативного корректирования с простой групповой работой в условиях идентичных моделируемым, повышение производительности в среднем не превышает 9 %, при значительных сокращениях простоев комбайнов, или их полном отсутствии.
0
1000 2000 3000 5000 7000 10000 12500 15000 17500 20000 25000
---без угр с насп WW -ругав с бунк Wg
L, м
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
7
Рисунок 5 - Зависимость производительности уборочно-транспортного комплекса при перевозке зерна, от расстояния перевозки При работе уборочно-транспортных групп с накопителем-
перегружателем, большой емкости, возможно сокращение потребности в автомобилях, при сокращении их простоев, однако на производительность комплекса это оказывает не значительное влияние. Поэтому использование оперативной системы корректировки может повысить эффективность работы таких уборочно-транспортных групп [4, 5].
При одинаковых параметрах моделирования, группы, работающие с системой оперативного корректирования, имеют меньший коэффициент простоя автомобилей за счет большей согласованности действий всех единиц техники и более высокую производительность на больших расстояниях перевозки. Среднее повышение производительности составляет 4%.
Wg т / ч
0 Ю00 2000 3000 5000 7000 13000 12500 15000 17500 20000 25000
L, м
—грсстая грушевая работа -"-с управлен/вм с резервом
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
8
Рисунок 6 - Зависимость производительности уборочнотранспортного комплекса при перевозке зерна, от расстояния перевозки
Следующим этапом моделирования работы уборочно-транспортных групп с системой оперативного корректирования, явилась работа с вызовом резервного автомобиля. При моделировании были сохранены все параметры моделируемой среды, то есть все условия остались прежними. Количество комбайнов и автомобилей в каждой группе осталось таким же, как и при моделировании простой групповой работы. Урожайность, размеры и площадь полей, расстояние между уборочно-транспортными группами (5 км), только вместо накопителя используется кратковременно привлекаемый резервный автомобиль вмещающий один бункер зерна. В результате моделирования выявлено, что производительность уборочнотранспортных групп возрастает в среднем на 11 %. Однако, выделяется зона оптимального применения системы оперативного корректирования, она ограничена расстоянием 20 км. При увеличении расстояния наблюдается заметное снижение производительности, а ее прирост по сравнению с простой групповой работой не превышает 5-7 %. Это позволяет сделать вывод о том, что система оперативного корректирования работы уборочнотранспортных групп, совместима с любой схемой перевозки зерна от комбайнов. Однако она имеет четкое ограничение по расстоянию перевозок, радиусом в 20 км. Ограничение связано со временем реакции звеньев уборочно-транспортного комплекса, на корректирующее воздействие. С увеличением расстояния, увеличивается время движения свободных автомобилей к готовому комбайну и это снижает эффективность работы комплекса в целом.
На рисунке 7 представлены зависимости производительностей уборочно-транспортных комплексов при зафиксированных количествах комбайнов при одинаковом расстоянии между группами, в зависимости от расстояния до поля.
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
9
h
—грсстая грушевая работа___________________-"-с угревгением с резервом
Рисунок 7 - Зависимость коэффициентов простоев автомобилей комплекса при перевозке зерна, от расстояния перевозки
Это позволяет сделать вывод о том, что система оперативного корректирования работы уборочно-транспортных групп, позволяет повысить производительность комплекса на 8-11 %. Однако она имеет четкое ограничение по расстоянию перевозок, радиусом в 20 км. С увеличением расстояния, снижается производительность комплекса в целом, однако система оперативного корректирования, повышает ее на 10 % в среднем.
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
Научный журнал КубГАУ, №99(05), 2014 года
10
Список литературы
1. Черноусов, И.Н. Результаты экспериментальных исследований применения информационной службы при управлении процессом перевозок зерна от комбайнов/ И.Н. Черноусов, А.И. Бурьянов // Вестник аграрной науки Дона. - 2011. - №4 - С. 89.
2. Бурьянов, А.И. Оптимизация режимов работы грузового автопарка с применением информационных технологий / А.И. Бурьянов, Н.Н. Николаев // Вестник аграрной науки Дона. - 2011. - №4 - С. 34-39.
3. Свидетельство 2010613983, Российская Федерация. Имитационная модель функционирования уборочно-транспортного комплекса на уборке зерновых колосовых культур с использованием системы оперативного управления: свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ / Н.Н. Николаев, И.Н. Черноусов; правообладатели Н.Н. Николаев, И.Н. Черноусов. - № 2010612179; дата поступл. 20.04.2010; дата регистр. 18.06.2010.
4. Черноусов, И.Н. Повышение эффективности работы уборочно-транспортного комплекса путем применения системы оперативного корректирования / И.Н. Черноусов, Н.Н. Николаев // Высокоэффективные технологии и технические средства в сельском хозяйстве. Международный сборник научных трудов Донской аграрной научнопрактической конференции, посвященной 75-летию Ростовской области. - 2012. - С. 100 -106.
5. Николаев, Н. Н. Применение моделирования при оптимизации транспортнотехнологических процессов: монография / Н.Н. Николаев. - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2013. - 176 с.
References
1. Chernousov, I.N. Rezul'taty jeksperimental'nyh issledovanij primenenija in-formacionnoj sluzhby pri upravlenii processom perevozok zerna ot kombajnov/ I.N. Chernousov, A.I. Bur'janov // Vestnik agrarnoj nauki Dona. - 2011. - №4 - S. 89.
2. Bur'janov, A.I. Optimizacija rezhimov raboty gruzovogo avtoparka s primeneniem informacionnyh tehnologij / A.I. Bur'janov, N.N. Nikolaev // Vestnik agrarnoj nauki Dona. -
2011. - №4 - S. 34-39.
3. Svidetel'stvo 2010613983, Rossijskaja Federacija. Imitacionnaja model' funk-cionirovanija uborochno-transportnogo kompleksa na uborke zernovyh kolosovyh kul'tur s ispol'zovaniem sistemy operativnogo upravlenija: svidetel'stvo gosudarstvennoj registracii programmy dlja JeVM / N.N. Nikolaev, I.N. Chernousov; pravoobladateli N.N. Nikolaev,
I.N. Chernousov. - № 2010612179; data postupl. 20.04.2010; data registr. 18.06.2010.
4. Chernousov, I.N. Povyshenie jeffektivnosti raboty uborochno-transportnogo kompleksa putem primenenija sistemy operativnogo korrektirovanija / I.N. Chernousov, N.N. Nikolaev // Vysokojeffektivnye tehnologii i tehnicheskie sredstva v sel'skom hozjajstve. Mezhdunarodnyj sbornik nauchnyh trudov Donskoj agrarnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj 75-letiju Rostovskoj oblasti. - 2012. - S. 100 106.
5. Nikolaev, N.N. Primenenie modelirovanija pri optimizacii transportno-tehnologicheskih processov: monografija / N.N. Nikolaev. - Zernograd: FGBOU VPO AChGAA, 2013. - 176 s.
http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/16.pdf
