CC BY
19
УДК 004.3
Исследование аппаратных средств учета живой массы
А.Ф. Шалин, А.Е. Мищенко, С.М Шишкин
В данной статье описываются вопросы по автоматизации процессов первичного
зоотехнического учета, а именно, идентификация животных и учет живой массы лаборатории технологий ФГБНУ ВНИИОК проведен анализ технических характеристик аппаратных средств учета живой массы животных четырех производителей как наиболее перспективных с точки зрения автоматизации
взвешивания животных и установлены их возможности по интеграции со сторонними информационными системами. Ключевые слова: живая масса, аппаратные средства, информационная система, учет
UDC 004.3
Research of hardware of the live weight accounting
Shalin А^., Mischenko А.Е., Shishkin S.M.
FGBNU VNIIOK
This article describes the issues on the primary process automation of zootechnical account, namely the identification of animals and registration of live weight. The Сотрудниками employees of the Laboratory of информационных Information Technologies in VNIIOK
analyzed the hardware specification of the accounting of live weight of animals from four manufacturers as the most promising in terms of automation of animals weighing and established their abilities to integrate with external information systems.
Key words: live weight, hardware, information system, data accounting, database
данных, база данных
Проведенные исследования показали, что наиболее трудоёмкими являются процессы по идентификации и учету живой массы животных. В связи с этим данные процессы необходимо автоматизировать в первую очередь для снижения трудозатрат и соответственно себестоимости продукции животноводства, а также для получения объективных и неискаженных данных.
Таким образом, было проведено исследование аппаратных средств учета живой массы следующих производителей: «Масса-К» -Россия, «Тензо-М» - Россия, «Gallagher» - Новая Зеландия. В разделах 1.2.1-1.2.3 подробно рассмотрены данные средства объективного учета живой массы.
Весовые комплексы компаний «Gallagher», «Тензо-М» были интегрированы с RFID-сканером Biocontrol HHR 3000 Pro, что, по мнению авторов, является оптимальным вариантом для дальнейшей интеграции со сторонними информационными системами. Это обстоятельство обусловлено тем, что RFID-сканер Biocontrol HHR 3000 Pro является программируемым под конкретные задачи, позволяющим накапливать
достаточно большие массивы данных, - до 10000 записей в одном из форматов DSV. Таким образом, технические характеристики этого сканера позволяют использовать его автономно как минимум два дня, даже при высокой степени загрузки весового комплекса - до 5000 гол. /день. Это особенно актуально в полевых условиях, где в ряде случаев отсутствует возможность подключения к Интернету, или такая возможность является экономически нецелесообразной ввиду стоимости использования дорогостоящих технологий.
Авторский коллектив испытывал наибольшие сложности при попытке интеграции весов компании «Масса-К» с RFID-сканером Biocontrol HHR 3000 Pro. Хотя весы «Масса-К» также обладают возможностью передачи данных через интерфейс RS-232, добиться 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.
Весовое оборудование W610 v2 («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 180000 до 380000 тыс.руб.
Весовое оборудование «Gallagher» состоит из двух основных компонентов, так называемых «Тензодатчиков», и устройства обработки сигналов, поступающих от тензодатчиков.
В качестве тензодатчиков была использована модель «Loadbars 600mm», позволяющая проводить взвешивание животных живой массой до 2000 кг, что является достаточным для достижения поставленных авторами целей. Тензодатчики оснащены жёсткими кабелями для подключения к головному модулю весового комплекса. Длина кабелей составляет шесть метров, они покрыты пружиной из нержавеющей стали, что обеспечивает надежную защиту от механических повреждений.
Интеграция весового комплекса «Gallagher» предусматривала его совместное использование с RFID-сканером Biocontrol HHR 3000 Pro. К RFID-сканеру Biocontrol HHR 3000 Pro подключалась панельная антенна SA SR3000 40x100, которая позволила увеличить дальность и площадь считывания RFID-меток животных. На рисунке 1 представлена схема интеграции весового комплекса «Gallagher» с RFID-сканером Biocontrol HHR 3000 Pro.
Рис. 1. Общая схема интегрированного весового комплекса
Таким образом происходила идентификация животного, его взвешивание, после чего данные о его весе передавались в блок управления весами Gallagher и в RFID-сканер Biocontrol HHR 3000 Pro.
Прошивка RFID-сканера Biocontrol HHR 3000 Pro, разработанная творческим коллективом, была сформирована таким образом, чтобы информация, передаваемая в сканер, накапливалась в файле формата TSV, который впоследствии мог быть выгружен для интеграции с информационной системой ОИВС СХ.
Проведенные полевые испытания показали, что одной из проблем организации интегрированного весового комплекса являются помехи, которые обусловлены использованием металлических конструкций. Данную проблему удалось решить путем использования материалов из прессованных опилок и/или дерева.
Проектная команда считает, что интегрированный весовой комплекс на основе оборудования компаний Gallagher и Biocontrol на сегодняшний день является наиболее эффективным, применимым в практических условиях, по сравнению с другими вариантами, рассматриваемыми ниже. 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 с RFID-сканером Biocontrol HHR 3000 Pro при интеграции через интерфейс RS-232, искажение веса при установке на неровной поверхности. Кроме того, кабель, соединяющий тензодатчики с головным модулем, обладает более низкими характеристиками, обусловливающими его прочностные
качества.
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 при его интеграции со сканером Biocontrol HHR 3000 Pro. Было установлено, что сбои при передаче данных о весе животного в сканер происходят примерно в 1-3% случаев, хотя вес при этом фиксируется и отображается на дисплее головного модуля.
Весовое оборудование 16^-300.2 («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 TB-M-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.
Однако творческим коллективом была проведена работа по интеграции весов TB-M-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.
В качестве считывателя RFID-меток для создания весового комплекса было принято решение использовать «Felixcan», так как попытки интеграции весов TB-M-300.2 с RFID-сканером Biocontrol HHR 3000 Pro компании ISBC не увенчались успехом.
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, было принято решение для обеспечения возможности интеграции использовать 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 - W in98 и выше, Linux;
- габаритные размеры устройства: 60x30 мм.
Рис. 4. Устройство для перевода сигналов с COM- на USB- порт -
Использование BM8050 позволило перенаправлять сигналы, предназначенные для COM - порта, на USB - порт.
Однако оставалась проблема прослушивания СОМ -портов и интерпретации сигналов.
Для прослушивания COM-портов была разработана программа «AnimalMon» на основе Open Source - библиотеки, написанной на языке Java - RXTX, которая, работая в фоновом режиме, улавливала сигналы от COM - портов и перенаправляла их в эмулятор клавиатурного ввода, так формировался TSV - файл, содержащий RFID номер животного, его вес 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 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.
Выводы. Таким образом, было установлено, что оптимальным по техническим характеристикам является использование интегрированного весового комплекса на основе оборудования компаний Gallagher и Biocontrol, по сравнению с другими вариантами,
f V
BM8050
рассматриваемыми в этой статье. Но его стоимость делает
невозможным его использование в большинстве хозяйств.
Литература:
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. Астапов, В.А. Разработка алгоритмов диагностики информационных систем, применяющихся в сельском хозяйстве / В.А. Астапов, Д.Е. Белов, А.Е. Мищенко // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства, 2014. -Т. 1. -№ 7 (1). -С. 208-2014.
3. Белов, Д.Е. Применение систем облачных вычислений для повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства / Д.Е. Белов, А.Ф. Шалин // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства, 2014. -Т. 1. -№ 7 (1). -С. 226-230
4. 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.
5. 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. 315325.
6. 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.
7. 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.
8. Скорых, Л.Н. Продуктивные качества овец кавказской породы и ее помесей / Л.Н. Скорых, С.С. Бобрышов // Зоотехния, 2009. - №4. - С. 26-28.
9. Скорых Л.Н., Абонеев Д.В. Показатели естественной резистентности овец разных вариантов подбора // Аграрная наука, 2011. -№12. -С. 21-24.
10. Скорых, Л.Н. Морфологический состав крови молодняка овец разного происхождения в возрастной динамике / Л.Н. Скорых // Овцы, козы, шерстяное дело, 2010. - №1. - С. 79.
11. Трухачев В.И., Селионова М.И., Кусакина О.Н. и др. Перепрофилирование малых форм хозяйствования на альтернативные свиноводству виды животноводства: научн-практ. рекомендации. -Ставрополь: АГРУС, 2011. -68 с.
12. 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.
13. 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.
14. 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. 285-293.
