Автоматизированная система управления земледелием и животноводством на основе геоинформационных технологий
Программный комплекс информационных задач, обеспечивающих формирование банка данных "Поле"
Основу банка данных составляют земельные ресурсы, включающие показатели почвенного, агрохимического обследования сельхозугодий, а также характеристику географического положения каждого элементарного участка. Элементарные участки объединяются в более крупные группировки - поля, севообороты, производственные подразделения.
Информационный банк данных "Поле"создается на основании проектов внутрихозяйственного землеустройства, в последущем возможна корректировка согласно новым качественным и количественным показателям земельных ресурсов и инвентаризации полей.
"Картографирование сельскохозяйственных угодий"
Программный комплекс позволяет получить информацию для оперативного решения задач в вопросах эффективности процесса сельскохозяйственного производства, обеспечения сохранения качества земель, контроля за соблюдением севооборотов и учета изменений почвенных свойств в ходе хозяйственной деятельности. Выходной результат комплекса - электронная карта используемых сельскохозяйственных угодий на базе геоинформационных технологий.
Программный комплекс "Прогнозирование реально достижимых урожаев на основе агрохимических показателей почв"
Прогнозирование возможных размеров урожая сельскохозяйственных культур рассматривается как один из методов, определяющих реальность планирования сборов сельскохозяйственных культур как в ближайшем времени, так и в более отдаленной перспективе.
Прогноз урожайностей производится на основе методики, учитывающей результаты массива данных прямых опытов НИИ ЦРНЗ на разных типах (подтипах) почв, где учитывались показатели почвенного плодородия и дозы вносимых удобрений с выходом на урожай. Расчеты можно производить в любом сельскохозяйственном предприятии в различных вариантах:
без внесения удобрений;
с внесением только органических удобрений;
с внесением только минеральных удобрений;
с внесением минеральных и органических удобрений.
Первый вариант расчета прогноза можно использовать при оценке уровня плодородия почвы.
Программный комплекс "Размещение и чередование сельскохозяйственных культур в полях севооборотов"
Данный программный комплекс задач обеспечивает расчеты размещения и чередования культур в полях севооборотов сельскохозяйственных предприятий с учетом рельефных особенностей территории, экономически эффективного пространственного их расположения и качества сельскохозяйственных угодий. Периодичность решения комплекса задач определяется необходимостью введения севооборотов в хозяйстве.
Входной информацией комплекса задач являются:
информационный банк данных сельскохозяйственных угодий, включающий результаты картографирования сельскохозяйственных угодий;
информация специалиста сельскохозяйственного предприятия;
список размещаемых сельскохозяйственных культур;
список ранее размещаемых сельскохозяйственных культур за последние 3 - 4 года.
Нормативно-справочная информация:
классификатор сельскохозяйственных культур;
классификатор ценности предшественников для полевых культур;
информация об оптимальных сроках возврата на прежние поля;
справочник благоприятных величин рН для сельскохозяйственных растений.
Алгоритм формирования полей севооборота может использоваться в трех вариантах:
прешественники неизвестны (или один, например, залежь);
предшественники известны (существующее размещение культур в хозяйстве). Количество размещаемых сельскохозяйственных культур равно количеству полей;
предшественники известны. Количество размещаемых сельскохозяйственных культур больше или меньше количества полей хозяйства.
Программный комплекс "Расчеты структуры посевных площадей севооборотов на основе баланса органических веществ"
При возделывании сельскохозяйственных культур без достаточного количества многолетних трав в структуре посевов и вносимых органических удобрений происходит минерализация гумуса, падает плодородие почв. Возникает острая необходимость в проведении балансовых расчетов гумуса по каждому севообороту и хозяйству в целом для того, чтобы устанавливать размеры обеспечения потребности пашни в органических удобрениях, а также решать вопрос о распределении органических удобрений между отдельными севооборотами в хозяйстве. Поэтому в настоящее время широкое использование получили расчетные методы определения потребности почв в органических удобрениях для обеспечения бездефицитного баланса гумуса.
Одним из основных источников гумусонакопления являются многолетние травы. Поэтому очень важно определить уровень насыщенности многолетних трав в севообороте, компенсирующих минерализацию гумуса под парами, пропашными культурами, культурами сплошного сева и обеспечивающих бездефицитный баланс органического вещества в почве севооборотной площади.
В этих целях ВНИМСом разработана математическая модель на основе данных, извлеченных из более чем 800 дат опытов стационаров Всероссийского НИИ удобрений и агроэкологии им. Д. Н. Прянишникова.
Преимущества таких расчетов структуры посевных площадей севооборотов на основе баланса гумуса состоит в том, что их методика создана на основе прямых наблюдений за динамикой гумуса за определенный период (севооборот), что позволяет избежать грубых ошибок.
Программный комплекс "Выбор сортов сельскохозяйственных культур"
Наша страна отличается огромным разнообразием климатических (погодных) условий в земледельческих зонах с наличием множества крупных специфических регионов со значительными почвенными различиями. Все это требует не уравнительного подхода к выбору сортов, адаптированных в определенных условиях, а дополнительного исследования непосредственно в сельских предприятиях.
Основным критерием отбора сортов для возделывания в определенном климатическом регионе на определенном типе и подтипе почв (группе разновидностей) является урожайность (ц/га) основной продукции и затраты питательных веществ на единицу продукции (кг/ц). Для этого необходимо провести испытание непосредственно в конкретных условиях или в ближайших семеноводческих хозяйствах, определить перспективные сорта по следующей методике, реализованной в программном комплексе.
Расчет приведенной урожайности с использованием почвенно-агрохимических показателей, количества внесенных органических и минеральных удобрений, с учетом урожайности предшественника; определение факторов отрицательно влияющих на полноценную урожайность, а именно: пораженность болезнями, поврежденность вредителями, засоренность, полегание, осыпание.
Сорт сельскохозяйственной культуры, имеющей максимальную урожайность и максимальные затраты питательных вещества на единицу продукции, имеет преимущество при использованиии на данной территории предприятия (предприятий).
Сорта сельскохозяйственных культур, имеющие максимальную урожайность, но одинаковые или более высокие затраты питательных веществ на единицу продукции, определяются для использования специалистами хозяйства.
Входные данные для решения комлекса задач:
классификатор сельскохозяйствееных культур;
классификатор "Регионы РФ";
классификатор "Агроклиматические показатели зон";
справочные данные по оригинаторам сортов;
классификатор "Форма корнеплода";
классификатор "Форма плода";
классификатор "Гибрид (тип)";
классификатор "Направление использования";
классификатор "Период потребления";
классификатор "Плоидность";
классификатор "Срок созревания (группа спелости)";
классификатор "Тип растения";
классификатор "Условия выращивания";
почвенно-агрохимические показатели поля (участка) хозяйства.
Программный комплекс "Расчет потребности в минеральных и органических удобрениях на плановую урожайность сельскохозяйственных культур"
Почти половина энергетических затрат на производство продукции полевого земледелия приходится на удобрения, в первую очередь минеральные. И если увеличение внесения удобрений связано с общеэкономическим положением АПК, то упорядочение доз внесения связано с деятельностью НИУ соответствующего профиля, которые обязаны дать производству более или менее достоверные методики расчета доз удобрений для получения опреденного урожая.
Задача состоит в грамотном проектировании доз удобрений, что связано с разнообразными условиями, складывающимися на каждом отдельно взятом участке пашни.
Базу данных для расчета потребности в минеральных удобрениях создали сотрудники НИИ ЦРНЗ на основе исследования почвенного плодородия, внесенных органических и минеральных удобрений при выращивании основных сельскохозяйственных культур в Центральном экономическом районе РФ.
На основе материалов этих исследований ВНИМСом разработаны математические модели почвенного питания растений, на основе которых создан данный программный комплекс.
Отличие этих моделей от традиционных (балансовых, по выносу с применением коэффициентов использования действующего вещества удобрений и др.) заключается в том, что в них учтены все известные нам источники поступления NPK в почвенный раствор, на их основе сформированы так называемые агрегированные переменные (алгебраическая сумма переменных) для определения параметров азотного, калийного и фосфорного питания сельскохозяйственных культур.
Программный комплекс "Формирование полевых агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур"
Для повышения эффективности отраслей сельского хозяйства необходимо накопление и практическое использование более полной и достоверной информации о факторах, влияющих на уровень производства продукции.
Результатом решения комплекса задач являются сформированные технологии, технологические карты, ежедневный (по месяцам) график-календарь проведения полевых работ. Качество полученной документации определяется составом и объемом исходной информации. Входная информация для комплекса задач формируется на основе информационных банков данных и современной нормативно-справочной информации.
Решение задачи формирования адаптивных агротехнологий осуществляется поочередно для каждого севооборота, освоенного, соответствующего основной специализации хозяйства. Адаптивные технологии разрабатываются для каждой сельскохозяйственной культуры, при этом учитываются новейшие достижения науки.
Исходными данными для задачи являются качественные характеристики почв полей, влияющих на выбор агротехнических приемов, площади полей и участков, перечень сельскохозяйственных культур в каждом севообороте, предшественники, планируемые урожайности, нормы внесения минеральных и органических удобрений. Возможные значения используемых параметров содержатся в соответствующих классификаторах.
Данный программный комплекс может быть использован не только для расчетов по конкретным хозяйствам, но и применен в качестве инструмента, позволяющего путем проведения многовариантных расчетов моделировать различные севообороты с заданной или прогнозируемой урожайностью, дозами внесения органических и минеральных удобрений, введением в технологии специальных приемов, например, запашка соломы.
Объектами исследования могут быть отдельные поля и участки сельскохозяйственных предприятий, крестьянских и фермерских хозяйств.
Расчетные данные о потребности в технических средствах могут быть представлены в наиболее удобном для визуального восприятия виде - в виде гистограмм (графиков).
В технологической карте приводятся сроки выполнения работ, в которых указан месяц и декада, а для наиболее насышенных сезонными работами периодов - месяц и пятидневка.
