База данных информационной системы управления техническими средствами в растениеводстве Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 92._

РАЗДЕЛ I ЭНЕРГЕТИКА, ЭЛЕКТРО И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УДК 004.658.2

БАЗА ДАННЫХ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

Э.А.ПАПУШИН, канд.техн.наук,С.Н.МАТЕЙЧИК

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург,Россия

В статье приведена логическая структура и интерфейсы разработанной базы данных, которая является частью информационной системы управления комплексом технических средств в растениеводстве и предназначена для получения, преобразования, накопления и хранения данных, получаемых в режиме реального времени с использованием систем спутникового мониторинга. Протокол передачи данных ориентирован на постоянное подключение к серверу через GPRS. В базе данных информация, поступающая на сервер в коде UTF-8 в шестнадцатеричной системе счисления, преобразовывается в десятеричную систему счисления, что позволяет в дальнейшем выделить из массива данных необходимую информацию о передвижении технических средств и работе установленных датчиков, а также сохранить ее для дальнейшего анализа. База данных представляет собой совокупность связанных массивов данных, содержащих сведения о комплексе технических средств в растениеводстве и установленных навигационных приборах «TELTONIKA» (FM4XXX и других), а также информацию, полученную при использовании системы спутникового мониторинга. База данных структурирована по датам и техническим средствам, что позволяет при необходимости экспортировать указанную часть данных в другие информационные системы в формате dbf или Excel.

Ключевые слова, база данных; спутниковый мониторинг; данные.

INFORMATION SYSTEM DATABASE FOR CONTROL OF MACHINES AND EQUIPMENT USED IN CROP FARMING

E.A.PAPUSHIN, Cand.Sc (Engineering), C.N. MATEICHIK

Federal State Budget Scientific Institution «Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production» (IEEP), Saint Petersburg

The article presents the logical structure and interfaces of the developed database, which is a part of the information control system for a set of machines and equipment used in crop growing and is designed to collect, convert, accumulate and store the data obtained in a real time mode using the satellite monitoring systems. The data transfer protocol is connection-oriented to a server via GPRS. In the database, the incoming information in UTF-8 code in hexadecimal notation is converted to a decimal notation, which allows at a later stage retrieving the required information from the data array concerning the travelling of machines and operation of installed sensors, as well as to store it in the database for further analysis. The database is a collection of related data sets containing information about the complex of crop growing machines and equipment and installed navigation devices "TELTONIKA" (FM4XXX and others), as well as information provided by the satellite monitoring system. The database is structured by dates, machines and equipment that allows, if necessary, exporting a definite portion of the data to other information systems in the dbf format or Excel.

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводстваи животноводства_

Key words, database; satellite monitoring; data.

ВВЕДЕНИЕ

На основании проведенных ранее экспериментальных исследований по апробации системы мониторинга с использованием спутниковых навигационных систем для автоматизированного сбора и накопления информации о первичных показателях работы технических средств, был сделан вывод, что существующие системы приема, передачи и представления информации не обладают возможностями интегрированного представления информации и принятия на ее основе оперативных управляющих решений[1-3].Выполненные подобные разработки в других организациях неадаптированы к условиям сельскохозяйственного производства. Их адаптация достаточно дорога, а исходные программные модули разработчик, как правило, не отдает заказчику по коммерческим соображениям с целью возможности последующего извлечения доходов за счет доработки, модернизации и других изменений в программном продукте. Поэтому возникла необходимость разработки программного комплекса, который предоставлял бы не только возможность мониторинга технических средств но и доступ к полученной информации с целью анализа полученных данных и оперативного принятия решений в различных ситуациях, а также прогнозирования дальнейшей работы технических средств. База данных информационной системы управления техническими средствами в растениеводстве является одним из блоков информационной системы управления техническими средствами в растениеводстве.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

База данныхдля преобразования и накопления данных мониторинганеобходима для получения и накопленияданных в режиме реального времени о технологических процессах. С учетом полученных и расчетных данных принимаются управляющие решения для оперативного управления техническими средствами. База данных является составной частью информационной системы оперативного управления комплексом технических средств в растениеводстве.

