Експертні системи в сільському господарстві.

Системний аналіз й імітаційні моделі посівів забезпечують альтернативний метод управління сільськогосподарським виробництвом. Використовуючи моделі розвитку та росту посівів, можна розробити сценарії керування, провести аналіз стратегій для оцінки впливу зміни клімату в сільськогосподарському виробництві й агротехнологічної адаптації. Виходячи з заданих вхідних параметрів, системи забезпечують розробку та видачу інженерно-технологічного проекту отримання врожаю на конкретному полі, формуючи послідовний опис усіх необхідних технологічних процесів і операцій для отримання запланованого врожаю культур.

Експертна система (англ. expert system) - це автоматизована система, що реалізує ознаки та засоби штучного інтелекту, має базу знань з набором правил визначеного кола завдань та програмно-технічні засоби, що дозволяють на основі даних сформулювати рекомендації, коло рішень для користувача системи щодо стану об'єкта управління.

Експертні системи в сільському господарстві здійснюють:

• - планування програм агротехнічних заходів для конкретних полів, на яких будуть вирощуватись культури;
• - визначення параметрів управління, термін проведень операцій, їх характеристики і умови відтворення;
• - корекція інформаційної бази проектування відповідно до нових уявлень щодо технології обробки;
• - видачу обгрунтованих рекомендацій;
• - автоматизацію системи оперативного керування технологічним процесом оброблення с.-г. культур системами економічних розрахунків.

Застосування систем дозволяє: поліпшити, прискорити і здешевити процес проектування та забезпечити одержання рекомендацій, адекватних властивостям конкретного посіву, поля, устаткування.

Розроблені програмні алгоритми та програмні комплекси дозволять:

• - проектувати технологію вирощування с.-г. культур у цілому та фрагментарно;
• - планувати агрозаходи на різний часовий період;
• - забезпечити розрахунки дійсно можливого врожаю та витрат на його отримання;
• - норми та строки проведення поливів;
• - керувати режимом підживлення Грунту.

Наведемо для порівняння дві експертні системи DSSAT - система підтримки агротехнологічних рішень, що розроблена групою фахівців-ініціаторів із трьох американських штатів: Флорида, Мічиган, Гавайї та систему підтримки прийняття рішень при виробництві с.-г. продукції "Геомир", що розпочав роботу з 80-х рр. і нині є єдиною в Російській Федерації компанією, що пропонує агропромисловим й іншим підприємствам розробку й "здачу під ключ" інформаційно-аналітичних систем для ефективного виробництва.

DSSAT (система підтримки агротехнологічних рішень), спрямована на перевірку правильності рішень, що приймає фермер: від вибору культур на різних ділянках землі до використання різних технологій, вибору проміжків часу, планування посівів, поливу, використання добрив.

Геомир - система підтримки прийняття рішень при виробництві с.-г. продукції. У 2004 р. на 32-му Міжнародному салоні інновацій і винаходів у Швейцарії "Геомир" представив свій проект "Система підтримки прийняття рішень при виробництві сільськогосподарської продукції", став переможцем в розділі "Сільське господарство" і був нагороджений Золотою медаллю Салону.

Теоретичні відомості

Для управління сільськогосподарським підприємством, що виробляє продукцію рослинництва, необхідна об'єктивна інформація щодо розміру і стану сільгоспугідь. Великий обсяг просторової і атрибутивної інформації якісно можна обробляти й аналізувати тільки за допомогою спеціального програмного забезпечення, що враховує як просторову прив'язку, так і спеціальні відомості про поля.

Наявні в господарстві картографічні матеріали можна умовно розділити на три групи:

• - землевпорядні - плани внутрішньогосподарського землеустрою;
• - Грунтові - Грунтові карти;
• - агрохімічні - агрохімічні картограми (вмісту гумусу, рухомого фосфору, рухомого калію, рН).

У повному варіанті агрономічна ПС повинна включати багатошарову електронну карту господарства і атрибутивну базу даних історії полів, з урахуванням попередніх агротехнічних заходів. Кількість тематичних шарів електронної карти залежить від складності ландшафтно-екологічних умов і рівня інтенсифікації агротехнологій (визначається за параметрами урожайності та обсяг витрат на гектар). У загальному вигляді електронна карта полів повинна включати:

• - мезорельєф (з показом мезоформ рельєфу, форм схилів);
• - крутизну схилів;
• - експозицію схилів (теплі, холодні, нейтральні);
• - мікрорельєф (з показом контурів з переважанням тих чи інших форм мікрорельєфу, що мають агрономічне значення);
• - мікроклімат;
• - рівень ґрунтових вод, їх мінералізацію і склад;
• - ґрунтоутворювальних і підстилкових порід;
• - мікроструктуру ґрунтового покриву (ґрунтова карта);
• - вміст гумусу в ґрунті;
• - забезпеченість рухомими формами елементів мінерального живлення рослин і мікроелементами;
• - значення рН ґрунтів;
• - фізичні властивості ґрунтів;
• - забруднення важкими металами, радіонуклідами та іншими токсикантами;
• - еродованість грунтів, ерозійна небезпека та інші види фізичної деградації (оповзнів, селів тощо);
• - перезволоження і заболочення Грунтів, у тому числі вторинного гідроморфізму, підтоплення тощо;
• - засоленість Грунтів (типів і ступеня засолення);
• - сонцеватість ґрунтів;
• - рослинний покрив з оцінкою стану природних кормових угідь;
• - лісову рослинність з оцінкою стану природних лісів і лісових насаджень;
• - розподіл корисних видів тварин, птахів, корисних ентомофагів, оцінку їх територіального впливу;
• - фітосанітарний стан посівів.

ПС Панорама АГРО призначена для комплексної автоматизації управління с.-г. підприємством у галузі рослинництва і забезпечує вирішення двох взаємопов'язаних завдань: управління аграрними технологіями та моніторинг рухомих технічних засобів компанії на основі GPS / ГЛОНАСС навігації.

Основні функції програми:

Ведення нормативно-довідкової інформації.

Ведення паспортів полів з прив'язкою до року врожаю.

Загальні відомості про земельні угіддя (параметри поля; відомості про сівозміні; механічний склад ґрунтів; агрохімічний склад Грунтів; відомості про фітосанітарний стан; прив'язка до карти земельних угідь; Прив'язка до карти інфраструктури підприємства.

Управління електронною картою:

• - Управління складом шарів електронної карти;
• - Управління складом растрів;
• - Управління складом матриць;
• - Підключення атласу карт.

Створення і редагування електронної карти - створення контурів полів по зображенню карти або Космоснімки. Розрахунки по карті.

Обробка навігаційних даних і контроль переміщень автотранспорту та спеціальної техніки (ведення списку об'єктів моніторингу; візуалізація переміщень об'єктів моніторингу на тлі карти; у режимі реального часу; у режимі прокручування історії; розрахунок і відображення показників моніторингу; аналіз показників моніторингу на графіках);

Формування та аналіз подій , що відбуваються з об'єктами моніторингу за даними та показниками: датчиків; взаємного розташування об'єктів моніторингу; маршрутах і геозон;

Планування та облік переміщень автотранспорту та спеціальної техніки:

• - Ведення реєстру маршрутів та геозон;
• - Ведення реєстру пунктів ( транспортних вузлів);
• - Планування робіт водіїв і механізаторів;
• - Автоматизований облік виконаних робіт;
• - Створення і редагування карти маршрутів і геозон; Вбудована підсистема управління графом доріг:
• - визначення мінімального шляху між двома довільними точками;
• - визначення мінімального шляху між двома об'єктами карти;
• - визначення мінімального шляху між об'єктом моніторингу та зазначеним об'єктом карти;
• - визначення мінімального шляху між об'єктом моніторингу та пунктом призначення - транспортним вузлом.

Обробка результатів польових вимірювань, даних дистанційного зондування та оновлення карти земельних угідь:

• - Використання можливостей Google, для оновлення карти;
• - Завантаження даних з файлів формату SHAPE;
• - Завантаження даних від автопілотів;
• - Редагування карти на основі треків об'єктів моніторингу;

Побудова тематичних карт окремих показників земельних угідь , на підставі відомостей, поданих у паспортах полів:

• - Автоматичне створення колірних картограм;
• - Автоматичне створення карт умовних знаків;
• - Управління складом відображуваних даних;

Планування та облік технологічних операцій відповідно до встановленого сівозміною:

• - Складання базової технологічної карти культури;
• - Прив'язка технологічної карти до полів відповідно сівозміною;
• - Планування технологічних операцій;
• - Автоматизований облік технологічних операцій;

План-фактний аналіз технологічних операцій:

• - Агротехнічні заходи;
• - Внесення добрив;
• - Внесення меліорантів;
• - Внесення засобів захисту рослин;

Формування звітів і статистичних довідок:

• - Звіти з техніки: - парк техніки;
• - парк об'єктів моніторингу;
• - парк навісного обладнання.
• - Звіти по виконаних роботах: - оперативний облік;
• - фактичні роботи механізаторів;
• - оброблена площа;
• - витрата палива за період (автомобілі);
• - витрата палива за період (спеціальна техніка);
• - призначений для користувача звіт.
• - Звіти по полях:
• - паспорт поля; - структура земель і ріллі; - валовий збір с.-г. культур; - врожайність по господарству;
• - висів насіння;
• - внесення засобів захисту рослин;
• - внесення меліорантів;
• - внесення добрив;
• - виконані технологічні операції. - Звіти щодо подій об'єктів моніторингу. Ведення ресурсів системи і розмежування доступу. Обмін даними з зовнішніми програмами.