Існуючі Способи керування агробіологічнім станом грунтового середовища та відбором проб грунту за наявний методика не враховують варіабельності їх параметрів по площади сільськогосподарських угідь. Діференційоване керування нормами внесення технологічного матеріалу, у межах даного квадрату, повинною буде здійснюватіся самє на підставі СЕРЕДНЯ значення цього параметра. Тому такий способ реализации діференційованого Внесення технологічного матеріалу буде НЕ ефективного. Найбільш ефективна способом оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь є вимірювання електропровідніх характеристик ґрунтового середовища. Електропровідні Властивості грунтового середовища є комплексний Показники его агробіологічного стану, Який враховує Твердість, вологість, вміст пожівніх Речовини у грунті ТОЩО. Ставиться завдання Отримання оперативних достовірніх Даних про агробіологічній стан грунтового середовища Шляхом Зменшення похібкі при візначенні Величини електропровідніх властівостей ґрунту. Для забезпечення Означення завдань Використовують інформаційно-технічну систему локального оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь Шляхом вимірювання електропровідності грунтів з різнімі типами підвіски ее робочих електродів. Інформаційно-технічну систему локального оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь Використовують: перед Виконання технологічної операции, одночасно з Виконання технологічної операции (сівба, внесення мінеральних добрив ТОЩО); течение вегетації та после збирання врожаю. Проведено математичне моделювання Функціонування інформаційно-технічної системи локального оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь. Це відкріває Нові перспективи до ведення органічного землеробства з Використання таких «розумних» сільськогосподарських машин.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - О. О. Броварець


MATHEMATICAL MODEL OF FUNCTIONING OF INFORMATION AND TECHNICAL SYSTEM OF LOCAL OPERATING MONITORING STATE OF AGRICULTURAL AGRICULTURE

Existing methods for controlling the agrobiological state of the soil and sampling soil according to available methods do not take into account the variability of their parameters in the area of ​​agricultural land. Differentiated control of the norm of making a technological material, within the limits of a given square, should be carried out precisely on the basis of the average value of this parameter. Therefore, such a method of implementing a differentiated introduction of technological material will be ineffective. The most effective way of operational monitoring of the agrobiological state of agricultural lands is the measurement of the conductive characteristics of the soil environment. The conductive properties of the soil environment is a complex indicator of its agrobiological state, which takes into account the hardness of moisture, the content of nutrients in the soil, and so on. The task is to obtain reliable reliable data on the agrobiological state of the soil environment by reducing the error in determining the magnitude of the conductive properties of the soil. To provide the indicated tasks, the information and technical system of local operational monitoring of the agrobiological state of agricultural lands is used by measuring the electrical conductivity of soils with different types of suspension of its working electrodes. The information and technical system of local operational monitoring of the agrobiological state of agricultural lands is used: before the execution of the technological operation, simultaneously with the implementation of the technological operation (seed, application of mineral fertilizers, etc.); during the growing season and after harvesting. The mathematical modeling of the functioning of the information and technical system of the local operational monitoring of the condition of agricultural lands is carried out. This opens new prospects for organic farming using such "smart" agricultural machines.


Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва: 2018
    Журнал: Вісник Херсонського національного технічного університету

    Наукова стаття на тему 'Математична МОДЕЛЬ Функціонування ІНФОРМАЦІЙНО-ТЕХНІЧНОЇ СИСТЕМИ ЛОКАЛЬНОГО ОПЕРАТИВНОГО МОНІТОРИНГУ СТАНУ сільськогосподарських УГІДЬ'

    Текст наукової роботи на тему «Математичне МОДЕЛЬ Функціонування ІНФОРМАЦІЙНО-ТЕХНІЧНОЇ СИСТЕМИ ЛОКАЛЬНОГО ОПЕРАТИВНОГО МОНІТОРИНГУ СТАНУ сільськогосподарських УГІДЬ»

    ?Математичне моделювання Ф1ЗІЧНІХ I ТЕХНОЛОГ1ЧНІХ ПРОЦЕС1В I ТЕХН1ЧНІХ СИСТЕМ

    681.513

    О.О. Броварец

    Кшвській кооперативний шстітут 6i3Hecy i права

    Математична МОДЕЛЬ ФУНКЦ1ОНУВАННЯ 1НФОРМАЦ1ЙНО-ТЕХН1ЧНО1 СИСТЕМИ ЛОКАЛЬНОГО ОПЕРАТИВНОГО МОН1ТОРІНГУ СТАНУ СИЬСЬКОГОСПОДАРСЬКІХ УГ1ДЬ

    lснуючi Способи керування агробюлогИнім станом грунтового середовища та eid6opoM проб грунту за наявний методика не враховують варiабельностi ix параметрiв по площi альськогосподарськіх угiдь.

    Діференцшоване керування нормами внесення теxнологiчного матерiалами, у межах даного квадрату, повинною буде здшснюватіся самє на пiдставi СЕРЕДНЯ значення цього параметра. Тому такий споабреалгзацІ діференцшованого Внесення технологтного матерiалами буде НЕ ефективного.

    Найбиьш ефективного способом оперативного монторінгу агробiологiчного стану альськогосподарськіх угiдь е вімiрювання електропровiдніx характеристик ґрунтового середовища. Електропровiднi властивостi грунтового середовища е комплексним Показники его агробiологiчного стану, Який враховуе твердкть, вологкть, вмiст пожівніх Речовини у грунтi ТОЩО.

    Ставиться завдання Отримання оперативних достовiрніx Даних про агробiологiчній стан грунтового середовища Шляхом Зменшення похібкі при візначент Величини електропровiдніx властівостей грунту. Для забезпечення Означення завдань Використовують iнформацiйно-теxнiчну систему локального оперативного монторінгу агробiологiчного стану альськогосподарськіх угiдь Шляхом вімiрювання електропровiдностi грунтiв з разними типами пiдвiскі iiробочіх електродiв.

    1нформацтно-техтчну систему локального оперативного мотторінгу агробiологiчного стану альськогосподарськіх угiдь Використовують: перед Виконання теxнологiчноi операци, одночасно з Виконання теxнологiчноi операци (АВБАЙ, внесення мiнеральніx добрив ТОЩО); течение вегетації та тсля збирання врожаю.

    Проведено математичне моделювання функцiонування iнформацiйно-теxнiчноi системи локального оперативного монiторінгу стану альськогосподарськіхугiдь.

    Це вiдкрівае новi перспективи до ведення оргатчного землеробства з Використання таких «розумних» альськогосподарськіх машин.

    Ключовi слова: iнформацiйно-теxнiчна система, оперативний мотторінг, грунт, проби, варiабельнiсть, величина.

    А.А. Броварец

    Київський кооперативний інститут бізнесу і права

    МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ФУНКЦІОНУВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНО -Технічні СИСТЕМИ ЛОКАЛЬНОГО ОПЕРАТИВНОГО МОНІТОРИНГУ СТАНУ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ УГІДДЯМИ

    Існуючі способи управління агробіологічним станом грунтового середовища і відбором проб грунту за наявними методиками не враховують варіабельності їх параметрів по площі сільськогосподарських угідь.

    Диференційоване управління нормою внесення технологічного матеріалу, в рамках даного квадрата, повинне буде здійснюватися саме на підставі середнього значення цього параметра. Тому такий спосіб реалізації диференційованого внесення технологічного матеріалу буде не ефективним.

    Найбільш ефективним способом оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь є вимір електропровідних характеристик ґрунтового середовища. Електропровідні властивості грунтового середовища є комплексним показником її

    агробіологічного стану, що враховує твердість, вологість, вміст поживних речовин в грунті тощо.

    Ставиться завдання отримання оперативних достовірних даних про агробіологічної стані грунтового середовища шляхом зменшення похибки при визначенні величини електропровідних властивостей ґрунту. Для забезпечення зазначених завдань використовують інформаційно-технічну систему локального оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь шляхом вимірювання електропровідності грунтів з різними типами підвіски її робочих електродів.

    Інформаційно-технічну систему локального оперативного моніторингу агробіологічного стану сільськогосподарських угідь використовують: перед виконанням технологічної операції; одночасно з виконанням технологічної операції (сівши, внесення мінеральних добрив і т.п.); протягом вегетації і після збирання врожаю.

    Проведено математичне моделювання функціонування інформаційно-технічної системи локального оперативного моніторингу стану сільськогосподарських угідь.

    Це відкриває нові перспективи для ведення органічного землеробства з використанням таких «розумних» сільськогосподарських машин.

    Ключові слова: інформаційно-технічна система, оперативний моніторинг, грунт, проби, варіабельність, величина.

    O. BROVARETS

    Kyiv Cooperative Institute of Business and Law

    MATHEMATICAL MODEL OF FUNCTIONING OF INFORMATION AND TECHNICAL SYSTEM OF LOCAL OPERATING MONITORING STATE OF AGRICULTURAL AGRICULTURE

    Existing methods for controlling the agrobiological state of the soil and sampling soil according to available methods do not take into account the variability of their parameters in the area of ​​agricultural land.

    Differentiated control of the norm of making a technological material, within the limits of a given square, should be carried out precisely on the basis of the average value of this parameter. Therefore, such a method of implementing a differentiated introduction of technological material will be ineffective.

    The most effective way of operational monitoring of the agrobiological state of agricultural lands is the measurement of the conductive characteristics of the soil environment. The conductive properties of the soil environment is a complex indicator of its agrobiological state, which takes into account the hardness of moisture, the content of nutrients in the soil, and so on.

    The task is to obtain reliable reliable data on the agrobiological state of the soil environment by reducing the error in determining the magnitude of the conductive properties of the soil. To provide the indicated tasks, the information and technical system of local operational monitoring of the agrobiological state of agricultural lands is used by measuring the electrical conductivity of soils with different types of suspension of its working electrodes.

    The information and technical system of local operational monitoring of the agrobiological state of agricultural lands is used: before the execution of the technological operation, simultaneously with the implementation of the technological operation (seed, application of mineral fertilizers, etc.); during the growing season and after harvesting.

    The mathematical modeling of the functioning of the information and technical system of the local operational monitoring of the condition of agricultural lands is carried out.

    This opens new prospects for organic farming using such "smart" agricultural machines.

    Keywords: information and technical system, operational monitoring, soil, samples, variability, magnitude.

    постановка проблеми

    Сучасш шформацшно-техшчш системи локального оперативного мошторінгу стану сшьськогосподарськіх упдь дають можлівють Забезпечити належно яшсть керування Виконання технолопчніх операцш з Використання СУЧАСНИХ мехатронних та робототехшчніх систем керування, пов'язаних з датчиками контролю якосп Виконання технолопчніх операцш, як у сучасности контексп! Х розвитку получил Назву « розумних »або« смарт »машин (Smart machinery) [1-3].

    Так «розумш» машини з датчиками оперативного моніторингу стану сшьськогосподарськіх упдь могут широко використовуват на вах стягнула виробництва сшьськогосподарсько! продукцп рослинництва: основного обробгтку, авбі (садшня), на етат догляд за поавамі у перюд вегетацп та при збіранш врожаю. Це дае можлівють Забезпечити належно яшсть Виконання технолопчніх операцш

    при оптішзацд витрат на ix виробництво. «Розумш» машини «адаптуються» до агробюлопчного стану ґрунтового середовища на ochobi iнформацii з датчиків про агробiологiчній стан грунтового середовища.

    Важлівою задачею оперативного монiторінгу стану сшьськогосподарськіх упдь е так звань «management units» - теріторiальніx одиниць з подiбнімі параметрами просторово1 'неоднорiдностi, де повінш використовуват однотіпнi технологи обробгтку сiльськогосподарськіx культур. Цi технологи е основою роботи системи Прийняття ршень «decision-making systems», яка дозволяе Прийняти ефектівнi оператівнi рiшенням на основi оперативних Даних про агробюлопчній стан грунтового середовища.

    Втiлення СУЧАСНИХ технологш землеробства дозволяе плануваті витрати насiнневого матерiалами, добрив, пестіцідiв та шшіх теxнологiчніx матерiалiв, у тому чи ^ паливо, візначаті Загальну стратепю управлiння агробiологiчнім потенцiалом поля ТОЩО. Проти, на сьогоднi при реалiзацii Даних теxнологiй бракуючи ефективних систем збору та реестраці (монiторінгу) мюцевізначено1 'шформаці (агробiологiчноi та фгтосаштарно1') про стан сшьськогосподарськіх упдь у технолопях точного землеробства. Iснуючi Способи i засоби реалiзацii цього процесса недосконалi [2, 3, 4, 5].

    У цьом сіна набувае актуальностi розробка та использование принципова нового класу сiльськогосподарськіx машин - iнформацiйно-теxнiчніx систем локального оперативного моніторингу варiабельностi агробюлопчного стану ґрунтового середовища сшьськогосподарськіх упдь.

    Слад вшмгтіті, что важлівiсть та доцшьшсть использование iнформацiйно-теxнiчніx систем локального оперативного моніторингу варiабельностi агробiологiчного стану ґрунтового середовища сшьськогосподарськіх упдь Залежить ВШ увазі теxнологiчноi операцii, площi обробiтку. Так доцiльнiсть использование зазначеним машинно-тракторних агрегатiв особливо висока на етат авбі (садiння), оск1лькі дана технолопчна операцiй Фактично е «фундаментом» майбутнього врожаю [12].

    Аналiз останшх дослiдження i публiкацiя

    Традіцiйнi фактори шдвіщення ефектівностi сiльськогосподарських виробництва за рахунок оптімiзацii механ1ко-конструктивних матерiалiв, использование новгтшх машінобудiвніx матерiалiв (надмiцного пластику, сплавiв металу ТОЩО) на сучасности етапi розвитку теxнiкі, не дають суттевого пiдвищення ефектівностi.

    За межами тіпово1 'системи Iнформацiйний забезпечення процеав планування залішаються задачi, пов'язанi з Вибори оптимальних рiшенням, оцiнки альтернативних варiантiв розвитку i т. Д.

    Така сітуащя вінікае через об'ектівш причини, пов'язанi з використаних обчислювальних процесiв у контекстi Опису поточного розвитку системи в рамках одного виробничого циклу [1]. При такому пiдxодi практично вшсутне середовище автоматизаци процесiв довгострокового i середньострокового планування, а методика планування, что реалiзовуеться, що не дозволяе штегруваті в шформацшну систему методи ефективного коректування вшхілень з метою виходу на плановий рiвень, что базуються на вікорістанш оптімiзацiйніx математичних моделей.

    Одним з перспективних напрямiв е забезпечення необхшно1 'якостi Виконання теxнологiчніx процесiв за рахунок того, що бере бiльш високого (у порiвняннi з фiзiологiчнімі можливий людини) рiвня iнформацii та оперативного керування робочими процесами машин i на основi цього переxiд до Нових прогресивних теxнологiй з Використання «розумних» сiльськогосподарськіx машин. Тому вінікае необхшшсть у розробцi та вікорістаннi принципова нового класу сшьськогосподарськіх машин тдтрімкі виробництва продукцп рослинництва - шформацшно-техшчно1 'системи локального оперативного моніторингу варiабельностi агробiологiчного стану ґрунтового середовища сшьськогосподарськіх упдь.

    Очевидно, что за таких умов вінікае необхшшсть у принципова Нових тдходах до ведення агропромислового виробництва, что полягае у забезпеченш належно1 'якосп Виконання теxнологiчніx операцш. Яшсть Виконання технолопчніх операцш е штегральнім Показники ефектівносп виробництва сшьськогосподарсько1 'продукцii в межах агробiологiчного поля. Необхшна як1сть Виконання основних технолопчніх процеав у рослінніщга забезпечуеться за рахунок штегрованіх iнформацiйно-теxнiчніx систем оперативного моніторингу агробiологiчного стану сiльськогосподарськіx упдь [13-15].

    Структура грунту змiнюеться в значний межах на багатьох сшьськогосподарськіх полях. Фiзічнi властівосп грунту, як например грунтова структура, ма ють прямий ефект на водомiсткiсть, емнiсть Катюня обмiну, урожайнiсть ТОЩО. Пожівнi Речовини, что мютяться у грунтах, Використовують рослини i ix вмiст у грунп зменшуються. Загальнопрійнятою характеристикою вмюту пожівніх Речовини у грунтах е вмют азоту, наявнiсть которого у грунп значний мiрою визначавши урожайшсть. Картографiя грунтово1 'електрічно1' провiдностi широко вікорістовуеться як Ефективний зааб вшображення грунтово1 'Структури i iншіx грунтових властівостей [5].

    Швидкий описание мшлівосп сiльськогосподарськіx угiдь - важлівій компонент для зональних методiв управлiння [6].

    Сучасш методики та засоби реестрацп властівостей грунту. 1снуе проблема оргашзацп спешальніх систем СПОСТЕРЕЖЕННЯ, контролю i оцшкі стану природного середовища (мошторінгу) як в мюцях штенсівно! антропогенно! дп, так i в глобальному масштабi [3]. Важліве мюце на сучасности етапi Займаюсь реестрацп електромагшгаіх характеристик грунту. Електромагнiтнi характеристики грунту об'еднують много властівостей грунту, что вплівають на врожайностi сшьськогосподарськіх культур. До них вiдносять вмют грунтово! Волога, гранулометричний склад грунту,? КО, засоленiсть, вмiст обмiнніх катюшв кальцiю (Са) i магнiю (Mg) та iн. Електромагнiтнi характеристики грунтів не дозволяють безпосередно вімiряті вмют пожівніх Речовини, но показують варiатівнiсть важлівіх характеристик, таких, як структура грунту i вмiст обмiнніх катюшв. Ця варiатівнiсть Занадто важліва, щоб !! iгноруваті, i винна враховуватіся при вiдборi проб (рис. 1) [16].

    глина

    Мульчуватій грунт 1

    до

    ШСО *

    Г

    Про 1 10 100 1000

    Електропровщшсть (мСм / м)

    Мал. 1. Електропровiднiсть рпніх тіпiв грунтiв

    Очевидно, что для правильно! Органiзацiя! управлiння як1стю навколишнього природного середовища абсолютно необхiдно умів е оргашзащя системи ефективного мошторінгу. Для оцшкі стану навколишнього середовища важліва об'єктивна оперативна шформашя про крітічш Чинник антропогенно! дп, про фактичність стан бiосфері i прогнози !! майбутнього стану.

    Вiдомій аналог (http://www.veristech.com), основним робочим органом которого е система електродiв, в якосп якіх Використано плоска диски з горизонтальною вюсю Обертаном на стояку, Який жорсткий закрiпленій до рами вімiрювального пристрою таким чином, что опорш колеса пристрою визначаються Глибина ходу діскiв-електродiв у грунтi.

    Недолжен аналога е значний похібка при візначенш, яка обумовлена ​​тім, что тд годину Виконання РОбочий процесса порушуеться стабiльнiсть контакту диска-електрода з грунтом, что віклікано поперечними вшхіленнямі вімiрювального пристрою ввдносно прямолшшного напрямку руху обумовлено конструкцiею диска. При цьом змiнюеться площа контакту диска-електрода з грунтом, оскшькі при поперечних коливання плоска диски-електроди одшею стороною могут взагалi НЕ контактуваті iз грунтом.

    При вікорістаннi суцшьніх дисків у якостi електродiв без шдвюкі для визначення електропровiдніх характеристик Тиск грунту вінікае значний похібка, яка обумовлена ​​конструкщею дисків та вшсутшстю пiдвiскі для стабiлiзацi! при зануренш! х у грунт.

    Метою статп е побудова математично! моделi для визначення робочих параметрiв та режімiв функцiонування шформацшно-техшчно! системи локального оперативного мошторінгу варiабельностi агробiологiчного стану ґрунтового середовища сшьськогосподарськіх упдь залежних вiд механiко-конструктивних параметрiв та типу шдвюкі !! робочих електродiв.

    Викладення основного матерiалами дослiдження

    Прістрш для визначення електропровiдніх властівостей грунтового середовища Використовують: перед Виконання технолопчно! операцiй !, одночасно з Виконання технолопчно! операцiй! (Сiвба, внесення мiнеральніх добрив ТОЩО); течение вегетацi! та шсля збирання врожаю.

    Це вiдкрівае новi перспективи до ведення органiчного землеробства з Використання таких «розумних» сшьськогосподарськіх машин.

    Прістрш для визначення електропровшніх властівостей грунтового середовища конструкцп Олександра Броварці дае можливiсть оперативно візначіті Параметри агробiологiчного стану ґрунтового середовища, Забезпечити «андівщуальній» пiдхiд до шкірно! елементарно! дiлянки поля (рис. 2), при цьом за рахунок использование пружньою! пiдвiскі робочих електродiв 2 забезпечуеться стабiлiзацiю робочих електродiв при руа по нерiвностям поверхнi поля та кошювання нерiвностей поверхнi поля. Таким чином можна отріматі достовiрнi данi електропровiдностi грунтi, ЯК-1 можна використовуват для забезпечення належно! якосп Виконання технолопчно! операцп.

    Такоже, шформацшно-техшчна система локального оперативного монiторінгу варiабельностi агробiологiчного стану ґрунтового середовища сшьськогосподарськіх угiдь при розмiщеннi на машинно-тракторному агрегап дае можливiсть Забезпечити локально-стрiчкове діференцшоване внесення технологiчного матерiалами (насшня, добрив) с помощью спецiально пристрою iндівiдуального приводу робочих елементiв машин для внесення технологiчного матерiалами (насшня, добрива), на основi Даних отриманий Шляхом вімiрюванія вмiсту пожівніх Речовини у грунт (реестрацiя електропровiдніх властівостей грунту сенсор-електроду), Який розмiщуеться Попереду транспортного средства на пiдвiсцi тд годину Виконання технолопчно! операцп, что дае можливiсть Забезпечити оптимальну норму внесення пожівніх Речовини у грунт з Використання Даних ВШ таких систем (рис. 2).

    Дана задача вірiшуеться Шляхом использование машини для локально-стрiчкового діференцшованого Внесення технолопчного матерiалами з спецiально прибудований iндівiдуального приводу робочих елеменпв машин для внесення мшеральніх добрив та пристроїв для моніторингу варiабельностi параметрiв сiльськогосподарських поля на основi Даних, отриманий Шляхом вімiрювання вмiсту пожівніх Речовини у Грунло (реестрацiя електропровiдніх властівостей грунту сенсор-електроду), Який розмiщуються спереду на транспортному засобi пiд час Виконання технолопчно! операцп. Сигнал вiд Даних шформащйно-техшчно! системи локального оперативного мошторінгу варiабельностi агробiологiчного стану ґрунтового середовища сшьськогосподарськіх упдь потрапляе на контролер, что Керу робот спецiально пристрою iндівiдуального приводу робочих елементiв машин для внесення мшеральніх добрив, при цьом можливий Запис Даних у виглядi електронно! карти на PC card з магштнім носiем ВШ пристрою для монiторінгу стану грунту та рослінносп (картограма завдання) та реалiзацiя локально-стрiчкового діференцiйованого Внесення технолопчного матерiалами (НАСIННЯ, добрив) (картограма реалiзацiя), что дае можливiсть Забезпечити оптимальну норму внесення пожівніх Речовини у грунт з Використання Даних вШ двох систем моніторингу (рис. 2).

    На рис. 2 зображено Загальний вигляд машини для локально-Сучкова діференцшованого Внесення мшеральніх добрив з шформацшно-техшчною системою локального оперативного моніторингу варiабельностi параметрiв сiльськогосподарських поля.

    Прістрш складаеться з транспортного засоби 1, машин для внесення технолопчного матерiалами 2, что розмiщуеться позаду транспортного засоби 1, пристрою для моніторингу варiабельностi параметрiв сiльськогосподарських поля - шформацшно-техшчно! системи локального оперативного мошторінгу варiабельностi агробiологiчного стану ґрунтового середовища сшьськогосподарськіх упдь 4, яка розмщена на тдасщ 3 i розмiщуеться спереду транспортного засоби 1, контролера 5, спещального пристрою iндівiдуального приводу робочих елеменпв машин для внесення технолопчного матерiалами 6, PC card з магштнім ноаем 7, приймач сігналiв Супутниковий! навiгацiйно! системи DGPS 8.

    Мал. 2. Загальний вигляд машини для локально-Сучкова діференцшованого Внесення мшеральніх добрив з шформацшно-техшчною системою локального оперативного мошторінгу варiабельностi параметрiв сшьськогосподарського поля

    Прістрш працюе Наступний чином: при перемщенш транспортного средства 1 з машиною для внесення технолопчного матерiалами (насшня, добрива) 2, что розмiщуeться позаду транспортного засоби 1, шформацшно-техшчна система локального оперативного моніторингу варiабельностi агробiологiчного стану ґрунтового середовища сiльськогосподарських угiдь проводити вімiрювання вмюту пожівніх Речовини у грунтi (реестрашя електропровiдніх властівостей грунту сенсор -електродамі) робочими електрода 4, ЯК-1 розмiщуються на пiдвiсцi 3 i спереду транспортного засоби, что забезпечуе проведення оперативного локального монiторінгу стану сшьськогосподарськіх угiдь. Контролер 5 отрімуе даш вiд Пристрій! В для монiторінгу варiабельностi параметрiв сiльськогосподарських поля та Керу спецiально прибудований iндівiдуального приводу робочих елеменпв машин для внесення мшеральніх добрив 6. данi отріманi вщ Пристрій! В для монiторінгу, записують у виглядi електронно! карти на PC card з магштнім носiем 7 з прив'язки до координат мюцезнаходження с помощью системи DGPS 8. На PC card з магштнім ноаем електронно! карти 7 можливий Запис Даних вщ Пристрій! в для моніторингу (картограма завдання) та реалiзацi! змiнніх норм внесення мiнеральніх добрив (технолопчного матерiалами) - електронна карта (картограма реал1зашя).

    Розглянемо зусилля, ЯК-1 дшть у стержнях шформацшно-техшчно! системи локального оперативного моніторингу варiабельностi агробiологiчного стану ґрунтового середовища та !! дінамiчну модель для з'ясування оптимальних мехашко-конструктивних параметрiв системи та дінамiчніх характеристик агробюлопчного стану сiльськогосподарських угiдь.

    Задаси наступнi Параметри пiдвiскі (рис. 3):

    a, a, a, a, a, a, a, a - конструктиву лiнiйніх розмiрiв;

    a, P, Д, P2, P3, у - куті розмiщення вiдповiдно робочих елеменпв;

    NTl, Nnl, Nt2, Nn2, N

    T3 'Nn3, N1R iN 2r - сили реакцi! опор;

    F, F, F, F4, F5 - реакцп опор у виглядi статичних сил (у рамних елементах конструкцп);

    Fnp - одна пружньою сила.

    Fid _ c -А1, (1)

    = K '- N i \

    тертого ^ 1 1R f _ Ф (2)

    тертого 2 + 2 2r V '

    де А / - деформашя (розтяг / стіск) первiсно! Довжина a •

    У кожнiй точцi Обертаном З й D колю дшть сили тертим кочення:

    F _ k (R) -N.

    "LR Г _ k. N

    тертого _2 2 2r

    де k (R), k2) - коефiцiенті тертим кочення, яш е функцiю (R й r), ввдповщно.

    У точках O, O, O закрiплення рам конструкци дiють сили реакцi! опор: нормальна й потеншальна.

    Oi: (Nin, Nir); O2: (N2n, N2.); O3: N, N3,):

    .....................ТИПОВИЙ Малюнок .;

    у _ а - 90 ° F _ N2r -cos У; F6 _ F5 - cos (l800 - а) _ -F5 - cos а

    ; (3)

    Отже,

    F _ N2r - cos (a - 90 °) _ N2r - cos (a - 90 °) _ N2r - sin a;

    / Ч N F _ F - (- l) - cos a _ -N2r - sin a - cos a _--- - sin 2a.

    2 (4)

    Мал. 3. розрахунково схема шдвккі та розмщення робочих електродiв шформацшно-техшчноТ системи локального оперативного мошторінгу варiабельностi агробшлопчного стану ґрунтового

    середовища сшьськогосподарськіх упдь

    де

    = N2г • ВТА; = -

    N

    ^ • Бт2а ^ = з-А ^;

    Для введення КУПВ (рис. 3) Д й Д маемо:

    а1 + а2 • а3 • а - сов Д = А2 + А2 - 2 • а4 • А2 - сов Д;

    Л

    п

    А2П + - А32 + 2 • а3 • а • сов Д

    2 ^^

    = Сов Д; про Д = агссов ( -

    А2 + А2 - а3 - ц + 2а3 * а * сов Д

    2 ^^ ^

    А2 + А2 - 2 • А2 • А6 • сов Д = А7; про 2 • А2 • А6 • сов Д = А2 + аб - А7;

    2.22 2, 2 2 Л

    а., + а 2 - а 2 а., + а, - А7

    совД2 = -6-Чо Д2 = агссов -6-7

    2 • А2 • аб ^ 2 а2 + аб У

    Кут Д (рис. 4) знаходімо зi спiввiдношення:

    Дз = 180 ° -Д -Д

    (5)

    (6)

    PiBHOBara системи сил вздовж bici OX:

    Рруш - - - N "1 - N" 2 - N "3 + F + F5 • sm у + F • sin p + F2 • sin Д + з • M • sin Д = 0

    (8)

    PiBHOBara системи сил вздовж bici OY: - M • g + F + N1R + N2r + F • cosy- F4 + F3 • cos P + F • cos Д - з • А / • cos P3 + Nrl + Nr2 + Nr3 = 0;

    (9)

    де M - маса шформацшно-техшчно! системи локального оперативного моніторингу aгробiологiчного стану сшьськогосподарськіх угiдь.

    Вважаемо сили NH й Nr заданими (нормованімі). тодi:

    N + N + N = N •

    N "1 + n" 2 + n "3 n"; (10)

    Nrt + N, 2 + N ^ 3 = Nr;

    Невiдоміх функцiй Чотири F, F, F, F |, як залежаний вiд геометричність фaкторiв зaдaчi (куті, лшшш вiдстaнi), вiд пружньою! сили з • А / ї ВВД Nln, Nr, M • g, Рруш. Отже, запісуемо рiвняння для F, F, F > F |

    jF • sin Д + F • sin P = -Ррш + Fmepmn + Fmepm? l2 + N "- F6 - F • sin Г - з • А / • sin A3; С11) IF + F • cos P + F • cos P - F = M • g - Nli; - N2r - F • cos у + с • А / • cos Д - N (12) Дaлi вважатімемо (Nr,}, i = (1,4), тому в (11) й (12) ними нехтуемо.

    Остаточно маемо:

    jF • sin Д + F3 • sin P = + Fmepmn1 + Fmepmi2 - F6 - F5 • sin У - C • А / • sin Д3;

    IF + F • cos Д + F • cos P - F = M • g - Nli; - N2r - F • cos у + с • А / • cos Д; Ще два рiвняння рiвновaгі візначімо для Обертаном вздовж bici через точку С1 та вздовж bici через точку Д.

    Piвновaгa при обертанш вокруг точки С:

    0 (судячі з обраних нaпрямiв сил). М F • а5 • sin (P2 + Д) + F • (a + a) • sin (180 ° -p) + F • a • sinP + F • плечер ^ +

    + FnP • a6 • sin P3F • плечеF + N2r • плечі ^

    (14)

    (15)

    Осшлькі Даних умов зaдaчi бракуючи, тому членами, что пiдкресленi нехтуемо. Отже, у результат маемо:

    F • а5 • sin (p + Д) + F • (а + а) • sin (180 ° Д) + F • а • sinP + F • а • sin Д = 0. або:

    F2 • а5 • sin (p2 + P3) + F3 ^ (а5 + а4) • sin Д + F4 • а1 • sin Д + с • А / • А6 • sin Д3 = 0 (16) У подалі вважаемо F ~ Nli; |

    Остаточно, для сил F, F, F маемо три Наступний рiвняння:

    F • sin Д1 + F3 • sin P = + Fmepmi1 + Fmepmi2 - F6 - F5 • sin У - з • А / • sin Д3 •

    F • cos Д + F • cos P - F = M • g - 2 • Nli; - N2r - F • cos у + с • А? • cos Д; (17) F • а • sin (p + Д) + F • (а + a \) • sinP + F • а • sinP = -с • А / • а • sinД.

    Подам систему (17) у Наступний відг

    F • ай + F • А12 + F • а13 = в1;

    F • а21 + F • а22 + F • А23 = В2; (19)

    F • а31 + F • А32 + F • А33 В3;

    де:

    ап = sin Д; А12 = sin Д; а13 = 0; а21 = cos Д; а22 = cos Д; А23 = -1;

    а31 = а5 • sin Д2 + Д3); А32 = (а5 + а4) • sin Д; А33 = а • sin Д.

    (20)

    В1 = -Рруш + F, »pm * 1 + Ршершя2 - F6 - F5 • sin 7 - c • M • sin Д

    В2 = M • g - 2-Nuj -N2r - F • cos у + c • Ml • cos Д; (21)

    В = -c • Ml • А6 • sin Д.

    Осшлькі сил реакцш опору основи (грунту) N1J; з N2r вважаемо вщомімі (нормованімі), тод1 для знаходження (F2, F3, F4) сл1д знаті геометрічш параметри завдання Груш, Вагу системи - М, г коефщенті тертим кочення кол1с по грунту у залежносп в1д рад1уса), а такоже силу жорсткосп пружини -c • М.

    Сили F, F, F з системи (19) візначаемо за правилом Крамера, а Кожний з візначнік1в, наведення нижчих, з розм1ршстю dim [3 * 3] розкріваемо за правилом трікутнішв Саррюс.

