СППР
.pdf179'
3. Наличие средств, которые позволяют использовать ПЭВМ для выполнения рутинных работ, связанных с традиционной обработкой информации.
В табл. 2.2 приведено описание задач управления, а также входной информации, необходимой дня их решения, и выходной информации (результатов решения задач управления).
Т а б л и ц а 2.2
Анализ приведённой таблицы позволяет сделать вывод о необходимости создания баз данных (БД), а также выделить две их основные группы. К первой группе относятся БД, которые формируются
180
стационарными источниками данных и позволяют активизировать систему и поддерживать её работоспособность.
Вторая группа БД формируется динамическими источниками данных и строится самой системой при обработке мониторинговой информации.
Первая группа БД содержит следующую информацию:
оземлепользователе;
опоставщиках агрохимикатов;
опоставщиках транспортных средств;
овредителях, болезнях, сорняке;
об уровнях-параметрах химических веществ в растении (эталон); агропаспорта участков (эталон); характеристики агрохимикатов.
Основу второй группы БД составляют мониторинговые данные, приоритетные очереди, заявки и рекомендации.
При создании баз данных особенно важным является соблюдение принципа развития, что вызвано спецификой технологического объекта управления, его динамикой. Это определяет выбор программной платформы и структуру БД.
Учитывая сказанное, СППР ХЗР можно представить в виде структуры, изображённой на рис. 2.4.
Известно, что существует три основных подхода при разработке автоматизированных систем в зависимости от цели функционирования [б]:
1.Параметры управления рассчитываются на весь период управления.
2.Управление по возмущениям, когда внешние неуправляемые факторы известны заранее до принятия решений.
3.Управление с обратной связью по состоянию, если при принятии решения можно количественно выразить состояние объекта.
ВСППР применяются все три подхода:
первый - при реализации подсистемы комплексного агрохимического окультуривания грунтов (КАОГ); второй - при реализации подсистемы прогнозирования; третий - при реализации подсистемы сбора и предварительной обработки информации и формирования управленческих решений.
Структура и содержание основных задач управления приведены ниже в виде схем, включающих описание входных данных, модели выработки решения и выходных данных. Выделены следующие задачи управления:
определение сроков наступления критических периодов в развитии озимой пшеницы (рис. 2.5);
предварительный анализ мониторинговой информации и принятие решений о необходимости проведения AXP (рис. 2.6);
Рис. 2.5 Структура задачи определения сроков наступления критических периодов (I - название культуры, 2 - дата посева, 3- дата восстановления вегетации
(для озимых); I-V - определенные сроки критических периодов)
Рис. 2.6 Структура задачи предварительного анализа информации и выдачи рекомендаций (I - название культуры, 2 - фитосанигарное состояние, 3 - состояние азотного питания по растительной диагностике; I-IV - четыре возможных варианта рекомендаций)
Pttc. 2.7 Структура задачи формирования очередей с приоритетами (I-IV - четыре типа сообщений в результате предварительного анализа)
Рис. 2.8 Структурная схема задачи подбора агрохимикатов
184
формирование приоритетных очередей для обслуживания хозяйств сельскохозяйственной авиацией (рис. 2.7);
подбор агрохимикатов (рис. 2.8); определение рациональной схемы проведения агрохимической
защиты с использованием сельскохозяйственной авиации (рис. 2.9).
При создании информационного обеспечения СППР ХЗР соблюдались следующие основные требования [7]: методологического единства, информационной совместимости, интеграции обработки данных, гибкости структуры, возможности непосредственного использования информации без посредника.
Учитывая эти требования, для хранения и использования информации в СППР ХЗР применена иерархическая структура вбъектов табличного процессора Excel 7.0 [8].
Для реализации моделей формирования управленческих решений в СППР ХЗР Использованы следующие подходы [5]:
I. Оптимизационный (применяется для решения задач управления агрономическими мероприятиями).
Рис. 2.9. Структурная постановка задачи разработки плана AXP
2.Эвристический (позволяет находить рациональные решения в конкретной ситуации при невозможности строгой формализации).
3.Прагматический, объединяющий элементы оптимизационного и
эвристического подходов.
Для подготовки решения наряду с формальными методами
185
Дадим краткую характеристику моделей выработки решений описанных выше задач управления.
Модель опоелеления с р о к о в наступления критических периодов базируется на информации о длительности этапов органогенеза озимой пшеницы, периодах защиты озимых зерновых культур от вредных организмов и схеме азотных подкормок.
Например, срок начала ι-го критического периода определяется соотношением
ί/Η = 'ΐ4 + ϊ>, |
(2.12) |
где T j - продолжительностьу'-го этапа органогенеза.
Модель п р и н я т и я решения о необходимости проведения ХЗР учитывает фактическое фитосанитарное состояние посева, а также уровень азотного питания растений. Модель задачи представляет собой совокупность лингвистических высказываний типа ЕСЛИ <входы>, ТО <выходы> и может быть реализована в виде табл. 2.3.
Т а б л и ц а 2.3
Для анализа фитосанитарного состояния используется сравнение фактического состояния по болезням Bf , вредителям Vf и засорённости
:Щ.£ со значениями экономичных порогов Bd ,Vd ,Sd по каждому вредному
организму. Решение о необходимости проведения химической защиты формируется, если фактическое состояние соответствует экономичному порогу.
Модель Формирования приоритетных очередей для обслуживания хозяйств авиацией базируется на информации о важности основных информационных характеристик оценки состояния почвы и растений и экспертной оценке состояния по каждой характеристике. Коэффициент приоритетности обслуживания А-го хозяйства определяется соотношением
Рис. 2.10 Модель подбора агрохимикатов
|
|
|
187 |
r w |
v}*>, |
|
(2.13) |
|
i=l |
|
|
где W1 - экспертная оценка важности 2-й |
информационной |
||
характеристики (/ = 1, п ); Vj - |
экспертная |
оценка ι-й |
информационной |
характеристики. |
|
|
|
Хозяйства выстраиваются |
в очередь |
на обслуживание по мере |
уменьшения коэффициента приоритетности.
Модель подбора агрохимикатов представлена в виде блок-схемы на рис.2.10.
Первый этап решения задачи - расчёт норм минеральных удобрения
по следующим формулам [4]: |
|
доза азота = (4,0—0,16 - Ar) · К- Naoa, |
(2.14) |
доза фосфора= (3,2-0,213 ·Ρ )·Υ , |
(2.15) |
AosaKanHH=(SjI-O jISS-AT)-Ir, |
(2.16) |
где N - содержание азота в грунте, мг на 100 г; P - |
содержание |
фосфора, мг на 100 г; К - содержание калия, мг на 100 г; |
Y - величина |
запланироранного урожая; Nma -поправка на предварительное состояние грунта.
По нормативам затрат на 1 тонну урожая |
|
Д =K-H-K, |
(2.17) |
где Д - доза азота, фосфора или калия, кг/га; Y - |
запланированный |
урожай, ц/га; H —норматив затрат азота, фосфора или калия на получение |
1 ц урожая, кг/ц; К - поправочный коэффициент на обеспеченность грунта питательными веществами.
Здесь используется мониторинговая информация о названии растений Ri , фазе органогенеза Fj , площади посева Area, содержании JVy,Pf ,K f в
тканях растений, содержании Ν ,Ρ ,Κ в грунте и запланированном урожае Y. Полученные величины корректируются по данным диагностики
{(астений.
Сочетания полученных значений питательных веществ могут быть разными (например, азот-фосфор, калий, азот-калий, каждый элемент отдельно), что и определяет дальнейшую работу или с простыми (однокомпонентными), или с комплексными (многокомпонентными) удобрениями. ■
Массив однокомпонентных удобрений сортируется по номинальной стоимости и выбираются наиболее подходящее минеральное удобрение.
188
Многокомпонентные удобрения подбираются по соотношению питательных веществ в соответствии с рассчитанными нормами.
Значение веса минеральных удобрений Weightj рассчитывается с учетом площади посева. При этом доза препарата на один гектар рассчитывается по формуле [5]
(2-18)
в д
где Дп - доза технического препарата, кг/ra; Д„ - установленная доза
питательных веществ, кг/га; Вд - содержание веществ в техническом
препарате, %.
Стоимость выбранного 7 -го минерального удобрения определяется соотношением
Costj = Weightj - Cenajt |
(2.19) |
где Cenaj - стоимость 1 тонны удобрения.
Всоответствии с названием вредного организма (Bn VjiSi )
открывается соответствующая база данных и определяется необходимая группа препаратов, в которой пестицидыупорядочиваются по стоимости.
Количествоj'-ro пестицида равно
|
tу * Sj -Normji |
(2.20) |
где Sj |
-т площадь посева, га; Normj - норма внесения j- го препарата, |
|
кг(л)/га. |
|
|
Выбранные агрохимикаты (название, количество, стоимость) |
||
включаются в заявку для каждого хозяйства. |
|
|
Модель определения рациональной схемы проведения AXP. |
г |
|
Под рациональной схемой проведения AXP будем понимать такую |
||
схему, при |
которой при ограниченном количестве K j |
наличных |
летательных аппаратов они распределяются по хозяйствам таким образом, чтобы, во-первых, выполнить необходимые виды работ Vidrj в сроки, ограниченные временем Jmax; во-вторых, обслужить хозяйства в порядке приоритетности prior, в-третьих, общее расстояние перелётов R должно быть минимальным, а расстояние от опорного аэродрома до обслуживаемых участков не превышало г. Сложность задачи заключается в необходимости выполнения указанных требований одновременно.
Для решения задачи воспользуемся элементами стратегии динамического программирования (ДП),[9]. Разложим исходную задачу на