Программно-аппаратурный комплекс "лосось" для автоматизации процессов планирования, контроля и обслуживания работы лососевых рыбоводных заводов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

2000

Известия Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра

Том 127

Г.Н.Курганский; Ю.В.Малышенко, О.А.Боровик, К.А.Краснов, И.А.Огнев, С.Ю.Суходолов (ТИНРО-центр; НИЦ "Компьютерные технологии")

ПРОГРАММНО-АППАРАТУРНЫЙ КОМПЛЕКС «ЛОСОСЬ» ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ПЛАНИРОВАНИЯ, КОНТРОЛЯ И ОБСЛУЖИВАНИЯ РАБОТЫ ЛОСОСЕВЫХ РЫБОВОДНЫХ ЗАВОДОВ

Уровень автоматизации и его экономическая целесообразность на лососевом рыбоводном заводе (ЛРЗ) зависят от многих факторов: мощность завода, количество цехов, количество закладываемых партий икры, применяемой биотехники и т.д. Следовательно, системы автоматизации ЛРЗ целесообразно строить в виде некоторого ядра, реализующего заданные базовые функции, и дополнительных подсистем, которые подключают к ядру в зависимости от конкретных параметров завода, технологической схемы и условий производства.

Целью настоящей разработки являлось создание комплекса средств, которые могут использоваться в качестве ядра системы, обеспечивающей автоматизацию технологических процессов на ЛРЗ.

В основу описываемой ниже системы были положены разработанные принципы и методические подходы (Курганский, 1998; Малышенко, Курганский, 1996).

Назначение, структура и общие технические характеристики

Программно-аппаратурный комплекс "ЛОСОСЬ" предназначен для установки на любом ЛРЗ. Он обеспечивает непрерывный сбор информации о параметрах водной и воздушной среды в цехах ЛРЗ, а также автоматизацию процессов планирования, контроля и обслуживания технологического процесса.

Комплекс "ЛОСОСЬ" выполняет следующие функции: непрерывный сбор информации о параметрах водной и воздушной среды в цехах; автоматический самоконтроль системы сбора информации; сохранение информации в базе данных и ее обслуживание; проверку корректности вводимых данных; планирование вылова производителей; планирование этапов закладки и инкубации икры; планирование этапов выдерживания личинок и подращивания молоди; текущий контроль вылова производителей и закладки икры; контроль инкубации икры и выдерживания личинок; контроль подращивания молоди; формирование отчетов по параметрам технологического процесса; поддержка работы с документацией на комплекс.

Обобщенная структура комплекса "ЛОСОСЬ", с указанием основных функциональных узлов аппаратурной части и программ, приведена на рисунке. Она включает: персональную ЭВМ, концентратор, измерительные приборы с датчиками (измерение температуры, расхода воды, содержания кислорода, рН и других параметров), программное обеспечение и печатающее устройство.

Прикладное программное обеспечение

Измерения параметров среды

Планирование технологического процесса

База данных

Документация на комплекс

Удаление и сохранение данных

Контроль техноло-

гического процесса

Вывод справок и отчетов

Структурная схема комплекса "ЛОСОСЬ"

"SALMON" system structure

Сигналы с датчиков, характеризующие параметры среды, поступают на измерительные посты, где осуществляется их предварительное усиление и преобразование в цифровой код. По запросам концентратора, в заданные моменты времени, посты поочередно передают информацию о результатах измерений, а также контрольную информацию, позволяющую оценить правильность передачи. Через концентратор данные поступают в ЭВМ и помещаются в базу данных. Далее они используются в задачах текущего контроля и планирования технологического процесса.

Работа с комплексом ведется в диалоговом режиме с использованием многоуровневой системы меню. В зависимости от решаемой задачи и запроса оператора результаты расчетов отображаются в виде таблиц, графиков или графических схем. Один из режимов работы обеспечивает формирование, вывод на дисплей и печать различных отчетных и контрольных документов по деятельности завода.

Программный комплекс работает таким образом, что персонал завода может выполнять на ЭВМ любые другие прикладные программы, не нарушая функционирования комплекса.

Аппаратурная часть комплекса обеспечивает следующие технические характеристики: измерительных постов - не более 16; измеряемых

683

параметров на каждом измерительном посту - не более 8; погрешность измерения входного напряжения в каждом измерительном канале - не более 2 %; удаленность измерительных постов от ЭВМ - до 200 м; протокол обмена по каналам передачи - в стандарте RS-232; мощность, потребляемая одним измерительным постом, - не более 3,5 Вт.

Для измерения параметров водной и воздушной среды использован комплект датчиков фирмы «CENTRAL KAGAKU CO..., LTD» (см. табл. 1).

Таблица 1

Характеристики датчиков для измерения параметров среды

Table 1

Characteristics of environment measurement sensors

Наименование параметра Диапазон Погрешность

измерении измерении

Температура воздуха (-40-+40) оС 0,5 оС

Температура воды (0,1-25) оС 0,5 оС

Содержание кислорода в воде (0,1-15) мг/л 1,3 %

РН в воде (5,0-10,0) 1,0 %

Главное меню

Взаимодействие пользователя с комплексом осуществляется через систему многоуровневого меню. При запуске программного комплекса пользователь попадает в окно главного меню (табл. 2). Окно представляет из себя серый экран, в средней части которого расположены строки меню, состоящего из шести пунктов, и имена функциональных клавиш для быстрого выбора режимов.

Для выбора режима светящаяся строка перемещается на необходимый пункт меню клавишами управления курсором и нажимается клавиша <Еп1ег>. С той же целью можно использовать и мышь - указав пункт меню и нажав левую клавишу. После выбора режима в главном меню на экране появляется меню второго уровня, из которого возможен переход в меню третьего и даже четвертого уровней.

Заводы различаются по виду воспроизводимых лососей (кета, горбуша, кижуч, чавыча, нерка, сима). Для разных видов оптимальными являются различные режимы. На многих заводах воспроизводится сразу несколько видов лососей. Предлагаемый комплекс позволяет вести планирование по видам, с распределением их по цехам.

Планирование

При выборе пункта «Планирование» главного меню пользователь попадает в подменю второго уровня (табл. 3). Основными задачами планирования являются: планирование вылова лососевых; закладки и инкубации икры; выдерживания личинок и кормления молоди; выпуска молоди.

Все этапы получения молоди лососевых являются единым технологическим процессом. Выходные параметры каждого этапа являются вход-

684

Таблица 2 Структура главного меню Table 2 Main menu structure

Главное меню

1 Планирование

2 Ввод данных

3 Формирование отчетов

4 Нормативы

5 Справочники

6 Служебные документы

Таблица 3 Подменю второго уровня

Table 3 Second level sudmenu

_Планирование_

1 Входные данные

2 Вылов производителей

3 Закладка икры

4 Инкубация икры

5 Выдерживание личинок

6 Подращивание молоди

7 Среднегодовые параметры

8 Справочники

ными для последующего. Как правило, на одном заводе воспроизводится сразу несколько видов лососей, поэтому планирование осуществляется по видам рыб.

Режим "Вылов производителей" отображает план вылова, при котором обеспечивается сохранение природного генофонда лососей в конкретной реке. Режим "Закладка икры" рассчитывает план закладки икры на основе плана отлова с учетом сроков выдерживания производителей. Режим "Инкубация икры" служит для расчета плановых показателей инкубации икры при среднемноголетних температурах или прогнозируемых на предстоящий год.

Для инкубации икры могут использоваться инкубаторы различных типов: дальневосточного типа, Аткинса или ящичного типа. В процессе контроля учитывается размещение икры каждой партии в аппаратах различного типа.

Икра и личинка в своем развитии проходит несколько стадий ("глазок", "выклев", "всплытие"). Комплекс осуществляет расчет сроков наступления этих стадий для каждой заложенной партии и выводит сообщения обо всех необходимых параметрах технологического процесса. Помимо этого есть возможность учитывать отход икры, возникающий на стадиях инкубации, отход личинок и отход молоди.

