Способ компьютерного контроля состояния сельскохозяйственной продукции и компьютерная система для его осуществления
METHOD FOR COMPUTER MONITORING OF AGRICULTURAL PRODUCTS CONDITION AND COMPUTER SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Предлагаемые способ и система относятся к производству, упаковке и хранению сельскохозяйственной продукции и пищевых веществ с ограничениями по сроку и условиям хранения, а именно к методам и средствам для индикации состояния сельскохозяйственной продукции или пищевых веществ.
Известны способы и устройства контроля состояния сельскохозяйственной продукции и пищевых веществ (авт. свид. СССР №№508700, 723471, 781638, 991275, 1000806, 1437764, 1508114, 1686322, 1769010, 1818560, 1838250; патенты РФ №№2030739, 2058020, 2100805, 2244908, 2273017, 2311623; патенты США №№4387601, 4395915, 4551781, 6003378; патенты Франции №№2033488, 2213879; патенты Японии №50-9.190; патент ЕР №282428; Кричевский Б.С. и др. Теория и практика экспрессного контроля твердых и жидких материалов. М.: Энергия, 1980, с. 84; Како Н., Яманэ Я. Датчики и микро ЭВМ. Л. Атомэнергоиздат, 1986).
Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ контроля состояния сельскохозяйственных и пищевых веществ или лекарственного препарата и устройство для его осуществления» (патент РФ №2100805, G01N 33/02, 1996), которые и выбраны в качестве прототипов.
Известные технические решения включают нанесение на упаковку или тару сельскохозяйственной продукции средства контроля воздействующих на нее факторов, по изменению состояний которого судят о состоянии контролируемой сельскохозяйственной продукции. При этом из числа контролируемых факторов выбирают наиболее неблагоприятный для данной продукции фактор. При текущем контроле параметров факторов, в случае нахождения наиболее неблагоприятного фактора в заданных граничных значениях, осуществляют изменение текущего состояния индикаторного средства, а при превышении заданным числом контролируемых параметров наиболее неблагоприятного фактора заданных граничных значений осуществляют блокировку части упомянутого средства контроля, соответствующую упомянутому неблагоприятному фактору с одновременным переключением части индикаторного средства в режим постоянной индикации.
В известных технических решениях заранее определяются несколько контролируемых факторов, например, температура, влажность и т.д., при изменении указанных факторов регистрируют изменение состояния индикаторного средства, например, изменение цветового режима меток, по которым определяют текущее состояние сельскохозяйственной продукции. В данном случае имеется возможность контролировать несколько текущих параметров, но контролируется только либо необратимое изменение состояния индикаторного средства, либо его текущее состояние, что в ряде случаев не является достаточно информативным, оперативным и не позволяет с достоверностью определить состояние сельскохозяйственной продукции в процессе воздействия на нее внешней среды. Эти обстоятельства снижают эффективность способа и системы дистанционного контроля состояния сельскохозяйственной продукции.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа и системы дистанционного контроля нескольких сельскохозяйственных продукций путем повышения оперативности, информативности и достоверности оценки контролируемых продуктов за счет использования компьютера.
Поставленная задача решается тем, что способ компьютерного контроля состояния сельскохозяйственной продукции, включающий, в соответствии с ближайшим аналогом, нанесение на упаковку или тару сельскохозяйственной продукции средства контроля воздействующих на нее факторов, по изменению состояния которого судят о состоянии контролируемой сельскохозяйственной продукции, при этом из числа контролируемых факторов выбирают наиболее неблагоприятный для данной продукции фактор и при текущем контроле параметров факторов в случае нахождения наиболее неблагоприятного фактора в заданных граничных значениях осуществляют изменение текущего состояния индикаторного средства, а при превышении заданным числом контролируемых параметров наиболее неблагоприятного фактора заданных граничных значений осуществляют блокировку части упомянутого средства контроля, соответствующую упомянутому неблагоприятному фактору с одновременным переключением части индикаторного средства в режим постоянной индикации, отличается от ближайшего аналога тем, что периодически опрашивают средства контроля, выполненные в виде соответствующих датчиков, установленных на упаковку или тару сельскохозяйственной продукции, преобразуют полученную с датчиков информацию и передают ее на пункт контроля, выполненный в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученной информации с заранее введенными в память компьютера фиксированными величинами, формируют условное изображение контролируемой сельскохозяйственной продукции, повторяющее ее упаковку или тару, размещают на нем в местах, соответствующих реальному расположению датчиков, цветные метки-индикаторы, обеспечивая постоянную связь упомянутых меток-индикаторов с датчиками, в качестве фиксированной величины для каждого датчика используют полученное путем предварительных расчетов предельно допустимое значение измеряемого параметра неблагоприятного фактора, а результаты опроса датчиков и сравнение последней принятой с них информации с заранее введенными в память компьютера фиксированными величинами отражают в реальном времени через цвет меток-индикаторов и его смену на условном изображении сельскохозяйственной продукции, по которому судят об исправности датчиков и состоянии сельскохозяйственной продукции, причем запоминают коды каждой упаковки или тары сельскохозяйственной продукции, при работе по запросу с пункта контроля подают код, соответствующий коду интересующей упаковки или тары сельскохозяйственной продукции, записанному в блоке памяти компьютера, по этому коду включают средства контроля только одной упаковки или тары сельскохозяйственной продукции, измеряют все ее параметры в соответствии с программой, и результат измерения после посылки управляющего кода передают по цифровой шине на пункт контроля, затем с пункта контроля посылают код другой упаковки или тары и всю процедуру повторяют, так поочередно опрашивают все наблюдаемые упаковки или тары сельскохозяйственной продукции.
Поставленная задача решается тем, что компьютерная система контроля состояния сельскохозяйственной продукции, включающая, в соответствии с ближайшим аналогом, средство контроля воздействующих на нее факторов и индикаторное средство, при этом средство контроля воздействующих на нее факторов выполнено в виде соответствующих датчиков этих факторов и по крайней мере одного датчика наиболее неблагоприятного фактора, которые подключены к коммутируемым входам коммутатора, выход которого посредством соответствующего формирователя сигнала подключен к входу блока преобразования, а упомянутый датчик наиболее неблагоприятного фактора связан или сообщен с блоком питания и/или с выходом блока преобразования, при этом индикаторное средство выполнено в виде блока световой и звуковой сигнализации, блока отображения информации и индикаторных меток, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена пунктом контроля, выполненным в виде компьютера с программным обеспечением, и средством связи блока преобразования с компьютером, в качестве которого использована цифровая линия связи и размещенное на входе компьютера устройство согласования сигналов, которое выполнено в виде конвертора, причем компьютер выполнен с возможностью одновременного со сменой цвета метки-индикатора вывода на экран дисплея дополнительных сведений о типе и исполнении упаковки или тары сельскохозяйственной продукции, на которой размещен соответствующей упомянутой метке-индикатору датчик, к компьютеру подключен блок световой и звуковой сигнализации.
На чертеже представлена структурная схема компьютерной системы контроля состояния сельскохозяйственной продукции, при работе которого реализуется заявляемый способ.
Компьютерная система контроля состояния сельскохозяйственной продукции включает средство контроля воздействующих на нее факторов, выполненное в виде соответствующих датчиков 1.1. - 1.m и датчиков 1.n - 1.p параметров наиболее неблагоприятного факторов. Число датчиков каждого вида может быть от одного до любого заданного числа единиц, причем численность датчиков зависит от точности контроля и числа контролируемых параметров каждого фактора, в качестве датчиков могут использоваться датчики освещенности, влажности, температуры, давления, электропроводности, различного вида полей и так далее. Если датчики 1.1. - 1.м являются постоянно действующими, то датчики 1.n - 1.p могут переходить под воздействием внешних воздействий в необратимое состояние, например, в другое агрегатное состояние или изменять свои физико-химические свойства необратимо с точки контролируемой функции. На чертеже введены следующие обозначения: 1.i (i=1, 2, р) и 1.j (j=1, 2, …k), где р - количество датчиков, k - количество упаковок, тар, хранилищ и т.п.
Все датчики 1.i (i=1, р) подключены к коммутируемым входом коммутатора 2.j (j=1, 2, k), выход которого через формирователь сигнала 3. J подключен ко входу блока преобразования 4.j, который выполнен на микрочипе и представляет собой стандартную микросборку, включающую, например, АЦП, блоки согласования и так далее. Индикаторное средство выполнено в виде блока 5 экстремальной световой и звуковой сигнализации, блока 6 отображения информации и индикаторных меток 7. Блок может быть выполнен в виде звукового сигнализатора или светодиода.
На экран дисплея 10 выведено условное изображение 6 контролируемой упаковки или тары сельскохозяйственной продукции с размещенными на ней цветными метками-индикаторами 7, соответствующим датчикам 1.l. - 1.m, 1.n - 1.p. работа датчиков, измерения которых находятся в допустимых пределах, отражаются зеленым цветом метки-индикатора 7. Нерабочее состояние датчика отражается желтым цветом. Для отражения показаний датчиков, превышающих предельно допустимые значения, предусмотрен красный цвет индикатора.
В память компьютера 9 заносят расчетные величины предельно допустимого воздействующего фактора для каждой контролируемой сельскохозяйственной продукции, на упаковке или таре которой устанавливаются датчики, а также сведения о типе сельскохозяйственной продукции, место ее расположения и другая необходимая при принятии решения информация.
Блоки 5-7 связаны через цифровую шину 11 с блоком 4 преобразования, который также может быть сообщен с коммутатором 2.j, причем указанная связь может быть как по управлению от коммутатора 2.j, так и по управлению от блока 4.j. Кроме того, датчики 1.n - 1.p связаны с блока питания 8.j или с соответствующим управляющим выходом блока 4.j. наряду с этим следует отметить, что блок 8.j питания может быть выполнен в виде электролитической ячейки, работоспособность которой зависит от внешних параметров, например, поступления влаги извне, изменения внешней или внутренней температуры относительно упаковки или тары сельскохозяйственной продукции. Таким образом блок 8.j (j=1, 2, …, k) может играть роль по крайней мере одного датчика наиболее неблагоприятного фактора и включаться в работу или останавливать работу микрочипа в зависимости от заданных внешних условий.
Компьютерная система контроля состояния сельскохозяйственной продукции работает следующим образом.
Параметры внешних относительно сельскохозяйственной продукции факторов измеряются датчиками 1.i (i=1, 2…, р) и через коммутатор 2.j и формирователь сигнала 3.j поступают в блок 4.j преобразования, а затем через цифровую шину 11 и конвертор 8 в компьютер 9. Конвертор 8 осуществляет преобразование сигналов к виду, пригодному для обработки в компьютере 9.
При работе по запросу с компьютера 9 подается код, соответствующий коду, записанному в его памяти. Поэтому включается аппаратура только одной выбранной упаковки или тары сельскохозяйственной продукции, производится измерение всех ее параметров в соответствии с программой и результат измерения в краткий отрезок времени после посылки управляющего кода передается по информационной линии связи 11 на пункт контроля (компьютер 9). Затем с пункта контроля посылается код другой упаковки или тары другой сельскохозяйственной продукции и вся процедура повторяется. Так поочередно опрашиваются все наблюдаемые упаковки и тары сельскохозяйственной продукции. При этом текущая информация отображается на блоках 5 и 6. В случае нахождения сигналов с датчиков 1.n - 1.p заданных граничных значений, компьютер 9 выдает сигнал на смену цвета соответствующей метки 7 индикатора и на блок 5, осуществляющий подачу светового и звукового сигналов. Одновременно с этим производится обращение к памяти компьютера 9 и извлечение из нее имеющейся информации о той упаковке или таре сельскохозяйственной продукции, на которой произошло превышение. Извлеченная информация выводится на экран дисплея 10.
Дежурный, в рабочей зоне которого расположен дисплей 10, фиксирует сигнал «тревоги». Это позволяет обслуживающему персоналу оперативно принимать решение о возможности использования данной сельскохозяйственной продукции, изменения граничных условий по другим параметрам и так далее. В случае совмещения блока 8.j с датчиком 1.j (j=1, 2, …, k, i=1, 2 …, p) наиболее неблагоприятного параметра происходит фактически двойная остановка микрочипа по питанию и по выходному сигналу датчика, что повышает точность регистрации состояния сельскохозяйственной продукции.
Таким образом, предлагаемые способ и система по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение эффективности дистанционного контроля нескольких сельскохозяйственных продукций, размещенных в различных упаковках, тарах, хранилищах, элеваторах и т.п. Это достигается повышением оперативности, информативности и достоверности оценки контролируемого продукта за счет использования компьютера.
Использование предлагаемых технических решений позволяет эффективно осуществлять дистанционный контроль текущего состояния сельскохозяйственной продукции и получать достоверную информацию о возможности ее использования при приближении регистрируемых параметров к критическим значениям. Они позволяют предупредить возникновение опасных изменений сельскохозяйственной продукции или опасных изменений воздействующих на нее факторов, что может привести к пересмотру допустимых граничных значений для других параметров. Например, известно, что при повышении температуры резко интенсифицируются химические процессы, приводящие к порче сельскохозяйственной продукции, в ряде случаев происходит переход данной продукции в другое агрегатное состояние, что существенно снижает срок ее использования, даже при повторном расположении наиболее неблагоприятного фактора в заданных границах. Это влечет за собой необходимость существенного изменения сроков хранения сельскохозяйственной продукции и даже кратковременный выход неблагоприятного параметра за границы будет постоянно с необходимого момента фиксируемым и позволит пользователю проконтролировать состояние сельскохозяйственной продукции с достаточной степенью достоверности и определить возможность ее применения с высокой степенью надежности.
Предлагаемые способ и система компьютерного мониторинга сельскохозяйственной продукции позволяет круглосуточно автоматически отслеживать состояние контролируемой продукции и выводить наглядную информацию на пульт дежурного, который может быть расположен в комнате охраны хранилища, элеватора и т.п., а может быть выведен на пульт полиции, МЧС или другой соответствующей организации. В приведенном примере с проводной линией связи предусмотрены возможность удаления блока предварительной обработки сигнала (блока преобразования) от блока конвертора, т.е компьютера, расположенного на пункте контроля, до 1.500 м.