К разработке информационной системы предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приоритетными в современной науке считаются задачи по созданию точных адаптивных энергосберегающих технологий, что невозможно без организации потоков информации. В настоящее время на рынке имеется большой выбор систем управления базами данных и программного обеспечения, однако для эффективного функционирования предприятия по производству молока остается проблематичным решение вопроса об организации эффективной архитектуры информационной системы /1,2,3,4,5,6/. энергосберегающий информационный база программа

На большей части предприятий по производству молока существует ряд проблем:

? низкий уровень племенной, селекционной и зоотехнической работы;

? большие затраты труда при производстве продукции;

? отсутствует работа по формированию групп коров по продуктивности, пригодности к машинному доению;

? молоко, получаемое на фермах, как правило непригодно для сыроделия и детского питания;

? корма расходуются нерационально. При этом не учитываются индивидуальные потребности и физиологическое состояние животных;

? невысокая квалификация персонала;

? материальные и энергетические ресурсы расходуются нерационально /7,8,9,10/.

Многие из этих проблем можно решить, если правильно организовать информационные потоки путём создания комплекса программ и баз данных, которые позволили бы повысить эффективность работы такого предприятия /8,11,12.13,14,15/.

Независимо от размеров и структуры предприятий по производству молока, на них имеются следующие основные потоки информации:

? данные по продуктивности животных;

? информация о составе и структуре стада;

? информация о составах рационов;

? информация о качестве молока и др. /16,17,18,19,20/

Признанными лидерами в области промышленных СУБД являются Oracle и MS SQL Server. Для организации хранения потоков информации в рамках разрабатываемой АСУП использована СУБД MS SQL Server 2012, поскольку она проста в освоении и использовании, требует меньше эксплуатационных затрат /21,22/.

Разработанная база данных состоит из 66 таблиц и 10 диаграмм. Из-за ограниченности объёма в статье приведена лишь информация по некоторым диаграммам MS SQL Server 2012.

На рисунке 1 представлена диаграмма «Стадо», описывающая взаимосвязь таблицы «Stado» (содержит такие данные по каждому животному как кличка, инвентарный номер, дата и место рождения, порода, породность, семейство и др.) с таблицами, содержащими данные по измерениям массы животных (J_Stado_Massa), промерам животных (J_Stado_PromerAnimals), осеменениям (J_Stado_Osem), запускам (J_Stado_Zapusk), отелам (J_Stado_Otel), проверкам на стельность (J_Stado_ProverkaNaStelnost), удоям (Milk).

На рисунке 2 представлена диаграмма «Молоко_Основные параметры качества», в которую входят таблицы «Employees» (содержит данные по сотрудникам) и «J_Milk_OsnParamKachestva» (содержит данные по анализам проб молока на содержание вредных примесей и другие данные, необходимые для определения качества молока).

На рисунке 3 представлена диаграмма «Животные Привязка к рационам», где определены связи таблицы «Животные_Привязка_к_рационам» (ставит в соответствие код животного коду рациона) с таблицами «Stado» и «Корма_Рационы».

Рисунок 1 - Диаграмма «Стадо»

Рисунок 2 - Диаграмма «Молоко_Основные параметры качества»

На рисунке 4 представлена диаграмма «Корма». Таблица «Корма_Состав_и_питательность» содержит наименования кормов, имеющихся на предприятии и их химическому составу (содержание лизина, сырого и переваримого протеина, кальция, магния, витаминов и др.). В таблице «Корма_Расположение» хранятся данные о том, в каких помещениях расположены корма и их количество. Также в диаграмму «Корма» в ходят связи с таблицами «Корма_Покупка», «Корма_Продажа» и др.

Рисунок 3 - Диаграмма «Животные_Привязка_к_рационам»

Рисунок 4 - Диаграмма «Корма»

Также разработан ряд справочников (по технологическому оборудованию, электрооборудованию, химическому составу кормов).

Любое предприятие ставит первоочередной целью получение максимальной прибыли. На предприятии по производству молока преобразователем, выполняющим трансформацию различного рода ресурсов в конечную продукцию является животное с присущими ему вероятностными характеристиками, такими как тепло- и влаговыделение, парообразование и др. Однако для практических расчетов возможно использование усредненных значений, которые позволяют при достаточно большом поголовье скота описать с требуемой точностью различные процессы. При решении такого рода задач эффективна связка "Математический пакет ? СУБД". В качестве математического пакета в рамках разрабатываемой АСУП выбран MATLAB как наиболее мощный представитель данного рода систем, способный тесно интегрироваться с СУБД MS SQL Server.

Для того чтобы в процессе работы, на стадии реконструкции, а также проектирования оценить потери продуктивности, спрогнозировать и скорректировать расчеты продуктивности поголовья в целом в зависимости от сезонного и суточного дрейфа температур, рассчитать необходимую мощность нагревательных устройств и необходимых для обеспечения устойчивой работы предприятия энергетических ресурсов, используем известное уравнение теплового баланса. Поскольку основные теплопотери имеют место в помещении для содержания животных, то составим для этого помещения тепловой баланс, анализируя все тепловые потоки фермы и основываясь на составе технологического оборудования, теплоносителях, условиях и принятой технологии содержания животных.

Согласно /1 и 2/ уравнение теплового баланса

(1)

где - потери теплоты через ограждения помещения (здания) для содержания животных, Вт;

- потери теплоты с вентилируемым воздухом, Вт;

- потери теплоты на нагрев поступающих извне кормов, Вт;

- мощность нагревательных установок, Вт;

- теплота, выделяемая животными, Вт;

- теплота, выделяемая, работающим электрооборудованием, Вт.

Из уравнения (1) определим

(2)

Уравнение (2), смоделированное средствами Simulink в среде Matlab представлено на рисунке 5.

Рисунок 5 - Определение мощности, потребной на обогрев животноводческого помещения с помощью Simulink

Свободная теплота, выделяемая животными

(3)

где - количество теплоты, выделяемое одним животным данного вида и возраста (/1/, прил. 19), Вт;

- число животных данного вида и возраста;

- коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животным теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения (/1/, прил. 20).

Уравнение (3), смоделированное средствами Simulink в среде Matlab представлено на рисунке 6. Для выполнения анализа пользователь вводит данные о числе и массе животных согласно группировке по приложению 19 /1/ в блоки напротив надписей «N» и «Massa». В зависимости от значения массы определяется тепловыделение одного животного, которое затем умножается на число животных данной группы. Полученные таким образом значения далее складываются и умножаются на выходное значение «ktQ» блока «Embedded MATLAB Function», реализующего преобразование значения внутренней температуры в коэффициент .

Энергия теплопотерь от поступающих извне кормов

, (4)

где - масса корма данного вида, кг;

- удельная теплоёмкость корма;

- температура поступающих в помещение кормов (для связных кормов; , для сыпучих );

- коэффициент, учитывающий интенсивность поглощения теплоты по времени, для связных кормов , для сыпучих - .

Рисунок 6 - Субмодель для определения тепловыделения животных

Уравнение (4), смоделированное средствами Simulink в среде Matlab, представлено на рисунке 7.

График изменения теплоты, поглощаемой поступающими извне кормами в течение года, представлен на рисунке 9. Для проверки ориентировочно принято два вида кормов, имеющих массу и теплоемкость соответственно 200 и 2,1 для первого корма; 100 и 2,3 - для второго. На рисунке 9 кривая, имеющая наибольшую амплитуду - зависимость от значения дня года. Аналогично моделируются и другие теплопотери и тепловыделения.

Рисунок 7 - Субмодель для определения теплоты, поглощаемой поступающими извне кормами

Рисунок 9 - График изменения теплоты, поглощаемой поступающими извне кормами в течение года

Закон изменения годовых амплитуд температуры окружающей среды принят согласно /3/, в которой предлагается среднюю температуру в любые сутки года T_н оценивать по выражению

, (5)

где , - соответственно среднегодовая температура и амплитуда среднегодового колебания температуры для рассматриваемого региона, ⁰С;

- фаза аппроксимирующей синусоиды. Модель изменения годовых амплитуд температуры окружающей среды представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 - Модель изменения годовых амплитуд температуры окружающей среды

График изменения годовых амплитуд температуры окружающей среды, полученный с помощью данной модели, представлен на рисунке 11 (для примера заданы среднегодовая температура, равная 5⁰С и амплитуда среднегодового колебания температуры, равная 20 ⁰С).

Рисунок 11 - График изменения годовых амплитуд температуры окружающей среды

Структурное моделирование с помощью пакета Simulink различных технологических процессов в связи с возможностями современных СУБД позволяет перевести большой спектр задач энергоресурсосбережения в область автоматизированного анализа и прогнозирования. Данный подход обладает модульностью и простотой реализации, что в совокупности позволяет строить сложные информационные системы, которые вместе с тем легко поддаются изменению, расширению и обновлению.

Литература

1. Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве [Текст]. - М.: Агропромиздат, 1986. - 288 с.

2. Мезенцев А.П. Основы расчета мероприятий по экономии тепловой энергии и топлива [Текст]. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984. - 120 с.

3. Франс Дж., Торнли Дж.Х.М. Математические модели в сельском хозяйстве [Текст] / Пер. с англ. А.С. Каменского; под. Ред. Ф.И. Ерешко. - М.: Агропромиздат, 1987. - 400 с.

4. Вакуумные управляемые пульсаторы, доильные автоматы и системы [Текст] : монография / И.К. Винников, О.Б. Забродина, О.Н. Бахчевников, В.Н. Литвинов - Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО ДГАУ, 2015. - 188 с.

5. Компьютерная модель прогнозирования производства молока на ферме и индивидуальных удоев коров [Текст] / И.Н. Краснов, Е.В. Назарова, В.Н. Литвинов // "Вестник аграрной науки Дона". - 2013. - № 1. - Зерноград: РИО ФГБОУ ВПО АЧГАА. - С. 37-45.

6. Научно-методические рекомендации по комплексной автоматизации и модернизации доения [Текст] : монография / И.К. Винников, О.Б. Забродина, В.Н. Литвинов, Ю.В. Пахомов, О.И. Рудая // Российская академия сельскохозяйственных наук; Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии). Зерноград, 2011. - 112 с.

7. Литвинов, В.Н. Повышение эффективности использования энергоносителей при производстве молока организацией энергетических и информационных потоков [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 : защищена 20.02.09 : утв. 05.07.09 / Литвинов Владимир Николаевич. - Зерноград: Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия, 2009. - 142 с. - Библиогр.: с. 132-141.

8. К разработке системы автоматизированного учета молока и формирования групп коров [Текст] / В.Н. Литвинов, О.Б. Забродина // Электротехнологии и электрооборудование в сельскохозяйственном производстве: Сборник научных трудов / Отв. Ред. В.С. Газалов. Вып. 5 - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2005. - Том 1. - 138с. - С. 117-121

9. Разработка баз данных и программного обеспечения для автоматизированной системы управления предприятием по производству молока [Текст] / В.Н. Литвинов, О.Б. Забродина // Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в сельском хозяйстве : сборник научных трудов. - Ставрополь : АГРУС, 2006. - 236с. - С. 86-89

10. База данных - основа программных продуктов [Текст] / В.Н. Литвинов, О.Б. Забродина // Сельский механизатор. - 2008. - №4. - C. 39

11. Аппаратно-программный комплекс системы производства молока сельскохозяйственного предприятия [Текст] / О.Б. Забродина, В.Н. Литвинов, С.А. Моренко, О.И.Кучеренко, Е.Н. Чмелева // Труды Кубанского государственного аграрного университета. Серия Агроинженер. - 2008. - №1. - С. 64-66

12. Мониторинг энергозатрат предприятия по производству молока [Текст] / В.Н. Литвинов, О.Б. Забродина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - №8. - С. 4-6

13. Структурное моделирование систем [Текст] / Б.А. Карташов, В.Н. Литвинов, И.К. Винников, Е.В. Бенова // Инновационные технологии и технические средства в животноводстве: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Инновационные технологии для АПК России» (14-15 мая 2008 г., г.Зерноград). - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2008. - 379 с. - С. 121-129

14. Разработка программы оптимизации энергозатрат на обеспечение микроклимата и кормление [Текст] / В.Н. Литвинов // Инновационные технологии и технические средства в животноводстве: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Инновационные технологии для АПК России» (14-15 мая 2008 г., г.Зерноград). - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2008. - 379 с. - С. 276-279

15. Математическая модель лактирующей биосистемы [Текст] / В.Н. Литвинов // Инновационные технологии и технические средства в животноводстве: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Инновационные технологии для АПК России» (14-15 мая 2008 г., г.Зерноград). - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2008. - 379 с. - С. 279-287

16. Опыт, современное состояние и проблемы организации информационных потоков в производстве молока [Текст] / И.К. Черноусов, О.И. Рудая, В.Н. Литвинов, Ю.А. Рудая // Инновационные технологии и технические средства в животноводстве: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Инновационные технологии для АПК России» (14-15 мая 2008 г., г.Зерноград). - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2008. - 379 с. - С. 74-82.

17. Программное обеспечение системы мониторинга предприятия по производству молока [Текст] / В.Н. Литвинов // Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Сборник научных трудов. Ч.1 / СКНИИЖ - Краснодар, 2008. - 160 с.

19. К вопросу обоснования критерия эффективного использования энергоносителей при производстве молока [Текст] / В.Н. Литвинов // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве : сборник научных трудов по материалам 75-й научной конференции СтГАУ (г.Ставрополь, 10-25 марта 2011 г.) / Ставропольский государственный аграрный университет. - Ставрополь: АГРУС, 2011. - 348 с.

20. Компьютерная модель предприятия по производству молока как часть системы автоматизированного мониторинга [Текст] / Литвинов В.Н. // Пленарные доклады и тезисы сообщений Международной научно-практической конференции "Инновационные ресурсосберегающие технологии". - М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2012. - 190 с.

21. Компьютерная модель прогнозирования производства молока на ферме и индивидуальных удоев коров [Текст] / И.Н. Краснов, Е.В. Назарова, В.Н. Литвинов // "Вестник аграрной науки Дона". - 2013. - № 1. - Зерноград: РИО ФГБОУ ВПО АЧГАА. - С. 37-45.

22. Информационное обеспечение молочных ферм [Текст] / В.Н. Литвинов // Материали за 10-а международна научна практична конференция, «Научният потенциал на света», - 2014. Том 6. Математика. Физика. Химия и химически технологии. Съвременни технологии на информации. Технологии. София. «Бял ГРАД-БГ» ООД - 112 стр. - С. 101-104

Размещено на Allbest.ru