Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства

|Сроки |Среднее по |Элементы междурядья |

|май |0,99 |1,00 |1,15 |0,83 |

|июнь |1,17 |1,03 |1,50 |0,98 |

|июль |2,31 |2,06 |2,63 |2,23 |

|октябрь |2,23 |1,87 |2,45 |2,38 |

|ноябрь |1,11 |1,19 |1,08 |1,05 |

Из табл. 5 следует, что кажущийся «каркас» возможен до июля. С июля по

октябрь он будет уже истинным и имеющим наибольшую несущую способность. Эта

способность приобретается почвой за счёт воздействия на неё двух факторов:

природного, вызванного диффузией влаги в системе «почва - атмосфера -

почва» (внутренний деформатор) и антропогенного, вызванного воздействием

средств ухода (внешний деформатор). Из - за различной интенсивности

испарения влаги из почвы влияние природного деформатора переменно, в то

время как антропогенный деформатор, состоящий из одного и того же

энергетического средства, воздействует на пласт одной и той же массой. То

есть приобретение почвой несущей способности в междурядьях многолетних

насаждений не стационарно из - за природного фактора - влажности.

К концу лета влажность почвы в пахотном горизонте всего междурядья

уменьшается в 1,5 ... 2 раза [69]. К этому времени явно проявляется

особенность «всплытия» твёрдости почвы, в результате чего до глубины 0,1

... 0,15 м пахотный горизонт превращается в монолит, обладающий

максимальной несущей способностью, но, в силу усадо-чных явлений, он

разрывается на крупные отдельности, образуя трещины глубиной до 1 м. и

более. При этом почва в горизонте 0 ...0,1 м. на 10 ... 15 % влажнее

горизонта 0,1 ... 0,2 м. и на 20 ...25 %, чем в горизонте 0,2 ... 0,3 м. То

есть, несмотря на вертикальные трещины, в монолитах сохраняется «подошва»,

образованная проходами стрельчатых лап, которая способствует зависанию

осадков и капиллярному подтягиванию влаги нижних слоёв. Наличие «подошвы» в

монолитах доказано графическим отображением информации табл. 5 (рис. 4).

[pic]

Рис. 4. Динамика коэффициента утяжеления почвы [pic] за

вегетацию в ряду ([pic]), в колее ([pic])

и междурядьи ([pic])

Из рис. 4 следует, что в междурядье процесс утяжеления почвы

продолжается до октября (отрезок [pic]) за счёт отдачи влаги в атмосферу

через капилляры «подошвы».

Нами установлено, что абсолютная величина твёрдости почвы в

междурядьях многолетних культур Северного Кавказа по годам варьирует в

сильной степени, но её относительные показатели между полосами (в ряду,

колее и вне колеи междурядья) более или менее стабильны, поэтому они могут

быть определены отношением средней твёрдости почвы пахотного горизонта в

различное время вегетации и в различных полосах междурядья к величине

твёрдости почвы начала вегетации в ряду [69].

Так как структурные схемы посадок садов и виноградников по параметрам

междурядий и рядов аналогичны, а принципы уходных работ идентичны (табл.

1), то приведённое состояние обрабатываемого слоя почвы является общим для

всех многолетних насаждений Северного Кавказа. В связи со стремлением в

архитектонике насаждений к уменьшению ширины междурядий, то полосный

структурный характер утяжеления почвы в междурядьях может быть отображён

изолиниями твёрдости, части которых изменяются по законам

тригонометрических функций [23].

[pic],

где [pic] и [pic] ;

[pic] - максимальная амплитуда изолиний в первом и третьем

полупериодах, м;

[pic] - период изолинии, равный ширине колеи трактора, м;

[pic] - ширина междурядья, м.

Установлено [16, 23, 25, 28, 69, 82, 92, 99], что среда порождает

ограничения почвенным параметрам многолетних насаждений природными

температурными факторами климата. Влажность и перемещение воздушных масс

являются при этом усиливающими факторами течения его годичного цикла. Для

равнинной части Кубани в усреднённом виде за последний столетний период эти

факторы отображены на циклограмме (рис. 5)

[pic]

Рис.5. Природное течение годичного цикла температур

воздуха равнинной части Кубани:

1 - годичный ход средних температур;

2 - нижнее отклонение средних температур;

3 - максимумы температурного возмущения климата;

4 - смена прямого природного течения годичного цикла температур на

обратный.

Важным в установлении (рис. 5) является то, что начало осенних ([pic])

и конец весенних ([pic]) заморозков делят климат центральной части на две

равные угловые апертуры. Максимумы температурных возмущений климата района

летом и зимой принадлежат одному и тому же вектору циклограммы [pic],

проходящему через конец второй декады июля ([pic]) и января ([pic]). В

летнюю пору максимум связан с интенсивным трещинообразованием в почве, а в

зимнюю - во время смены природного течения температуры (кривая 3) на

обратный (кривая 4) - связан с оживлением компонентов системы не ко

времени, в результате чего растения попадают в неблагоприятные условия

среды не потому, что они в корне изменились, а потому, что потеплением

спровоцирован параметр устойчивости компоненты.

С этими двумя явлениями в механизированных технологиях многолетних

насаждений следует считаться: для почвы находить соответствующую технологию

ухода, а для насаждений - растения с соответствующей устойчивостью [94] или

технологию их защиты от экстремальных условий среды [19, 24, 25, 28, 29,

38, 68, 112]. К остальному течению годичного цикла температур воздуха

следует приспосабливать технологию ухода за насаждением. Особенно это

относится к угловой апертуре апреля, так как параметры характера его погоды

чем севернее, тем устойчивее [23].

Разработка методологии оптимизации управления

функционированием и развитием механизированных

технологий многолетних насаждений

Разработка методики подбора критериев оптимизации

Известно из теории «Системы отображения информации» (СОИ, В.Ф.Венда,

1975), что анализ причин события требует достаточного массива информации.

По аналогии нами установлено, что процессы, протекающие в технологиях

растениеводства, могут быть отображены информацией о культуре, средствах

производства, продукте и воздействиях, направленных на поддержание их в

заданных параметрах через мнемомодель (рис. 6).

[pic]

Рис.6. Модель интенсивной технологии продукта

растениеводства

[pic]С позиций математической логики функция этой модели может быть

вычислима, если моделируемый процесс отождествлён с множеством и полностью

определяется своими элементами. Поэтому в разработке методики задача

сводилась к доказательству того, что технология интенсивного производства

плодов и винограда является тоже множеством. Для этого был использован

постулат о том, что «нет других множеств, кроме построенных на одном из

шагов».

Процедурно набор информации для расчёта технологий многолетних

насаждений осуществлялся методом «понятия бесконечного дерева», набрав её

из изоморфных копий трёхэлементных деревьев «шаг» за «шагом» (рис. 7).

[pic]

Рис. 7. Изображение интенсивных технологий многолетних

насаждений «понятием бесконечного дерева».

Изображение (рис. 7) означает упорядоченное усреднённое множество,

названное «полным бинарным деревом»

[pic],

(3)

где [pic] - конечное число «шагов» множества;

[pic] - символ, указывающий на то, что [pic] усреднённого

множества [pic] может быть использован не полностью.

В множестве (3), согласно рис.7, левые последователи (0 - 1, 2 - 5 и

т.д.) множества [pic] подчиняются зависимости

[pic]

(4) и означают выход продукта, а правые последователи (0 -

2, 2 - 6, и т.д.) множества [pic] подчиняются зависимости

[pic]

(5) и означают процесс роста технологии «шаг» за «шагом».

Поэтому, согласно рис.7, каждый последователь (4) является тупиком дерева

[pic], так как

[pic] при [pic],

в то время как на последователе (5) строится «бесконечное дерево» путём

наращивания изоморфных копий трёхэлементных деревьев

[pic]

[pic] (6)

где [pic] - первый бесконечный ординал;

[pic].

Массив информации, заключённый в выражении (6), может быть использован

для расчёта технологии в период, когда идёт наращивание урожайности. Если в

технологии объём продукта в последующих шагах не изменяется, то массив

информации для расчёта подчиняется прямой сумме трёхэлементных деревьев

[pic] (7)

где [pic]

[pic] [pic],

[pic] символ, обозначающий равенство по предыдущему «шагу»

[pic].

Массив информации можно получить в Госсортосети, на МИС, в

производственных условиях, а недостающие величины к оптимальным параметрам

информационных узлов регулируются моделью выхода (качеством и количеством

продукта) и определяются величиной восстановительных действий (удобрениями,

ядами и др.).

Такой процесс набора информации хотя и упрощает процедуру, однако, он

многовариантен и долговечен. Им рационально пользоваться в контролируемых

условиях. Его система отображения информации (СОИ) наглядна и удобна для

использования оператором.

Для массового пользования зависимостью (7) информационные узлы

мнемомодели (рис. 6) должны сначала пройти через массовый опыт. Таким

информационным материалом являются поколения типовых технологических карт

на культуру. В них уже заложены параметры «шага» [pic] множества [pic] и

само множество в пределах упорядоченного усреднённого множества [pic] (3).

Разработка методики построения моделей технологии

Основываясь на отображения информации в логической форме (3), (6),

(7), технология насаждения может быть представлена следующим тождеством

[pic] (8)

где {0} -определяет корень вычисляемого дерева технологии через её

балансовый тарифный параметр ко времени исчисления «шага»;

[pic] - определяет тарифный параметр продукта исчисляемого

«шага»;

[pic] - определяет тарифный параметр корня последующего

трёхэлементного дерева технологии.

Исследованиями [43, 48, 62, 65, 70, 89, 95] установлено, что тождество

(8) в общем виде является моделью любой технологии растениеводства, но

применительно к многолетним насаждениям автономные узлы массива информации

рациональнее группировать по стадиям, характеризующим закладку, воспитание

и эксплуатацию насаждения.

Тогда в общем виде заключенная информация в стадиях реализуется

условием равенства технологических издержек отдаче от проданного продукта

[pic] (9)

где [pic] - издержки на закладку;

[pic] - усреднённые издержки на уход за один «шаг» до

вступления в пору плодоношения;

[pic] - усреднённые издержки на уход за один «шаг» поры

плодоношения;

[pic] - восстановление издержек реализацией урожая одного

усреднённого «шага»;

[pic] - количество «шагов» до вступления насаждения в пору

плодоношения;

[pic] - количество «шагов» в пору плодоношения насаждения,

необходимое для полного возмещения издержек [pic] и [pic].

В равенстве (9) издержки выступают в роли входных параметров

технологии (факторов), а стоимость продукта - в роли отклика, которые в

целом представляют прямую сумму последовательности групп деревьев

[pic]

[pic] (10)

где {0} - отображает заложенное насаждение. По теории мно-жеств в

данном случае представляет пустое множество [pic]

[pic][pic] - отображает развитие технологии по равенству (6) в

стадии воспитания насаждения;

[pic] - отображает развитие технологии по равенству (7) в стадии

эксплуатации насаждения;

[pic] - отображает продукт технологии в целом.

Преобразованное выражение (9) в отношение

[pic]

(11) становится алгоритмом модели (9), которая характеризует величину

отношения балансовой стоимости насаждения [pic] к прибыли [pic], где чем

меньше [pic], тем интенсивнее технология;

Исследованиями установлено, что модели (9) и (10) оценивают динамику

технологического процесса, а преобразование равенства в неравенство

[pic] (12)

характеризует технологию в прошедшем, настоящем и будущем времени, путём

отображения групповых аргументов [pic] в виде траектории сбалансированного

роста массива информации в течении технологии во временных интервалах [pic]

и [pic].

Пооперационный анализ производства работ в стадиях показал, что работы

могут быть сблокированы по принадлежности к среде обслуживания и что таких

автономно существующих блоков в каждой стадии насчитывается не более семи:

нулевой, почвообрабатывающий, удобренческий, мелиоративный, габитусный,

защитный и уборочный. Структурно блоки однотипны, так как состоят из

родовых операций, машинно - тракторной базы и тарифных ограничений. Эта

однотипность позволила их отнести к модульным строениям. При решении

практических задач в технологии они представляют функции оптимизации

соответствующего блока стадии (систему малого ранга), а из семи,

соответствующих условиям зоны, модулей, может быть составлена оптимальная

технология ухода за многолетней культурой в стадии (т.е. система большого

ранга), а из стадии закладки, воспитания и эксплуатации - технология.

3. Методика нахождения и отображения траектории

сбалансированного роста массива информации

Исследованиями установлено, что траекторию сбалансированного роста

(ТСР) рационально находить графо - аналитическим методом. Для этого в

системе координат по набору издержек [pic] в пределах [pic] и [pic] в

масштабе аддитивно отображаются кривые расхода и дохода технологии

продукта. На оси абсцисс фиксируется прямая сумма последовательности групп

деревьев в периодах [pic]

[pic] (13)

где [pic] - предельно рациональный возраст насаждения;

[pic] - беспериодный ([pic]) расход времени на закладку

насаждения;

[pic] - предельное количество «шагов», рекомендуемое на

воспитание насаждения, обычно [pic];

[pic] - предельно рациональный период эксплуатации

насаждения [pic].[pic]

На оси ординат аддитивно отображаются: вниз - прямая сумма групп

последовательности издержек расхода в периодах [pic]

[pic][pic]

[pic] (14)

вверх - прямая сумма последовательности издержек дохода [pic];

[pic]. (15)

Тогда разность между выражениями (15) и (14) на фоне

последовательности периодов [pic] (13) даст дискретный массив информации в

виде серии последовательных точек в системе координат [pic] В результате

каждый информативный момент будет определён двумя противоположно

направленными векторными отрезками [pic] и [pic]. Наложения друг на друга

отрезков каждой пары векторов дадут ординаты в виде остатков от разницы

отрезков.

[pic][pic].

(16)

Вектор [pic] своим концом определяет величину баланса пары векторов, а

кривая последовательного соединения местоположения балансов всех пар

векторов [pic] и [pic] будет являть собою ТСР технологического процесса в

виде графической модели (рис.8), а с позиции теории логики ТСР может быть

квалифицирована, как модель развития технологии, если отобразить её

следующей последовательностью:

[pic]

[pic] (17)

[pic]

Рис.8. Принципиальное отображение процесса

построения траектории сбалансированного роста

С помощью модели (рис. 8) и последовательности (17), если ТСР

отобразить дифференциальным уравнением, может быть определено сравнение

технологических процессов в динамике. Возможен вариант построения номограмм

на семействе ТСР в зависимости от схем посадок или других параметров

насаждений.

4. Методика выбора оптимального варианта технологии

Оптимальный вариант выбирается с помощью матричного системного

анализа, как наиболее наглядного и легко математизируемого процесса. Для

чего, при фиксированном агросроке, тарифные ограничения каждой операции в

стадии разносятся по модульной принадлежности в матрицу [pic], (табл.6),

которые чётко рассепарируются на более стабильные информативные поля [pic]

Таблица 6

Матричная модель оптимизации технологи стадии

|Модули |Издержки в разрезе модулей |Модели |

| | |модулей |

| |ле- |уход-|енче-с|ратив-|-тус|т-ные|роч-|][pic] |

| |вые |ные |кие |ные |-ные| |ные | |

| | |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 | |

|Нулевой |1 |[pic| | |[pic] | | | |[pic] |

| | |] | | | | | | | |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

МЕНЮ

Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства