авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Построение машинной технологии возделывания смородины чёрной

-- [ Страница 2 ] --

Таблица 1 – Система технических средств для возделывания ягодников

Перспективность этого направления подтверждена работами по созданию автоматизированных рабочих мест (АРМ) технолога-картофелевода и технолога по кормопроизводству (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии), описательных баз данных по плодовым и ягодным культурам (СИБФТИ) и другими. При разработке этих программ использованы компьютерные технологии с системой управления базами данных MS «Access», так как Access обладает рядом возможностей, обеспечивающих легкость установки на персональном компьютере, развертывания, эксплуатации и позволяющий создать диалог программы с пользователем.

Установлено, что автоматизированные рабочие места для технологов ягодоводства не разработаны и не внедрены в основное производство продукции, а существующие базы данных по плодовым и ягодным культурам предназначены для распознавания хозяйственно-ценных признаков сортов, что ограничивает возможность их использования при построении адаптивных машинных технологий возделывания чёрной смородины и подчеркивает актуальность выбранной темы диссертационной работы.

С этой целью необходимо провести исследования технологий возделывания смородины чёрной, выявить факторы, влияющие на их оптимизацию и исполнение, учесть специфику отрасли ягодоводства и предложить новый способ автоматизированного построения технологий возделывания ягодников посредством компьютерной программы АРМ «Технолога-ягодовода» взамен традиционному. В первой главе сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе «Основные параметры и характеристики машинных технологий возделывания чёрной смородины» приводятся основные признаки, характеризующие специфику отрасли ягодоводства и рассмотрены природно-климатические условия работы типовых ягодоводческих хозяйств в Московской области, как типичной для Центрального региона РФ. Систематизированы данные об организации производства ягодных культур в Московской области, полученные из Федеральной службы государственной статистики (РОССТАТ) (таблица 2), которые позволяют установить последовательность работы АРМ «Технолога-ягодовода» при построении технологий возделывания смородины для различных категорий хозяйств.

Таблица 2 – Организационные показатели производства ягодных культур в Московской области.

Тип хозяйств Годы
2006г 2007г. 2008г.
Общая площадь ягодников, тыс. га
Сельскохозяйственные организации 0,3 0,3 0,3
Малые предприятия 0,01 0,01 0,01
Хозяйства населения 6,5 6,7 8,6
Фермерские хозяйства 0,01 0,01 0,01
Площадь ягодников в плодоносящем возрасте, тыс.га
Сельскохозяйственные организации 0,2 0,2 0,2
Малые предприятия 0,01 0,01 0,1
Хозяйства населения 6,5 6,5 8,3
Фермерские хозяйства 0,01 0,01 0,01
Валовой сбор ягод, тыс.ц
Сельскохозяйственные организации 10,3 9 4,4
Малые предприятия Нет данных
Хозяйства населения 401,4 357,2 449
Фермерские хозяйства 0,1 0,1 0,2
Урожайность ягод, ц/га
Сельскохозяйственные организации 54,6 48 26,6
Хозяйства населения 61,7 54,9 54,1
Фермерские хозяйства 5,2 7,5 8


Обобщены основные параметры машинных технологий производства чёрной смородины, в связи с пригодностью к машинной уборке и особенностей всех технологических процессов возделывания культуры, начиная от выбора участка под закладку плантации и заканчивая уборкой урожая, полученные в результате анализа исследований Арсентьева А.П., Ахмеровой Р.В., Борисовой А.А., Бычкова В.В., Воробьёва В.Ф., Герасимова Н.И., Ожерельева В.Н., Позднякова А.Д., Смирнова И.Г., Тюриной М.М., Уткова Ю.А., Цымбала А.А., и других исследователей.

Определена потребность садоводческих хозяйств различных регионов РФ в отечественных и зарубежных технических средствах при современном производстве смородины и выявлен приоритет используемых машин. Для этого в 2009г. проведено анкетирование садоводческих хозяйств из 13 регионов РФ: Брянской, Воронежской, Вологодской, Калужской, Новосибирской, Смоленской, Самарской, Свердловской, Тульской, Томской областей, Краснодарского края, Республики Башкортостан и Мордовии. Установлено, что при возделывании смородины хозяйствами используется 70% технических средств отечественного производителя и 30% зарубежных марок. Потребность хозяйств в технике отечественного и иностранного производства составляет соответственно 55% и 45%. Полученные данные свидетельствуют о повышенном спросе на машины для выполнения таких технологических операций как: уход за почвой, внесение ядохимикатов, уборка урожая и погрузочно-транспортные работы, а также о необходимости для производства ягод малоэнергоёмкой, унифицированной сменно-модульной техники.

По результатам исследований установлена целесообразность использования сменно-модульной техники, в качестве предпочтительной при автоматизированном построении машинной технологии возделывания смородины. Определена доля её участия при выполнении основных операций в сравнении с обычными техническими средствами в процентном соотношении, обусловлена возможность одной единицей заменять ряд сельскохозяйственных машин и обеспечивать выполнение основных трудоёмких технологических операций: фрезерование; культивация междурядий; внесение растворов (ядохимикатов); обрезка ветвей; сбор урожая (рисунок 1).

