Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Декабря 2013 в 14:06, реферат
Впровадження інформаційних технологій (ІТ) в сільському господарстві починається з перепису існуючих природних і виробничих ресурсів, створення бази даних даних (БД).
Основним ресурсом в сільському господарстві є земля. Тому БД в сільському господарстві будуть завжди мати просторовий характер. Безумовно, можливо традиційно перенумерувати поля, ділянки, водогосподарські системи мережі споруди і вести БД їх характеристик в табличному виді і на папері. Межі ділянок можливо закріпити на карті, схемі та використовувати їх за призначенням.
Вступ
Сільське господарство - одна з найважливіших галузей матеріального виробництва.
Величезна площа полів, велика кількість транспортних засобів, численність людей, зайнятих у сільському господарстві визначили потребу в розробці якісно нових методів управління земельними ресурсами і сільськогосподарським виробництвом.
Одним з найбільш перспективних напрямків підвищення ефективності управління сільськогосподарським виробництвом є використання інформаційних систем на базі геоінформаційних технологій. Подібні системи дозволяють вирішувати наступні завдання:
• інформаційна підтримка прийняття рішень;
• планування агротехнічних операцій;
• моніторинг агротехнічних операцій і стану посівів;
• прогнозування врожайності культур і оцінка втрат;
• планування , моніторинг та аналіз використання техніки.
1. Бази даних: засоби та принципи роботи
База даних ( БД) - це впорядкована сукупність даних про конкретний об'єкт , що зберігається в зовнішній пам'яті і організована певним способом.
Або можна сказати , що це сукупність даних , організованих за певними правилами , що передбачають загальні принципи опису , зберігання і маніпулювання даними , незалежна від прикладних програм , яка може бути інформаційною моделлю предметної області. Розрізняють зовнішню , концептуальну і фізичну моделі (схеми) БД. Як правило , СУБД входить в поняття бази даних як елемент складної ієрархічної системи . Вивчають ієрархічні , реляційні , мережеві БД , розподілені і централізовані БД , одно- і багатокористувацькі БД.
Класифікація баз даних:
1). За характером що зберігається: фактографічні та документальні ;
2). За способом зберігання даних : централізовані та розподілені ;
3). За структурою організації даних ; реляційні [ табличні БД ] , ієрархічні і мережеві БД.
Основне призначення БД зберігання великих масивів даних , якими можна маніпулювати , використовуючи вбудовані даних , вибірку даних за умовою, створенню звітів різної форми. База даних може бути відображена на екрані у вигляді таблиці і у вигляді картотеки , незалежно від виду використовуваного формату. Більшість баз даних використовують як основний інформаційної структури табличний формат .
Реляційна база даних являє собою безліч взаємопов'язаних таблиць , кожна з яких містить інформацію про об'єкти певного типу. Таблиця має рядки і стовпці , які відповідно називаються записом і полем запису. Саме поля визначають структуру бази.
Звернення до БД і керування БД здійснюється за допомогою Системи Управління Базою Даних ( СУБД).
Основні функції СУБД - це визначення даних ( опис структури баз даних), обробка даних і управління даними .
Системи управління базами даних включають , як правило , такі елементи:
1). Інтерфейс - середу користувача для роботи за допомогою меню.
2). Інтерпретатор - алгоритмічний мову програмування.
3). Компілятор - перетворювач програм в автономні виконувані файли.
4). Утиліти - засоби програмування рутинних операцій .
СУБД дозволяє виконувати чотири найпростіші операції з даними:
- додавати в таблицю одну або кілька записів;
- видаляти з таблиці одну або кілька записів;
- оновлювати значення деяких полів в одній або декількох записах ;
- знаходити одну або кілька записів , що задовольняють заданій умові.
Для виконання цих операцій використовується механізм запитів. Результатом виконання запитів є або відібране за певними критеріями безліч записів , або зміни в таблицях. Запити до бази формуються на спеціально заданому для цього мовою.
І найважливіша функція СУБД - це управління даними. Під управліннями даними звичайно розуміють захист даних від несанкціонованого доступу , підтримку багато режиму роботи з даними і забезпечення цілісності та узгодження даних.
1). проектування бази даних (визначення об'єкта і виділення атрибутів об'єкта як полів бази даних);
2). завдання структури бази даних ( однотаблічную БД чи що складається з кількох пов'язаних таблиць);
3). введення структури даних з описом типів даних вводяться в поля таблиці;
4). безпосереднє введення даних в БД;
5). редагування даних;
6). маніпулювання даними (сортування , вибірка даних з використанням фільтрації і / або запитів).
2. Інформаційна підтримка прийняття рішень
Для забезпечення керівників комплексом необхідної для прийняття управлінських рішень інформації на платформі ГІС створюється база даних, що містить :
• цифрову модель місцевості , на якій здійснюються агротехнічні операції;
• відомості про дистанційне зондуванні;
• інформацію про властивості та характеристики грунтів;
• карти посівів по роках;
• історію обробки полів і т.д.
Для більш ефективного використання , агрономічна ГІС повинна містити багатошарову електронну карту господарства та атрибутивну базу даних історії полів з інформацією про всіх агротехнічних заходах. Обов'язково повинні бути включені шари мезорельєфу, відомості про крутизну схилів, і їх експозиції, мікрокліматі, рівні грунтових вод, вмісті гумусу в грунті і т.д.
Атрибутивна база даних, що містить дані різного характеру, пов'язана з шарами електронної карти.
Прив'язку починають з гідрографічної мережі, яружно- балочного комплексу, в більшості випадків доповнюють дорожньою мережею та іншими об'єктами. До конкретних об'єктів цифрової карти також прив'язують користувача бази даних, що включають інформацію про посівні площі, дані про стан грунтів та ін.
Для вирішення завдань комплексного аналізу в сільському господарстві використовуються електронні карти з результатами супутникових геодезичних вимірювань. Використання таких методів дозволяє отримувати деталізовану інформацію про великих територіях (сільськогосподарське підприємство, адміністративний район і т.д.). Можливість визначення конфігурації полів, їх орієнтування, площі, напрямки оранки, стану полів на момент зйомки і сприяє оперативній оцінці сільськогосподарських угідь.
Таким чином, створення системи інформаційної підтримки процесів прийняття рішень на основі ГІС - технологій дозволяє підвищити загальну ефективність сільськогосподарського виробництва за рахунок надання актуальної аналітичної інформації по всьому комплексу необхідних параметрів для прийняття оптимальних і своєчасних управлінських рішень.
Сьогодні для всіх країн, які
бажають вступити до Європейської Спільноти,
існує обов'язкова вимога функціонування
національної Єдиної адміністративно-управлінської
системи (IACS), яка вміщує дані за всіма
земельними ділянками і землекористувачами.
Така система (IACS) є необхідною для ефективної
реалізації програм субсидування сільгоспвиробників
і контролю за використанням цих субсидій,
сума яких по Євросоюзу складає десятки
мільярдів євро.
3. Створення бази даних по відходах сільськогосподарської переробки
Відходи сільськогосподарської переробки ( недеревної целюлозовмістних сировина) складають найбільшу групу щорічно відновлюваної рослинної сировини. Світові потенційні обсяги однорічних рослин і сільськогосподарських відходів - 2,5 млрд т / рік, у тому числі соломи пшениці, рису і жита - 1 255,0 млн т / рік.
В Алтайському краї щорічний урожай соломи злакових культур (пшениці, вівса, жита та ячменю) відтворюється в межах 7,5-8,5 млн т. Крім того, утворюються такі целюлозовмістні відходи:
- 2-3 млн т плодових оболонок злаків після переробки зерна на елеваторах;
- 2,5 млн т багаття на підприємствах, переробних льон;
- 1 млн т відходів переробки дикорослих і садових плодів і ягід;
- 0,5 млн т шкаралупи кедрового горіха.
Для обліку целюлозовмістних відходів ведуться роботи зі створення бази даних, які включають обсяги утворення сировини, його характеристику (хімічний склад), а також відомості про місця освіти і переробки.
У таблиці наведено перелік досліджених відходів (20 об'єктів) та їх якісний склад.
Склад відходів переробки рослинної сировини
Відходи |
Рік |
Місце утворення |
Якісний склад |
Солома вівса |
2011 |
ЗАО «Заозерне» |
Жировоскова фракція, пектин, водні екстракти соломи ВЕС * і Весса **, лігнін, волокнистий матеріал, білена целюлоза |
2012 |
ЗАО «Заозерне» | ||
2012 |
ЗАО «Промисловий» | ||
Солома пшениці |
2012 |
ЗАО «Заозерне» |
Жировоскова фракція, пектин, водні екстракти ВЕС и ВЭЕСС, лігнін, волокнистий матеріал |
Солома ячменя |
2012 |
ЗАО «Заозерне» | |
Шелуха вівса |
2012 |
ОАО «Бийський елеватор» |
Жировоскова фракція, водні екстракти ВЕС и ВЕСс, лігнін, волокнистий матеріал |
Шрот обліпихи після екстракції органічним розчинником |
2012 |
– |
Флавоноїдомісткий комплекс, пектин, целюлоза |
2013 |
– | ||
Жом обліпихи, калини, чорноплідної горобини, смородини |
2012 |
ООО «Аронія» |
Масло, флавоноїдомісткий комплекс, пектин, целюлоза |
Скорлупа кедрового горіха |
2011 |
ООО «Спеціаліст» |
Водно-спиртовий екстракт, лігнін, целюлоза |
Навколоплідна оболонка кедрового горіха |
2011 |
ООО «Спеціаліст» |
Жировоскова фракція, флавоноїдомісткий комплекс, целюлоза |
* ВЕС - водний екстракт соломи, отриманий кип'ятінням в 0,2 М розчині соляної кислоти протягом 4 ч.
** Весса - перед кип'ятінням солому обробляли 1%-ним розчином NaOH в етиловому спирті.
Кількісні дослідження хлорофілу і жирнокислотного складу жировосковій фракцій, а також пектинових речовин соломи злаків показали, що масовий вміст хлорофілу, ненасичених жирних кислот і пектину не змінюється протягом перших 3 місяців зберігання врожаю і різко зменшується (у 2 рази і більше ) протягом наступних 6 місяців. Валковану солому зберігали під дахом при природній температурі і вологості.
У соломі пшениці, вівса, ячменю та жита врожаїв 2005-2006 рр. вміст целюлози знаходиться в межах 33-47 % і не залежить від способу збору, транспортування і зберігання. Ці дані підтверджують перспективність використання соломи злаків в якості коротковолокнистого сировини. Ще більш важливий напрямок використання соломи злаків та інших целюлозомістких відходів - отримання біоетанолу. Вартість етанолу, виробленого з цукру - і крохмаловмісткої сировини , становить 0,3-0,5 дол. США / кг. Утилізація целюлозовмісткої сировини дозволить знизити вартість етанолу на 25 %.
Особливість розроблюваної ІПХЕТ технології комплексного використання недеревної целюлозовмісткої сировини - постадійна хімічна та ферментативна переробка, що дозволяє отримати серію товарних продуктів .
На малюнку наведено три напрями використання соломи злакових культур.
В результаті досліджень з використання соломи злакових культур для виробництва кормів розроблена технологія лужно- кислотного гідролізу соломи з подальшим мікробіологічними синтезом білка. Кормова цінність соломи підвищена в 2,0-2,4 рази (житній - з 0,23 до 0,55 к. е., вівсяної - з 0,20 до 0,76 к. е.), а витрата агресивних хімічних реактивів зменшений в 10 разів.
Завдяки простоті і універсальності
найбільш поширена технологія спалювання
соломи у вигляді великих циліндричних
брикетів. Розроблено конструкція і
повний комплект технічної документації
на водогрійний котел з
Технологія постадійної переробки целюлозовмісткої сировини для одержання етанолу та супутніх товарних продуктів знаходиться в стадії активної розробки. Створення бази даних по сільськогосподарських відходам дозволяє оцінити обсяг сировини і кількість біоетанолу, яке можна щорічно виробляти на території краю, - 2,8 млн т.
Висновок
Впровадження інформаційних
технологій (ІТ) в сільському господарстві
починається з перепису існуючих природних
і виробничих ресурсів, створення бази
даних даних (БД).
Основним ресурсом в сільському господарстві
є земля. Тому БД в сільському господарстві
будуть завжди мати просторовий характер.
Безумовно, можливо традиційно перенумерувати
поля, ділянки, водогосподарські системи
мережі споруди і вести БД їх характеристик
в табличному виді і на папері. Межі ділянок
можливо закріпити на карті, схемі та використовувати
їх за призначенням.
Але, чи багато корисної інформації можливо
вилучити з цієї технології? Безумовно,
що внесення навіть нескладних змін в
таку документацію вимагає багато ручної
праці. З роками, чим довше ведеться така
БД, тим більше накопичується в ній помилок,
особливо, якщо правки вносять різні фахівці.
В цьому випадку часовий і просторовий
комплексний аналіз багаточисельних даних
просто неможливий. Основною роботою стає
тільки необхідність упоратися з безпомилковим
веденням БД впродовж значного часу. Це
внутрішні проблеми управління земельними
ресурсами.
Впровадження комп'ютерних інформаційних
технологій в землекористуванні і сільському
господарстві дозволяє не тільки значно
спростити ведення інформаційних БД і
знизити вірогідність виникнення помилок,
але і впровадити нові методи підтримки
прийняття управлінських рішень на базі
аналізу всіх даних, в цілому підвищити
ефективність праці.