CC BY
19
УДК 004.3
Интеграционные возможности аппаратных средств учета живой массы животных
А.Е. Мищенко, П.И. Кучеров, А.Т. Грушко
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт овцеводства и козоводства»
777@с!оиС1Мо8ув. ги
UDC 004.3
Integration capabilities of the hardware accounting animal live weight
Mischenko A.E., Kucherov P.I., Grushko A.T.
Federal State Budgetary Scientific Institution "All-Russian Research Institute of Sheep and Goat Breeding"
В статье приведены сравнительные характеристики интеграционных возможностей оборудования для учета живой массы животных. По результатам испытаний представлены сведения, позволяющие сделать выводы о наиболее приемлемых схемах интеграции весового оборудования. Представлены чертежи базовой части весового комплекса для овец и коз. Ключевые слова: взвешивание животных, программно-аппаратные комплексы, интеграция
The article compares the characteristics of the integration capabilities of equipment for the recording of live weight in animals. Based on the results of the tests, information is provided that allow us to draw conclusions about the most appropriate schemes for integrating weighing equipment. The drawings of the basic part of the weight complex for sheep and goats are presented. Key words: animal weighing, software and hardware complexes, integration
Было проведено исследование весовых комплексов трех фирм-производителей: «Масса-К» - Россия, «Тензо-М» - Россия, «Gallagher» -Новая Зеландия. Установлены их возможности по интеграции с информационной системой учета продуктивности сельскохозяйственных животных ОИВС СХ.
Весовые комплексы компаний «Gallagher», «Тензо-М» были интегрированы с RFID-сканером Biocontrol HHR 3000 Pro, который имеет встроенный программируемый микроконтроллер, что дает возможность гибко адаптировать его под различные задачи. Кроме того, данное устройство имеет достаточно большой объем внутренней памяти, позволяющей хранить до 10000 записей в одном из форматов DSV.
Авторский коллектив испытывал сложности при попытке интеграции весов компании «Масса-К». Хотя весы «Масса-К» также обладают возможностью передачи данных через интерфейс RS-232, но добиться их стабильной работоспособности не удалось. В результате было принято решение апробировать технологию прямого подключения сканера и весов к ноутбуку для формирования файлов типа DSV
непосредственно на компьютере с возможностью последующей интеграции с информационной системой ОИВС СХ.
Весовое оборудование «Gallagher»
Весовое оборудование новозеландской компании «Gallagher» является лидером на мировом рынке по производству весовых комплексов для взвешивания животных. Единственным недостатком по сравнению с конкурентными предложениями является их стоимость. В зависимости от конфигурации, которая в основном обусловлена возможностями по интеграции со сторонним оборудованием и программным обеспечением, стоимость весового комплекса компании «Gallagher» колеблется от 125000 до 280000 т. р.
Рис. 1 - Весовой комплекс «Gallagher»
Особенностью компании «Gallagher» является то, что она специализируется именно на производстве весовых комплексов, предназначенных для взвешивания животных. Это обстоятельство качественно отличает её от компаний «Масса-К» и «Тензо-М», которые в первую очередь ориентированы на разработку весовых комплексов для взвешивания неподвижных грузов, а доля приборов, предназначенная для взвешивания животных, в их ассортименте не превышает 1%-1,5%.
Весовое оборудование «Gallagher» состоит из тензодатчиков и устройства, обрабатывающего сигналы, поступающие от них.
Интеграция весового комплекса «Gallagher» предусматривала использование панельной антенны SA SR3000 40x100, которая позволила увеличить дальность и площадь считывания RFID-меток животных.
Алгоритм автоматизации взвешивания включал следующие действия:
1. идентификация животного;
2. запись данных в поля:
- EID - электронный идентификатор животного;
- TIME - текущее время;
- DATE - текущая дата.
3. передача данных блоку управления;
4. взвешивание животного, фиксация веса;
5. запись данных в поле WEIGHT.
Таким образом происходила идентификация животного, его взвешивание, после чего данные о его весе передавались в блок
управления.
Нами было разработано специализированное программное обеспечение для прошивки микроконтроллера, что позволило осуществлять накопление данных в файле формата TSV, который может быть импортирован в информационную систему ОИВС СХ.
Весовое оборудование ТВУ-2 «Тензо-М»
К достоинствам весов ТВУ-2 (рис. 2) мы относим: относительно низкую стоимость по сравнению с конкурентами, достаточно высокую скорость взвешивания и эффективную фиксацию веса животного в подвижном состоянии.
К недостаткам - нестабильность в работе при интеграции через интерфейс RS-232, искажение веса при установке на неровной поверхности.
Рис. 2 - Весы марки ТВУ-2 компании «Тензо-М»
Основным недостатком, который снижает возможность практического использования весового комплекса ТВУ-2, является нестабильность передачи данных через интерфейс RS-232. Например, было установлено, что сбои при передаче данных о весе животного происходят примерно в 1-3% случаев, хотя вес при этом фиксируется и отображается на дисплее головного модуля.
Весовое оборудование «Масса-К»
Основным преимуществом ТВ^-300.2 (рис. 3) является его стоимость (« 16000 руб.). Однако, как показали проведенные испытания, данная конструкция имеет ряд существенных недостатков, что создает большие сложности для её применения в практических условиях.
Рис. 3 - Весы марки ТВ-М-300.2 компании «Масса-К»
Первым недостатком данной модели является отсутствие какого-либо протокола обмена данными, то есть устройство позволяет только передавать сигналы на COM-порт об одном взвешивании. Поэтому отсутствует возможность их автономного использования в полевых условиях с последующей выгрузкой данных в информационную систему ОИВС СХ.
Однако творческим коллективом была проведена работа по интеграции весов ТВ-М-300.2 с ноутбуком для передачи данных посредством порта RS-232 на эмулятор клавиатурного вывода и возможности сохранения данных в один из текстовых форматов DSV. Базой для считывателя RFID-меток послужил сканер «Felixcan». Для идентификации животных были использованы микрочипы, предлагаемые китайскими и немецкими производителями, в виде подкожных имплантатов и ушных бирок для животных.
При интеграции с ноутбуком мы столкнулись с проблемой подключения к USB - порту. Суть данной проблемы состояла в том, что используемые приборы поддерживали только интерфейс RS-232 (COM -порт). В связи с тем, что на большей части современных ноутбуков данный порт не входит в комплектацию, были использованы промежуточные периферийные устройства.
Проведенные эксперименты показали, что наиболее эффективным устройством, используемым для перевода сигналов с COM - на USB-порт, является BM8050 компании «Мастер Кит» (рис. 4). Технические характеристики BM8050:
- напряжение питания от USB-порта - 5 В;
- ток потребления - 20 мА;
- скорость соединения RS232C - 110-230000 бит/с;
- интерфейс - USB1.1, USB2.0;
- поддерживаемые операционные системы - Win98 и выше, Linux;
- габаритные размеры устройства - 60x30 мм.
á \
f £
Рис. 4 -Устройство для перевода сигналов с COM - на USB-порт - BM8050
Использование BM8050 позволило перенаправлять сигналы, предназначенные для COM-порта, на USB-порт.
Однако оставалась проблема просушивания СОМ - портов и интерпретации сигналов.
Для прослушивания COM-портов была разработана программа «AnimalMon» на основе оpen source - библиотеки, написанной на языке Java - RXTX, которая, работая в фоновом режиме, позволяет улавливать сигналы от COM-портов и перенаправлять их в эмулятор клавиатурного ввода, так формировался TSV-файл, содержащий вес животного и системную дату. Таким образом, проектной команде удалось выполнить автоматизацию в части взвешивания и записи данных в TSV-файл, который может быть загружен в информационную систему ОИВС СХ для последующей обработки и анализа.
Между тем при испытаниях в полевых условиях возникла проблема нестабильности сигнала, скорее всего, это было вызвано физическими недостатками соединения, которое осуществлялось для перевода сигналов с COM на USB-порт посредством BM8050, такими как: повреждение разъемов, попадание пыли, влаги, образование конденсата и т.п. Кроме того, выявилась проблема в фиксации веса животного, т.е. если животное совершало интенсивные телодвижения, то фиксация веса не происходила, и соответственно не происходила передача данных.
Проведенные испытания показали, что одной из проблем организации интегрированного весового комплекса являются помехи, которые обусловлены использованием металлических конструкций. Данную проблему удалось решить за счёт использования материалов из прессованных опилок и/или дерева.
В настоящее время ведутся работы по интеграции тензодатчиков RI033 с микроконтроллерами на базе Arduino Mega 2560, Arduino Nano, Arduino Uno.
Рисунок 5 - Тензодатчик RI033 (датчик веса)
Для прототипирования весового комплекса была спроектирована платформа, представленная на рисунке 6.
Рис. 6 - Чертеж платформы для взвешивания овец и коз
Список литературы:
1. Астапов, В.А. Изучение жизненного цикла документов, оказывающих влияние на отраслевые бизнес-процессы / В.А. Астапов, Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 2. -№ 6 (1). -С. 279-285.
2. Белов, Д.Е. Сопоставление реляционной модели данных и принципов объектно-ориентированного программирования для разработки информационно-вычислительных систем / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин, В.А. Астапов // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 2.- № 6 (1). -С. 293-300.
3. Белов, Д.Е. Инновационные аспекты в кормлении сельскохозяйственных животных / Д.Е. Белов, Ю.Д. Квитко, Б.Т. Абилов, Н.Ю. Скабелкина // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2011. -Т. 1. -№ 4-1. -С. 68-70.
4. Белов, Д.Е. Исследование и интеграция библиотек, реализующих математические методы оптимизации / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин, А.Е. Мищенко, А.Т. Грушко, П.И. Кучеров, Т.С. Поддубная, А.А. Иванников // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2016. -Т. 1.- № 9. -С. 364-367.
5. Белов, Д.Е. Исследование интеграционных возможностей свободного программного обеспечения / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин, А.Е. Мищенко, А.Т. Грушко, П.И. Кучеров, Л.В. Нарвыш // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2016. -Т. 1. -№ 9. -С. 357-360.
6. Белов, Д.Е. Исследование юридических аспектов использования программных библиотек в составе коммерческого продукта / Д.Е.Белов, А.Ф.Шалин, А.Е. Мищенко, А.Т.Грушко, П.И.Кучеров, И.Н. Воронкина //Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2016. -Т.1. -№ 9. -С. 367-370.
7. Белов, Д.Е. Обзор программного обеспечения Business Intelligence and Reporting Tools (BIRT) project / Д.Е. Белов, А.Е. Мищенко // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 2. -№ 6 (1). -С. 348-353.
8. Белов, Д.Е. Разработка кросс-платформенного, кросс-браузерного модулей ввода информации в базу данных / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин, И.Н. Воронкина // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 2. -№ 6 (1). -С. 307-315.
9. Белов, Д.Е. Разработка модуля авторизации пользователей и разграничения прав доступа к данным / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 2. -№ 6 (1). -С. 325-338.
10. Белов, Д.Е. Разработка модуля генерации отчетности, позволяющего экспортировать данные в форматы pdf, xls, doc / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин, И.М. Кузнецов, М.В. Макеев // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т.
2. -№ 6 (1). -С. 315-325.
11. Белов, Д.Е. Реализация базы данных, характеризующей потребление питательных веществ сельскохозяйственными животными в реляционной модели / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин, А.Е. Мищенко, А.Т. Грушко, П.И. Кучеров, Л.В. Нарвыш // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2016. -Т. 1. -№ 9. -С. 360-364.
12. Белов, Д.Е. Технологии разработки систем управления информацией с открытым исходным кодом, проблемы внедрения в животноводстве России / Д.Е. Белов, В.В. Абонеев, А.Ф. Шалин // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2011. -Т. 1. -№ 4-1. -С. 96-100.
13. Белов, Д.Е. Экономические факторы, определяющие стоимость владения программным обеспечением / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин, К.И. Костюков, А.А. Щеголев, Р.У. Салпагаров // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т.
3. -№ 6. -С. 346-350.
14. Воронкина, И.Н. Интеграция "Open Source" - продуктов с операционной системой, позволяющих достигать эффект кросс-платформенности и кросс-браузерности / И.Н. Воронкина, Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 2. -№ 6 (1). -С. 300-307.
15. Евдокимов, И.В. Применение свободных лицензий для разработки программного
обеспечения в России / И.В. Евдокимов, А.С. Михайлев, О.С. Новиков, А.В. Суханова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2017. -№6-1. -С. 33-36.
16. Иванников, В.П. Что такое СПО / В.П. Иванников // Механика, управление и информатика. -2011. -№5. -С. 105-109.
17. Квитко, Ю.Д. Применение математических методов для оптимизации рационов сельскохозяйственных животных // Ю.Д. Квитко, Б.Т. Абилов, Д.Е. Белов, Т.В. Ефимова, А.Ф. Шалин // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2012. -Т. 2. -№ 1. -С. 257-260.
18. Корнеев, Н.В. Анализ IaaS, РааБи SaaS моделей облачных услуг / Н.В. Корнеев, В.А. Гончаров // Информационные технологии. Проблемы и решения. -2015. -№1-2. -С. 159-165.
19. Лавров, Д.Н. От императивного к объектно-ориентированному программированию вместе с Java и NetBeans: объектная декомпозиция и инкапсуляция / Д.Н. Лавров // Математические структуры и моделирование. -2009. -№20. -С. 178-190.
20. Лыкошин, А.С. Веб на чистой Java. Изучаем Vaadin - крутой фреймворк для создания веб-приложений / А.С. Лыкошин // Хакер. -2015. -193. -С. 90-97.
21. Макеев, М.В. Настройка Linux с организацией защищенного соединения по протоколу HTTPS. Экспериментальное внедрение программного обеспечения / М.В. Макеев, А.Ф. Шалин, Д.Е. Белов // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 2. -№ 6 (1). -С. 338-348.
22. Максимов, Д.Б. Современный инструментарий программной инженерии / Д.Б. Максимов, А.П. Трацевская, А.С. Михалев // Новая наука: Опыт, традиции, инновации. -2016.- №12-3(119). -С. 149-151.
23. Микляева, Т.В. Серверное программное обеспечение для Java-приложений / Т.В. Микляева // Научная перспектива. Изд. Инфинити (Уфа). -2014. -№ 9. -С. 59-60.
24. Назаров, И.Р. Применение методологии разработки программного обеспечения "Архитектура, управляемая моделью" / И.Р. Назаров, А.В. Аникин // Сборник научных трудов Новосибирского государственного технического университета. -2016. -№2 (84). -С. 107-115.
25. Рогозов, Ю.И. Анализ и перспективы развития разработки программного обеспечения / Ю.И. Рогозов, А.С. Свиридов, А.А. Дегтярев // Информационные технологии. -2011. -№12. -С. 16-21.
26. Романов, В.П. Основные тенденции развития корпоративных информационных систем / В.П. Романов, А.В. Коряковский, А.О. Варфоламеева // Инициативы XXI века. -2012. -№4. -С. 50-52.
27. Рудакова, Г.М. Разработка метрик сложности кода модуля тестов / Г.М. Рудакова, Д.О. Кожевников // Образовательные ресурсы и технологии -2017. -2 (июнь). -С. 33-36.
28. Уваров, А.Н. Инверсия управления и внедрение зависимостей / А.Н. Уваров // Символ науки. -2016. -10-1 (октябрь).-С. 28-32.
29. Харитонов, Д.И. Формализация иерархии имён в языках объектно-ориентированного программирования / Д.И. Харитонов, Г.В. Тарасов, Р.В. Парахин, Е.А. Голенков, Д.В. Леонтьев// International Scientific Review -2016. -18 (ноябрь). -С. 36-39.
30. Шалин, А.Ф. Возможности интеграции веб-приложений с системой облачных вычислений Google App Engine / А.Ф. Шалин, Д.Е. Белов, К.И. Костюков, А.А. Щеголев, И.М. Кузнецов, М.В. Макеев // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 3. -№ 6. -С. 360-362.
31. Шалин, А.Ф. Вопросы радиочастотной идентификации животных на основе «пассивных» электронных меток / А.Ф. Шалин, Д.Е. Белов, С.Ф. Силкина, А.А. Пикалов, И.М. Кузнецов, М.В. Макеев, К.И. Костюков, А.А. Щеголев // Сборник
научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 3. -№ 6. -С. 362-365.
32. Шалин, А.Ф. Описание системы целевых индикаторов, характеризующих сельскохозяйственное производство и позволяющих осуществлять поддержку оперативного управления / А.Ф. Шалин, Д.Е. Белов, А.Е. Мищенко, А.А. Пикалов // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 2. -№ 6 (1). -С. 285293.
