Методами структурной и функциональной идентификации отдельных биологических и технических звеньев ЛБТС, в том числе по их переходным функциям, полученным экспериментально на большой группе коров, определены статистические оценки коэффициентов передачи и постоянных времени, подтверждена адекватность моделей квазистационарных ЛБТС и выполнена оценка наблюдаемости и управляемости.
Модели большей части остальных подсистем БСПМ получены с использованием принципа единства подхода к анализу технологических процессов и взаимодействий также в виде функций определенных переменных состояния.
Первый этап был завершен выбором конструкторско-технологических решений [11], выделением наблюдаемых и управляемых параметров состояния конкретных технологических процессов и видов технических средств.
Обеспечение качества функционирования БСПМ требует текущего мониторинга технологических процессов в реальном масштабе времени. Анализ информационных процессов в БСПМ также был выполнен с учетом принципа единства информационной среды, в соответствии с которым по каждой из подсистем были определены наиболее информативные по отношению к оцениваемому эффекту контролируемые показатели.
На втором этапе исследований ЛБТС были разработаны требования к техническим средствам и программному обеспечению, выполнено управленческое и информационное согласование технических и биологических звеньев в рамках общей модели.
В результате для каждого уровня управления были определены: совокупности измеряемых и контролируемых величин; допустимые их ограничения; алгоритмы формирования осведомительных сигналов и базы данных для зоотехника, оператора, селекционера, инженера, администратора; группы операций по распознаванию образов – идентификация животных, распознавание размещения сосков на вымени при автоматическом надевании доильных стаканов.
Таким образом, подготовлена среда для создания информационноинтегральной системы, включающей ряд сложных технологических подсистем, в виде единого аппаратно-программного комплекса, обеспечивающего устойчивое производство молока необходимого качества. При этом каждый из уровней управления энергетически и информационно связан не с одним, а с несколькими уровнями наблюдения. Каждое управляющее воздействие вырабатывается на основе обоснованного объема измерительной информации, которая также накапливается и по требованию пользователей (управленческого персонала) передается на более высокие уровни управления.
Итогом второго этапа исследований явилось следующее: выбраны методы и средства наблюдения (измерения, контроля), физические принципы и способы преобразования измерительной информации, обеспечивающие единство информативных признаков для всех уровней; сформулированы требования к системе обработки сигналов измерительной информации, поступающей со всех уровней наблюдения БСПМ с целью принятия решения
на оптимальное управление состоянием системы; положено начало к созданию библиотеки алгоритмов и программ обработки и построения моделей состояния системы в различной постановке задачи оптимизации. Разработанные алгоритмы и программы послужили основой для создания системы автоматизированного мониторинга предприятия по производству молока.
Третий этап исследований должен включать разработку экспериментальных образцов аппаратуры, основанной на новейших достижениях микрои оптоэлектроники, микропроцессорной техники, и апробацию разработанных методов и средств. При этом с учетом ограничений (физических, ресурсных, конструктивных, метрологических и т.п.) будет решаться задача создания оптимального аппаратно-программного комплекса для современной биотехнической системы производства молока сельскохозяйственного предприятия.
12 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ МОНИТОРИНГ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ МОЛОКА
Накопленный опыт функционирования систем мониторинга в сельском хозяйстве и промышленности (экспериментальный молочнотоварный комплекс на 200 голов «Щапово», молочнотоварная ферма-лаборатория на 800 голов в Киевской области, откормочный комплекс на 10 тыс. голов крупного рогатого скота «Вороново» в Московской области, внедрение автоматизированной системы учета тепловой энергии филиалом «Петербургская Телефонная Сеть» ОАО «Северо-Западный – Телеком») показывает высокую экономическую эффективность этого направления технического прогресса. Единовременные вложения в системы мониторинга возмещаются, как правило, за 1,5 – 3 года. Такая быстрая окупаемость объясняется повышением производительности труда и увеличением выпуска продукции на 2 – 8%, сокращением материально-сырьевых и топливно-энергетических затрат на 2 – 4%, увеличением фондоотдачи на 2 – 5%, а также уменьшением трудовых затрат и себестоимости продукции, улучшением ее качества, снижением (или полной ликвидацией) отходов, брака и т.д.
Характерной чертой современного этапа технического прогресса в области системной автоматизации животноводческих предприятий становится программно-целевой подход к организации управления всеми поточными линиями, обеспечивающий переход от автоматизации отдельных машин и агрегатов к полной автоматизации ферм и комплексов, что предопределяет создание систем автоматизации и мониторинга, использующих современные достижения науки об управлении, экономико-матема-тические методы и управляющие ЭВМ.
Создание систем автоматизации и мониторинга на основе программноцелевого подхода обеспечивает своевременный сбор, накопление, хранение, регистрацию, обновление, поиск, анализ, быструю и качественную обработку и передачу информации, необходимой для обоснованного принятия решений по эффективному управлению животноводческим предприятием. Таким образом, система мониторинга – это оптимальная по содержанию и автоматизированная по форме человеко-машинная система управления животноводческим предприятием.
Внедрение системы мониторинга на отдельной МТФ только для учета продуктивности животных и управления раздачей концентрированных кормов не вполне целесообразно. Наибольшая эффективность их применения достигается в сочетании между собой для формирования комплексного контроля и управления содержанием молочного стада, а также производственными процессами по ферме в целом. С достаточной степенью эффективности удается автоматизировать и осуществлять информационное обеспечение следующих приемов и операций:
