Построение машинной технологии возделывания смородины чёрной

На правах рукописи

Хорт Дмитрий Олегович

Построение машинной технологии возделывания смородины чёрной

Специальность: 05.20.01 – технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА – 2011

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийском селекционно-технологическом институте садоводства и питомниководства Российской академии сельскохозяйственных наук.

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук

Смирнов Игорь Геннадьевич

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАСХН,

доктор технических наук, профессор

Артюшин Анатолий Алексеевич

ГНУ Всероссийский институт механизации

Россельхозакадемии

кандидат технических наук, доцент

Ещин Александр Вадимович

ФГОУ ВПО Московский государственный

агроинженерный университет им. В.П. Горячкина

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Северо-западный научно-исследовательский

институт механизации и электрификации

сельского хозяйства Россельхозакадемии

Защита состоится «24» марта 2011г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 006.035.01 при Государственном научном учреждении Всероссийском селекционно-технологическом институте садоводства и питомниководства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии) по адресу: 115598, Москва, Бирюлёво-Загорье, ул.Загорьевская 4, конференц-зал, факс 8(495) 329 31 66.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийском селекционно-технологическом институте садоводства и питомниководства Российской академии сельскохозяйственных наук, с авторефератом – на официальном сайте ГНУ ВТИСП Россельхозакадемии – http//vstisp.org

Автореферат разослан «___» февраля 2011г.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные и скреплённые гербовой печатью, просим направлять учёному секретарю диссертационного совета.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат сельскохозяйственных наук Л.А. Марченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное производство плодовых и ягодных культур требует использования адаптированных машинных технологий возделывания и возможности управления продукционным процессом возделывания культуры, основанного на прогнозировании урожая, затрат и минимизации производственных рисков путём корректировки технологических операций на всех стадиях производства продукции в зависимости от изменяющихся природно-климатических и хозяйственно-экономических условий. Литературные данные показывают, что эффективность получения конечной продукции зависит от правильности принятия управленческих решений более чем на 30%.

Зарубежный и отечественный опыт построения адаптивных машинных агротехнологий показывает целесообразность использования современных систем программирования реляционных баз данных, работающих в режиме диалога с пользователем, с целью снижения трудозатрат при построении машинных технологий возделывания культуры.

В связи с этим внедрение в процесс построения машинной технологии возделывания смородины чёрной информационных ресурсов, сведений о наличии и состоянии материальных и иных составляющих для реализации технологии в оптимальном виде, следует признать актуальной задачей.

Работа выполнена в отделе механизации ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии в рамках Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК Российской Федерации на 2006-2010гг. Российской академии сельскохозяйственных наук, по плану НИОКР ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии (тема 04.16.04.04.03 «Разработать систему автоматизированного проектирования агротехнологий возделывания ягодных культур на базе СУБД»).

Цель работы. Теоретическое обоснование и разработка системы построения и управления машинной технологии возделывания смородины чёрной посредством компьютерной модели автоматизированного рабочего места технолога-ягодовода (АРМ), на основе ведения реляционных систем управления базами данных (СУБД).

Объектом исследования является процесс построения машинной технологии возделывания смородины чёрной, адаптированной к конкретным производственным условиям.

Предмет исследования - закономерности процесса построения машинных технологий.

Задачи исследования:

– провести анализ информационных ресурсов, востребованных для построения машинных технологий сельскохозяйственных культур;

– разработать классификацию информационно-компьютерных средств, приемлемых для построения машинных агротехнологий сельскохозяйственных культур и оптимизации различных технологических процессов в растениеводстве;

– изучить условия работы типовых ягодоводческих хозяйств в Центральном регионе;

– установить приоритет марочного состава используемых и потребных средств механизации для ягодоводства в основных садоводческих регионах РФ;

– разработать теоретические модели для оптимального управления машинно-тракторным парком и оптимизации технологических процессов в машинной технологии возделывания смородины чёрной;

– разработать алгоритм выбора оптимальных вариантов технологических процессов в АРМ «Технолога-ягодовода»;

– создать экспериментальную базу данных и АРМ «Технолога-ягодовода»;

– обосновать эксплуатационные затраты и выявить технико-экономический эффект использования АРМ «Технолога-ягодовода».

Методика исследований. В работе использованы методы математической обработки опытных данных, теории построения баз данных агротехнологий, современного компьютерного программирования и моделирования (Язык Visual Basic for Application в среде разработки MS «Access 2003»).

Для оценки показателей качества функциональности выполненной разработки АРМ «Технолога-ягодовода» использован «Метод индивидуальной аналитической экспертной оценки», основанный на усреднённой оценке ответов экспертов с учетом их компетентности. Вычислительные процедуры по обработке результатов ответов экспертов проведены с помощью программы MS Excel по ГОСТ 24026 –80.

Научную новизну работы составляют:

– классификация информационно-компьютерных средств для автоматизированного построения машинных агротехнологий;

– модели для оптимального управления машинно-тракторным парком и оптимизации технологических процессов в машинной технологии возделывания смородины чёрной;

– алгоритм функциональности АРМ «Технолога-ягодовода»;

– компьютерная модель автоматизированного рабочего места АРМ «Технолога-ягодовода».

Практическое значение работы и реализация её результатов. Впервые создана система для автоматизированного построения машинных технологий производства ягод смородины чёрной в виде АРМ «Технолога-ягодовода», обеспечивающая эффективное проектирование и текущее применение технологических карт по закладке плантаций и уходу за плодоносящими насаждениями, оценку работы технических средств по экономическому критерию и анализ выполнения технологических операций по стоимости и трудозатратам. Использование программы более чем в 15 раз снижает трудозатраты при построении машинных технологий возделывания культуры, повышает эффективность реализации потенциальной производительности технических средств на 10%, сокращает производственные риски до 15% путём оперативного управления технологическим процессом и может быть адаптирована для построения машинных технологий возделывания других плодовых и ягодных культур.

Результаты исследований приняты к внедрению ООО «Одоевские сады» Тульской области, (п. Одоев) на CD-носителе в виде программы компоновки «гибкой» технологии возделывания насаждений и уборки урожая чёрной смородины, что отражено в соответствующем акте.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Классификация информационно-компьютерных систем для построения машинных агротехнологий сельскохозяйственных культур и оптимизации различных технологических процессов в растениеводстве;
2. Модели для оптимального управления машинно-тракторным парком и оптимизации технологических процессов в машинной технологии возделывания смородины чёрной;
3. Параметры контроля исполнения машинной технологии с учётом погодно-климатических факторов на примере уборки урожая смородины;
4. Алгоритм функциональности АРМ «Технолога-ягодовода» для адаптации системы к производственным условиям;
5. Компьютерная модель автоматизированного рабочего места АРМ «Технолога-ягодовода»;
6. Методика оценки эффективности применения АРМ «Технолога-ягодовода» при построении технологии возделывания смородины чёрной.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены и одобрены: на 4-ой международной научно-практической конференции «Информационные технологии, системы и приборы в АПК» Агроинфо-2009, (СИБФТИ, г. Новосибирск, 2009г.); на международной научно-практической конференции «Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве» (Россельхозакадемия, Углич, 2010г.); на 7 международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (ВИЭСХ, Москва, 2010г.); на заседаниях секций отдела механизации (2007-2010гг.) и на Ученом Совете ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии (2008г., 2010г.).

Публикации. Основные положения и результаты работы опубликованы в 7 печатных работах (из них 4 статьи в изданиях, согласно списку ВАК РФ) и одном авторском свидетельстве РФ о государственной регистрации базы данных №2010620642.

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 168 страницах, содержит 37 рисунков, 14 таблиц, библиографии из 115 наименований и 11 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цели и задачи научных исследований, сформулированы основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований» проведён анализ и рассмотрены этапы решения задачи автоматизированного построения машинных технологий в с/х производстве, соблюдение последовательности действий которых способствует успешной реализации цели работы. На основании этого разработана классификация информационно-компьютерных средств, приемлемых для построения машинных агротехнологий сельскохозяйственных культур и оптимизации различных технологических процессов.

Проведён обзор и анализ трёх основных элементов, образующих машинные агротехнологии: средств механизации, используемых при производстве ягод чёрной смородины; погодно-климатических факторов и организационно-управляющей структуры производства. Выработана система технических средств для возделывания ягодников, которая использована при автоматизированном построении машинных технологий производства чёрной смородины (таблица 1).

Внесение органических и минеральных удобрений	Погрузка минеральных удобрений	Подготовка удобрений	Транспортировка удобрений	Внесение мин. удобрений		Внесение орг. удобрений
	ФП-0,3; ПФП-1,2; ПЭА-1,0	АИР-20; УТС-30; ПТ-20;	МВУ-5; 2ПТС-4; РОУ-6; ЗАУ-3 (УЗСА-40)	МКУ-2; 1РМГ-4; МВМ-1; РУМ-5;		ПТУ-4; РТО-4; РОУ-6А
Обработка почвы	Вспашка почвы	Боронование	Дискование	Фрезерование*		Культивация междурядий*
	ППН-40; ППН-50; ПЛН-4-35; ПЛД-3,6С	БДМ-1,3А; 4БЗТС БДСТ-2,5А; БДСВ-2,5;	БДС-3,5А; БД-1;	ФЯ-0,5; ФР-0,9; ФЯ-2;КСМ-5-02; МРП-4; КФС-2,7А,В		КМК-2,6;КВП-2,8 КПГ-250; КР-2,4; БДН-1,3А; КСМ-5-03; МРП-4;
Борьба с сорняками, болезнями, вредителями	Приготовление растворов	Подвоз растворов	Внесение растворов*
	АПЖ-12;	МПФ-3,6-01; ОПВ-200М; РЖТ-4	ОН-400; КСМ-5-01; ОУМ-630-2;МРП-4; ОВГ-2005; ОМ-600С; ОПВ-1204; ОМ-400В;
Посадка, полив	Посадка саженцев	Полив саженцев	Полив плантации
	СПУ-4; СШН-3; МПС-1; СЛН-1;	ЗЖВ-1,8; ЗУ-3,6; МПФ-3,6-01; ДШ1	ИДЛ-60Н; СНП-75/100; ДДН-70; СНП-50/80;
Омоложение плантации	Обрезка санитарная*	Обрезка поникших ветвей*	Измельчение ветвей		Сборка ветвей
	ПАВ-8М; АСВ-8; АСВ-8В; ОВ-4;МРП-4; КСМ-5-04;	МОК-1; СР-1;МРП-4; КСМ-5-04;	КИУ-2А; ИС-1;ИКС-1,5А;		СВ-1; СВ-1К; ЛНВ-1,5; В-2,5; МВЯ-1; В-2,5М;
Уборка	Подвоз тары для ягод	Сбор урожая*	Погрузка и разгрузка ягод		Отвоз ягод с поля
	1ПТС-2+ФП-0,3;ПТ-20; ПВСВ-0,5А, Б	КПЯ-1; Йоонас; КСМ-5 (убор.компл.); АУС-8	ПВСВ-0,5А, Б; 1ПТС-2+ФП-0,3		ПТ-20-01
*(выделенный текст)— применение блочно-модульной техники