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

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

В результате выполнения работы была достигнута цель - разработан программный адаптера для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений, и решены поставленные 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.
По результатам проекта опубликованы работы: Казанцев В.О. Разработка плагина для проверки лабораторных работ в системе Moodle (тезисы) // Материалы LII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»:Информационные технологии. - Новосибирск, 2014. - С. 90.
Проблемы создания универсальной среды поливариантного анализа произвольных динамических моделей агроэкосистем (научная статья) // Неделя науки: сборник докладов молодёжной научно-практической конференции в рамках Недели науки СПбПУ: секция "Природообустройство" / Санкт- Петербургский государственный политехнический университет Санкт- Петербург, 1-6 декабря 2014. - С. 66-68.
Разработка программного адаптера для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений (тезисы докладов научной конференции) // Студент и научно-технический прогресс: материалы 53-й Международной научной студенческой конференции МНСК- 2014: Информационные технологии / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 11-17 апреля 2015. - С. 108.
Разработка программного адаптера для системы поливариантного анализа динамических моделей продукционного процесса культурных растений (научная статья) // Материалы V Международной научно-практической конференции с элементами научной школы «Прикладная математика и фундаментальная информатика.» / Омск, 2015 - С. 192-194.
Перспективы проекта. В дальнейшем планируется разработка адаптера для связи других оболочек имитационного моделирования с системой APEX и расширение функциональности и повышения востребованности поливариантной среды.

Купить