Математическая модель групповой автопоилки по обоснованию безопасного обслуживания животных

УДК 636.084

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГРУППОВОЙ АВТОПОИЛКИ

ПО ОБОСНОВАНИЮ БЕЗОПАСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЖИВОТНЫХ

© 2014 г. Е.А. Таран, И.В. Орищенко

Представлена математическая модель групповой автопоилки по обоснованию безопасного обслуживания животных. Алгоритм длительности и интенсивности потребления воды животными позволил обосновать геометрические параметры групповой автопоилки.

Ключевые слова: групповая автопоилка, математическая модель, длительность потребления воды, интенсивность отбора воды, зона потребления.

Mathematical model of the group auto-drinking bowl for safe maintenance of animals is substantiated. The algorithm of duration and intensity of water consumption by animals is submitted.

Key words: group auto-drinking bowl, mathematical model, duration of water consumption, intensity of water consumption, consumption zone.

В основу моделирования процесса автопоения положены следующие допущения [1, 2, 3]:

- потребление воды из групповой автопоилки начинается от определенного момента, относительно которого отсчитываются все последующие события;

- животное, находящееся в зоне фронта поения, считается готовым к обслуживанию;

- животное, поступающее к групповой автопоилке, направляется в очередь;

- животные с большой степенью агрессивности имеют преимущество в обслуживании;

- животное считается полностью обслуженным, если оно полностью использует время потребления воды;

- животное считается необслуженным, если оно, находясь в очереди больше заданного времени, покидает ее.

Для описания процесса потребления воды животными составим алгоритм. Блок-схема (рисунок 1) отражает последовательность действий животного в процессе потребления воды и состояния групповой автопоилки как обслуживающей системы. Она состоит из блока ввода исходной информации, моделирования случайных чисел для подхода очередного временного интервала поступления животного и длительности его обслуживания, автоматических блоков для вычисления характеристик обслуживания животных и текущих параметров автопоилки, а также логических блоков достоверности события [4, 5, 6].

Для осуществления процесса моделирования безопасного обслуживания зададим следующие параметры:

РМ - продолжительность моделирования;

М - число обслуживаемых животных;

Мц - число моделируемых суток; - интервал времени между подходами животного, с;

Т - длительность разового потребления воды животными, с;

I - интенсивность отбора воды животными, л/с;

ТМ - текущее время моделирования, с;

ТО1 - временные моменты поступления животного на обслуживание или его окончание;

Mi - число подходов животных на обслуживание;

Qi - текущее значение потребления воды животными, л;

А - возникновение очереди в зоне потребления воды животными.

В зависимости от характера поведения животных определяются параметры поильной чаши, а также положения, занимаемые животными относительно групповой автопоилки. При этом необходимо учитывать агрессивность поступающих животных, обслуживаемых и находящихся в очереди, а животные с меньшей агрессивностью направляются повторно в очередь [7, 8].

Предложенная математическая модель процесса, учитывающая последовательность, интенсивность и длительность потребления воды животными, позволила обосновать геометрические параметры групповой автопоилки [9, 10].

В указанной блок-схеме рассматриваем последовательность потребления воды двумя животными. В блоке 7 происходит ввод данных продолжительности моделирования и числа обслуживания животных. В следующем блоке 8 задается количество часов интенсивного потребления воды из групповой автопоилки. Присвоение начальных значений производится в блоке 9, таких как Q1, М], ТО], Q2, М2, ТО2. В блоке 10 генерируется число А, которое может принимать два значения: А > 1 и А = 1. При А > 1 принимается подход двух животных, при А = 1 принимается подход одного животного. Если А = 1, то происходит генерация времени потребления воды в блоке 26 и в блоке 27 рассчитывается Q], М], ТО]. В блоке 28 рассчитывается текущее время моделирования. Далее в 19 блоке проверяется условие завершения моделирования, которое происходит при выполнении условия ТМ < РМ. При невыполнении условия ТМ < РМ происходит возвращение к генерации числа. Если случайное число А > 1, это означает, что к автопоилке подошло два животных, то для каждого из них в блоке 1 вычисляются (], т], (2, т2. Далее в блоках 2, 12, 22 происходит определение очередности подхода животного к автопоилке. В зависимости от результата условий расчет можно произвести по одной из веток, в каждой ветке определяется Q], М], ТО], Q2, М2, ТО2, ТМ, идет приращение времени моделирования.

Рисунок 1 - Блок-схема последовательности поступления, ожидания

и обслуживания животных

Далее в блоке 19 проверяется выполнение условия ТМ < РМ, при его выполнении в блоке 20 производится ввод результатов, в следующем блоке 21 проверяется условие N4ac< Ms. Если условие выполняется, процесс моделирования повторяется, при невыполнении - моделирование заканчивается.

Литература

1. Ферма с низкозатратной экологически чистой технологией производства молока: монография / Э.И. Липкович, А.М. Бон-даренко, И.Н. Краснов, А.М. Семенихин, А.И. Удовкин, Е.Б. Сафиулина, И.А. Дро-бот, А.Н. Глобин, А.А. Поцелуев, В.В. Ми-рошникова, А.Ю. Краснова. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. - 192 с.

2. Лыгин, А.А. Обоснование режимов работы и параметров групповых средств автопоения для КРС: диссертация кандидата технических наук / А.А. Лыгин. - Зерно-град, 2001. - 158 с.

3. Назаров, И.В. Режимы водопотреб-ления на фермах КРС и совершенствование технологических линий автопоения: диссертация кандидата технических наук / И.В. Назаров. - Зерноград: АЧГАА, 1997. - 200 с.

4. Никоноров, П.Н. Зоотехническая оценка системы содержания, автопоения и вентиляции при промышленной технологии

в скотоводстве / П.Н. Никоноров // Профилактика болезней сельскохозяйственных животных. - Новосибирск, 1986. - С. 53-57.

5. Безопасность и экология технологических процессов: материалы Всероссийской научно-практической конференции. -п. Персиановский, 2010.

6. Данилов-Данильян, В.И. Потребление воды: экологические, экономические и политические аспекты / В.И. Данилов-Данильян, К.С. Лосев. - Москва: Наука, 2006. - 218 с.

7. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. - Москва: Мин-сельхозпром России, 2000. - 220 с.

8. Орищенко, И.В. Конструктивные элементы групповой автопоилки, влияющие на скорость термосифонной циркуляции воды / Е.А. Таран, И.В. Орищенко // Вестник аграрной науки Дона. - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА. - 2011. - № 4 (16). - С. 49-54.

9. Орищенко, И.В. Опасные и вредные факторы при обслуживании средств автопоения для крупного и мелкого рогатого скота / И.В. Орищенко, Е.А. Таран // Безопасность и экология технологических процессов С. 91-94.

10. Bordet, M.A. Abreuvoir automatigue - Brevet D'invention №1, 240, 462. - 1960.

Сведения об авторах

Таран Елена Александровна - канд. техн. наук, доцент кафедры «Безопасность технологических процессов и производств», Азово-Черноморский инженерный институт ДГАУ в г. Зернограде.

Орищенко Ирина Викторовна - канд. техн. наук, ассистент кафедры «Безопасность технологических процессов и производств», Азово-Черноморский инженерный институт ДГАУ в г. Зернограде. Тел.: 8-908-178-70-37, 8-909-442-02-66.

Information about the authors

Taran Elena Alexandrovna - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the Safety of technological processes and productions department, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEE HPE "Don State Agrarian University" in Zernograd.

Orishchenko Irina Victorovna - post-graduate student of the Safety of technological processes and productions department, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEE HPE "Don State Agrarian University" in Zernograd. Phone: 8-908-178-70-37, 8-909-442-02-66.