CC BY
46
et/reanalysis-era5-single-levels?tab=overview (accessed 15.04.2019.)
26. Raspisanie pogody [Weather schedule]. Available at: https://rp5.ru/ (accessed 15.04.2019.) (In Russian)
УДК 004.658.2
DOI 10.24411/0131-5226-2019-10150
БАЗА ДАННЫХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЗИРОВАННЫМИ МАШИННЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ПРОИЗВОДСТВА
ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Одной из проблем производства качественной продукции растениеводства является недостаточная информативность о протекающих технологических процессах, о работе технических средств, о климатических условиях. Использование средств автоматизации для дистанционного мониторинга агроценозов и управления продукционным процессом сельскохозяйственных культур, обеспечивает все преимущества управления выполнением технологических операций в режиме online. В ИАЭП-филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разрабатывается программный комплекс -система управления биологизированными машинными технологиями производства продукции растениеводства. Разработана база данных интеллектуальной системы управления биологизированными машинными технологиями производства продукции растениеводства. В базе данных накапливается следующая информация: метеорологические данные; данные состояния почвенно-растительного комплекса; о работе машинно-тракторных агрегатов на опытном поле;с/х культуры участвующие в севообороте; методики экспериментальных исследований и результаты экспериментов, и т.д.
Ключевые слова: база данных, автоматизация, метеоданные, машинные технологии, растениеводство.
Для цитирования: Папушин Э.А., Матейчик С.Н. База данных интеллектуальной системы управления биологизированными машинными технологиями производства продукции растениеводства // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 2 (99). С.50-57
DATABASE WITHIN THE INTELLECTUAL CONTROL SYSTEM OF BIOLOGY-ORIENTED AND MACHINE-BASED TECHNOLOGIES FOR CROP PRODUCTION
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
Э.А. Папушин, канд. техн. наук;
С.Н. Матейчик
E.A. Papushin, Cand.Sc (Engineering);
S.N. Mateichik
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
One of the problems in the high-quality crop production is the insufficient information awareness concerning the ongoing technological processes, operation of machines and equipment, and the climatic conditions. The use of automatic equipment for the remote monitoring of agrocenoses and for the crop production process management provides all the advantages of on-line execution control of technological operations. IEEP - branch of FSAC VIM is currently developing a software package - a management system of biology-oriented and machine-based technologies for crop production. By now the database of an intelligent control system has been developed. The database accumulates the following data: the weather; the soil-cover complex; the operation of tractor/implement systems on the experimental field; the agricultural crops included in the crop rotation; the experimental research techniques and experimental results, etc.
Key words: database, automation, weather data, machine-based technology, crop production.
For citation: Papushin E.A., Mateichik S.N. Database within the intellectual control system of biology-oriented and machine-based technologies for crop production. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. 2(99): 50-57 (In Russian)
Введение
На протяжении 3-х лет формируется программный комплекс - управляющая система, которая будет обеспечивать мониторинг как метеорологических условий и состояния почвенно-растительного комплекса, так и работу машинно-тракторных агрегатов на поле [1-5]. Оперативное поступление этой информации позволит проводить
своевременный анализ полученных данных и принимать решения по выбору технологических операций в зависимости от складывающейся обстановки, тем самым обучая управляющую систему.
Составной частью программного комплекса является база данных интеллектуальной системы управления биологизированными машинными
технологиями производства продукции растениеводства.
Экспериментальные данные для последующего использования в
управляющей системе для накопления информации и последующего обучения управляющей системы собираются в рамках севооборотного полевого опыта,
проводимого на опытной станции института. Объект исследований в опыте: агроценоз севооборота пропашных и полевых культур
и внесевооборотных полей, формирующийся на дерново-подзолистой суглинистой окультуренной почве. В опыте проводилось определение влажности почвы, содержания минеральных форм азота (ионометрическим методом), в динамике, а также накопление биомассы сельскохозяйственных культур. Все полученные данные размещались в созданной базе данных. В нее также поступает агрометеорологическая
информация с метеостанции, размещенной на опытном поле. Материалы и методы
База данных интеллектуальной системы управления биологизированными
машинными технологиями производства продукции растениеводства необходима для получения и накопленияданных в режиме реального времени о технологических процессах. С учетом полученных и расчетных данных принимаются
управляющие решения по выбору технологических операций в зависимости от складывающейся обстановки и для оперативного управления техническими средствами. База данных является составной частью информационной системы оперативного системы управления биологизированными машинными
технологиями производства продукции растениеводства.
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; агроценоз севооборота пропашных и полевых культур и внесевооборотных полей, формирующийся на дерново-подзолистой суглинистой окультуренной почве.
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[6-8].
Навигационные приборы 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. В базу данных также поступают данные с метеостанции DAVIS VANTAGE PRO2, которая расположена вблизи опытного поля.
Для разработки программного комплекса используется Visual Foxpro 9.0 - мощный пакет программ, предназначенный для построения профессиональных приложений, работающих с базами данных. Результаты и обсуждение
Структура базы данных представлена взаимосвязанными между собой таблицами в формате *.dbf. Каждая таблица может содержать до 1 миллиарда записей. Размещение такого большого количества информации может быть ограничено только дисковым пространством. Таким образом, в базе данных могут накапливаться данные за достаточно большие промежутки времени. Это позволит в дальнейшем использовать накопленную информацию для анализа и прогнозирования.
Отдельные части базы данных можно представить в виде самостоятельных баз данных, в каждой из которых накапливаются результаты проведенных исследований в рамках полевого севооборота органического земледелия. Накопленные данные позволяют автоматически получать математические модели.
Схематично база данных представлена на рис.1 .
Рис. 1. Структура базы данных
На рисунке 2 представлен интерфейс пользователя.
В базе данных накапливаются данные с метеостанции (рис.3), данные состояния почвенно-растительного комплекса;
информация о работе машинно-тракторных
агрегатов на опытном поле (рис. 4); с/х культуры участвующие в севообороте (рис. 5); методики экспериментальных
исследований и результаты экспериментов (рис. 6).
шшшт
1. Данные 2.Выход
Рис. 2. Интерфейс пользователя базы данных интеллектуальной системы управления биологизированными машинными технологиями производства продукции растениеводства
Рис.3. Данные метеостанции DAVIS VANTAGEPRO2
Рис. 4. Технические характеристики тракторов
Рис. 5. Сельскохозяйственныекультуры участвующие в севообороте
Рис. 6. Методики экспериментальных исследований и результаты экспериментов
Выводы
База данных является составной частью программного комплекса интеллектуальной системы управления биологизированными машинными технологиями производства продукции растениеводства. Протокол передачи данных ориентирован на
постоянное подключение к серверу через GPRS.
В базе данных информация, поступающая в коде UTF-8 в шестнадцатеричной системе счисления, преобразовывается в десятеричную систему счисления, что позволяет в дальнейшем
выделить из массива данных необходимую информацию с установленных датчиково передвижении и работетехнических средств, метеодванных, а также сохранить ее в базе данных для дальнейшего анализа.
База данных представляет собой совокупность связанных массивов данных, содержащих данные состояния почвенно-растительного комплекса; информацию о работе машинно-тракторных агрегатов на опытном поле; с/х культуры участвующие в севообороте; методики экспериментальных
исследований и результаты экспериментов, сведения о комплексе технических средств в растениеводстве и установленных навигационных приборах, метеорологические данные и т.д.
База данных структурирована, что позволяет при необходимости
экспортировать указанную часть данных в другие информационные системы в формате dbf или Excel.
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 базы данных № 2017620732 от 05.07.2017
3. Матейчик С.Н., Папушин Э.А. 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 растениеводстве // Технологии и 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 опытном поле// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. №93. С. 27-33.
6. 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.
7. Валге А.М., Папушин Э.А., Артемьев Ю.Г.Компьютерная программа анализа эффективности использования ресурсного обеспечения при производстве сельскохозяйственной продукции в условиях Северо-ЗападаРоссии //Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2009. № 81. С. 39-47.
8. Киприянов Ф.А.Исследование методов повышения эффективности производства в растениеводстве // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 8-2 (62). С. 59-62.
REFERENCES
1. Mateichik S.N., Papushin E.A., Serzin IF. Baza dannykh operativnogo upravleniya realizatsiei proizvoditel'nosti kormouborochnogo agregata [Database for online control of fodder harvesting unit productivity]. Innovatsii v sel'skom khozyaistve. 2017. No. 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 the satellite monitoring data]. State Registration Certificate No 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 proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. N 93: 27-33. (In Russian)
6. Valge A.M., Papushin E.A., Baskakov Yu.N. Iskhodnye trebovaniya k informacionnoj sisteme monitoringa mobil'nyh tekhnicheskih sredstv s gps sistemoj [Requirements baseline to IT systems for GPS-based mobility monitoring]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2012. N 83: 69-76. (In Russian)
7. Valge A.M., Papushin E.A., Artemev Yu.G. Komp'yuternaya programma analiza ehffektivnosti ispol'zovaniya resursnogo obespecheniya pri proizvodstve sel'skohozyajstvennoj produkcii v usloviyah Severo-Zapada Rossii [Computer program for analyzing the effectiveness of resourcing use in agricultural production the North-West Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2009. N 81: 39-47. (In Russian)
8. Kipriyanov F.A.Issledovanie metodov povysheniya effektivnosti proizvodstva v rastenievodstve [Investigation of methods of increasing productivity efficiency in crop production]. Mezhdunarodnyi nauchno-issledovatel'skii zhurnal. 2017. No 8-2 (62): 5962. (In Russian)