  Применение блочно-модульной-0

Рисунок 1 – Применение блочно-модульной техники при производстве ягод смородины

С целью повышения эффективности автоматизированного построения машинной технологии возделывания ягод смородины в условиях работы всех категорий хозяйств из таблицы 2, определён коэффициент эффективности на уборке урожая смородины для наиболее востребованных хозяйствами ягодоуборочных комбайнов КСМ-5 и «Йоонас» на длине гона (200м и 400м), характерной для условий мелкотоварного производства ягод.

Коэффициент эффективности определяется как произведение производительности машины (га/см) на количество ягод, убранных за единицу израсходованного топлива (ц/кг), по формуле:

(1)

Данные для расчета получены путём анализа технико-эксплуатационных показателей комбайнов, взятых из протоколов испытаний, и обработаны методами вариационной статистики посредством программы офисного приложения MS «Excel». По результатам расчёта построены поверхности отклика коэффициента эффективности в зависимости от длины гона поля и урожайности культуры. Установлено, что при повышении эффективности использования машины коэффициент стремится к максимуму (рисунок 2).

  Эффективность ягодоуборочных-2

Рисунок 2 – Эффективность ягодоуборочных комбайнов КСМ-5 и Йоонас.

Анализ графика показывает, что ягодоуборочные комбайны имеют близкие значения коэффициента эффективности. Однако поверхности отклика значений Кэф для этих машин отличаются, что говорит о целесообразности использования комбайна КСМ-5 на длине гона до 200м и урожайности >30 ц/га. Для комбайна Йоонас наивысшей эффективности работы соответствует длина гона >200м и урожайность культуры 15…40 ц/га.

Вышеприведенный расчёт коэффициента эффективности является составляющей частью расчётного блока системы АРМ «Технолога-ягодовода». АРМ приемлемо для любых типов хозяйств в таблице 2 и обеспечивает автоматизированный выбор техники и сравнительный расчёт по каждому типу выбранных агрегатов в пользу технических средств, которые наиболее полно удовлетворяют условиям работы хозяйства.

В третьей главе «Теоретический анализ процесса оптимизации машинной технологии возделывания чёрной смородины» сформулированы основные цели теоретических исследований, разработана схема проектирования машинных технологий в ягодоводстве и алгоритм выбора оптимальных вариантов технологических процессов в АРМ «Технолога-ягодовода» (рисунок 3).

  Блок-схема алгоритма выбора-3

Рисунок 3 – Блок-схема алгоритма выбора оптимальных вариантов технологических процессов в АРМ «Технолога-ягодовода»

Алгоритм разработан с учётом требований к машинным технологиям. Для адаптации системы к производственным условиям и сопоставления полученных данных используются запросы SQL (на схеме Ключ 1, 2).

Получены теоретические модели, описывающие процессы оптимизации перспективной структуры машинно-тракторного парка (МТП) и оптимальной организации технологического процесса (на примере уборки ягод) в машинной технологии возделывания чёрной смородины.

Теоретический анализ перспективной структуры МТП в машинной технологии возделывания чёрной смородины проведён на наиболее трудоемких операциях: обрезка плантации, опрыскивание, рыхление междурядий, сбор урожая на площади 10га (таблица 3).

Таблица 3 – Объёмы и сроки выполнения работ

Периоды и виды работ Объем работ на площади 10га Срок выполнения, дней Оптимальная выработка за один день, га
обрезка плантации, га 30 3 10
опрыскивание, га 50 2 25
рыхление междурядий, га 40 2 20
сбор урожая, ц 750 8 95

В технологических картах (сформированных АРМ «Технолога-ягодовода»), определена средняя сменная выработка агрегатов на всех операциях с учётом зональных особенностей хозяйства (таблица 4) и рассчитаны годовые приведенные затраты на каждый агрегат.

Таблица 4 – Выработка на с/х агрегат в смену, га (ц)

Технологическая операция Норма выработки, га/см (ц/см)
МТЗ-80 ВТЗ-2027 КСМ-5 Йоонас
обрезка плантации 9,0 (ОКС-9) 8,4 (АСВ-8) 4 (КСМ-5-04)
опрыскивание 8,1 (ОМУ-600) 7,8 (ОН-400) 7,8 (КСМ-5-01)
рыхление междурядий 5 (КВП-2,8) 4,8 (ФР-0,9) 5 (КСМ-5-02)
сбор урожая, ц (90) (КСМ-5) (95) (Йоонас)




Обозначив через xj число тракторов j-й марки в оптимальной структуре: x1-МТЗ-80, x2 - ВТЗ-2027, x3 - КСМ-5, x4 - Йоонас установлена модель оптимальной структуры МТП при минимуме суммарных годовых приведенных затрат:

z=6500 x1 + 6000x2 + 9000 x3 + 6500 x4 min (2)

При соблюдении условия положительных значений искомых переменных: x10; x20; x30; x40 модель распределения объёма работ по видам техники имеет следующий вид:

(3)

Приведенная модель (3) отражает возможный объём работ в гектарах, выполняемый за смену всеми агрегатами. С учётом целевой функции (2) он не должен превышать объёма работ, который требуется выполнить за смену по агротехническим условиям. Модель позволяет учесть множество коррелирующих факторов: затраты на приобретение необходимого шлейфа сельскохозяйственных машин; возможность использования тракторов в несколько смен; возможные неисправности некоторых агрегатов в период проведения сельскохозяйственных работ и др.

При оптимизации уборки ягод в машинной технологии возделывания чёрной смородины моделировался простой и комбинированный методы организации технологического процесса. При простом способе уборки урожая использовался комбайн КСМ-5, а при комбинированном этот же комбайн и ручной труд. Поиск оптимального решения осуществлялся по теории оптимального риска за счёт нахождения минимальных средних потерь урожая ягод. Для этого введён показатель К интенсивности потерь урожая ягод, который при выполнении технологического процесса с опережением или запаздыванием по отношению к наиболее благоприятному моменту (НБМ) уборки различен. Значение К для любого момента времени t равно абсолютной величине первой производной функции изменения урожайности U во времени t: U=f(t). Для удобства расчетов К выражается в относительных единицах, т.е. в долях урожая: сут-1. В случае преждевременной уборки ягод черной смородины:

К1=(Q-Q1)/[Q(tопт- t1)], (4)

где Q - абсолютная масса 1000 ягод в фазе полной спелости, кг; Q - абсолютная масса 1000 ягод за t1 дней до наступления наиболее благоприятного момента, кг; tопт - оптимальный срок уборки (для смородины 10дн.)

Значение интенсивности потерь К2 (если сроки уборки увеличиваются) отражает уменьшение урожая за счёт осыпания ягод при механическом воздействии рабочих органов комбайна:

К2 = (U-U1)/[Umax(t2 - tопт)], (5)

где U - потери урожая при уборке в HБМ; U1 - потери при уборке через t2 дней после НБМ.

Потери урожая при использовании КСМ-5 на всей площади определены по выражению:

(6)

Потери урожая при совмещённой технологии уборки определены по выражению:

, (7)

В результате теоретического анализа оптимальной организации уборки ягод установлена целесообразность внедрения в уборку ягод на площади 27…32 га прямого комбайнирования, так как оптимальное количество комбайнов на данную площадь составляет 1 шт с продолжительностью уборки 5 дней и потерями урожая Q=60,17 ц. При выполнении комбинированного процесса на такой же площади требуемое количество рабочих составляет 17 чел.+1 комбайн с продолжительностью уборки 10 дней и потерями урожая Q=55,58 ц. Анализ полученных данных показал, что совмещённая уборка урожая в сравнении с простым механизированным способом, приводит к росту материальных затрат до 20% при незначительном увеличении потерь урожая до 5ц на прямое комбайнирование плантации. Установлено, что для выполнения комбайновой уборки на площади более 32 га в оптимальные сроки, технологу необходимо привлекать один дополнительный комбайн.

Вышеприведенные математические модели реализованы в созданном программном приложении АРМ «Технолога-ягодовода» и находятся в построителях выражений табличных запросов системы.

Приведено описание и принцип действия АРМ «Технолога-ягодовода», разработанного с использованием системы MS «Access-2003» и языка программирования Visual Basic for Application (VBA). При построении машинной технологии система использует следующие входные параметры: сорта смородины, природно-климатические условия плантаций, различные варианты технологических процессов, технические средства с основными характеристиками, различные виды удобрений.

В основу работы системы заложена база данных (БД), состоящая из большого объёма обобщённой, чётко соподчинённой информации, включающей агротехнические, биологические, инженерные знания и размещённая в виде 28 таблиц, содержащих сведения соответствующие названию таблицы.

Все таблицы связаны между собой по ключевым полям (рисунок 4), что обеспечивает последовательное использование данных БД при наполнении оптимального набора технологических операций средствами механизации и другими показателями.

Корректность установки связи между таблицами данных является одним из главных этапов при создании АРМ «Технолога-ягодовода» и определяет работоспособность системы АРМ в целом. Любое нарушение приведенной связи приводит к изменению целостности данных с последующим отказом в работе системы.

  Общая логическая взаимосвязь-7

  Общая логическая взаимосвязь-8

Рисунок 4 – Общая логическая взаимосвязь таблиц данных в системе АРМ «Технолога-ягодовода»

При работе с системой (рисунок 5) пользователь имеет возможность вводить и корректировать конкретные условия производства, тем самым адаптируя систему для работы в этих условиях (рисунок 6).

  Главная кнопочная форма АРМ-9

Рисунок 5 – Главная кнопочная форма АРМ «Технолога-ягодовода»



Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.