Программный комплекс "Энергетический анализ агротехнологий"
Энергетическая концепция эффективности аграрного производства базируется на следующих основах:
в конечный продукт переносится не только прямая, но и осуществленная энергия;
имеется возможность сопоставлять конечный результат (в натуральных, стоимостных или энергетических единицах) и энергозатраты.
Использование энергетического подхода позволяет представить сельскохозяйственное производство как систему, у которой на входе и выходе будут соизмеримые в энергетических единицах измерения, лишенные влияния ценового фактора.
В настоящее время многие сельскохозяйственные культуры возделываются по различным технологиям, которые отличаются между собой системами используемых машин, видами применяемых удобрений, пестицидов, и каждая технология для своей реализации требует различных совокупных затрат энергии.
В целях определения, сравнения и внедрения ресурсосберегающих агротехнологий, а также изыскания источников экономии ресурсов необходимо проводить энергетический анализ этих технологий.
Основным критерием для выбора ресурсосберегающих технологий является биоэнергетическая эффективность, которая определяется отношением валового выхода энергии, аккумулируемой в урожае в процеесе фотосинтеза, к совокупным затратам энергии на входе, вкладываемым в производство продукции растениеводства.
Технология будет являться эффективной, если при планируемом уровне урожайности данное отношение будет больше единицы. Такой подход позволит обоснованно рекомендовать с энергетической точки предлагаемые технологии, при применении которых должно иметь место снижения расхода нефтепродуктов, удобрений, пестицидов, живого труда и других ресурсов.
Автоматизированная система расчетов по эффективному использованию сельскохозяйственных земель на основе ГИс-технологий для подготовки предложений по развитию кормовой базы
Автоматизированная система расчетов по эффективному использованию сельскохозяйственных земель на основе геоинформационных технологий предлагает оптимальные оперативные решения повышения эффективности сельскохозяйственного производства, сохранения плодородия сельскохозяйственных угодий, использования преимущества освоенных севооборотов и технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
В рамках автоматизированной системы расчетов пользователь осуществляет многовариантные расчеты, обеспечивающие наиболее рациональное использование сельскохозяйственных земель и антропогенных ресурсов с целью более полного обеспечения животноводства кормами собственного производства.
Использование комплексного подхода к проектированию сельскохозяйственного производства с учетом природных, организационно-экономических и технологических факторов, выход на конкретные числовые параметры, получение полной и своевременной информации обо всех производственных результатах хозяйственной деятельности в оперативном режиме позволит максимально усилить эффективность принятия правильных управленческих решений, обеспечить перспективы развития собственной кормовой базы строящихся животноводческих комплексов.
Методика компьютеризированного мониторинга и анализа результативности применения инновационных технологий производства картофеля
Для решения комплекса задач разработано информационное обеспечение по формированию инновационных технологических приемов (236) позиций) выращивания картофеля с использованием отечественной и зарубежной техники, современных средств защиты растений, стимуляторов роста, макро- и микроудобрений с экономическими показателями затрат трудовых, материальных и финансовых ресурсов. Даются рекомендации по применению инновационных технологий производства картофеля для конкретных условий хозяйства-пользователя с выдачей на ПЭВМ подробной технологической карты выращивания картофеля, позволяющей осуществлять экономический анализ указанных технологий.
Методика предназначена для руководителей и специалистов хозяйств и предприятий, органов управления АПК, работников научных и образовательных учреждений, занимающихся вопросами применения современных инновационных технологий.
Программный комплекс "Расчет годового оборота поголовья сельскохозяйственных животных, объемов производства животноводческой продукции"
Данный комплекс задач предназначен:
для расчета оборота поголовья скота (крупного рогатого скота, синей, овец, лошадей) помесячно, поквартально, в целом за год с учетом фактической структуры стада животных;
для определения объемов валового производства животноводческой продукции (молоко, мясо, шерсть);
для расчета потребности в кормах по видам скота и в целом по хозяйству с рационами кормления по половозрастным группам скота.
Это позволяет наметить рациональное сочетание главных и дополнительных отраслей животноводства в направлении выполнения планов производства животноводческой продукции и более полного использования продукции растениеводства.
Программный комплекс "Формирование технологических карт производства продукции на животноводческих фермах и комплексах"
Данный программный комплекс обеспечивает автоматизацию расчетов экономической эффективности технологических линий в производстве продукции животноводства в виде технологических карт:
1. доение;
2. водоснабжение и поение;
3. приготовление и раздача кормов;
4. удаление и утилизация навоза;
5. регулирование микроклимата;
6. ветеринарно-санитарные работы.
Такие расчеты дают возможность экономического обоснования комплексной механизации животноводческой фермы, технологического объекта или процесса определении потребности сельскохозяйственного предприятия в машинах и оборудовании для животноводства.
Научная новизна работы состоит:
в системном исследовании влияния основных факторов в производстве на устойчивость, экономическую и энергетическую эффективность животноводства;
в повышении биоэнергетической эффективности применяемых технологий в животноводстве;
в автоматизированном выборе ресурсосберегающих приемов и в целом технологий в животноводстве, требующих минимума дополнительных затрат, способствующих повышению эффективности отрасли;
в разработке программного комплекса, который будет работать автономно в составе автоматизированной системы управления земледелием и животноводством.
