МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
"РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМ "
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2006

УДК 631.1:681.5

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫМИ

РЕСУРСАМИ В ГИДРОМЕЛИОРАЦИИ

 

А.В. Матвеев – аспирант

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации

 им. А.Н. Костякова Россельхозакадемии, г. Москва, Россия

 

   Оросительная система представляет собой сложнейший комплекс гидротехнических сооружений, включающий водозабор, постоянные и временные каналы и трубопроводы, насосные станции, поливную технику, орошаемые земли, дороги, а также лесные полосы и природоохранные устройства, расположенные на орошаемых землях. Эксплуатация оросительной системы, в том числе производство растениеводческой продукции на орошаемых землях, – одно из наиболее узких мест в практике гидромелиорации, влияющих на эффективность использования инженерной системы, техники, земельных и водных ресурсов. Недостаточное информационное обеспечение служб эксплуатации является одной из причин низкой эффективности использования имеющихся технических и материальных ресурсов, приводящих к недобору урожая, высоким затратам на эксплуатацию оросительных систем.

   Современные информационные технологии - один из главных инструментов повышения эффективности промышленного и сельскохозяйственного производства. В последние годы передовые западные фирмы широко применяют технологии компьютерного сопровождения и поддержки технически сложных систем (изделий) на всех этапах жизненного цикла (так называемые технологии Информационной Поддержки Изделий или CALS-технологии – по зарубежной терминологии).

   CALS (Continuous Acqusition and Life cycle Support) – это концепция, объединяющая принципы и технологии информационной поддержки жизненного цикла продукции на всех его стадиях, основанная на использовании интегрированной информационной среды (единого информационного пространства), обеспечивающая единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства), поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.

   Для крупных оросительных систем проблема эффективного использования ИПИ-технологий, как средства кардинального повышения качества эксплуатации и наукоемкости сельскохозяйственного производства продукции растениеводства, является исключительно актуальной.

   Анализ информационных материалов, опубликованных в традиционной печати и в сети Интернет, позволил выявить ряд основных аспектов, определяющих эффективность применения CALS-технологий. К их числу относятся:

1. Компьютерная автоматизация, позволяющая повысить производительность основных процессов и операций хранения, выработки и представления информации для принятия адекватных, оптимальных и оперативных управленческих решений.

2. Информационная интеграция процессов, обеспечивающая совместное и многократное использование одних и тех же данных при эксплуатации оросительной сети, выращивании сельскохозяйственных культур, при решении экологических проблем.

Интеграция достигается за счет минимизации числа и сложности вспомогательных процессов и операций, связанных с поиском, преобразованием и передачей информации, а также за счет того, что все автоматизированные системы, применяемые на различных стадиях жизненного цикла изделия, будут оперировать не с традиционными документами и даже не с их электронными отображениями (например, карты, отсканированные чертежи), а с формализованными информационными моделями, описывающими изделие, технологией его производства и использования. Поскольку доля вспомогательных процессов и операций в общем цикле достаточно велика, сокращение связанных с ними затрат времени и средств является существенным фактором экономии и, кроме того, позволяет сосредоточить внимание на наиболее ответственных процессах, занимающих более высокий иерархический уровень (планирование ремонтно-профилактических работ, технологий выращивания сельскохозяйственных культур, оперативное планирование орошения, предотвращение деградации почв и др.).

   Одним из инструментов интеграции является стандартизация способов и технологий представления данных с тем, чтобы результаты предшествующего процесса могли быть использованы для последующих процессов с минимальными преобразованиями. В частности это касается представления проектной, строительной и технической документации в виде информативного банка данных, который может быть использован для сбора и анализа текущей эксплуатационной информации. Переход к безбумажной организации технологических процессов, связанных с эксплуатацией оросительной системы, и применение новых моделей организации ее функционирования (планирование ремонтных работ, агротехнологий, оперативного управления процессом формирования урожая сельскохозяйственных культур) позволяет многократно ускорить поиск необходимой информации и оформление документации, обеспечить параллелизм работы различных агромелиоративных служб и контроль результатов работы, существенно сократить длительность процессов принятия решений.

   В применении ИПИ-технологий можно выделить ряд конкретных факторов, непосредственно влияющих на экономические показатели производства:

1) сокращение затрат и трудоемкости процессов технической подготовки, освоения и эксплуатации;

2) сокращение календарных сроков подготовки и ввода мелиоративной техники в рабочий режим;

3) сокращение затрат, связанных с внесением изменений в конструкцию поливной техники и оросительную систему в результате выполнения ремонтных работ;

4) увеличение числа циклов работы поливной техники за вегетационный период в строгом соответствии с экологическими и агромелиоративными требованиями;

5) сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонт изделий, которые для сложной наукоемкой продукции могут быть значительными.

   При внедрении ИПИ-технологий центральное место занимает проблема создания интегрированной информационной среды, базовым элементом которой для гидромелиоративных систем должны являться проектные данные с их привязкой к картографической информации, в том числе данным аэрофотосъемки.

   Практическая необходимость в ИПИ-технологиях для оросительных систем возникла в нашей стране в конце 80-х годов прошлого столетия одновременно с появлением персональных компьютеров в сельскохозяйственном секторе производства. Так, при разработке информационной системы управления поливами /Добрачев Ю.П. Теория и технология управления орошением на основе эколого-физиологических моделей. /Автореф. дисс…доктора техн. наук.  – М.: РАСХН, ВНИИГиМ, 1998/, выполненной по техническому заданию заказчика работ (совхоз «Лузино» производственного объединения «Омский бекон»), были сформулированы требования к максимально полному включению в базу данных системы проектно-технологической документации по всем элементам оросительной системы, включая:

картографический образ оросительной системы (поля, подводящая и распределительная водопроводящая сеть, насосные станции, поливная техника, наблюдательные скважины, дренажная сеть и др.);

агромелиоративные данные по полям (общая и орошаемая площади, выращиваемая культура, поливная техника, УГВ, тип и плотность почвы, мощность гумусового горизонта содержание гумуса, азота, фосфора и калия, засоленность, УГВ, водно-физические характеристики почвы и др.);

паспорт каждого однородного участка трубы и связанной с ней арматуры (диаметр, толщина стен, длина, марка стали, тип изоляции и др. всего 25 наименований характеристик) и журнал эксплуатационных работ;

паспорт насосной станции (количество насосов, марка, производительность, наработка за сезон и др.);

паспорт дождевальных машин (марка, расходно-напорная характеристика, состав труб и их характеристики, состав дождевальных аппаратов и насадок, привязка на карте к трубопроводу, число обслуживаемых гидрантов и др., всего около 50 показателей в зависимости от сложности конструкции машины);

характеристики качества оросительной воды;

паспорта скважин и характеристики качества грунтовых вод;

технологическая карта по каждому орошаемому контуру (культура, внесение удобрений сроки сева, планируемые сроки проведения технологически операций по уходу за посевами).

   Сформированная база данных позволила реализовать на ней ряд задач по эксплуатации оросительной сети, по технологии выращивания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях и по экологическому мониторингу состояния орошаемых земель и грунтовых вод. Прежде всего, это информационное обеспечение ремонтных работ на трубопроводах в оперативном режиме. Решение основной функциональной задачи - оперативное управление поливами - базировалось на имитационных моделях агроценозов и гидравлической модели оросительной сети, обеспечивающих оптимизацию режима орошения. Это дало возможность производить поливы контролируемой поливной нормой и исключить негативное влияние избыточных и недостаточных поливных норм, обеспечить экономию электроэнергии на насосной станции, сократить по времени полный поливной цикл на 20%. Кроме того, стало возможным рассчитать баланс питательных веществ в почве, сток биогенных веществ в грунтовые воды, прогнозировать урожайность основных сельскохозяйственных культур по агрометеопараметрам. Информационная система решала ряд других задач, связанных с технологией выращивания сельскохозяйственных культур и эксплуатацией поливной техники.

   Можно выделить две основные проблемы, стоящие на пути повышения эффективности использования ИПИ-технологий. Во-первых, с увеличением сложности объекта управления и применением для него современных компьютерных систем, значительно увеличивается объем данных об этом объекте. Вместе с тем, прежние методы работы с данными уже не позволяют обеспечить их точность, целостность и актуальность при сохранении приемлемых временных и материальных затрат. Поэтому создание интегрирующих информационных моделей особенно актуально. Во-вторых, большое количество персонала, участвующего в процессе эксплуатации оросительной системы и управления ее функционированием, приводит к возможному возникновению отдельных проблем при анализе, использовании и обмене информацией. В первую очередь это относится к лицам, принимающим решение, в силу различного уровня их компетентности в отдельных областях производства (агроном, мелиоратор, эколог, агрохимик).

Внедрение ИПИ-технологии в гидромелиорации ставит основной целью обеспечение оперативности принятия научно-обоснованных решений, увеличение эффективности использования трудовых, земельных, водных ресурсов и технических средств, создание условий для повышения продуктивности мелиорируемых земель, а также продления сроков функционирования гидромелиоративных систем в проектном режиме.