Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Материалы для работы Основні аспекти створення системи точного землеробства

Основні аспекти створення системи точного землеробства
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Основні аспекти створення системи точного землеробства

Розглянуто типові методичні і прикладні проблеми створення системи підтримки прийняття рішень в землеробстві, як базової для розробки регіональних систем точного землеробства (СТЗ). Запропоновано практичні підходи до визначення комплексу задач і загальний алгоритм їх вирішення.

Прикладні проблеми автоматизації процесів прийняття управляючих рішень в землеробстві із-за спрощеного підходу до питань пов’язаних з функціями безпосередньої реалізації управляючих дій, у спеціальній літературі розглянуті недостатньо і не завжди вдало.
Вимоги часу і тікущій стан вирішення проблеми спонукали нас хоча б у малій долі компенсувати відсутність інформації, спираючись на власний досвід створення систем підтримки прийняття рішень (СППР) в землеробстві.
Характеристика об’єкту досліджень
З системних позицій землеробство як об’єкт досліджень являє собою сукупність взаємопов’язаних організаційно-виробничих специфічних заходів у складі котрих пріоритет надається агротехнологічним.
Аналіз вказує на наявність послідовності цих агрозаходів. Це дозволяє у першому наближенні поділити виробничі процеси в землеробстві на взаємопов’язані і відокремлено функціонуючі по потоках інформації і взаємодіям.
Спираючись на системні принципи декомпозиції виділимо такі об’єкти досліджень.
Об’єктом самого нижчого рівня доцільно вважати відокремлену частку угідь, що може бути віднесена до поля і має одну культуру у якості посіву. Тобто, це окреме поле з проізростаючою на ньому культурою, знаряддями, що використовуються і відповідними технологічними схемами (процесами) одержання урожаю. На цьому рівні СТЗ реалізує технологічний процес по вирощуванню культур.
На середньому рівні розглядаються сукупність дільниць нижчого рівня. На цьому рівні відбувається координація сукупності взаємодіючих технологічних процесів.
На вищому рівні розглядається комплекс заходів у системі землеробства в цілому. Задача СТЗ на цьому рівні – це реалізація глобальної мети і оптимізація критерію якості при умові координації локальних цілей і критеріїв якості управлінь окремими процесами.
Кожен з визначених рівнів характеризується:
1. Обрієм на який розраховується конкретний параметр і прийняття відповідного рішення;
2. Ступенем точності рекомендацій і прийняття рішень, тобто деталізацією виробленого плану і розподілом його по періодам;
3. Деталізацію використання потужностей і ресурсів.
Зауважимо, що кінцевий елемент ієрархічної структури об’єкту – поле, може бути в подальшому деталізованим з метою дослідження окремих процесів, що на ньому відбуваються.
Функціональні підходи до вирішення проблеми
Перш за все визначимось, що під системою точного землеробства будемо розуміти економічно і екологічно доцільну форму землекористування спрямовану на виробництво продукції рослинництва і функціонуючу на підставі використання формальних принципів організації інформаційних потоків.
В прикладному аспекті СТЗ – це автоматизована економіко-виробнича система, яка використовуючи методи і принципи організації і представлення знань, забезпечує найбільш придатні заходи по виробництву продукції рослинництва і ефективному використанню ресурсів.
В СТЗ вирішуються задачі прогнозування, планування, оперативного управління. Функції планування, оперативного управління при цьому реалізуються відповідними алгоритмами, що включають череду управлінських операцій, дій, розрахунків на визначеному інтервалі часу.
Визначення первинних задач відбувається на підставі аналізу виробництва і аналізу самого процесу землеробства. Так понад 2/3 задач в землеробстві це такі, що можуть бути вирішені на підставі обробки інформації, а понад 1/3 задач вважаються такими, що дуже важко програмувати.
За функціональними ознаками задачі можна поділити на технологічні, задачі матеріальних зв’язків (запит, збут і реалізація) і економічні (звіт, всілякі розрахунки, аналіз).
Зауважимо, що у зв’язку з визначним впливом задач технологічного спрямування будемо вважати, що їх функції полягають у пошуку оптимальних або раціональних ітеративно-календарних планів і їх реалізації у змінюючихся умовах. Тому під технологічними задачами будемо розуміти задачі, вирішення яких безпосередньо впливає на течію технологічного процесу і структуру технологічних схем вирощування культур.
