Анализ и автоматизация процессов управления и контроля за распространением вредителей и болезней какао

Чохонелидзе А.Н.; Лемпого Ф.; Браунаквей В.; Окай Д.Э.Я

tively communicate and inform each other as well as the appropriate government ministries, departments and agencies of the various disease they encounter at their stations. This will help the government to manage and take the necessary precautionary measures in times of outbreaks across stations.

The system can also be used to manage annual mass spraying and fertilizer applications usually organized and managed by the government.

Even though the system was developed with cocoa as a case study crop, it can be applied in managing pest and disease in other plant and animal production.

References

1. Pest Management Plan. Draft final report, SAL Consult Limited, MOFA, 2011.

2. Pehu E., Belden C., Majumdar S., ICT in agriculture: Module 5 — increasing crop, livestock, and fishery productivity through ICT, The World Bank report number 64605, 2011.

3. Kroschewski K., Kramer M., Micklich A., Staubach C., Carmanns R., Conraths F.J., Animal disease outbreak control: the use of crisis management tools, Rev. sci. tech. Off. int. Epiz. , 2006, no. 25 (1), pp. 211-221.

4. Xin J., Hu P., Journ. of Inform. Technology in Agriculture, Vol. 3, pp. 37-45.

5. Shustikov D.A., Diss. kand. tekh. nauk [Ph.D. Thesis], Tver, Tver State Technical Univ., 2011.

Версия статьи на русском языке

УДК 631.1

АНАЛИЗ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ЗА РАСПРОСТРАНЕНИЕМ ВРЕДИТЕЛЕЙ И БОЛЕЗНЕЙ КАКАО

А.Н. Чохонелидзе, д.т.н., профессор; Ф. Лемпого, аспирант; В. Браун-Аквей, аспирант; Д.Э.Я. Окай, аспирант (Тверской государственный технический университет, наб. Аф. Никитина, 22, г. Тверь, 1 70026, Россия, 444595@pochtf.ru, forlempo@yahoo.co.nz, wbrown.acquaye@hotmail.com, kingsoviet1@yahoo.co.uk)

В статье анализируется процесс разработки комплексного приложения, которое использует ГИС-технологии для управления и контроля за распространением вредителей и болезней какао, как растений, так и бобов, в западноафриканской стране Гана. Комплекс-программа содержит подробную информацию об обнаруженных вредителях и болезнях, которую могут изучить специалисты службы распространения сельскохозяйственных знаний на фермах, складах и плантациях различных административных субъектов. Кроме того, информация размещается в Интернете и становится доступной через интерактивный веб-интерфейс ГИС различным заинтересованным сторонам (министерствам и ведомствам, неправительственным организациям и т.д. ).

Ключевые слова: какао, болезни, геобазы данных, вредители, E-сельское хозяйство, ArcSDE, сервер SQL, Arcgis.

ANALISYS AND AUTOMATION OF MONITORING AND CONTROL PROCESS OF COCOA PESTS AND DISEASES SPREAD MANAGEMENT AND CONTROL Chokhonelidze A.N., PhD, professor; Lempogo F., postgraduate;

Brown-Acquaye W., postgraduate; Okai G.E.Y., postgraduate (Tver State Technical University, Quay Nikitin, 22, Tver, 170026, Russia, 444595@pochtf.ru, forlempo@yahoo. co. nz, wbrownacquaye@hotmail. com, kingsoviet1 @yahoo. co. uk) Abstract. The paper analyses the process of complex application development that uses GIS-technologies to manage and control cocoa pest and disease spread in a West African country Ghana. The complex program captures information about

detected pests and diseases. This information can be examined by agricultural extension officers on farms, warehouses and plantations of different zones and districts. This information is also published on the web and can be accessed by stakeholders (Government Ministries and Agencies, non-governmental organization etc.) through an interactive web-based GIS interface (interactive map).

Keywords: cocoa, disease, data geobases, pests, E-agriculture, ArcSDE, SQL server, ArcGis.

Какао является наиболее важной товарной культурой для Ганы. В 2011 году его производство и реализация составили около 4,5 % от общего ВВП страны. В настоящее время Гана производит более миллиона тонн какао-бобов в год, что ставит ее на второе место среди мировых производителей (см. табл.). Поэтому все, что связано с производством какао, очень важно для страны.

Рейтинг стран-производителей какао

Страна Урожай (тыс. тонн) по сезонам сбора

2008/09 2009/10 2010/11

Кот-д'Ивуар 1223 1242 1511

Гана 662 632 1025

Индонезия 490 550 440

Нигерия 250 235 240

Камерун 224 209 229

Другие 744 767 864

Всего мире 3593 3635 4309

Борьба с вредителями и болезнями какао является одной из наиболее приоритетных задач сельского хозяйства Ганы в целом, поскольку от ее результативности зависят качество бобов и свойства готовой продукции, в частности вкус шоколада, и как следствие финансовое благополучие страны. По некоторым оценкам, потери от вредителей и болезней достигают от 30 до 40 % от мирового производства продукта в год. Вследствие этого правительством Ганы разработана национальная политика по защите растений, предусматривающая создание эффективной системы, которая должна гарантировать минимизацию потерь урожая, вызванных биологическими, природоохранными и экологическими факторами [1]. Борьба с какао-вредителями и болезнями включает комплекс мер по защите растений какао, а также какао-бобов, находящихся на хранении.

В таких развивающихся странах, как Гана, существует проблема нехватки сельскохозяйственных рабочих и специалистов, контролирующих процесс сбора и переработки урожая в деревнях и населенных пунктах. Кроме того, нет эффективных средств ведения документации и отчетности, которые имеют решающее значение в борьбе с вредителями и болезнями какао.

Электронное сельское хозяйство

Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) применяются во многих областях деятельности, а в сельском хозяйстве их потенциал поистине безграничен. Применение ИКТ мел-

кими производителями помогает предотвратить потери инвестиций, получить своевременную информацию о погоде, улучшить использование ресурсов [2]. Этим обусловлено развитие концепции

электронного сельского хозяйства (Б-сельское хозяйство).

E-сельское хозяйство обычно определяется как использование ИКТ для повышения качества управления сельскохозяйственными информационными процессами, устойчивого развития сельского хозяйства и продовольственной безопасности. Главным препятствием для реализации службы E-сельское хозяйство на фермах в Гане является то, что у большинства фермеров очень низкое образование или вообще нет его. Поэтому ИКТ в сельском хозяйстве должны внедрять специалисты службы распространения сельскохозяйственных знаний, непосредственно работающие с фермерами. Эффективность работы таких сотрудников необходимо постоянно повышать, для чего создаются специальные системы, в частности система управления и контроля за вредителями и болезнями какао.

Предлагаемая ГИС

Данная система была разработана с использованием программных продуктов ArcGIS компании ESRI. ArcGIS представляет собой набор приложений для создания и управления картами и географической информацией в БД, а также для анализа отображенной информации, составления и использования географических данных.

Предлагаемая геоинформационная система (ГИС) позволит квалифицированным сельскохозяйственным рабочим, таким как специалисты службы распространения сельскохозяйственных знаний, сообщать о вредителях и болезнях, обнаруженных на различных фермах и плантациях, через отформатированные текстовые сообщения и электронную почту непосредственно в центральную базу геоданных болезней и вредителей какао. Сотрудники министерства сельского хозяйства и администраторы баз геоданных внимательно изучают сообщения и публикуют их на веб-интерактивной карте для использования различными заинтересованными сторонами (рис. 1).

Рассмотрим подробнее элементы предлагаемой ГИС.

Нормативно-правовая база по борьбе с вредителями и болезнями включает в себя руководящие принципы формирования данных о встречаемости событий по министерству продовольствия и сельского хозяйства, а также правила, влияющие на

Нормативно-правовая база по борьбе с вредителями и болезнями г

Отформатированные SMS и e-письма Система управления и контроля вредителей и болезней какао Отчеты заинтересованным сторонам

А Специалисты сельского хозяйства А V Персонал центра управления

Рис. 1. Контекстная диаграмма системы управления и контроля вредителей и болезней какао

раскрытие информации для общественности в соответствии с законодательством страны.

Отформатированные SMS и e-mail-письмо от специалистов службы распространения сельскохозяйственных знаний отправляются в центр управления с использованием КПК и смартфонов с установленным специальным ПО. Эти сообщения идут в центральную БД, где администратор пре-

дупреждается в реальном времени, проверяет сообщение и публикует его.

Отчеты заинтересованных сторон представляют собой табличные данные, графики и географическую информацию. Географическая информация публикуется в Интернете как интерактивная карта, которая отображает районы (с указанием широты и долготы) с вредителями и болезнями, зафиксированными на ферме, и плантации какао в этих районах. Заинтересованная сторона может запросить из центра управления отчет любой сложности.

Специалисты сельского хозяйства - это сотрудники министерства продовольствия и сельского хозяйства, отвечающие за реализацию правительственных инициатив на нижнем уровне, работая непосредственно с фермерами. Они предоставляют данные для системы, сообщая о появлении вредителей и болезней в центр управления в виде SMS и электронных писем.

Персонал центра управления - сотрудники директората по защите растений и регулированию услуг, которые являются техническими специалистами министерства продовольствия и сельского

Пользователь 1 Пользователь 2 Пользователь 3 Пользователь 4 \ /..

«Л

^ Прокси-сервер ч.__________________

Локальная сеть местного офиса

^ Брендмауэр

А Jr

Телекоммуникационная

[ КПК Работник 1 КПК Работник 2 КПК Работник 3 j

GSM КПК для районных сельскохозяйственных сотрудников

OU 0

Брендмауэр

Веб\ рвер Сервер БД

Архив данных

Сервер мобильных предложений

Пользователь 1 Пользователь 2 Пользователь 3

Доступ заинтересованных сторон к RADMS

Рис. 2. Структура системы управления и контроля вредителей и болезней какао

"Г

хозяйства. Они исследуют каждое сообщение перед его публикацией и при необходимости подключают к решению проблемы экспертов в сфере вредителей и болезней, администратора баз геоданных и других специалистов.

Заинтересованные стороны (министерства, ведомства, правительственные и неправительственные учреждения) используют выходную информацию. Техническая структура системы показана на рисунке 2.

Модель базы геоданных

Геоданные - это пакет данных, используемый для хранения и управления наборами географических данных с помощью СУБД или файловой системы.

Предлагаемая система работает на многопользовательской базе геоданных ArcSDE с моделями MS SQL Server. ArcSDE представляет собой набор различных типов данных ГИС, приведенных в виде таблиц в реляционной БД. На рисунке 3 показана диаграмма отношений объектов базы геоданных.

Рис. 3. Принципиальная схема связи баз геоданных

Интерактивная веб-карта работает с геобазой данных, предоставляя пространственные данные о вредителях и болезнях какао, необходимые для анализа. На рисунках 4 и 5 показаны экранные формы интерфейса в процессе разработки системы ГИС.

В заключение отметим следующее. Веб-информационная система была разработана для автоматизации управления и контроля за вредителями и болезнями какао с использованием ГИС-техноло-гий.

Система, которой еще предстоит апробация, может использоваться, например, для управления

ежегодным массовым распылением химикатов и удобрений для растений какао, а также для борьбы с вредителями и болезнями других растений и животных.

Литература

1. SAL Consult Limited, Ghana Commercial Agriculture Project. Pest Management Plan. Draft final report, 2011, Nov.

2. Pehu E., Belden C. and Majumdar S., ICT in agriculture: Module 5 - increasing crop, livestock, and fishery productivity through ICT, The World Bank report number 64605, November 2011.

3. Kroschewski K., Kramer M., Micklich A., Staubach C., Carmanns R. and Conraths F.J., Animal disease outbreak control: the use of crisis management tools, Rev. sci. tech. Off. int. Epiz., 2006, no. 25 (1), pp. 211-221.

4. Xin J. and Hu P., Managing Agricultural Emergency Resources through Information Mashups, Journ. of Inform. Technology in Agriculture, Vol. 3, pp. 37-45.

5. Шустиков Д.А. Визуализация трехмерного ландшафта в комплексных тренажерных системах нефтегазовой промышленности: дисс. ... канд. тех. наук. Тверь: ТвТУ, 2011.