CC BY
23
УДК / UDC 061.62:378.663 Орловский ГАУ:001.895
НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР ОРЛОВСКОГО ГАУ, КАК БАЗА ДЛЯ АПРОБАЦИИ ИННОВАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
THE RESEARCH AND EDUCATIONAL PRODUCTION CENTER OF OREL STATE AGRARIAN UNIVERSITY AS A BASE FOR TESTING INNOVATIVE
TECHNOLOGIES
Родимцев С. А.*, доктор технических наук, доцент, и.о. проректора по научной и инновационной деятельности Rodimtsev S.A., Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Acting Vice-Rector for Research and Innovation Илюшина Л.Н., аспирант Ilyushina L.N., Postgraduate Student ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени Н.В. Парахина», Орел, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia
*E-mail: rodimcew@yandex.ru
Работа выполнена в рамках тематического плана-задания на научно-исследовательскую работу по заказу Минсельхоза России за счет средств федерального бюджета в 2019 году (регистрационный номер НИОКТР АААА-А19-119041290030-8, от 12.04.2019 г.)
Важнейшими компонентами эффективности аграрного вуза являются организация практической подготовки обучающихся, реализация научных исследований на опытных участках, отработка и внедрение результатов интеллектуальной деятельности в условиях, приближенных к производственным, демонстрация на своей базе и трансферт в профильные хозяйства и организации региона новейших научно-технических достижений в сфере АПК, возможность привлечения внебюджетных средств, за счет реализации собственной продукции. Решение этих и многих других актуальных вопросов современного аграрного образования во многом связано с активностью деятельности и поступательным развитием научно-производственного потенциала учебно-опытных хозяйств сельскохозяйственных вузов. В представленном материале изложены реализуемые проекты по деятельности Центра компетенций цифрового сельского хозяйства в Орловской области, приведена структура экспериментального Цифрового опытного хозяйства ФГБОУ ВО Орловского ГАУ. Цифровое опытное хозяйство решает следующие основные задачи: развитие материально-технической и учебно-производственной базы университета; повышение эффективности и снижение затрат опытно-производственной деятельности НОПЦ «Интеграция», на основе использования комплексных сквозных цифровых технологий; реализация научно-экспериментальной и внедренческой деятельности в сфере цифровой трансформации сельского хозяйства; телематика данных о внедренных в Цифровое опытное хозяйство цифровых технологий, стоимости вложений, затрат на обслуживание, сокращении издержек, повышении урожайности и производительности бизнес-процессов, видео технологических процессов и др., для использования при проведении конференций как за пределами Цифрового опытного хозяйства, так и на его территории с возможностью выездной демонстрации технологических процессов; подготовка высококвалифицированных специалистов в сфере цифрового сельского хозяйства; ускорение развития отечественной электронной и радиоэлектронной промышленности, применительно к сельскохозяйственному производству. Апробация и внедрение данных
направлений позволят создать научно-обоснованную и систематизированную систему действий по внедрению инициатив цифровизации сельского хозяйства. Ключевые слова: научно-образовательный производственный центр, инновационные технологии, научная деятельность, цифровизация сельского хозяйства, комплексная система управления.
The most important components of the efficiency of an agrarian university are organizing practical training of students, realization of scientific studies on experimental plots, testing and implementation of results of intellectual activity in the conditions close to the production, demonstration at its base and transfer to the relevant sector and organizations of the region on the latest scientific and technological achievements in the agriculture, the possibility of attracting extra-budgetary funds, through the implementation of its products. The solution of these and many other topical issues of modern agricultural education is largely due to the activity and progressive development of scientific and production potential of educational and experimental farms of the agricultural universities. The provided material describes the ongoing projects on the activities of the Competence center for digital agriculture in the Orel region, the structure of the Digital Experimental Farm of the Orel State Agrarian University is given. The Digital Experimental Farm solves the following main tasks: development of the material-technical and educational-production base of the university; improving the efficiency and reducing the cost of the pilot production activities of the research and educational production center "Integration", based on the use of integrated end-to-end digital technologies; implementation of scientific, experimental and implementation activities in the field of digital transformation of agriculture; telematics of data on digital technologies implemented in the Digital Experimental Farm, investment costs, maintenance costs, cost reduction, increased productivity and productivity of business processes, video of technological processes, etc., for use in the conferences both outside the Digital Experimental Farm and on its territory with the possibility of on-site demonstration of technological processes; training of highly qualified specialists in the field of digital agriculture; accelerating the development of the domestic electronic and radio electronic industries applied to agricultural production. Testing and implementation of these directions will allow to creat a scientifically based and systematic system of actions for the implementation of digitalization initiatives in the agriculture. Key words: research and educational production center, innovative technology, scientific activity, the digitalization of agriculture, integrated management system.
Введение. Научно-образовательный производственный центр (НОПЦ) «Интеграция» является структурным подразделением ФГБОУ ВО Орловский ГАУ. Он создан для материально-технического обеспечения производственной, учебно-практической, научно-исследовательской и инновационной деятельности университета в области растениеводства, животноводства, переработки, хранения и реализации продукции, механизации и электрификации сельского хозяйства, подготовки и переподготовки кадров, улучшения качества используемых земельных ресурсов, повышения экономической эффективности производственных процессов хозяйства, создания условий для апробации и трансферта инновационных технологий.
Общая площадь земель сельскохозяйственного назначения в НОПЦ «Интеграция» составляет 5759,5 га, из которых площадь пашни занимает 4972 га или 86,3% (рис. 1). На 2019 год вовлечено в оборот 55 полей, занятых под различными сельскохозяйственными культурами. Кроме того, для проведения научных исследований (в том числе - многолетних полевых опытов) используется разделенное на 2 участка опытное поле университета, общей площадью 65,5 га.
Парк сельскохозяйственной техники, машин и оборудования в НОПЦ «Интеграция» в 2019 году составил более 30 единиц.
01,02, ... - jSslN» полей tío плану химии] »л
Рисунок 1 - Опытно-производственные участки НОПЦ «Интеграция» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
Цель работы. Исследование и внедрение элементов цифровых технологий с целью повышения эффективности производственной деятельности НОПЦ «Интеграция», сельскохозяйственных организаций области, опытного хозяйства аграрного вуза.
Условия, материалы и методы. На базе НОПЦ «Интеграция» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ реализуется проект по деятельности Центра компетенций цифрового сельского хозяйства в Орловской области. Именно здесь, с помощью коллег из территориального инновационного кластера ГЛОНАСС К57, на основе комплексной системы управления «Agro Network Technologies» (ANT), разработан, внедрен в хозяйственно-экономическую деятельность НОПЦ и пополняется актуальными данными программный продукт, по сути - цифровая платформа опытного хозяйства (рис. 2). Являясь ядром цифровой трансформации всех производственных и экономических процессов, данная программа способна упорядочить и структурировать поток информации, визуализировать отдельные этапы производственного цикла, предоставить актуальную и интуитивно понятную базу для принятия обоснованных управленческих решений. На данном этапе задокументировано около 40% всех работ, реализовано порядка 70% возможностей системы.
Рисунок 2 - Скриншоты электронной комплексной системы управления НОПЦ «Интеграция» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ на основе программного продукта «Agro Network Technologies»
Результаты и обсуждение. Результаты практической реализации заявленных направлений на сегодняшний день - это оснащение 20 единиц сельскохозяйственной техники и транспортных средств НОПЦ «Интеграция» системами контроллеров, датчиков и видеокамер. Универсальные бортовые программируемые контроллеры LINE WAY, серии L для мониторинга транспортных средств компании ООО «Фарватер. CAN технологии», установленные на автотранспорте НОПЦ «Интеграция», позволяют определять координаты транспортного средства по сигналам ГЛОНАСС/GPS, их передача на сервер и (или) запись на внутреннюю энергонезависимую память; передавать на сервер и (или) запись на внутреннюю энергонезависимую память информации о текущем состоянии подключенных дискретных и аналоговых входов; контроль манеры езды водителя при помощи встроенного акселерометра; контроль топлива посредством датчиков уровня топлива (ДУТ), также установленными на технике и т.д. Оборудование, смонтированное на сельскохозяйственной технике обеспечивает считывание и передачу информацию по 23 параметрам рабочего процесса.
Выполнена оцифровка полей НОПЦ «Интеграция» на площади более 5 тыс. га. На опытных полях НОПЦ «Интеграция» проводится тестирование беспилотных летательных аппаратов, выполняющих задачи по прецизионному внесению химических средств защиты растений на опытных селекционных делянках.
Заявлен ряд инициативных тем по выполнению НИОКР в рамках цифровизации сельского хозяйства. В рамках подготовки специалистов для выполнения задач Центра компетенций проведено обучение научно-педагогических кадров университета на экономическом факультете, факультетах Агробизнеса и экологии, Агротехники и энергообеспечения. В рамках образовательного процесса проводятся факультативные занятия по цифровизации сельского хозяйства с обучающимися университета.
Разработана учебная программа для переподготовки руководителей и специалистов хозяйств.
В ближайших перспективах - адаптация системы ANT к программе «1С бухгалтерия», подключение к комплексной системе управления предприятием приобретенной университетом и используемой для получения метеоданных и температурно-влажностных показателей почвы и листа автоматически.
Активно внедряется в опытном хозяйстве университета беспилотник коптерного типа, разработки отечественной компании AgroFly. Квадрокоптер применяется для оцифровки контуров полей с погрешностью не более 20 см., контроля состояния полей, определения карт высот и мест водотоков, визуального мониторинга состояния посевов, определения координат расположения нор грызунов, а также для своевременного выявления чрезвычайных ситуаций на полях. Осуществляется подготовка условий для реализации технологий NDVI [6].
В целях повышения эффективности производственной деятельности НОПЦ «Интеграция» внедрены следующие программы по цифровизации сельского хозяйства:
- АНТ. Система позволяет провести инвентаризацию и паспортизацию технологических карт, планировать сезоны с учётом истории севооборота и химического состояния почвы, планировать календарный план мероприятий на полях с учётом метеоусловий, проводить спутниковый мониторинг посевов, определять зоны неоднородности развития поля с дальнейшим их фитосанитарным обследованием, осуществлять мониторинг техники с оценкой качества выполнения работ;
- Wialon Hosting - версия системы GPS и ГЛОНАСС мониторинга с широким пользовательским функционалом и гибкими возможностями конфигурирования. Постоянные улучшения и доработки системы позволяют Wialon Hosting стать одной из передовых систем автотранспортного мониторинга. Облачные решения сводят к минимуму расходы, возникающие в процессе приобретения серверного программного обеспечения, а также его установки и администрирования.
- Agisoft Metashape Professional компании «Геоскан». Данный продукт представляет собой программное обеспечение, используемое при обработке данных, поступающих от БПЛА. Программа максимально раскрывает возможности фотограмметрии, а также включает в себя технологии машинного обучения для анализа и пост-обработки, что позволяет получать максимально точные результаты. ПО Metashape позволяет обрабатывать изображения, получаемые с помощью RGB- или мультиспектральных камер, включая мультикамерные системы, преобразовывать снимки в плотные облака точек, текстурированные полигональные модели, геопривязанные ортофотопланы и цифровые модели рельефа/местности (ЦМР/ЦММ). Последующая обработка дает возможность удалять тени и искажения текстур с поверхности готовых моделей, выполнить расчет вегетационных индексов и составлять файлы предписаний для агротехнических мероприятий, классифицировать плотные облака точек в автоматическом режиме и т.д.
Орловской фирмой «Агрофлагман» внедряются разработки, основанные на сквозном контроле уборки зерновых культур и их последующей транспортировке с поля к местам хранения. Их базисом является система «свой-чужой». В ее основу положено оснащение каждого комбайна индивидуальным считывателем информационных данных, а каждый грузовик - активной меткой. Как результат -сводится на нет возможность погрузки зерна в транспорт, не принадлежащий агропромышленной компании. Параллельно происходит фотофиксация выгрузки зерна. В итоге система позволяет не только предотвратить воровство, но и составить аналитику эффективности работы комбайна: понять, сколько он собрал зерна, оптимально ли подобран режим работы.
Телематическое оборудование было предоставлено московским резидентом кластера компанией «Фарватер». В ближайшее время она также оснастит опытное хозяйство гидрометеостанцией.
С НОПЦ «Интеграция» сотрудничает также ведущий национальный оператор услуг спутникового мониторинга и охраны мобильных объектов компания «ЕНДС», «Центр космических услуг Орловской области». Интерес к работе с «Интеграцией» проявил крупнейший российский производитель специального оборудования московское КБ «Навис». В планах - закупка дополнительных беспилотных летательных аппаратов, которые позволили бы более тщательно оцифровывать поля, рассчитывать урожай с высокой точностью по растительному индексу NDVI посевов во время вегетации.
Говоря о тестировании, работающие с персоналом специалисты в подавляющем большинстве случаев подразумевают электронное тестирование персонала, его активно используют на опасных объектах. Современная IT-инфраструктура позволяет легко организовать, провести и обработать результаты тестирования тысяч и десятков тысяч работников. Возможности информационных технологий переживают взрывное развитие, при этом нормативно-правовая база, регламентирующая проведение подготовки, обучения и последующей проверки знаний работников АПК, часто отстает от прогресса. Так, в 2019 году в деятельность НОПЦ «Интеграция» была внедрена разработанная на кафедре
Техносферная безопасность мультимедийная система предоперационного экспресс-контроля для работников АПК [1, 2]. Это позволит снизить уровень травматизма, так как контроль обучения будет проводится за всеми работниками одинаково строго, независимо от их стажа работы.
Еще одной интересной разработкой ученых ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, в рамках цифровизации сельского хозяйства, является программа ЭВМ [3] для оценки степени модернизации технической базы сельского хозяйства региона (ОСМ ТБ).
Важно заметить, что объективная и оперативная оценка использования сельскохозяйственной техники - вопрос многогранный. К нему существует достаточно много подходов. По мнению авторов [4, 5], оценивать техническую оснащенность и эффективность использования техники необходимо на уровне государства, региона и организации. Причем на каждом уровне существуют свои особенности экономической оценки, которые формируются исходя из целей оценки и информационной базы. Оценка показателей технической оснащенности, энергобеспеченности, энерговооруженности, объемов внесения удобрений, породный и сортовой состав, трудоёмкость, средней мощности парка и возрастной структуры может позволить сделать выводы об уровне технологического развития сельского хозяйства региона, дать исходную информацию для принятия решений о механизмах и направлениях государственной поддержки технологической модернизации агробизнеса.
Использование данного программного продукта на уровне хозяйства, представляет возможность формировать необходимую для принятия адекватного управленческого решения информационную базу, начиная с отдельной сельскохозяйственной организации.
Заключение. Все разработки после апробации в НОПЦ «Интеграция» внедряются в жизнь в хозяйствах Орловской области, а университету помогают готовить современные высококвалифицированные кадры и создавать научно-обоснованную и систематизированную систему действий по внедрению инициатив нового направления в опытных хозяйствах аграрных вузов, с учетом действующих условий.
Цифровое опытное хозяйство решает следующие основные задачи:
- развитие материально-технической и учебно-производственной базы университета;
- повышение эффективности и снижение затрат опытно-производственной деятельности НОПЦ «Интеграция», на основе использования комплексных сквозных цифровых технологий;
- реализация научно-экспериментальной и внедренческой деятельности в сфере цифровой трансформации сельского хозяйства;
- телематика данных о внедренных в Цифровое опытное хозяйство цифровых технологий, стоимости вложений, затрат на обслуживание, сокращении издержек, повышении урожайности и производительности бизнес-процессов, видео технологических процессов и др., для использования при проведении конференций как за пределами Цифрового опытного хозяйства, так и на его территории с возможностью выездной демонстрации технологических процессов;
- подготовка высококвалифицированных специалистов в сфере цифрового сельского хозяйства;
- ускорение развития отечественной электронной и радиоэлектронной промышленности, применительно к сельскохозяйственному производству.
Основными направлениями работы Цифрового опытного хозяйства определены:
- формирование объективного мнения всеми хозяйствующими субъектами АПК Орловской области об эффективных цифровых технологиях;
- проведение опытных работ по цифровой трансформации всех видов деятельности НОПЦ «Интеграция»;
- внедрение в процессы управления НОПЦ «Интеграция» технологий «национальной технологической инициативы» - АгроНТИ;
- предоставление обучающимся университета возможности прохождения практики в экспериментальном цифровом опытном хозяйстве на базе НОПЦ «Интеграция», а также возможности учреждения на базе СП центров переподготовки кадров.
Следует отметить, что реализация задач цифровой трансформации сельскохозяйственного производства, на базе учебно-опытного хозяйства университета, во многом стала возможна, благодаря поддержке Минсельхоза России. В рамках выполнения университетом государственного задания по бюджетному финансированию НИР в 2019 г., была успешно выполнена тема «Разработка концепции по развитию экспериментального цифрового опытного хозяйства, создаваемого на базе высшего образовательного учреждения (на примере Орловского ГАУ)» [7, 8].
Учитывая значительные результаты работы и опыт ФГБОУ ВО Орловский ГАУ в области создания условий для внедрения на своей базе элементов цифровых технологий, в рамках государственного задания по бюджетному финансированию НИР на 2020 год, Минсельхозом России сформулирована новая важная задача. Совместно со специалистами компании ООО «Фарватер -CAN технологии» будут реализованы исследования, разработки и практические мероприятия, направленные на комплексное применение методов дистанционного зондирования, сенсоров, датчиков и IT-технологий. Целью данного проекта станет разработка комплексной системы обеспечения цифровой трансформации технологических процессов в растениеводстве. Работа будет выполняться на базе экспериментального цифрового хозяйства университета. Содержание исследований:
- обеспечение бесперебойной передачи цифровых данных в условиях недостаточного покрытия GSM - связью;
- организация системы передачи цифровых данных с удаленных участков полей с помощью локальных радиомодулей;
- интеграция IT-сенсоров и датчиков в систему непрерывного дистанционного зондирования;
- разработка методики прогнозирования вегетационных процессов растений, с использованием датчиков метеостанции Сокол-М.
Результаты этой работы позволят расширить спектр собственных исследований, а также создать ряд новых продуктов и научно обоснованную и систематизированную систему действий по внедрению инициатив нового направления в опытном хозяйстве аграрного вуза, сельскохозяйственных организациях, с учетом действующих условий.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Система предоперационного экспресс-контроля (СПЭК) V1.0 / Фролов А.С.,
Яковлева Е.В. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2019612033,
08.02.2019. Заявка № 2019610801 от 29.01.2019.
2. Яковлева Е.В., Кулакова Е.В., Фролов А.С. Программное обеспечение обучения по
охране труда на предприятиях АПК // Безопасность жизнедеятельности. 2019.
№ 4 (220). С. 7-12.
3. Программа оценки степени модернизации технической базы сельского хозяйства региона (ОСМ ТБ) / Яковлев А.С., Полухин А.А. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2019663287, 15.10.2019. Заявка № 2019660736 от 02.09.2019.
4. Формирование стратегических направлений развития технической базы сельского хозяйства на региональном уровне v1.0 / Парахин Н.В., Полухин А.А., Плыгун С.А. Свидетельство о регистрации программ для ЭВМ № 2014618070, зарегистрировано 08.08.2014.
5. Полухин А.А. Оценка технологического развития сельского хозяйства: технический аспект // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences. 2017. № 6(66). Pp. 23-36.
6. Родимцев С.А. Создание и развитие цифровой платформы опытного хозяйства аграрного вуза // Роль аграрных вузов в реализации национального проекта «Наука» и Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы: материалы Всероссийского семинара-совещания проректоров по научной работе вузов Минсельхоза России. Саратов, 2019. С. 105-110.
7. Создание и развитие экспериментального цифрового опытного хозяйства аграрного вуза (на примере ФГБОУ ВО Орловский ГАУ). Отчет о НИР (заключ.): рук. С.А. Родимцев; исполн.: Т.И. Гуляева [и др.]. М., 2020. 370 с. Регистрационный № НИОКТР АААА-А19-119041290030-8, от 12.04.2019 г.
8. Родимцев С.А., Гуляева Т.И. Понятие о концепции, как документе стратегического планирования, и ее структура в применение к развитию экспериментального цифрового опытного хозяйства аграрного вуза // Вестник аграрной науки. 2019. № 4 (79). С. 79-88.
REFERENCES
1. Sistema predoperatsionnogo ekspress-kontrolya (SPEK) V1.0 / Frolov A.S., Yakovleva Ye.V. Svidetelstvo o registratsii programmy dlya EVM RU 2019612033, 08.02.2019. Zayavka № 2019610801 ot 29.01.2019.
2. Yakovleva Ye.V., Kulakova Ye.V., Frolov A.S. Programmnoe obespechenie obucheniya po okhrane truda na predpriyatiyakh APK // Bezopasnost zhiznedeyatelnosti. 2019. № 4 (220). S. 7-12.
3. Programma otsenki stepeni modernizatsii tekhnicheskoy bazy selskogo khozyaystva regiona (OSM TB) / Yakovlev A.S., Polukhin A.A. Svidetelstvo o registratsii programmy dlya EVM RU 2019663287, 15.10.2019. Zayavka № 2019660736 ot 02.09.2019.
4. Formirovanie strategicheskikh napravleniy razvitiya tekhnicheskoy bazy selskogo khozyaystva na regionalnom urovne v1.0 / Parakhin N.V., Polukhin A.A., Plygun S.A. Svidetelstvo o registratsii programm dlya EVM № 2014618070, zaregistrirovano 08.08.2014.
5. Polukhin A.A. Otsenka tekhnologicheskogo razvitiya selskogo khozyaystva: tekhnicheskiy aspekt // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences. 2017. № 6(66). Pp. 23-36.
6. Rodimtsev S.A. Sozdanie i razvitie tsifrovoy platformy opytnogo khozyaystva agrarnogo vuza // Rol agrarnykh vuzov v realizatsii natsionalnogo proekta «Nauka» i Federalnoy nauchno-tekhnicheskoy programmy razvitiya selskogo khozyaystva na 2017-2025 gody: materialy Vserossiyskogo seminara-soveshchaniya prorektorov po nauchnoy rabote vuzov Minselkhoza Rossii. Saratov, 2019. S. 105-110.
7. Sozdanie i razvitie eksperimentalnogo tsifrovogo opytnogo khozyaystva agrarnogo vuza (na primere FGBOU VO Orlovskiy GAU). Otchet o NIR (zaklyuch.): ruk. S.A. Rodimtsev; ispoln.: T.I. Gulyaeva [i dr.]. M., 2020. 370 s. Registratsionnyy № NIOKTR AAAA-A19-119041290030-8, ot 12.04.2019 g.
8. Rodimtsev S.A., Gulyaeva T.I. Ponyatie o kontseptsii, kak dokumente strategicheskogo planirovaniya, i ee struktura v primenenie k razvitiyu eksperimentalnogo tsifrovogo opytnogo khozyaystva agrarnogo vuza // Vestnik agrarnoy nauki. 2019. № 4 (79). S. 79-88.
