Вопросы моделирования продукционного процесса хлопчатника

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА ХЛОПЧАТНИКА

Кутлимуратов Х.Р.

Абдуллаев А.К.

Содержание

Введение

Программа ЭМЕРДЖ

Модель ХАРВСИМ

Модель СИМКОТ-2

Система КОМАКС

Резюме

Литература

Введение

В ряде стран интенсивно ведутся разработки математических моделей агроэкосистемы хлопчатника, включающих модель как самого хлопчатника, так и вредителей, вилта, уборочных процессов и других показателей.

Президент национального хлопкового совета США Дж. Барр отмечает, что главное орудие снижения себестоимости хлопка и повышения на этой основе его конкурентоспособности на мировом рынке - внедрение достижений научно-технического прогресса. В числе первоочередных целей он называет модель хлопчатника ГОССИМ, которая была разработана в НИИ МСХ США в штате Миссисипи. В 1971 г. появилась модель СИМКОТ, в 1973 г. уже существовала машинная реализация модели СИМКОТ-2, с помощью которой имитировался рост и развитие хлопчатника. В 1976-1978 гг. на базе СИМКОТ-2 была создана модель ГОССИМ и в последующем она доводилась до уровня, пригодного для производства.

При разработке модели экосистемы хлопчатника динамического типа учитывают достижения на следующих уровнях: физиологическом, популяционном и принятия решений. На каждом из них моделируется поведение двух доминантных компонентов экосистемы: растения и насекомого. симкот агроэкосистема имитация хлопчатник

Можно выбрать любую комбинацию моделей по желанию пользователя, например, одну СИМКОТ-2 или с ЭМЕРДЖ, либо МОСТ или одну МОЙCT. Объединенные модели полезны для анализа экстремальных ситуаций, например, 10-дневных похолоданий после сева, приводящих к затягиванию естественного роста и снижению урожайности. Эти четыре имитационные модели охватывают период от подготовки к севу до уборки и хлопкоочистки. Они были представлены в октябре 1973 г. для первой машинной имитации системы производства хлопка. В дальнейшем для полноты имитации к ним добавили модели учета вредных насекомых [2, 3].

Программа ЭМЕРДЖ

ЭМЕРДЖ описывает прорастание семян и появление всходов. Ее работа определяется входными показателями влажности почвы, ее температуры на глубине заделки семян и механическим сопротивлением поверхности почвы. Модель СИМКОТ-2 роста и развития растений начинает работать в то время, когда, согласно имитации по ЭМЕРДЖ 50% посевов взошли. Эта программа требует ежедневного ввода следующих данных: солнечной радиации, максимумов и минимумов температур воздуха, сумм осадков, норм и дат внесения азота, характеристики роста растений по отношению к углеводному, азотному балансам.

Модель ХАРВСИМ

ХАРВСИМ - это модель уборки хлопчатника для одного хозяйства, имитирующая проходы комбайна по полям, выбор тележек для заполнения, их транспортировку к хлопкоочистительному пункту. Рассматриваются одно- и двукратная уборки. Вторая уборка проводится на поле, если оставшееся количество хлопка превышает некоторый порог. Модель прослеживает прохождение хлопка через очистительную машину и дает оценку экономической эффективности получения конечного продукта [4].

Модель СИМКОТ-2

СИМКОТ-2 начинает работу, когда МОЙСТ и ЭМЕРДЖ предсказывают появление 50% всходов. Предполагается, что с этого момента образование углеводов и их усвоение становятся управляющим фактором в развитии растений. Главная гипотеза заключается в том, что отдельное растение можно использовать для предсказания роста посева. Различия между растениями, их конкуренция и изменчивость под влиянием окружающей среды в условиях выращивания на поле не принимаются во внимание [5-7].

В университете штата Миссисипи [8] разработана модель СИМ позволяющая имитировать во взаимодействии развитие хлопчатника и хлопковой совки с момента появления проростков и вплоть до уборки урожая. Эта модель положена в основу новой стратегии борьбы с хлопковой совкой, включающей комплексную разработку мероприятий по возделыванию хлопчатника и защитных мер. Перед моделированием пользователь должен указать следующие параметры: почвенные характеристики, дату появления всходов, планируемую урожайность и дату уборки, плотность первоначальной популяции вредителя, сроки и дозы азотных удобрений. Необходимы также следующие ежедневные данные: максимальная и минимальная температуры, солнечная радиация, осадки и эвапотранспирация. Стратегия борьбы с хлопковой совкой, разработанная с помощью модели, позволила получить дополнительную прибыль 38 дол/га.

Модели СИМКОТ-ГОССИМ - наиболее развитое и нашедшее практическое применение семейство. В ранних вариантах модели СИМКОТ не учитывались резервы ассимилянтов. Развивалась теория превращения углеводов и азота при генерировании запаса углеводов или азота для растущего растения или органа. Затем авторы усовершенствовали модель СИМКОТ-2. Углеводный баланс представлен трехкомпонентной системой линейных дифференциальных уравнений первого порядка (скорости фотосинтеза, дыхания, образование запасов), азотный баланс - уравнениями, отражающими изменения резервов азота во времени [6].

СИМКОТ-2 - большая модель, она включает в себя субмодель роста отдельных органов растений и учитывает минеральное питание. Благодаря этим характеристикам СИМК0Т-2 получила высокую оценку наших специалистов [9].

Позже была разработана модель ПЛАНТ-1. Она была построена с применением более фундаментального описания физиологии растений и почвенных процессов. Это позволяет изучить динамику воды в растении и ее влияние на другие процессы [10]. В модели рассмотрены поглощение воды и азота, транспорт воды и субстратов через ксилему и флоэму, транспирация воды и поглощение С0₂ через устьица, синтез и распад веществ, фотосинтез. Дано упрощенное описание некоторых биохимических процессов, основных путей гликолиза, цикла Кальвина-Бенсопа и т.п.

Система КОМАКС

Экспертная система КОМАКС основана на правилах вывода заключений и в сочетании с моделью ГОССИМ выполняет функции агронома при решении трех задач: составление графика полива, определение потребности в удобрениях, сроков подкормки и созревания урожая. Система КОМАКС содержит базу данных (набор правил и факторов, записанных на языке, близком к английскому) и программу вывода логических заключений. Используя правила и факты базы знаний, а также прогнозы погодных условий, программа вывода логических заключений обеспечивает подготовку промежуточных наборов данных, которые применяются далее в ГОССИМ для моделирования процесса роста хлопчатника в предложенных условиях. Результаты такого моделирования (например, сроки наступления на поле дефицита воды) регистрируются в качестве факторов в базе знаний, т.е. последняя непрерывно изменяется и пополняется по мере накопления опыта и совершенствования методов выращивания хлопчатника.

В НИГМИ имеются научно-технические возможности для создания аналогичных систем, моделей и простых средств типа расчетных линеек. Собраны на машинных носителях архивы как метеорологических, агрометеорологических, так и производственно-организационных данных. Для внедрения открытой математико-статистических моделей следует:

- перестроить систему агрометобслуживания так, чтобы она обеспечивала и использовала непрерывный поток метеорологических, агрометеорологических и производственных данных и иной информации;

- разработать систему активного полевого агрометеоэксперимента, позволяющую собрать за 2-3 года информацию для идентификации параметров модели хлопчатника и определить с этой целью систему агрометеоопорных станций.

В настоящее время в ОМАКРиАЭ НИГМИ приступили к выполнению исследовательских работ по созданию модели продукционного процесса хлопчатника с целью разработки, как теоретических вопросов, так и для решения практических задач.

Резюме

Ма?олада ?ўза ма?сулдорлигининг шаклланиш жараёнини моделлаштиришга оид изланишлар та?лил ?илинган. Амалга оширилган тад?и?от негизида ?ўза ?осилдорлигини ошириш масаласи ётади.

Литература

1. Lemon H. COMAX: An expert system for cotton crop management / Science - 1986. Vol.233. july - P.29-33.

2. Phene C.Z. et all. SPAR-soil-plant-atmosphere research system // Trang. ASAE. -1978. -Vol.21, N5. -P.924-930.

3. Mc. Kinion J.M., Baker D.N., Hesketh J.D., Janes J.W. SIMKOT:Asimulation of cotton growth and yield / // Computer simulation of a cotton production system: User's Manual. -1975, US dept. Agric. Res, Ser.v.(Rep)ARS-S-52. -P.27-82.

4. Полевой А.Н. Теория и расчет продуктивности сельскохозяйственных культур, - Л.: Гидрометеоиздат, 1933, - 175 с.

5. Сиротенко О.Д. Математическое моделирование водно-теплового режима и продуктивности агроэкосистем. - Л: Гидрометеоиздат, 1981. - 167 с.

6. Brown L.G., Mc Clendon R.W. A new Heloithis sop control strategy for the Mississippi delta // Proceedings Beltwide Cotton Production Conterence, January 3-7. Nevada. - 1982. -P.191-192.

7. Бихеле З.Н., Молдау Х.А., Росс Ю.К. Математическое моделирование транспирации и фотосинтеза растении при недостатке почвенной влаги. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980.-217 с.

8. Mc Kinion J.M., Weaver R.E. Simulation of plant response to primary stress vectors / // Tranc. ASAE. -1979. -Vol.22, N3. -P.586-591, 597.

Размещено на Allbest.ru