По обрію вирішення – задачі можна поділити на перспективні, середньострокові, короткострокові і оперативні.
У відповідності з інформаційними аспектом виділимо такі ознаки класифікації задач, що входять до складу СТЗ:
- по строках (періодичність надходження інформації, термін її корисності);
- у організаційному плані (по ієрархії джерела і користувача інформації, за функціональною придатністю);
- по кількості показників (обсяг, ступінь організованості, вірогідність).
За ознаками складності можна визначити багатоваріантні (екстремальні) і розрахункові (прямого розрахунку) задачі.
З точки зору використання математичного апарату головною ознакою будемо вважати ступінь визначеності задачі і форма описування процесу.
Стосовно моделям, які можуть бути використанні при описуванні  процесу, то в основу повинні бути покладені методи побудови моделі і строкова мінливість явищ.
Аналіз задач СТЗ по наведеним ознакам надає можливість якісно оцінити існуючи методи і наблизитись до вибору тих з них які можуть бути автоматизовані в першу чергу, маючи на увазі що інші у продовж якогось часу можуть вирішуватись традиційними засобами. При цьому треба враховувати:
- ефективність автоматизації;
-   частоту і обсяг використання задачі безпосередньо і у сукупності з іншими;
-  ступінь автономності задачі і можливість швидкого її використання;
-  забезпеченість задачі окремими компонентами (модель, алгоритм, формалізована постанова, інформація) і трудомісткість ступеню забезпеченості.
В такому підході закладена спроможність кожній задачі надати пріоритет черговості вирішення на підставі врахування корисності з одного боку і наявності ресурсів для реалізації з іншого.
Від вдалого вибору задач залежить не тільки покращення тих чи інших показників СТЗ, але і мотиваційні чинники виконавців в умовах виробництва. Зважуючи на досвід створення СППР в землеробстві, де найбільш складною є система планування технологічних схем і управління технологіями, є підстави і в СТЗ вважати цей блок основними. Тобто, першочерговими слід вважати задачі саме технологічного блоку.
На підставі вимог системного підходу нами пропонуються такі етапи вирішення розрахункових задач технологічного спрямування.
На етапі попередніх рішень вирішуються задачі:
- визначення структури посівних площ і планування сівозмін;
- визначення урожайності;
- розробка технологічних схем с розрахунками параметрів операцій;
- планування і розподіл матеріальних ресурсів;
- економічні розрахунки визначених агрозаходів.
На слідуючих етапах одержані результати коректуються у відповідності до умов – уточнені графіки виконання робіт з деталізацією їх параметрів.
Можуть бути декілька типів вирішення технологічних задач у відповідності з етапами розвинення СТЗ – від параметричних СППР до систем,  що включають засоби динамічного моделювання процесів на полі і вирішують оптимізаційні функції на підставі заданого користувачем локального критерію, що співвідноситься до даного поля, операції або процесу.
Оскільки моделювання є обов’язковою умовою створення СТЗ, визначимо, що під моделлю технології (враховуючі специфічність і складність об’єкту) будемо розуміти описування послідовності агрозаходів, параметрів і строків їх проведення, забезпечуючих отримання врожаю при існуючих обмеженнях.
Складовими загальної моделі можуть бути моделі технологічних операцій. Однак, як показав досвід, моделі існують не для кожної операції.
Кожен системний комплекс має свої моделі, що віддзеркалюють його особливості. Найважливішими елементами моделі СТЗ слід вважати:
1. Моделі процесів енерго–масообміну;
2. Моделі процесів росту, розвинення культур і формування врожаю;
3. Моделі технологічних процесів;
4. Моделі зовнішнього впливу;
5. Моделі динаміки ресурсів.
Для складних сфер управління (типовим прикладом яких є землеробство) ключовим моментом побудови автоматизованих систем є адекватне представлення проблемних знань.
У зв’язку з прикладним призначенням моделей на особливу увагу заслуговує проблема представлення знань. При створенні систем подібної до СТЗ вирішення цього питання є найбільш складним, оскільки для таких специфічних систем, як землеробство, ключовим аспектом автоматизації процедур управління буде адекватне представлення проблемних (фахових) знань.
  Пов’язано це з тим, що ефективні управляючі дії можливі за умов обробки великої кількості інформації яка стосується конкретного об’єкту і обмеження обсягу  інформації різко знижує цінність отриманих від комп’ютера порад, або сигналів на виконання.
Методологічну основу для розробки СТЗ і представлення знань зокрема, становлять результати досліджень засобів представлення знань, що проводяться в межах робіт по штучному інтелекту. Відомо, що системи в підґрунті яких принципи представлення знань повинні мати природну навичку взаємодіяти з користувачем і пояснювати йому свою поведінку, що є вимогою до експертних систем, якою і повинні бути системи з комплексу СТЗ. Це надасть змогу виконавцю розуміти основні поради системи; фахівцю мати доступ до знань, які використовуються програмою виводу; вводити до системи нові знання і досліджувати їх вплив на поради; нарешті, використовувати систему для навчання.
Окремою проблемою при створенні реальної СТЗ буде вирішення питання мови представлення знань. Концепція створення такої інфраструктури для усіх груп розробників ще не повністю вирішена оскільки на кожному етапі представлення знань повинна бути своя мова (МПЗ). Складність питання можна бачити з вимог до МПЗ в землеробстві: перш за все це багаторівневість – від близької до природної мови експерта на нижчому рівні, до мови програмування; виразність для усіх фахівців, що приймають участь у формалізації при наяві простих лінгвістичних перебудов тексту на суміжних мовах;  розвинений апарат фрагментації і структурування для описування кожного блоку ієрархічної моделі з необхідною ступеню деталізації. У визначній мірі цим вимогам відповідає запропонована нами, при створенні СППР в землеробстві, мова текстового опису дискретних сільськогосподарських технологій. Тут у якості основної процедури описування об’єктів і алгоритмів застосовано професійно орієнтовану природну мову експерта (ПОПМ). Кінцевою мовою є процедурно-орієнтована мова програмування високого рівня. У основі мови набір специфічних фреймів у котрі вмонтовані продукції, що використовуються для представлення закономірностей і управління процесами висунення гіпотез. Застосована нами мова використовується на усіх етапах створення СППР – від постанови задач управління до описування алгоритмів обробки інформації, що дозволяє значно спростити етап програмування. Такий підхід можна запропонувати для алгоритмізації більшості технологічних задач СТЗ.
Підсумовуючи висловлене ми вважаємо, що СТЗ повинно мати регіональну спрямованість, а процес створення включати такі характерні етапи:
1. Враховуючи, що в алгоритмах обробляється велика кількість даних у якості першочергової задачі, треба розглянути задачу створення підсистеми інформаційного забезпечення. Підхід до розглядання даних як елементів загального інформаційного поля, дає змогу скоротити збитковість інформації, підвищити її оперативність, достовірність і знизити вартість.
2. Створення схеми алгоритму описування типової і гнучкої технології для конкретного поля. Чітко повинно відслідковуватися зв’язок типової технології з її оперативною коректировкою.
3. Функціонування технології і СТЗ в цілому у реальному часі вимагає аналізу і прогнозу стану посіву у зв’язку з умовами, що складаються. На цьому етапі потрібна модель розвинення посіву. Підґрунтям такої моделі в СТЗ може бути запропонований нами підхід врахування термічного фактору і біокліматичних констант зокрема, принципи реалізації якого наведені в  матеріалах по створенню СППР під назвою “Розвинення”.
4. Використання двох етапності оптимізації рішень:  оптимізація агротехнічних заходів і технологій в цілому; задачі розподілу інтегральних ресурсів по полях з ув’язкою їх у ітераційному інтерактивному режимі.
5. У глобальної задачі оперативного управління виділяються задачі, реалізація яких може відбуватись у межах окремих відносно автономних підсистем СТЗ. Серед допоміжних підсистем можна виділити підсистеми інформаційного обслуговування.
6. Реалізація задачі оперативного управління при наявності і адекватної об’єкту динамічної інформативної моделі є основою для рішення задач аналізу по основному виробництву .
Зауважимо, що технологічні задачі СТЗ можуть бути використанні для широкого кола культур з незначними алгоритмічними, програмними і інформаційними трансформаціями, які відповідають настрою на конкретний об’єкт.


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить