AGRIS - 

2019

Lobachevskij, Ya.P. | Lonin, S.E. | Alekseev, I.S. | Goncharov, N.T. | Afonina, I.I. | Il'chenko, E.N., Federal Research Agro-engineering Center VIM, Moscow

Automation of agricultural machinery is aimed at solving specific practical tasks: control and maintenance of the technological process quality, increasing labor productivity as well as crop yields. The method of "precision farming" is economically expedient, since it is a direct saving of technological material, as well as it helps reducing the negative impact on the environment and farm produce. The research purpose is to review and analyze the main aspects required to develop the algorithms and software for motion control systems for a robotic tillage unit. To implement process control, it is necessary to control the direction of travel along a specified path, change the speed of movement depending on the engine load, switching the transmission gears. Physical-and-mechanical characteristics of the unit are rather heterogeneous and depend on weather conditions. Therefore, the algorithm for controlling the power of the robotic mobile unit must take into account, as much as possible, variations in the external effects of drawbar properties and the motion resistance, as a random factor. The authors have developed an imitation model representing the movement of a robotic unit. For the simulation, use has been made of a cyclic trajectory of the unit movement, consisting of two types of sections: the rectilinear ones reflecting the soil tillage pattern, and the turn areas where the unit makes a turn along a curvilinear trajectory around a certain center. The implementation of robotic technologies in agricultural production result in increased technical, technological, production and economic indicators of agricultural units in field work, increased labor productivity, reduced time required for fieldworks, more rational use of bioenergy resources, increased yields of agricultural crops and reduced environmental impacts. | Автоматизация с.-х. техники призвана решать конкретные практические задачи: контроль и поддержание качества выполнения технологического процесса, повышение производительности труда, увеличение урожайности с.-х. культур. Метод "точного земледелия" экономически целесообразен, так как способствует экономии технологического материала, снижению отрицательного воздействия на окружающую среду и производимую продукцию. Цель исследования - рассмотреть и проанализировать основные аспекты, необходимые при разработке алгоритмов и программного обеспечения систем управления движением роботизированного агрегата для пахотных работ. Управление технологическим процессом включает руководство движением по заданной траектории, возможность изменения скорости движения в зависимости от загрузки двигателя, переключая передачу в трансмиссии. Физико-механические свойства агрегата существенно отличаются неоднородностью и зависят от погодных условий; алгоритм управления роботизированным мобильным агрегатом должен в максимальной степени учитывать вариации внешних воздействий сцепных свойств и сопротивлений движению в статусе случайных величин. Разработали имитационную модель, представляющую движение роботизированного агрегата. Выбрали цикличную траекторию перемещения агрегата, состоящую из двух видов участков: прямолинейных, на которых происходит обработка почвы, и участков разворота, где агрегат совершает разворот по криволинейной траектории вокруг некоторого центра. Внедрение роботизированных технологий в земледелие повышает технические, технологические, производственно-экономические показатели с.-х. агрегатов при проведении полевых работ, увеличивает производительность труда, сокращает сроки проведения работ, способствует рациональному использованию биоэнергетических ресурсов, повышает урожайность и снижает экологическую нагрузку на окружающую среду.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Ivanov, Yu.A. | Skorkin, V.K. | Gridnev, P.I. | Larkin, D.K., Federal Research Agro-engineering Center VIM. Institute of Livestock Mechanization, Moscow

Russia is one of the largest milk producing countries in the world (over 30.0 million tons per year), but in some parameters western countries predominate. In Russia, the cost of feed per 1 centner of products is higher by 1.3 times, labor and electricity consumption – by 2.5-3.5 times, cow milk production is by 1.6-2.2 times lower. The cause of low indexes lies in archaic technologies such as tie-up housing, a significant proportion of manual labor, low feed quality and skills of the staff. The implementation of modern livestock keeping technologies, automated machinery of a new generation, intelligent system of technological processes control will result in a leap forward in dairy farming by establishing smart farms. It results in significant increase in production efficiency. The smart farm control is carried out through a number of automated units. The human role is reduced to the general control and industrial complex management. The final part of this system is an automatic block intended for the analysis of company activities results and correcting of management decisions. Milk quality is also influenced by the somatic cells content, the current level of which reaches 18-29%. The laboratory created by the institute and the computer developed program allow to carry out more than 15-20 thousand of milk individual samples' analyses with evaluation of the main milk quality indicators and physiological condition of animals. The created system of smart dairy farms intelligent control with developed computer programs will reduce the cost of a cattle stall to 400,000 rubles, the cost of 1 kg of milk - to 20 rubles. At the same time, the production profitability will be of 45-50%, the duration of cow economic use will increase up to 4-5 lactations. | Россия является одним из крупных мировых производителей молока (свыше 30,0 млн. т в год), но уступает по некоторым показателям ряду западных стран. Так, затраты кормов на 1 ц продукции выше в 1,3 раза, трудозатраты и расход электроэнергии - в 2,5-3,5 раза, продуктивность коров ниже в 1,6-2,2 раза. Низкие показатели получаются из-за применения устаревших технологий: привязного содержания коров, значительного удельного веса ручного труда, низкого качества кормов и квалификации обслуживающего персонала. Внедрение современных технологий содержания скота, автоматизированной техники нового поколения, интеллектуальной системы управления технологическими процессами позволит осуществить прорыв в молочном скотоводстве путем создания умных ферм. Это должно существенно повысить эффективность производства. Управление работой умной фермы осуществляется через ряд автоматизированных блоков. При этом роль человека сводится к общему контролю и управлению работой производственного комплекса. Завершающим данной системы является автоматический блок анализа результатов деятельности предприятия и корректировки управленческих решений. На качество молока также оказывает большое влияние содержание соматических клеток, уровень которых достигает 18-29%. Созданная институтом лаборатория и разработанная компьютерная программа позволяют проводить более 15-20 тыс. анализов индивидуальных проб молока с определением основных показателей качества молока и физиологического состояния животных. Созданная система интеллектуального управления умных молочных ферм с разработанными компьютерными программами позволит снизить стоимость скотоместа до 400 тыс. рублей, себестоимость 1 кг молока до 20 рублей. При этом рентабельность производства составит 45-50%, хозяйственное использование коров – до 4-5 лактаций.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Ovchinnikov, A.S., Volgograd State Agrarian Univ.

The aim of the research is to create a conceptual skeleton of irrigation monitoring and control (IC) systems developed at the new technical and technological level, with mostly automatic implementation of the control function, using intelligent algorithms and "big data" technologies. As a methodological basis of research, the theory of the staged development of technology and technologies has been adopted, in a form adapted for solving actual problems of land reclamation. The new functional model of irrigation systems of the new generation determines the place and requirements for the created irrigation monitoring and IC complexes. A conceptual and constructive structure of the IC system has been proposed, which makes it possible to establish the most common links and characteristics of the main structural complexes. The analysis was carried out and a functionally oriented scheme of control actions was developed, the implementation of which is potentially possible on the basis of monitoring indicators of the state of agrocenosis and the operation of irrigation equipment in real time. A hierarchical model of the system organization of the management function, suggesting a consistent coverage of the integrated functional modules of the irrigation system, as a conceptual strategy for the development of the technical-technological complex of IC is proposed. At the lowest level, the management of the elements of the technical system, carrying out the technological function directly within the boundaries of irrigated arrays, is carried out. The highest hierarchical level involves the organization of integrated management of all structural and functional elements of the irrigation system according to a single algorithm. Variants of the systemic organization of the information and analytical module of the irrigation monitoring and IC complex have been developed. Evaluation of options on the basis of a set of criteria allows one to give preference to multi-user server schemes as the most flexible in terms of the development and practical development of the latest computational algorithms of intelligent automated control. | Целью исследований - создание концептуального скелета разрабатываемых на новом технико-технологическом уровне систем мониторинга и управления орошением (УО), с преимущественно автоматической реализацией функции управления, использованием интеллектуальных алгоритмов и технологий "больших данных". В качестве методологической основы исследований принята теория стадийного развития техники и технологий, в адаптированной для решения актуальных задач мелиорации форме. Укрупненная функциональная модель оросительных систем нового поколения определяет место и требования к создаваемым комплексам мониторинга и УО. Предложена концептуально-конструктивная структура системы УО, которая позволяет установить самые общие связи и характеристики основных структурных комплексов. Выполнен анализ и разработана функционально ориентированная схема управляющих воздействий, реализация которых потенциально возможна на основе мониторинга показателей состояния агроценоза и работы оросительной техники в режиме реального времени. Предложена иерархическая модель системной организация функции управления, предполагающей последовательный охват укрупненных функциональных модулей оросительной системы как концептуальной стратегии развития технико-технологического комплекса УО. На низшем уровне осуществляется управление элементами технической системы, осуществляющими технологическую функцию непосредственно в границах орошаемых массивов. Высший иерархический уровень предполагает организацию комплексного управления всеми структурно-функциональными элементами оросительной системы по единому алгоритму. Разработаны варианты системной организации информационно-аналитического модуля комплекса мониторинга и УО. Оценка вариантов по совокупности критериев позволяет отдать предпочтение многопользовательским серверным схемам как наиболее гибким в плане развития и практического освоения новейших вычислительных алгоритмов интеллектуального автоматизированного управления.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Brazhnichenko, D.V. | Gajduk, V.I. | Glushchenko, O.S. | Kalitko, S.A., Kuban State Agrarian Univ., Krasnodar

The objects of innovation management in the AIC are organizations, institutions and enterprises of the AIC, and the subjects are the AIC managerial bodies. Three is a control algorithm for innovative activity (IA): to define objectives; to define managerial factors influenced by managerial authority; to select method of affecting them. The AIC innovative potential depends on some factors (material resources, labor power, production, science, institutions, infrastructure, finances, and consumers). The results of IA of the Krasnodar Territory have been analyzed according to the 2013-2018 data. The infrastructure of support to innovative activity in the Territory is represented by 40 organizations. The success rate of introduction innovations depends on a method for financing investments. Nor all enterprises are able to fulfill the conditions of receiving required investments. To increase the efficiency of state support to the AIC, it is proposed to develop the leasing activity, to create conditions to reduce risks in the AIC, to improve the use of financial tools. Reducing the number of administrative barriers will result in the growing interest of investors in realizing innovative projects. To improve the IA management in the AIC, it is necessary to rationally combine the state financing of agrarian science and developing IA in agrarian business. Improving the mechanism for managing the IA in the AIC will contribute to achieving the goal for the industry - ensuring the food security of the country and the domestic food market. The formation of mechanisms for managing the IA of agricultural enterprises in modern conditions based on the introduction of innovative developments will allow achieving competitive advantages; it will increase the level of intensification of production and processing of agricultural products, and maximize profits in all sectors of the agricultural complex. | Объектами управления инновациями в АПК являются организации, учреждения и предприятия АПК, а субъектами выступают органы управления АПК. Существует алгоритм управления инновационной деятельностью (ИД): определение целей; определение управленческих факторов, на которые влияет руководство; отбор методов воздействия на них. Инновационный потенциал АПК зависит от ряда факторов (материальные ресурсы, рабочая сила, производство, наука, учреждения, инфраструктура, финансы, потребители). Проанализированы результаты ИД в АПК Краснодарского края по данным за 2013-2018 гг. Инфраструктура поддержки инновационной деятельности в крае представлена 40 организациями. Успешность внедрения инноваций зависит от метода финансирования инвестиций. Не все предприятия в состоянии выполнить условия получения необходимых инвестиций. Для повышения эффективности государственной поддержки АПК предложено развивать лизинговую деятельность, создать условия для снижения рисков в АПК, совершенствовать использование финансовых инструментов. Снижение числа административных барьеров повлечет за собой рост заинтересованности инвесторов в реализации инновационных проектов. Для совершенствования управления ИД в АПК необходимо рационально сочетать государственное финансирование аграрной науки и развитие ИД в аграрном предпринимательстве. Совершенствование механизма управления ИД в АПК будет способствовать достижению поставленной для отрасли цели – обеспечению продовольственной безопасности страны и внутреннего рынка продовольствием. Формирование механизмов управления ИД предприятий АПК в современных условиях на основе внедрения инновационных разработок позволит достичь конкурентных преимуществ, обеспечит повышение уровня интенсификации производства и переработки продукции сельского хозяйства, максимизации прибыли во всех отраслях АПК.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Yurchenko, I.F., The A.N. Kostyakov All-Russia Research and Development Inst. of Hydraulic Engineering and Land Reclamation. Moscow

The aim of the study was to describe the process of formation and technical level of applied digital control systems on technological processes to form reclamation mode within agroecosystems, as well as to consider areas of improvement. Research materials-normative-legal and normative – methodical documents, scientific-theoretical and organizational - production sources, the results of practical experience, as well as the results of research works belong to FGBSI "All-Russian Kostyakov Hydraulic Engineering and Land Reclamation Research Institute". Efficiency estimation of the stages of the management improvement in the of production processes prior to the coming era of digitalization on the reclamation sector of agriculture: automation, electronization and informatization of production processes are given. The possibility of using the practical technologies of precision regulation of the reclamation mode within the agroecosystems as an effective tool of solving the problem to achieve the indicators of the world level in the domestic crop production is shown. Proposals for the construction of software and technical digital systems for precision regulation of the reclamation conditions in the agroecosystems are based on an innovative simulation concept that takes into account the energy exchange between natural and technological systems as well as energy requirements for the reclamation activities. The promising direction of the further digitalization for the ameliorative mode control in the agroecosystems, orientation to the technologies of the Internet things in agriculture (AIoT) are found out. In accordance of the acting program of digital economy this technology must get a priority development in agriculture. | Цель работы – охарактеризовать процесс становления и технический уровень применяемых цифровых систем управления технологическими процессами формирования мелиоративного режима агроэкосистем и рассмотреть перспективные направления их совершенствования. Материалы исследования - нормативно-правовые и нормативно-методические документы, научно-теоретические и организационно-производственные источники, итоги практического опыта, а также результаты научно- исследовательских работ ФГБНУ "ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова". Представлена оценка действенности этапов совершенствования управления производственными процессами, предшествовавшими наступающей эре цифровизации мелиоративного сектора экономики АПК: автоматизации, электронизации и информатизации производственных процессов и производства. Показана возможность и целесообразность использования практикующихся технологий прецизионного регулирования мелиоративного режима агроэкосистем как эффективного инструментария решения задачи по достижению отечественным растениеводством показателей мирового уровня. Предложения по созданию программно-технических цифровых систем прецизионного регулирования мелиоративной ситуации агроэкосистем базируются на инновационной концепции моделирования, учитывающей энергообмен природной и технической систем с окружающей средой и формирующей критерий энергетической оценки мелиоративной деятельности. Установлено перспективное направление дальнейшей цифровизации управления мелиоративным режимом агроэкосистем: ориентация на технологии Интернет вещей в сельском хозяйстве (AIoT). В соответствии с действующей Программой цифровой экономики эта технология должна получить приоритетное развитие в сельском хозяйстве.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Yurchenko, I.F., The A.N. Kostyakov All-Russia Research and Development Inst. of Hydraulic Engineering and Land Reclamation, Moscow

Agricultural reclamation is one of the fundamental sectors of the domestic economy, using the most important natural resources, land and water, as an object and means of production. This determines the high "price" of managerial influences in regulating irrigation water use. The effective regulation of water distribution in irrigation complexes is stipulated with equipping the dispatching service of using irrigation facilities with digital decision-making information support systems. The purpose of the study is to increase the efficiency of the implementation of water use tasks, providing the conditions for a reliable, equal, unbiased distribution of water resources on irrigation systems that guarantee consistency and uniformity of water supply while minimizing water losses. A computer digital system has been developed for solving analytical and analytical problems of water use regulation. The main functions of the digital system are the multi-criteria assessment of the service life of the facilities of the irrigation complex in terms of ensuring the effectiveness of water use; implementation of the forecast of development of events due to control actions, and the formation of the most rational option of water distribution. Digital technology software is distinguished by the possibility of integration into irrigation systems of different location and conditions of use. Uniform and equitable water distribution in the contours of the inter-farm irrigation system is implemented by daily water supply planning, which guarantees a reduction in irrigation water losses and improved water use discipline. The pilot production testing of digital technology at the facilities of the North Caucasus Federal District ensured an increase in the water use efficiency from 10 to 15%; automation level – by 20% and labor productivity – by 30%. The damage from possible emergencies amounted has been prevented in the amount of about 29 billion rub. | Сельскохозяйственная мелиорация относится к числу основополагающих секторов отечественной экономики, использующих в качестве и объекта, и средства производства важнейшие природные ресурсы – землю и воду. Это определяет высокую "цену" управленческих воздействий при регулировании водопользования на орошении. Эффективное регулирование водораспределения на ирригационных комплексах обусловлено оснащением диспетчерской службы использования объектов ирригации цифровыми системами информационной поддержки принятия решения. Цель исследования – повышение эффективности реализации задач водопользования, обеспечивающих условия для надежного, паритетного, непредвзятого распределения водных ресурсов на системах ирригации, гарантирующего постоянство и равномерность водоподачи при минимизации потерь воды. Разработана компьютерная цифровая система для решения расчетно-аналитических задач регулирования водопользования. Основные функции цифровой системы – многокритериальная оценка ресурса работоспособности сооружений ирригационного комплекса в части обеспечения действенности водопользования; осуществление прогноза развития событий, обусловленных управляющими воздействиями, и формирование максимально рационального варианта водораспределения. Программное обеспечение цифровой технологии отличает возможность интеграции на разнящиеся по территориальному расположению и условиям использования ирригационные системы. Равномерное и справедливое водораспределение в контурах межхозяйственной ирригационной системы реализуется суточным планированием водоподачи, гарантирующим сокращение потерь поливной воды и повышение дисциплины водопользования. Опытно-производственная апробация технологии на объектах Северо-Кавказского Федерального округа обеспечила повышение коэффициента полезного использования воды на 10…15%; уровня автоматизации − на 20% и производительности труда − на 30%. Предотвращен ущерб от возможных аварийных ситуаций на сумму порядка 29 млрд р.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation