XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

В данной статье рассматривается актуальность разработки автоматизированной системы автоматического мониторинга для федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский научно – исследовательский институт орошаемого земледелия» (ФГБНУ ВНИИОЗ) [1]. Актуальность разработки заключается в повышении эффективности работы научного отдела ВНИИОЗ за счет создания централизованного хранилища информации о состоянии поля в реальном времени.

Полевой мониторинг необходим для получения исчерпывающей информации о состоянии почвы и растений. С его помощью определяют уровень всхожести, степень зараженности болезнями и сорняками. На основании полученных данных принимаются управленческие решения по обработке почвы, ее удобрению и борьбе с вредителями.

Полевой мониторинг – это весьма трудоемкий и длительный процесс, в частности на больших участках поля. В список задач агронома входит ежедневный осмотр посевов. Пока всходы еще молодые, делать это не так трудно, однако, когда они вырастают, продвигаться вглубь поля становится тяжелее.

Мониторинг посредством спутников, дронов или грунтовых датчиков –это передовые методы диагностики [1,2]. С их помощью можно получать максимально точные данные за короткий промежуток времени.

За состоянием почв следит государственный экологический мониторинг. Показатели, за которыми осуществляется контроль указаны в СанПиН 1.2.3685-21. В соответствии с этим документом в почве определяются следующие параметры [2]:

химические вещества:

неорганические: тяжелые металлы, нитраты, сера, сероводород, серная кислота, фтор;

органические: бензин, бензол и некоторые его производные, баензапирен;

полихлорированные бифенилы;

микробиологическое загрязнение;

отравляющие вещества и продукты их деструкции.

В целях оптимизации хозяйственной деятельности на территории могут также определяться pH, засоленность и содержание гумуса.

Для анализа работы научного отдела ФГБНУ ВНИИОЗ по определению состояния грунта будем использовать архитектурный подход на основе единого языка представления архитектурных элементов бизнес-слоя и слоя ИТ-технологий научного отдела, который определяет состояние грунта, для этого воспользуемся архитектурным языком ArchiMate [3].

Модель архитектуры «Как есть» ФГБНУ ВНИИОЗ в части анализа состояния грунта в терминах ArchiMate представлена на рисунке 1.

Согласно архитектуре «Как есть» научного отдела, который проводит анализ состояния грунта, (рисунок 1) бизнес-роль «Научный сотрудник» использует бизнес-сервис «Анализ состояние грунта», который реализуется бизнес-процессом «Выявление химического состава образцов грунта», который в свою очередь запускается бизнес-процессом «Взятие пробы грунта», исполнителем которого является бизнес-роль «Полевой рабочий».

Рисунок 1 – Модель архитектуры «Как есть» ФГБНУ ВНИИОЗ
в части анализа состояния грунта

Научный сотрудник нуждается в быстром анализе образцов грунта с полей. На текущий момент процесс анализа образцов грунта проводится вручную в лабораториях научного отдела ВНИИОЗ. Все данные, полученные после проведения химического анализа, заносятся как в электронные таблицы, так и в бумажные, что плохо сказывается на оперативность принятия решений по дальнейшим обработкам полей, что может привести к гибели урожая.

Модель архитектуры «Как будет» работы научного отдела по химическому анализу состояния грунта представлена на рисунке 2.

Согласно архитектуре «Как будет» ФГБНУ ВНИИОЗ в части анализа состояния грунта (рисунок 2), будет использовано приложение «Система автоматического мониторинга состояния грунта», разработанное для ФГБНУ ВНИИОЗ.

Приложению «Система автоматического мониторинга состояния грунта» назначаются следующие функционалы приложения:

получение данных мониторинга в режиме 24 x 7 x 365;

автоматическая обработка данных мониторинга, графическое представление результатов обработки данных мониторинга;

автоматическое формирование аналитических отчетов результатов мониторинга.

Функционалы приложения реализуют соответствующие сервисы приложения:

мониторинг в режиме 24 x 7 x 365;

графическое представление результатов обработки данных мониторинга;

аналитические отчеты результатов мониторинга.

Перечисленные выше сервисы приложения «Система автоматического мониторинга состояния грунта» используются бизнес-процессом «Получение результатов автоматической обработки данных мониторинга», который запускает бизнес-процесс «Анализ состояния грунта», реализующий одноимённой бизнес-сервис.

Рисунок 2 – Модель архитектуры «Как будет» ФГБНУ ВНИИОЗ
в части анализа состояния грунта

После внедрения системы автоматического мониторинга пропадает необходимость в услугах полевого рабочего, так как данные будут поступать непосредственно с поля в режиме онлайн. Все поступающие данные будут автоматически обрабатываться и выводиться в виде графических объектов и отчетов. Научный работник будет анализировать не данные мониторинга, снятые современными датчиками, а уже обработанные программной данные мониторинга, что позволит оперативнее и точнее принимать необходимое решение.

Список используемых источников

Носкова А.И., Токранова М.В. Обзор автоматизированных систем мониторинга // Интеллектуальные технологии на транспорте. 2017. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-avtomatizirovannyh-sistem-monitoringa (дата обращения: 18.01.2023).

Вдовенко А.В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЦЕЛЯХ МОНИТОРИНГА ЗЕМЕЛЬ / А.В. Вдовенко, В.А. Вдовенко, П.И. Егоров [и др.] // Международный научно-исследовательский журнал.- 2022. - №1 (115). - URL: https://research-journal.org/archive/1-115-2022-january/ispolzovanie-innovacionnyx-texnologij-v-celyax-monitoringa-zemel (дата обращения: 11.01.2023).

Санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания: издание официальное: утвержден и введен в действие Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28 января 2021 г. N 2// © АО «Кодекс»,2023: сайт. – URL: https://docs.cntd.ru/document/573500115 (дата обращения: 11.01.2023)

Моделирование архитектуры предприятия. Обзор языка ArchiMate // Корпоративный менеджмент: сайт. – URL: https://www.cfin.ru/itm/standards/ArchiMate.shtml (дата обращения: 11.01.2023)

Код для цитирования: Скопировать