РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО АДАПТЕРА ДЛЯ СИСТЕМЫ ПОЛИВАРИАНТНОГО АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ
ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОДУКЦИОННОГО
ПРОЦЕССА РАСТЕНИЙ 7
1.1. Свойства динамической модели продукционного процесса
сельскохозяйственных растений 7
1.2. Анализ возможностей системы имитационного моделирования
GUICS 10
1.3. Возможности системы поливариантного расчёта DSSAT 12
1.4. Анализ системы моделирования лесных экосистем DLES 15
1.5. Анализ возможностей системы поливариантного расчёта APEX 18
1.6. Сравнительная характеристика описанных систем 23
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО АДАПТЕРА ДЛЯ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА С APEX 26
2.1. Адаптеры для подключения внешних моделей в системе APEX 26
2.2. Преимущества создания адаптера для системы GUICS 30
2.3. Структура модели GUICS 31
2.4. Реализация адаптера для моделей системы GUICS в среде APEX 37
ГЛАВА 3. ТЕСТИРОВАНИЕ СОЗДАННОГО АДАПТЕРА В РАМКАХ
ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА В ПОЛИВАРИАНТНОЙ СРЕДЕ 45
3.1. Регистрация модели в системе APEX 45
3.2. Настройка адаптера для модели системы GUICS 36
3.3. Проведение эксперимента в поливариантной среде 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 54
Купить

РЕФЕРАТ
Тема выпускной работы: «Разработка программного адаптера для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений».
Цель работы - разработка программного адаптера для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений.
Предмет исследования - программный адаптер для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений.
Объект исследования - динамическая модель продукционного процесса.
В результате исследования решены следующие задачи: проведён анализ возможностей существующих систем имитационного моделирования продукционного процесса растений, определение их преимуществ и недостатков; спроектирован и разработан программный адаптер для взаимодействия динамических моделей продукционного процесса с APEX; произведено тестирование и устранены недостатки созданного адаптера.
Объем работы - 57 страниц, количество рисунков - 15, использованных источников литературы - 37.
Ключевые слова: система, адаптер, модель, прогнозирование, обработка информации, урожайность, пользовательский интерфейс.
Актуальность исследования. Динамические модели продукционного процесса сельскохозяйственных растений активно внедряются в традиционную практику растениеводства. В рамках развития подходов устойчивого и точного земледелия возрастает их роль как интеллектуальной основы компьютерных систем поддержки агротехнологических решений. Динамическая модель агроэкосистемы представляет собой алгоритм, позволяющий по исходным данным о внешних факторах (погода и агротехника) просчитать динамику сельскохозяйственного посева в течение всего сезона вегетации - от сева до уборки, и интерпретировать полученные результаты в терминах содержательных показателей - урожая, сроков наступления фенофаз и других индикаторов роста и развития растений [1]. Использование модельных расчетов (мониторинг поведения растения под воздействием тех или иных управляющих воздействий в компьютерном эксперименте) даёт возможность существенно упростить анализ множества альтернативных решений и выбор оптимальных агротехнологий по сравнению с традиционным подходом, основанном на многолетних полевых опытах [2].
Необходимо отметить, что типичный прецедент использования модели в любой системе поддержки решений чаще всего предполагает не единичный, а множественный расчет одной и той же модели с разными наборами входных параметров с целью анализа и сравнения получаемых результатов. Для автоматизации поливариантного расчета динамических моделей агроэкосистем предназначена компьютерная система APEX [3]. Она может быть использована в качестве имитационного полигона при анализе и прогнозе последствий применения альтернативных вариантов агротехнических мероприятий при оперативном и стратегическом планировании в масштабе хозяйства. Изначально в системе APEX был разработан адаптер для работы с моделью продукционного процесса растений AGROTOOL, в то время как универсальный характер оболочки позволяет подключить к ней любую внешнюю модель агроэкосистемы. На данный момент в мире существуют различные оболочки имитационного моделирования в агроэкологии. Самые развитые из них это: GUICS, DSSAT, DLES. Основным отличием системы APEX от представленных продуктов является механизм поливариантного анализа, то есть возможность планирования и проведения многофакторных вычислительных компьютерных экспериментов. Подключение к среде APEX внешней модели выполняется с помощью специального программного модуля, называемого адаптером. Разработка адаптера для различных моделей продукционного процесса позволит использовать поливариантный анализ вне привязки к модели AGROTOOL и расширит функциональность и востребованность среды APEX.
Объект исследования - динамическая модель продукционного процесса.
Предмет исследования - программный адаптер для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений.
Цель работы - разработка программного адаптера для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Анализ возможностей существующих систем имитационного моделирования продукционного процесса растений, определение их преимуществ и недостатков.
2. Проектирование и разработка программного адаптера для взаимодействия динамических моделей продукционного процесса с APEX.
3. Тестирование и устранение недостатков созданного адаптера.
Новизна исследования заключается в определении самой проблемы создания универсальной среды поливариантного анализа произвольных динамических моделей агроэкосистем. Анализ существующих систем имитационного моделирования продукционного процесса растений позволит сформировать требования и принципы для проектирования и реализации такой универсальной программной среды.
Практическая значимость заключается в разработке программного адаптера для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений. Суть разрабатываемого адаптера состоит в использовании поливариантного анализа вне привязки к модели AGROTOOL в системе APEX и расширение функциональности и востребованности среды за счет увеличения списка поддерживаемых «внешних» моделей с возможностью их поливариантного анализа.
Апробация результатов исследования. Основные результаты работы представлены на молодёжной научно-практической конференции в рамках Недели науки, г. Санкт-Петербург, 2014 г., LIII международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», г. Новосибирск, 2015 г., на XLII научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и учащихся лицейных классов, г. Барнаул, 2015 г, V Международная молодёжная научно-практическая конференция с элементами научной школы «Прикладная математика и фундаментальная информатика», г. Омск, 2015 г.

Купить