- применение компонент робототехники и сенсорики для выполнения рутинных операций и замещения целого ряда рабочих профессий;
- масштабное использование технологий беспроводной связи (ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi), имеющих особое значение для сельского хозяйства с его территориальной удаленностью инфраструктурных и производственных объектов;
- апробация технологий виртуальной и дополненной реальности
(virtual reality, VR), представляющих компьютерную имитацию реальности или воспроизведение какой-то ситуации;
- использование в АСУ ТП беспроводных технологий.
Учитывая масштаб предстоящей работы, объемы временных затрат и требующихся инвестиций в реализацию этих мероприятий по развитию автоматизированных систем, считаем правильным на первом этапе НИР обратить внимание на трансферт в научно-технологическую сферу мелиораций инновационных разработок по автоматизированному управлению производством в успешных отраслях отечественной экономики: машиностроении, нефтяной, газовой, энергетике, водоснабжении и пр.
Сегодня в практике сельского хозяйства применяются технологии, использующие действенность геопозиционного отслеживания и контроля различных параметров и режимов функционирования технологий и операций агропроизводства, в первую очередь для назначения и выполнения поливов на мелиорируемых землях Умное фермерство: может ли машина заменить агронома [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:ect-center.com/blog/smart_farming, 2019. [18, 19]. Следует признать, что, как правило, это зарубежные технологии, поставляемые в комплексе с ирригационным оборудованием. Для реализации решений оператора изменяются настройки регуляторов с целью получения требуемых характеристик. Такая ситуация обеспечивает конкурентные преимущества зарубежным мелиоративным технологиям, практически не оставляя шансов для приоритетного развития отечественного высокотехнологичного мелиоративного оборудования.
Приблизить решение проблем оптимального управления орошением на новом технологическом уровне может активизация использования преимуществ внедрения сенсоров для наблюдения за агроэкоценозами, интегрированных в комплекс технологий геоинформационных систем, аналитический модуль которых обеспечивает интерактивное взаимодействие с пользователем и полнофункциональной системой поддержки принятия решений. В то же время решение задачи оптимального управления поливами с целью формирования планируемого режима агроэкосистем и повышения энергетического потенциала агроландшафтов на основе современных геоинформационных технологий предполагает формирование специализированного списка интерактивных сегментов взаимодействия, а также полнофункциональных комплексов анализа и обработки данных, разработки и внедрения управленческих решений.
Этим обусловлено требование соответствия уровня интенсивности управляющих мелиоративных воздействий ограничениям нормативно-методической базы, регулирующей агротехнологические параметры машин и оборудования функционирующей гидромелиоративной системы. С помощью информационной цифровой системы оперативного управления агропроизводством, контролирующей параметры мелиоративного и экологического состояния агроландшафта в процессе реализации технологических операций, можно значительно повысить экологическую безопасность мелиорируемого земледелия.
Функции такого инструментария включают формирование необходимых исходных данных для оперативной оценки и классификации состояния управляемого объекта, систематизацию и хранение полученной информации, обеспечивающей расчеты экологического состояния агроландшафта и назначение при необходимости корректирующих воздействий. По результатам такого контроля принимаются решения по управлению работой автоматических (интеллектуальных) дождевальных машин, взаимодействующих с глобальной навигационной спутниковой системой [20].
Разработка информационных систем контроля и учета агроэкоценозов базируется на комплексном научном обосновании, а варианты развития мониторинговых технологий обеспечивают инновационность современным мелиоративным системам. Указанное научное направление сегодня остается одним из наиболее динамичных и активно развиваемых, востребованных на мировом рынке агромелиоративных агротехнологий. В составе исследований, выполняемых специалистами Волгоградского отдела ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова» [21, 22], реализуются предложения по созданию новых концептуальных моделей и конструкций гидромелиоративных систем, обеспечивающих эффективное управление мелиоративными режимами на основе мониторинга и управления орошением в режиме реального времени.
При всей важности указанного подхода очевидна его ограниченность, вызванная однофакторностью прямых управляющих воздействий (только посредством поливов) на мелиоративный режим агроэкосистем. Будущее за наиболее востребованными и действенными направлениями исследований и разработок в области автоматизации управления технологическим процессом комплексного регулирования детерминированных факторов (водного, питательного, температурного и других режимов, детоксикации и ремедиации) формирования мелиоративного состояния агроэкосистем согласно технологическим и технико-экономическим показателям и критериям оперативно-производственных и организационно-экономических задач агропроизводства на мелиорируемых землях [1, 22-24]. Разработка теории формирования таких систем выполняется специалистами ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова» в составе тематики НИР института 2019-2021 гг.
Выводы
Таким образом, успешность агропроизводства на мелиорированных землях, соответствующего принципам эколого-экономической устойчивости отечественного агропромышленного комплекса, требует широкомасштабных мероприятий по созданию, внедрению и использованию инновационных цифровых технологий «умного» сельского хозяйства в практике повседневной управленческой деятельности.
Список использованных источников
1 Кирейчева, Л. В. Научные основы создания и управления мелиоративными системами в России / Л. В. Кирейчева, И. Ф. Юрченко, В. М. Яшин; под ред. Л. В. Кирейчевой. - М.: ВНИИ агрохимии, 2017. - 296 с.
2 Луценко, Е. В. Применение СК-анализа и системы «Эйдос» для синтеза когнитивной матричной передаточной функции сложного объекта управления на основе эмпирических данных / Е. В. Луценко, В. Е. Коржаков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета [Электронный ресурс]. - 2012. - № 01(75). - С. 681-714. - Режим доступа: http:ej.kubagro.ru/
2012/01/pdf/53.pdf.
3 Луков, Д. К. Автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) / Д. К. Луков // European Science. - 2019. - № 2(44). - С. 19.
4 Эколого-экономическая эффективность комплексных мелиораций Барабинской низменности / Л. В. Кирейчева, И. В. Белова, М. В. Глистин, М. Т. Устинов, О. Б. Хохлова, И. Ф. Юрченко, В. М. Яшин; под ред. Л. В. Кирейчевой. - М.: ВНИИА, 2009. - 312 с.
5 Эколого-экономическая эффективность диагностики технического состояния водопроводящих сооружений оросительных систем / М. А. Бандурин, И. Ф. Юрченко, В. А. Волосухин, В. В. Ванжа, Я. В. Волосухин // Экология и промышленность России. - 2018. - Т. 22, № 7. - С. 66-71.
6 Шабанов, В. В. Автоматизация комплексного регулирования факторов жизни растений [Электронный ресурс] / В. В. Шабанов // Гидротехника и мелиорация. - 1982. - № 1. - С. 60-75. - Режим доступа: http:ieek.timacad.ru/kmirz/Htmls/works/1982_41.pdf, 2019.
7 Волосухин, Я. В. Вопросы моделирования технического состояния водопроводящих каналов при проведении эксплуатационного мониторинга / Я. В. Волосухин, М. А. Бандурин // Мониторинг. Наука и безопасность. - 2012. - № 1. - С. 70-74.
8 Безопасность бесхозяйных гидротехнических сооружений / Г. Т. Балакай, И. Ф. Юрченко, Е. А. Лентяева, Г. Х. Ялалова. - Германия: LAP Lambert, 2016. - 85 с.
9 Волосухин, Я. В. Проведение эксплуатационного мониторинга с применением неразрушающих методов контроля и автоматизация моделирования технического состояния гидротехнических сооружений / Я. В. Волосухин, М. А. Бандурин // Мониторинг. Наука и безопасность. - 2011. - № 3. - C. 88-93.
10 Yurchenko, I. F. Information support system designed for technical operation planning of reclamative facilities / I. F. Yurchenko // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. - 2018. - Vol. 96, № 5. - P. 1253-1265.
11 Yurchenko, I. F. Information support for decision making on dispatching control of water distribution in irrigation / I. F. Yurchenko // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - Vol. 1015. - P. 042063. - DOI: 10.1088/1742-6596/1015/4/042063.
12 Yusupbekov, N. Development and Improvement of Systems of Automation and Management of Technological Processes and Manufactures / N. Yusupbekov, F. Adilov, F. Ergashev // Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems. - 2017. - Vol. 11, № 3. - P. 53-57.
13 NISTIR 8062. An Introduction to Privacy Engineering and Risk Management in Federal Systems / S. Brooks, M. Garcia, N. Lefkovitz, S. Lightman, E. Nadeau; Information Technology Laboratory, National Institute of Standards and Technology. - 2017. - 49 p.
14 Bandurin, M. A. Remote Monitoring of Reliability for Water Conveyance Hydraulic Structures / M. A. Bandurin, I. F. Yurchenko, V. A. Volosukhin // Materials Science Forum. - 2018. - Vol. 931. - P. 209-213.
15 Автоматизация управления технологическими процессами в газораспределительных сетях: проблемы, тенденции и перспективы / В. Г. Крымский, И. М. Жалбеков, Р. Р. Имильбаев, А. Р. Юнусов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2013. - № 2, Т. 9. - С. 70-79.
16 Самойлова, Е. М. Интеграция искусственного интеллекта в автоматизированные системы управления и проектирования технологических процессов / Е. М. Самойлова, А. А. Игнатьев // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - № 1. - С. 127-132.
17 Методология рационального размещения и углубления специализации агропромышленного производства / А. И. Алтухов [и др.]. - Душанбе: Ирфон, 2016. - 152 с.
18 Save and Grow. A policymaker's guide to the sustainable intensification of smallholder crop production / L. Collette [et al.]. - Romе: FAO, 2011. - 112 p.
19 Guinard, D. Building the Web of Things / D. Guinard, V. Trifa. - Manning, 2015. - 344 p.
20 Выбор и обоснование параметров экологического состояния агроэкосистемы для мониторинга технологических процессов возделывания сельскохозяйственных культур / А. Б. Калинин, В. А. Смелик, И. З. Теплинский, О. Н. Первухина // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2015. - № 39. - С. 315.
21 Курбанов, С. А. Концептуальная модель управления орошением в режиме реального времени на основе ГИС-технологий / С. А. Курбанов, В. В. Бородычев, М. Н. Лытов // Проблемы развития АПК региона. - 2018. - № 2(34). - С. 66-71.
22 Курбанов, С. А. Компонентно-технологическая структура функции автоматизированного управления оросительных систем нового поколения / С. А. Курбанов, В. В. Бородычев, М. Н. Лытов // Проблемы развития АПК региона. - 2019. - № 1(37). - С. 60-66.
23 Новые технологии проектирования, обоснования строительства, эксплуатации и управления мелиоративными системами / сост. Л. В. Кирейчева [и др.]; под ред. Л. В. Кирейчевой. - М.: Изд-во ВНИИА, 2010. - 240 с.
24 Yurchenko, I. F. Automatization of water distribution control for irrigation / I. F. Yurchenko // International Journal of Advanced and Applied Sciences. - 2017. - Vol. 4, iss. 2. - P. 72-77.