Объектом исследования являются мобильные сельскохозяйственные агрегаты, выполняющие механизированные операции технологического процесса, на которых установлены аппаратные средства системы спутникового мониторинга на базе модулей глобальной навигации ГЛОНАСС/GPS.

Мониторинг работы сельхозтехники в режиме реального времени с использованием средств спутниковой навигации при условии установки ряда датчиков позволяет оперативно получать информацию, необходимую при выполнении операций технологического процесса в растениеводстве. Данные, поступающие от спутникового мониторинга, накапливаются в созданной базе данных, что делает их доступными к обработке в режиме реального времени при наличии соответствующего программного обеспечения[4,5].

Навигационные приборы производства «TELTONIKA» предназначены для осуществления мониторинга подвижных объектов с возможностью слежения за внешними датчиками. Протокол передачи данных построен по принципу передачи данных и получения подтверждения приема. Этот протокол ориентирован на постоянное подключение к серверу через GPRS.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В результате изучения информационной структуры предметнойобласти определен перечень сущностей и связей между ними и разработана концептуальная модель - диаграмма «сущность-связь» (ER-модель), представленная на рисунке 1.

Рис. 1. Диаграмма «сущность-связь» (ER-модель)

Эта диаграмма использована для разработки базы данных для преобразования и накопления данных спутникового мониторинга с учетом данных, полученных с использованием спутниковых навигационных систем.В качестве основного объекта базы данных выступает сущность «Субъект». Ее идентификация производится по ключевому полю - «Код субъекта». Эта сущность связана с четырьмя основными группами объектов (сущностей): «Сотрудник», «Поля», «Техника», «Мониторинг». Первые три сущности можно отнести к справочной информации. Показатели, содержащиеся в этих сущностях необходимы для проведения расчета и полноценного анализа его результатов. Например, в зависимости от урожайности кормовой культуры будет меняться линейная плотность валка растительного материала, подбираемого кормоуборочным агрегатом при выполнении операций технологического процесса заготовки кормов.

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства_

Сущность «Мощность» - это значения мощности двигателя, реализуемой на перемещение технических средств без выполнения рабочей операции на различных передачах трансмиссии трактора. Идентификация сущности производится по ключевому полю «Рег. № техсредства». Сущность «Регуляторная характеристика» содержит данные регуляторной характеристики. Ключевое поле - «Рег. № техсредства».

Для сущности «Путевой лист» ключевыми полями являются «Дата» и «Рег. № техсредства». Этот объект предметной области содержит оперативную информацию. Данные сгруппированы по каждому рассматриваемому техническому средству по датам и служат основанием для существования зависимой сущности «Расчет». Сущность «Мониторинг» служит источником оперативных данных выполнения технологических процессов в растениеводстве.

Структура базы данных представлена тремя таблицами. Это:

- Таблица T_TREK.DBF, содержащая данные об установленных навигационных приборах. Наполнение этой таблицы происходит в другой базе данных, также являющейся частью информационной системы оперативного управления комплексом технических средств в растениеводстве (на примере заготовки силоса).

- Таблица T_VSE_DANNYE.DBF, содержащая все данные, полученные в соответствии с протоколом обмена данными между навигационным прибором «TELTONIKA» и сервером. Наполнение таблицы происходит в режиме реального времени в соответствии установленным интервалом времени приема - передачи данных.

- Таблица T_dannye_des.DBF, содержащая данные, полученные в соответствии с протоколом обмена данными между навигационным прибором «TELTONIKA» и сервером и преобразованные в десятеричную систему счисления. Наполнение этой таблицы данными в десятеричной системе счисления происходит вслед за записью очередного пакета данных в таблицу T_VSE_DANNYE.DBF.

Схематично база данных представлена на рис.2.

Рис. 2. Структура базы данных

На рисунке 3 представлен интерфейс пользователя. Считывание и преобразование данных с последующим их накоплением происходит через установленные интервалы времени. Пользователю при необходимости предоставляется возможность наблюдения за последовательностью преобразования пакетов данных.

Преобразование данных с записью в архив

Старт считывания- 10:22:14

Навигационный прибор- N31

Пакет данных получен преобразован и сохранен в базе данных.

Навигационный прибор- №2

Пакет данных получен преобразован и сохранен в базе данных.

Навигационный прибор- №3 Файл отсутствует

Обновить

Свернуть

Выход

Рис. 3. Интерфейс пользователя

ВЫВОДЫ

База данных является частью информационной системы оперативного управления комплексом технических средств в растениеводстве и предназначена для получения, преобразования, накопления и хранения данных, получаемых в режиме реального времени с использованием систем спутникового мониторинга. Протокол передачи данных ориентирован на постоянное подключение к серверу через GPRS. Полученная оперативная информация о работе комплексов технических средств позволяет более эффективно их использовать, что ведет к снижению расхода топлива и соответственно выхлопных газов в атмосферу.

В базе данных информация, поступающая на сервер в коде UTF-8 в шестнадцатеричной системе счисления, преобразовывается в десятеричную систему счисления, что позволяет в дальнейшем выделить из массива данных необходимую информацию о передвижении технических средств и работе установленных датчиков, а также сохранить ее в базе данных для дальнейшего анализа.

База данных представляет собой совокупность связанных массивов данных, содержащих сведения о комплексе технических средств в растениеводстве и установленных

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства_

навигационных приборах «TELTONIKA» (FM4XXX и других), а также информацию, полученную при использовании системы спутникового мониторинга.

База данных структурирована по датам и техническим средствам, что позволяет при необходимости экспортировать указанную часть данных в другие информационные системы в формате dbf или Excel.

ЛИТЕРАТУРА

1. Валге А.М., Тимофеев Е.В., Папушин Э.А. Использование глобальной системы позиционирования GPS для хронометража работы технических средств при заготовке кормов из трав / А.М. Валге, Е.В.Тимофеев, Э.А. Папушин // Сборник научных докладов ВИМ. 2010. Т. 2. С. 213-217.

2. Валге А.М., Папушин Э.А., Серзин И.Ф. Мониторинг машинно-тракторных агрегатов с использованием спутниковых навигационных систем / А.М. Валге, Э.А. Папушин, И.Ф. Серзин // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб.науч. тр. -СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2013. № 84. С. 28-36.

3. Папушин Э.А. Экспериментальная проверка системы мониторинга машинно-тракторных агрегатов / Э.А. Папушин // Вестник ВИЭСХ. 2013. № 4 (13). С. 20-23.

4. Валге А.М., Папушин Э.А., Пакскина Е.Г. Использование информационных технологий при проектировании процессов производства продукции растениеводства / А.М.Валге, Э.А.Папушин, Е.Г. Пакскина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2012. № 3. С. 17-18.

5. Валге А.М., Папушин Э.А., Баскаков Ю.Н. Исходные требования к информационной системе мониторинга мобильных технических средств с GPS системой // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2012. № 83. С. 69-76.

УДК 004.658.2

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ И АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

С.Н. МАТЕЙЧИК,Э.А.ПАПУШИН, канд.техн.наук

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург

В статье представлена концептуальная модель оценки и анализа результатов научного эксперимента. Разработанная концептуальная модель (ER-модель) позволяет в дальнейшем определить таблицы базы данных, связи между таблицами и требования поддержки целостности данных. На основании диаграммы «сущность-связь» будет разработана логическая структура системы в виде набора связанных таблиц, что необходимо для дальнейшей разработки базы данных для автоматизации расчетов, связанных с оценкой результатов научного эксперимента.