Режим "Выдерживание личинок" служит для расчета плановых показателей на стадии выдерживания личинок. Режим "Подращивание молоди" служит для отображения результатов расчета плана кормления молоди по партиям и по декадам.

Результаты плановых расчетов всех стадий развития используются для контроля за фактическим состоянием и корректировки технологического процесса с целью достижения оптимальных результатов.

Ввод данных

При выборе пункта «Ввод данных» главного меню пользователь попадает в подменю второго уровня (табл. 4). Режим "Вылов производителей" отображает результаты фактического вылова и обеспечивает корректировку плана. Режим "Закладка икры" отображает фактический график закладки икры. Режим "Инкубация икры" отображает фактическое состояние инкубируемой икры и откорректированных плановых показателей в табличном виде. Режим "Выдерживание личинок" отображает фактическое состояние выдерживаемых личинок и откорректированные плановые показатели на этой стадии в виде таблицы. Режим "Кормление молоди" служит для отображения фактического состояния молоди и расчета плана дальнейшего кормления молоди в табличном виде.

685

Таблица 4 Подменю второго уровня

Table 4 Second level sudmenu

Ввод данных

1 Вылов производителей

2 Закладка икры

3 Размещение партий

4 Контроль процесса

5 Выпуск молоди

6 Параметры среды

7 Журнал гидрометеоусловий

Формирование отчетов

При выборе пункта «Формирование отчетов» главного меню пользователь попадает в подменю второго уровня (табл. 5).

Таблица 5

Подменю второго уровня

Table 5

Second level sudmenu _Формирование отчетов_

1 Параметры производителей 6 Кислородный режим

2 Результаты инкубации икры 7 Расход воды

3 Сведения о ходе инкубации по партиям 8 Ph воды

4 Развитие личинок и молоди 9 Журнал учета градусо-дней

5 Термический режим_10 Параметры выпускаемой молоди

Измерения

В этом режиме осуществляется настройка алгоритмов управления аппаратурной частью комплекса и обработки результатов измерения (табл. 6). Так же предоставляется возможность просмотра и корректировки результатов измерений, контроля работоспособности измерительных каналов.

Таблица 6 В данном режиме решаются

Подменю второго уровня задачи: настройка программного

Table 6 обеспечения на требуемую конфи-

_Second level sudmenu_ гурацию аппаратурных средств;

Измерения задание интервала времени между

1 Результаты измерений фактичес- измерениями; задание шраметр°в кие датчиков (коэффициентов преоб-

2 Результаты измерений среднесу- разования, поправочных коэффици-точные ентов, допустимой погрешности из-

3 Плановые температуры мерения и др.); ввод и обработка

4 Настройка каналов измерений результатов измерения; расчет

5 Настройка расположения датчиков „

среднесуточных значений измерен-

6 Настройка программы

7 Техническое обслуживание ных величин; ввод плановых тем-

ператур.

Каждый результат измерения любого параметра рассчитывается как среднее из нескольких последовательных измерений с отбрасыванием результатов, не удовлетворяющих значению заданной погрешности измерительной системы в целом. Такой алгоритм обработки исходной информации позволяет повысить достоверность получаемых данных.

В составе комплекса имеются базы данных по среднемноголетним параметрам работы завода: температурный режим, качество и расход воды, динамика подхода производителей на нерест и их характеристики, сроки выпуска молоди и ее характеристика.

Комплекс включает нормативы биотехнические и параметров воды, справочники по специальным разделам.

Литература

Курганский Г.Н. Основы управления процессом заводского воспроизводства кеты и горбуши // Изв. ТИНРО. - 1998. - Т. 123. - С. 418-422.

Малышенко Ю.В., Курганский Г.Н. Автоматизация планирования и контроля технологических процессов на лососевых рыбоводных заводах // Вестн. ДВО РАН. - 1996. - № 4. - С. 97-102.

686