XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Виноград – одна из самых распространённых культур современного мира. Его выращивают не только на юге России и в средней полосе, но и севернее. Несмотря на разницу между сортами, болезни и вредители у винограда одни и те же. От того, насколько быстро среагировать на симптомы, зависят количество, качество урожая и продолжительность жизни кустов [1]. Из-за болезни можно полностью потерять урожай, поэтому нужно уметь точно распознавать заболевание и знать, каким способом и средством лечить культуру.

Точный диагноз заболевания винограда может поставить эксперт при проведении лабораторных современных диагностических тестов, однако не всегда есть возможность воспользоваться услугами подобного эксперта своевременно, в таком случае предприниматели полагаются на свой опыт и справочные материалы, в том числе и в интернете. Часто, чтобы спасти урожай владельцы плантаций прибегают к услугам опытного специалистов по болезням винограда, однако экспертов в такой области не так много. В качестве решения описанной проблемы предлагается разработать экспертную систему диагностики болезней винограда, ниже представлено обоснование целесообразности этого решения с помощью архитектурного подхода и использования архитектурного языка ArchiMate [2].

Обоснование разработки экспертной системы диагностики болезней винограда представлен на рисунке 1 диаграммой ArchiMate в виде элементов мотивационного слоя архитектуры плантации винограда.

На диаграмме ArchiMate (рисунок 1) представлены заинтересованные лица «Владелец плантации», драйвер «Урожай винограда», который мотивирует изменения в организации, результатом анализа драйвера являются следующие оценки «Плохие погодные и климатические условия» и «Болезнь винограда», в состав последней оценки входит оценка «Время определения болезни винограда». Оценки определили цели «Анализ плохих погодных условий и их влияние на состояние винограда» и «Снизить затраты времени на определение причин болезней», а также стратегическую возможность достижения поставленных целей «Разработка экспертной системы».

Рисунок 1 – Диаграмма ArchiMate мотивационного слоя архитектуры плантации винограда

Цели разработки экспертной системы (рисунок 1) – отслеживать с помощью датчиков влажности и температуры климатические условия, в которых выращивается виноград, и предупреждать, если условия отклоняются от нормы; с помощью камер видеонаблюдения отслеживать внешние симптомы возможных заболеваний винограда и предупреждать о таких заражениях.

На рисунке 2 представлена модель архитектуры «Как есть» плантации винограда в части сервиса «Диагностирование болезни винограда» на языке ArchiMate, модель разработана в среде Archi 4.10.

Согласно архитектуре «Как есть» плантации винограда в части сервиса «Диагностирование болезни винограда» (рисунок 2), бизнес-сервис «Анализ причин развития болезни винограда» использует две бизнес-роли «Агроном» и «Эксперт» соответственно для двух подсервисов «Определение причин болезни винограда» и «Заключительный диагноз болезни винограда». «Агроном» заинтересован в быстрой постановке верного диагноза болезни винограда, «Эксперт» ставит заключительный диагноз болезни винограда, основываясь на своих знаниях. При этом сам агроном перед обращением к эксперту тратит время на выявление внешних признаков болезни винограда и на попытки самостоятельно идентифицировать болезнь по выявленным признакам, используя, как правило, сервис поиска информации в интернете согласно технологическому слою и слою приложений архитектуры исследуемого сервиса.

Из-за большого количества собранных признаков болезни и значительного количества болезней винограда процесс идентификации болезни является продолжительным и неэффективным, что заставляет владельца плантации в итоге обратится к эксперту в этой области. На поиск компетентного эксперта также уходит время, упущенное время может являться причиной гибели значительной части урожая винограда.

Рисунок 2 – Модель архитектуры «Как есть» плантации винограда
в части сервиса «Диагностирование болезни винограда»

Описанные проблемы диагностики болезни винограда предполагается решить разработкой экспертной системы, которая не только диагностирует болезни винограда по внешним признакам, но и которая могла бы заранее предупреждать о риске развития болезни винограда из-за плохих погодных условий.

На рисунке 3 представлена модель архитектуры «Как будет» плантации винограда в части сервиса «Диагностирование состояния винограда» на языке ArchiMate, модель разработана в среде Archi 4.10.

Рисунок 3 – Модель архитектуры «Как будет» плантации винограда в части сервиса «Диагностирование состояния винограда»

Согласно архитектуре «Как будет» плантации винограда в части сервиса «Диагностирование состояние винограда» (рисунок 3), при наличии экспертной системы при диагностике болезней винограда больше нет надобности в услугах эксперта, так как все бизнес процессы заменяются на один «Контролировать состояние винограда» который поддержан сервисами «Диагностирование болезни винограда» и «Анализ погодных условий», реализованными приложением «Экспертная система диагностики состояния винограда».

Агроном значительно экономит время на постановке диагноза винограда за счет отсутствия необходимости поиска эксперта и такого время затратного бизнес-процесса как «Определить внешние признаки болезни винограда», система будет сама определять болезнь урожая и/или давать прогноз состояния винограда, исходя из текущих неблагоприятных погодных условий для винограда.

Возможность использовать экспертную систему диагностики болезни винограда, определяется соответствующим инфраструктурным сервисом, реализованным двумя инфраструктурными узлами: "Обработка данных с плантации винограда" с установленной оболочкой экспертной системы и файлом базы знаний диагностики состояний винограда; «Получение данных с плантации винограда» – система датчиков контроля внешних условий содержания винограда и изображений состояния винограда.

План перехода от модели «Как есть» и «Как будет» представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – План перехода от модели «Как есть» до модели «Как будет» плантации винограда в части сервиса «Диагностирование состояния винограда»

Согласно плану перехода (рисунок 4) для облегчения внедрения экспертной системы существует промежуточный этап, на котором необходимо выполнить пакет работ "Проект разработки системы контроля плантации винограда" с результатом "Система контроля плантации винограда" в виде узла "Получение данных с плантации винограда".

В целевом состоянии пакет работ "Проект экспертной системы" с результатом "Внедрение экспертной системы" представлен узлом "Обработка данных с плантации винограда" и приложением "Экспертная система диагностики состояния винограда", что и было начальной целью проекта.

Таким образом, с помощью архитектурных диаграмм ArchiMate мотивационного слоя, «Как есть», «Как будет» и плана перехода представлено обоснование целесообразности использования экспертной системы диагностики состояния винограда для плантации винограда.

Список используемых источников

Самые опасные вредители и болезни винограда // ДОММОВИК– URL: https://dommovik.ru/borba-s-vreditelyami/samye-opasnye-vrediteli-i-bolezni-vinograda (дата обращения 10.01.2023)

Ширяева Е.В. Моделирование архитектуры сельскохозяйственного предприятия в среде ARCHI 4 // Материалы конференции «Оптимизация сельскохозяйственного землепользования и усиление экспортного потенциала АПК РФ на основе конвергентных технологий». – Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 2020. – С. 299-307.

Код для цитирования: Скопировать