CC BY
0
Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса
КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ
ОБРАБОТКЕ ЗЕРНА Грашков Сергей Александрович, к.т.н., доцент
(e-mail: rigii46@mail.ru) Трубников Владимир Николаевич, к.т.н., доцент
(e-mail:kgsha.pma@mail.ru) Еськов Дмитрий Иванович, ст. преподаватель (eskov_di@mail.ru) Курский ГАУ, г.Курск, Россия
В данной статье мы рассмотрим, применение компьютерных технологий в послеуборочной обработке зерна. Основное внимание уделено автоматизации, мониторингу и оптимизации процессов с использованием датчиков и искусственного интеллекта. Также обсуждаются перспективы блокчейн-технологии в сельском хозяйстве. Это исследование подчеркивает потенциал компьютерных технологий для улучшения эффективности и качества послеуборочной обработки зерна.
Ключевые слова: послеуборочная обработка зерна, компьютерные технологии, автоматизация, мониторинг, искусственный интеллект, датчики, интернет вещей (iot), блокчейн-технология, сельское хозяйство, эффективность, прозрачность, оптимизация, сортировка зерна, упаковка зерна, экономическая эффективность.
Послеуборочная обработка зерна играет ключевую роль в сельском хозяйстве, так как она влияет на качество и долгосрочное сохранение зерна, а также на конечный продукт, который поступает на рынок. С течением времени компьютерные технологии стали неотъемлемой частью этого процесса, повышая его эффективность и уровень автоматизации. В данной статье мы рассмотрим современные достижения и перспективы использования компьютерных технологий в послеуборочной обработке зерна.
Автоматизация и Оптимизация
Одним из основных преимуществ компьютерных технологий в послеуборочной обработке зерна является автоматизация процессов сортировки, очистки и упаковки. Автоматизированные системы способны работать более эффективно и точно, сокращая человеческий труд и снижая вероятность ошибок. Это приводит к сокращению потерь и повышению производительности.
Оптимизация, с помощью алгоритмов искусственного интеллекта, позволяет учитывать множество переменных, включая тип зерна, влажность, температуру и требования к упаковке. Эти системы могут принимать решения в реальном времени, чтобы достичь наилучших результатов. На-
пример, они могут регулировать скорость конвейеров, оптимизировать процессы сортировки и упаковки, и даже прогнозировать, когда оборудованию требуется обслуживание, чтобы избежать аварийных ситуаций [1,2].
В результате, автоматизация и оптимизация не только повышают производительность, но также снижают расходы на энергию и ресурсы, что важно с экологической и экономической точек зрения. Эти два аспекта взаимодействуют, обеспечивая эффективность и устойчивость в послеуборочной обработке зерна.
Использование Датчиков и Мониторинг
Датчики, в том числе датчики влажности и температуры, позволяют непрерывно мониторить состояние зерна. Это важно для обнаружения и предотвращения возможных проблем, таких как перегрев или излишняя влажность, которые могут привести к потере качества и снижению ценности зерна. Компьютерные системы могут быстро реагировать на изменения и предпринимать необходимые меры [3-5].
Одним из наиболее важных параметров, контролируемых с помощью датчиков, является влажность зерна. Оптимальные уровни влажности важны для сохранения качества и долгосрочного хранения зерна. Датчики влажности могут мониторить уровни и предупреждать о необходимости коррекции, чтобы избежать пересыхания или излишней влажности, что может привести к потере качества [6].
Датчики температуры также играют важную роль в мониторинге процесса обработки. Поддержание оптимальной температуры в хранилищах и оборудовании помогает предотвратить перегрев и другие негативные эффекты на зерно.
Рисунок 1 - Схема программы управления зерносушильным комплексом
Системы мониторинга, связанные с датчиками, обеспечивают операторам и фермерам возможность непрерывно отслеживать состояние зерна и реагировать на изменения в реальном времени. Это снижает риски и помогает обеспечить качество продукции [7,8].
Искусственный Интеллект и Машинное Обучение
Технологии искусственного интеллекта, включая машинное обучение, используются для анализа данных и оптимизации процессов послеуборочной обработки. Эти системы могут анализировать большие объемы данных и предсказывать оптимальные параметры обработки для достижения наилучших результатов. Например, они могут оптимизировать скорость конвейеров или настроить оборудование для максимальной производительности [9].
Интернет вещей (1оТ) и Удаленное Управление
Использование 1оТ-устройств позволяет удаленно мониторить и управлять оборудованием и процессами послеуборочной обработки. Это значительно упрощает управление и позволяет операторам быстро реагировать на изменяющиеся условия.
С помощью сенсоров и устройств, подключенных к сети, можно непрерывно отслеживать различные параметры, включая влажность, температуру, скорость конвейеров и состояние оборудования.
Эти данные собираются и передаются в центральные системы, где они анализируются и используются для мониторинга и управления. Операторы могут получать уведомления о возможных проблемах или изменениях в процессе и реагировать на них удаленно. Это позволяет снизить риск человеческих ошибок и минимизировать время простоя оборудования.
Более того, 1оТ позволяет собирать и анализировать данные на больших пространствах и различных местоположениях. Это особенно полезно для крупных аграрных предприятий, которые могут иметь несколько точек послеуборочной обработки. Удаленное управление и мониторинг также облегчают работу в условиях удаленных или труднодоступных регионов [1012].
Блокчейн и Прозрачность в Цепи Поставок
Блокчейн-технология предоставляет механизм для обеспечения прозрачности и надежности в цепи поставок зерна. Это позволяет потребителям и производителям отслеживать путь зерна от поля до стола, обеспечивая безопасность и качество продукции.
Каждый этап обработки и транспортировки зерна может быть документирован и зафиксирован в блокчейне, что обеспечивает неизменность данных и защиту от манипуляций. Потребители могут легко проверить происхождение продукции, условия ее хранения и качество. Это повышает доверие к продукции и способствует устранению мошенничества [13-15].
Для фермеров и производителей зерна блокчейн также предоставляет инструмент для документирования методов выращивания и собирания урожая. Это может быть полезным при продаже продукции на мировых
рынках, где покупатели могут требовать доказательства соблюдения стандартов устойчивого сельского хозяйства [16,17].
Повышение Эффективности и Качества
Внедрение компьютерных технологий позволяет сельскохозяйственным предприятиям увеличить производительность, снизить потери и улучшить качество зерна. Это важно для обеспечения продовольственной безопасности и конкурентоспособности на рынке.
Оптимизация процессов начинается с автоматизации, которая снижает зависимость от человеческого фактора и устраняет рутинные операции. Автоматизированные системы контроля и управления оборудованием могут обеспечивать более точное соблюдение параметров обработки, что ведет к улучшению качества зерна [18,19].
Искусственный интеллект и машинное обучение позволяют анализировать данные и предсказывать оптимальные параметры обработки. Это способствует сокращению потерь и повышению эффективности процесса. Например, системы могут определять оптимальное время для уборки и оптимальные условия хранения зерна.
Внедрение интернета вещей и удаленного мониторинга позволяет операторам непрерывно следить за состоянием оборудования и зерна в реальном времени. Это позволяет оперативно реагировать на любые отклонения от стандартов и предотвращать потери [20-22].
Роль Экономической Эффективности
Помимо повышения производительности и качества продукции, внедрение компьютерных технологий в послеуборочную обработку зерна имеет существенное влияние на экономическую эффективность сельскохозяйственных предприятий. За счет сокращения затрат на трудовые ресурсы и оптимизации производственных процессов, фермеры и производители могут увеличить свою прибыльность. Кроме того, снижение потерь зерна при его послеуборочной обработке приводит к экономии сырьевых ресурсов и снижению негативного воздействия на окружающую среду [23].
Взаимодействие с другими Отраслями
Компьютерные технологии в послеуборочной обработке зерна также способствуют укреплению связей с другими отраслями, такими как логистика и транспорт. Оптимизация процессов в сельском хозяйстве с использованием данных и интернета вещей может улучшить планирование и управление поставками, что сокращает временные и экономические затраты [24].
Современная сельскохозяйственная промышленность сталкивается с рядом вызовов, включая изменение климата, рост населения и необходимость увеличения продуктивности. В этом контексте компьютерные технологии играют решающую роль в обеспечении устойчивого развития. С помощью автоматизации и оптимизации, сельское хозяйство может эффективнее использовать ресурсы и снижать негативное воздействие на окружающую среду [25].
Искусственный интеллект и машинное обучение предоставляют новые возможности для прогнозирования и управления производственными процессами. Они могут анализировать данные и делать предсказания, что помогает фермерам и операторам адаптироваться к изменчивым условиям.
С ростом глобальных рынков и увеличением международной торговли, блокчейн-технология обеспечивает прозрачность и доверие в цепи поставок зерна. Потребители могут отслеживать происхождение продукции и убедиться в ее качестве и безопасности [26].
Непрерывное Развитие и Перспективы
Заключение
Внедрение компьютерных технологий в послеуборочную обработку зерна представляет собой неотъемлемый этап современного сельского хозяйства. В данной статье мы рассмотрели разнообразные аспекты применения этих технологий, начиная с автоматизации и оптимизации процессов и заканчивая использованием искусственного интеллекта и блокчейн-технологии [27].
С развитием технологий и их дальнейшей интеграцией в сельское хозяйство, можно ожидать улучшения методов обработки зерна и увеличения производительности. Сельское хозяйство продолжит эволюционировать, а компьютерные технологии будут играть ключевую роль в этом процессе [28].
Интеграция компьютерных технологий в послеуборочную обработку зерна существенно улучшает качество и долгосрочное сохранение зерна, что имеет критическое значение для продовольственной безопасности и качества продукции. Оптимизация процессов и использование датчиков позволяют предупреждать потери и обеспечивать надежность в цепи поставок.
Искусственный интеллект и машинное обучение дополняют эту трансформацию, позволяя предсказывать и оптимизировать процессы, а интернет вещей обеспечивает непрерывный мониторинг и управление. Благодаря блокчейн-технологии, стали доступными прозрачные и безопасные сделки.
Экономическая эффективность также играет существенную роль, сокращая затраты и увеличивая прибыль сельскохозяйственных предприятий. Все это способствует не только росту производительности, но и более устойчивому сельскому хозяйству в целом.
С учетом перспектив развития автономных систем и расширения сетей 1оТ, применение компьютерных технологий в послеуборочной обработке зерна остается одной из наиболее важных и перспективных областей сельского хозяйства. Эти технологии способствуют не только росту эффективности, но и сохранению качества продукции, что важно для обеспечения продовольственной безопасности и удовлетворения растущего спроса на сельскохозяйственную продукцию в будущем [29,30].
Исследования и инновации в области компьютерных технологий продолжат способствовать устойчивому развитию сельского хозяйства и обеспечению продовольственной безопасности. Это направление работы остается актуальным и перспективным в борьбе с современными вызовами в сельском хозяйстве.
Список литературы
1. Варавин, В. И. Повышение эффективности технологических процессов фракционной очистки зерна и семян / В. И. Варавин, К. А. Коток // Молодежь и наука: шаг к успеху : сборник научных статей 4-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых, Курск, 19-20 марта 2020 года / Юго-Западный государственный университет; Московский политехнический университет. Том 5. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2020. - С. 224-226.
2. Варавин, В. И. Повышение эффективности работы зернотуковой прессовой сеялки / В. И. Варавин, С. И. Пономарев // Инновационная деятельность в модернизации АПК : материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: в 3 частях, Курск, 07 декабря 2016 года - 09 2017 года. Том Часть 1. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова, 2017. - С. 200-202.
3. Варавин, В. И. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат / В. И. Варавин, К. С. Броженко, К. А. Коток // Молодежь и системная модернизация страны : сборник научных статей 5-й Международной научной конференции студентов и молодых ученых, Курск, 19-20 мая 2020 года. Том 6. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2020. - С. 160-164.
4. Сазонов, Е. В. Термическая обработка шестерен / Е. В. Сазонов, С. А. Грашков, Е. С. Калуцкий // Современные проблемы и направления развития агроинженерии в России : сборник научных статей 2-й Международной научно-технической конференции, Курск, 28 октября 2022 года. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова, 2022. - С. 175-180.
5. Шатохина, Д. Н. Электрические аппараты управления и защиты электроприводов повышенной частоты / Д. Н. Шатохина, Д. В. Малахов, Е. С. Калуцкий // Современные ресурсоэффективные технологии и технические средства в АПК : Материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Курск, 31 марта 2021 года / Ответственный за выпуск С.Н. Петрова. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова, 2021. - С. 142-145.
6. Калуцкий, Е. С. Влияние плотности тока на качество электроосажденных покрытий / Е. С. Калуцкий, Б. С. Блинков // Научное обеспечение агропромышленного производства : материалы Международной научно-практической конференции, Курск, 29-31 января 2014 года. Том Часть 2. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова, 2014. - С. 53-54.
7. Кривоухов, А. А. Правовое регулирование защиты государственных информационных ресурсов : специальность 05.13.19 "Методы и системы защиты информации, информационная безопасность" : диссертация на соискание ученой степени кандидата юридических наук / А. А. Кривоухов. - Воронеж, 2006. - 224 с.
8. Прокопенко, А. Н. Правовая защита информации : курс лекций / А. Н. Прокопенко, А. А. Кривоухов ; под ред. Ю.Н. Канибера. - Москва : ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЦЕНТР ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КАЗНАЧЕЙСТВА РОССИИ», 2008. - 216 с. -
9. Кривоухов, А. А. Внедрение информационно-коммуникационных технологий в государственное управление как способ реализации права граждан на информацию / А. А. Кривоухов // Эффективность применения инновационных технологий и техники в
сельском и водном хозяйстве : Сборник научных трудов международной научно-практической онлайн конференции, посвященной 10-летию образования Бухарского филиала Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, Курск, 25-26 сентября 2020 года / Отв. редактор Т.Х. Жураев. - Курск: "Дур-дона" ("БаёгШт БаНш Вихопу" Бигёопа павЬпуой), 2020. - С. 506-508.
10. Сазонов, Е. В. Экономика сельского хозяйства и её эффективность / Е. В. Сазонов, Р. А. Крупчатников, С. А. Грашков // Поколение будущего: Взгляд молодых ученых - 2022 : сборник научных статей 11-й Международной молодежной научной конференции, Курск, 10-11 ноября 2022 года. Том 1. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. - С. 400-403.
11. Коровин, М. А. Безопасность жизнедеятельности при техническом обслуживании сельскохозяйственной техники / М. А. Коровин, Е. В. Сазонов, С. А. Грашков // Технологии, машины и оборудование для проектирования, строительства объектов АПК : сборник научных статей Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов, магистров и бакалавров, Курск, 15 марта 2023 года. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И.Иванова, 2023. - С. 340-344.
12. Сазонов, Е. В. Обеспечение безопасности труда при работе в мастерских сельскохозяйственных предприятий / Е. В. Сазонов, Д. И. Еськов, С. А. Грашков // Ресурсосбережение и экология строительных материалов, изделий и конструкций : сборник научных трудов 5-й Международной научно-практической конференции, Курск, 05 октября 2022 года. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. - С. 251254.
13. Сазонов, Е. В. Развитие российской отрасли автомобильных грузоперевозок / Е. В. Сазонов, М. А. Коровин, С. А. Грашков // Современные материалы, техника и технологии. - 2022. - № 6(45). - С. 104-111.
14. Сазонов, Е. В. Инженерная экономика / Е. В. Сазонов, М. С. Кожевников, С. А. Грашков // Поколение будущего: Взгляд молодых ученых - 2022 : сборник научных статей 11-й Международной молодежной научной конференции, Курск, 10-11 ноября 2022 года. Том 1. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. - С. 397-400.
15. Сазонов, Е. В. Восстановление износостйкости рабочих органов глубокорыхли-теля / Е. В. Сазонов, М. Е. Куликов, С. А. Грашков // Электроэнергетика сегодня и завтра : сборник научных статей Международной научно-технической конференции, Курск, 30 марта 2022 года / Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова. - Курск: Закрытое акционерное общество "Университетская книга", 2022. - С. 147-153.
17. Коровин, М. А. Рациональная организация, эксплуатация и обслуживание элек-троборудования в сельском хозяйстве / М. А. Коровин, Е. В. Сазонов, С. А. Грашков // Современные материалы, техника и технологии. - 2023. - № 1(46). - С. 66-72.
18. Сазонов, Е. В. К понятию «экологическая безопасность» / Е. В. Сазонов, М. Е. Пахомов, С. А. Грашков // Юность и знания - гарантия успеха - 2022 : сборник научных статей 9-й Международной молодежной научной конференции : в 3 т., Курск, 15-16 сентября 2022 года. Том 3. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. - С. 185-189.
19. Мелешков, С. И. Структура затрат по охране труда / С. И. Мелешков // Инновационная деятельность науки и образования в агропромышленном производстве : материалы Международной научно-практической конференции, Курск, 27-28 февраля 2019 года / Ответственный редактор И.Я. Пигорев. Том 3. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова, 2019. - С. 121-123.
20. Мелешков, С. И. Затраты на мероприятия по охране труда / С. И. Мелешков // Научное обеспечение агропромышленного производства : Материалы Международной научно-практической конференции, Курск, 20-21 февраля 2018 года. Том Часть 1. -Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова, 2018. - С. 371-373.
21. Прыгунов, М. И. Приспособление для снятия и установки шнека жатки зерноуборочного комбайна / М. И. Прыгунов, С. И. Мелешков // Актуальные проблемы и инновационная деятельность в агропромышленном производстве : материалы Международной научно-практической конференции, Курск, 28-29 января 2015 года / Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И. И. Иванова. Том Часть 2. -Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова, 2015. - С. 44-46.
22. Коняев, Н. В. К разработке линии производства комбикорма / Н. В. Коняев, В. Н. Трубников // Инновации в научно-техническом обеспечении агропромышленного комплекса России : Материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Курск, 06 февраля 2020 года. Том Часть 3. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова, 2020. - С. 158-162.
23. Сергеев, С. А. Динамика развития цепных муфт / С. А. Сергеев, В. Н. Трубников, С. Г. Боев // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - № 5. - С. 32-37.
24. Сергеев, С. А. К вопросу выполнения вероятностных расчетов цепных муфт / С.
A. Сергеев, В. Н. Трубников, С. Г. Боев // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - № 4. - С. 36-39.
25. Сергеев, С. А. Оценка эффективности параметрической оптимизации модернизированного профиля зубьев звездочки-полумуфты / С. А. Сергеев, В. Н. Трубников // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016. - № 7. - С. 69-73.
26. Трубников, В. Н. Снижение энергоёмкости измельчения зерна / В. Н. Трубников, И. Ф. Сараев // Актуальные проблемы и инновационная деятельность в агропромышленном производстве : материалы Международной научно-практической конференции, Курск, 28-29 января 2015 года / Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И. И. Иванова. Том Часть 2. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова, 2015. - С. 72-73.
27. Жиляков, Д. И. Сравнительная оценка экономической эффективности использования двухбарабанного разбрасывателя гранулированных удобрений / Д. И. Жиляков,
B. Н. Трубников, И. В. Коротков // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2022. - № 9. - С. 244-250.
28. Трубникова, В. В. Роль малых ферм в обеспечении продовольственной безопасности Российской Федерации / В. В. Трубникова, В. Н. Трубников // Современные проблемы и направления развития агроинженерии в России : сборник научных статей Международной научно-технической конференции, Курск, 30 октября 2021 года. - Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова, 2021. -
C. 135-139.
29. Холодилин, Д. Л. Обоснование необходимости предварительной очистки зерна в системе малогабаритной дробилки / Д. Л. Холодилин, А. В. Снегирев, Д. И. Еськов // Пищевая индустрия в современных условиях: тренды и инновации : сборник научных статей Международной научно-практической конференции, Орел, 19 апреля 2023 года. Том Выпуск 2. - Орел: Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина, 2023. - С. 384-388.
30. Реновация машиностроительной и сельскохозяйственной техники гальваническими железохромистыми покрытиями с применением цементации / В. Н. Гадалов, С.
В. Сафонов, В. И. Серебровский [и др.] // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2013. - Т. 9, № 4. - С. 54-58.
Grashkov Sergey Alexandrovich, Ph.D., Associate Professor (e-mail: rigii46@mail.ru)
Trubnikov Vladimir Nikolaevich, Ph.D., Associate Professor
(e-mail:kgsha.pma@mail.ru)
Eskov Dmitry Ivanovich, senior lecturer
(eskov_di@mail.ru)
Kursk State University, Kursk, Russia
COMPUTER TECHNOLOGIES IN POST-HARVEST GRAIN PROCESSING
In this article, we will consider the use of computer technology in post-harvest grain processing. The main focus is on automation, monitoring and optimization of processes using sensors and artificial intelligence. The prospects of blockchain technology in agriculture are also discussed. This study highlights the potential of computer technology to improve the efficiency and quality of post-harvest grain processing.
Keywords: post-harvest grain processing, computer technology, automation, monitoring, artificial intelligence, sensors, Internet of things (iot), blockchain technology, agriculture, efficiency, transparency