    маемо:

    де:

    F = F • F = MF ±

    F = М 'F = А

    F == MF4

    А

    (22)

    А11 А12 а13 В1 А12 а13 АІ Bi а13 АІ А12 Bi

    M = а21 а22 А23 * 0; MF2 = В2 а22 А23; щ = а21 В 2 А23; mfa = а21 а22 В2

    а31 А32 А33 В3 А32 А33 а31 В3 А33 а31 А32 В3 (23)

    Знаючи сили F2, F3, F4 за формулами (19), (20), (21), (22) та (24), що вводяться, крітерш оптімальносп функцюнування дано! конструкцій

    (F2 + F32 + F42 min. (24) Bti сили F2, F ,, F4 залежався в1д c • Ml. Обираючи цею Показник в питань комерційної торгівлі межах:

    min (c • Ml) < (C • Ml)<max Ml), (25)

    допуск допуск

    знаходімо ri значення его (Ml - можна Задати), тод1 знаходімо С, за якіх віконуеться крітерш (11).

    Висновки

    Предложено математична модель для визначення робочих параметр1в та режім1в функцiонуванія шформацшно-техшчно! системи локального оперативного моніторингу вар1абельносп агробюлопчного стану ґрунтового середовища сшьськогосподарськіх упдь перелогових в1д мехашко-конструктивних параметр1в та типу шдв1скі 11 робочих електрод1в, что дозволити тдвіщіті продуктівшсть та ефектівшсть моніторингу стану сшьськогосподарськіх упдь Шляхом Безперервна! реестрацп змші щшьносп Струму на робочих електродів пристрою, яш розм1щуються Попереду рухомого транспортного средства.

    Список вікорістаноТ лггературі:

    1. Hertz A. Chad and John D. Hibbard. "A Preliminary Assessment of the Economics of Variable Rate Technology for Applying Phosphorus and Potassium in Corn Production," Farm Economics iss. 14, Department of Agricultural Economics, University of Illinois, Champaign-Urbana. - 1993. - P. 218-231.

    2. B.B. Медведєв. Неоднорідність грунтів і точне землеробство. Частина I. Введення в проблему. Харків Вид. «Вид 13 друкарня», 2007, 296 с.

    3. Іванов Ю.П., Синяков А.Н., Філатов І.В. Комплексирование інформаційно-вимірювальних пристроїв ЛА. 1984.-207 з.

    4. http://druzhba-nova.com/ru/index.html.

    5. http://kbo-agro.com.ua.

    6. www.geonics.com.

    7. http://www.veristech.com.

    8. Патент № 66982 ВВД 25.01.2012р., Бюл. № 2, МПК B62D 01/00.

    9. Улезько А.В. Інформаційне забезпечення адаптивного управління в аграрних формуваннях О.В.. Улезько, Я.І. Денисов, А.А. Тютюников. - Воронеж: изд-во «Витоки», 2008. - 106 с.

    10. Адамчук В.В., Мойсеєнко В.К., Кравчук В.1., Войтюк Д.Г. Техшка для землеробства майбутнього. / В зб .: Мехашзащя та електріфжащя сшьського господарства. - Глеваха: ННЦ "1МЕСГ". - 2002. - Віп..86. - С. 20-32.

    11. Сучасш тенденцп розвитку конструкцш сшьськогосподарсько! техшкі / За ред. В 1. Кравчука, М.1.Гріцішіна, С.М.Коваля. - К .: Аграрна наука, 2004. - 398 с.

    12. Ормаджі К.С. Контроль якості польових робіт. М .: Росагропромиздат. - 1991. - 191с.

    13. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелідзе Р.В., Міщенко Е.Ф. Математична теорія оптимальних процесів. М .: «Наука», 1983, - 392 с.

    14. Бурачек В.Г., Железняк О.О., Зацерковний В.1. Геошформацшній аналiз просторова Даних: монографiя. . - №жін: ТОВ "Видавництво" Аспект-Полiграф ", 2011. - 440С.

    15. Масло 1.П., Мироненко В.Г. Автоматизована система локально-дозованого Внесення добрив i хiмiчніх засобiв захисту рослин. УААН: Розробки-виробництву. К .: Аграрна наука, 1999. -С.348-349.

    16. Броварець О.О. Математічш моделi для визначення площi контактiв робочих електродiв техшчно! системи оперативного монiторінгу варiабельностi агробюлопчного стану ґрунтового середовища сiльськогосподарських упдь / Броварець О.О. // Вюнік Нацiональна технiчний унiверситету «ХП1». Серiя: «Мехашко-технолопчш системи та комплекси». - 2017. - №19 (1241) 2017. - с. 94 -102.


    Ключові слова: інформаційно-технічна система / оперативний моніторинг / грунт / Проби / варіабельність / величина. / information and technical system / operational monitoring / soil / samples / variability / magnitude.

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити