ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ
1.1 Вертикальные фермы как инновационная форма
выращивания сельскохозяйственной продукции
1.2 Информационная модель управления вертикальной фермой 16
1.2.1 Общая характеристика объекта 16
1.2.2 Характеристика организационной и функциональной структуры объекта
17
1.2.3 Характеристика информационных процессов, подлежащих автоматизации
18
1.2.4 Перечень и анализ недостатков организации обработки данных и управления объектом
1.2.5 Характеристика готовности объекта к созданию АИС 21
1.3 Постановка задачи автоматизированного управления вертикальной фермы
23
1.3.1 Назначение системы 23
1.3.2 Цели создания системы 24
1.3.3 Требования к системе 24
1.3.3.1 Требования к структуре и функционированию
системы 24
1.3.3.2 Требования к численности и квалификации
персонала 25
1.3.3.3 Требования информационной безопасности и защите информации от
несанкционированного доступа 26
1.3.3.4 Перечень подлежащих автоматизации функций, задач или их комплексов
27
1.3.3.5 Требования к качеству и форме реализации каждой функции или задачи
27
1.3.3.6 Требования к информационному обеспечению системы 28
1.3.3.7 Требования к лингвистическому обеспечению системы 28
ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
АЭРОПОННОЙ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ФЕРМОЙ
2.1 Функциональная структура АИСУМК 33
2.2 Пользовательский интерфейс АИСУМК 35
2.3 Выбор инструментальных средств реализации АИСУМК 39
3. РЕАЛИЗАЦИЯ АИСУМК 40
3.1 Описание оболочки (Wonderware InTouch) 40
3.2 Настройка Wonderware InTouch и создание проекта 41
3.3 Описание приложения mClim 52
3.4 Примеры решения задач автоматизированного управления аэропонной вертикальной фермы с
применением приложения 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 56
Приложение А. Схема организационной структуры объекта.. ..58
Приложение Б. Укрупненные схемы основных технологических процессов. 59
В настоящее время информация является инструментом осуществления деятельности, направленной на производство товаров и услуг, определяющая закон функционирования механизмов регуляции информационных процессов информационной системы. Существующие методологические способы решения проблем по оптимизации системообразующих функций, объединенных единством цели, базируются на достоверной, актуализируемой, защищенной информации об объекте и на грамотных управленческих решениях. Первое обеспечивает беспрепятственную реализацию информационных процессов на каждой фазе производственного цикла, второе определяет траекторию информационных потоков и схему организационной структуры с делегированными полномочиями. Современное развитие вычислительных комплексов и информационных технологий помогает организовать связь между элементами организационной структуры и эксплуатационным персоналом, взаимодействующим с информацией, циркулирующей в АИС.
Внедрение автоматизированной информационной системы на предприятие обязывает эксплуатационный персонал к исполнению определенных ролей. Персонал, стоящий у исполнительных элементов системы, совершающий надзор за протекающим процессом и составляющий отчет о результатах, ответственен за оснащения системы информационным содержанием, за мониторинг общего текущего состояний производственного процесса, определение направления курсирующих в системе информационных потоков, предоставления прав доступа, конфигурацию сети, принятие экстренных решений в момент поведенческих девиаций системы ответственен диспетчер, занимающий центральное положения в управлении АИС, за архитектуру информационной сети ответственен ИТ-отдел.
В настоящее время в России доля аграрного производства во внутреннем валовом продукте на уровне 4,7%, данный показатель находится в долгосрочном снижающемся тренде, который подпитывают множество различных факторов, одним из которых является специфичное географическое расположение в непредсказуемых погодных условиях.
Автоматизация аграрного сектора ликвидирует зависимость фермерских хозяйств от времён года и неблагоприятных погодных условий выращивания сельскохозяйственных культур. Текущая тенденция технологизации сфер человеческой деятельности, проникнув в сельское хозяйство в виде автоматизированной информационной системы, оказалась способной к ликвидации изъянов технологических процессов, присущих осуществляемой сельскохозяйственной деятельности традиционным способом - культивацией культур на земельных участках.
Вертикальное фермерство - практика выращивание продуктов питания в автоматизированном многоярусном тепличном комплексе [2]. Является современным направлением в сельском хозяйстве в России, принявшее участие в формировании инновационного кластера урбанистических ферм. Представляет собой объект с замкнутым производством, внутри которого осуществляется выращивание зелени методом аэропоники с помощью высокотехнологичной вертикальной фермы, оснащённой автоматизированной системой управления микроклиматом (АИСУМК).
Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена тем, что в существующих типовых проектных решениях автоматизированных гидропонных вертикальных ферм не включена подсистема подачи питания корням растения, осуществляемая вручную и задействующая при этом лишнюю рабочую силу, чем увеличивает стоимостные и временные затраты на совершение производственного цикла.
Необходимость проведения работ по созданию АИСУМК заключается в отсутствии в существующих типовых проектных решениях технологии, позволяющей объединить и централизовать такие технологические процессы, как мониторинг и сбор информации о состоянии каждого гроубокса мультикультурной вертикальной фермы, контроль входных и выходных параметров в пределах спектра оптимальных значений. Повсеместное нарождение вертикальных ферм стимулирует рост отечественного производства продуктов первой необходимости, что повлечет за собой увеличение экспорта сельскохозяйственных культур, обеспечит стабильное производство больших объемов зелени высокого качества, к тому же, данная технология, в перспективе, способствует, кроме производства зелени, осуществлению контроля над ростом фруктов и цветов.
Настоящая выпускная квалификационная включает 3 главы:
В первой главе исследуется проблемная область с описанием современных трендов беспочвенного выращивания растений, во второй главе производится описание автоматизированной системы управления микроклиматом, в третьей главе описывается процесс создания АИС.
Основными целями создания АИСУМК являются:
• добавление в систему контроля микроклимата подсистемы ритмичной подачи питания;
• организация централизованного управления микроклиматом;
• сокращение времени выращивания сельскохозяйственных культур.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
• обеспечить диспетчерское управления
системой с помощью программного пакета SCADA;
• оптимизировать процессы сбора, анализа и хранения производственной информации;
• предложить проектные решения по результативному управлению микроклиматом вертикальной фермы.
В результате выполненной работы была спроектирована и разработана автоматизированная информационная система правления микроклиматом аэропонной вертикальной фермы. В ходе выпускной квалификационный работы были изучены проблемы сельскохозяйственного сектора и найдены пути их решения, которые отражены в решении поставленных задач на пути достижения цели. Была изучена архитектоника производственной среды и разработаны структурная и функциональная схемы под уникальные условия объекта. Автоматизированная информационная система управления микроклиматом реализована в программном пакете SACADA InTouch Wonderware. Результатом выпускной квалификационной работы стало разработанное приложение контроля и мониторинга производственного процесса вертикального выращивания культур с возможностью обмена информацией между эксплуатационным персоналом, обращаясь к централизованной системе хранения данных. Пользование приложением не требует от пользователей специализированных знаний и подготовки, что обеспеченно дружелюбным интерфейсом.
Разработанная автоматизированная информационная система контроля микроклимата является уникальным продуктом на рынке вертикальных ферм в России, система имеет возможность гибкого внедрения в готовое производство с местным оборудованием и открыта к расширению как программного, так и технического функционала.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
