ПРИМЕНИМОСТЬ ДРЕВОСТОЕВ, ОТМЕЧЕННЫХ ДЛЯ РУБКИ, ПРИ ПОСТАВКЕ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ НА ЗАВОДЫ Российский патент 2016 года по МПК G06Q10/06 G06F17/40 A01G23/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и информационной системе для определения возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя, отмеченного для рубки.

Уровень техники

Лесозаготовка является важным этапом в технологической цепочке по переработке древесины, создающим базу для рентабельной технологической цепочки по переработке древесины от леса до клиента. Лесозаготовительная организация несет ответственность за поставки сырья на заводы, то есть перерабатывающие заводы, и топлива для сжигающих заводов. Заказ на поставку сырья основан на спросе на конечную продукцию. Поставка древесного сырья осуществляется согласно заказам на поставку в соответствии с датой поставки, количеством и качеством. Задача, возникающая при планировании лесозаготовки, заключается в том, чтобы обеспечить возможность поставки заказанного количества необходимого древесного сырья в установленные сроки. Выполнение работ определяется планом заготовок согласно заказам на поставку сырья перерабатывающих заводов. Годовой план заготовок детализируется, например, в плане на несколько месяцев.

Придорожные склады должны содержать некоторое количество сортов лесоматериала, соответствующее планам транспортировки в согласованные сроки. При управлении лесозаготовкой объем продукции на складах и соотношение сортиментов в них поддерживается на требуемом уровне для того, чтобы лучше соответствовать текущей ситуации на каждый период времени. Постоянный поток информации является требованием для успешной работы. Информационные системы, предназначенные для управления, применяются таким образом, чтобы стала возможной гибкая поставка сырья.

Подходящие древостои и участки для лесозаготовки выбираются из имеющихся в наличии ресурсов и запасов древостоев, отмеченных для рубки. Сезонные колебания оказывают сильное влияние на лесозаготовку, которая, в частности, затруднительна в периоды непроходимых дорожных условий.

Источники сырья включают в себя леса, принадлежащие, например, лесным компаниям, корпорациям и частным лицам. В договоре на продажу лесоматериала заключается соглашение на сортименты, которые будут заготавливать, и их количество, а также, при необходимости, на заготовку древесного топлива. При продаже по цене с доставкой продавец обязуется доставить согласованное количество лесоматериала и сортимент в место поставки в согласованный период времени. При продаже леса на корню покупатель занимается валкой леса в количестве лесоматериала и сортименте согласно объекту покупки и его транспортировкой из леса. Сортименты включают в себя, среди прочего, сосновый сортимент, сосновые балансы, еловый сортимент, еловый фанерный кряж, еловые балансы, березовый сортимент, березовые балансы, другие сортименты, другие балансы и древесное топливо, такое как пневая древесина и лесосечные отходы.

Лесоматериал поставляется на промышленное предприятие или сжигающее предприятие из нескольких различных источников, где возможны закупки для доставки на заводской склад, закупки для доставки на придорожный склад, а также лесозаготовка с помощью собственной организации завода и другая заготовка древесины. Древесное сырье обычно поставляется покупателю из нескольких различных источников на основании плана транспортировки, и лесоматериал поставляется покупателю из древостоев, отмеченных для рубки и лесозаготовки, из придорожных складов, которые используются в качестве пунктов снабжения, и из терминалов лесоматериала.

При использовании информационных систем данные о древостое, подготовленном для лесозаготовки, передаются со стороны, ответственной за логистику, в компанию, занимающуюся обеспечением лесозаготовительными машинами, и даже непосредственно в лесозаготовительную машину, и подрядчик по лесозаготовке несет ответственность за лесозаготовку. Данные о готовом лесоматериале передаются в информационную систему лесозаготовительной организации, и план транспортировки составляется на основе полученных данных.

При планировании древостоя, отмеченного для рубки, вырабатывается информация, необходимая для планирования лесозаготовки. С ее помощью определяют, например, накопленное количество лесоматериала из древостоя, отмеченного для рубки, и при необходимости древостой делится на участки для дальнейшей лесозаготовки. При планировании лесозаготовки также определяют местоположение дорог и пункты хранения. Факторы, влияющие на планирование лесозаготовки отмеченного древостоя и участка для дальнейшей лесозаготовки, включают в себя спрос на древесину обрабатывающих заводов и запас древостоев, отмеченных для рубки, а также несущую способность древостоев, отмеченных для рубки, и дорог, которые будут использоваться. Оборудование будет выбираться на основе способа валки, тяжести леса на корню, предназначенного для валки, времени лесозаготовки и других факторов, связанных с местными условиями. Обычным применяемым способом лесозаготовки является сортиментная заготовка древесины (CTL) с помощью ряда машин, состоящих из харвестера и форвардера.

Для отмеченного древостоя и участка, для дальнейшей лесозаготовки, определяют также возможность лесозаготовки и транспортировки, а также возможный период лесозаготовки. Например, на торфяных почвах необходимо учитывать плохую несущую способность почвы для харвестеров и форвардеров. Лесозаготовка на торфяных почвах, на которых преобладает ель, выполняется на замерзшей почве во избежание повреждения корней. В древостое леса, где преобладает сосна, лесозаготовка также возможна на незамерзшей почве. Для торфяных почв с хорошими условиями высыхания условия лесозаготовки транспортировки летом могут быть почти такими же, как и для минеральной почвы.

Согласно предшествующему уровню техники, древостой, отмеченный для рубки, можно также автоматически планировать заранее. Для инвентаризации запасов леса также используются способы дистанционного сбора данных, в которых, например, применяется воздушное лазерное сканирование (ALS) и аэрофотосъемка. Данные, полученные посредством этих способов, можно использовать для автоматического определения картины леса на корню, то есть однородные участки с похожими преобладающими породами деревьев и плотность растущих стволов. Анализ, основанный на лазерном сканировании, позволяет также получить данные относительно леса на корню по отношению к породам деревьев и длине, и посредством моделирования можно даже получить данные относительно диаметра и объема деревьев. Лазерное сканирование позволяет также создать топографическую модель местности, информацию о которой можно использовать для планирования лесозаготовки, в частности, для определения возможности транспортировки. Древостои, отмеченные для рубки, формируются автоматически, и, например, выбирается прореживание или окончательная рубка. На базе этих данных можно также сделать заключение относительно количества лесоматериала и сортимента, которое получится из древостоя. Данные можно при необходимости обновлять или проверять посредством инспекции на месте.

При планировании лесозаготовки используется не только автоматическое выделение древостоев, которые будут отмечены для рубки, но также данные по сети дорог в виде географической информации и обычно также классификация дорог. При лесозаготовке сеть дорог составляется также с препятствиями для проезда, но данные по сети дорог можно также использовать для выбора местоположения для придорожного склада. Препятствия для проезда составляются также с помощью водных систем, данные о которых получаются в виде географической информации для планирования лесозаготовки. Горизонтали местности также доступны в виде географической информации. Вкратце географическая информация (GI) представляет собой информацию с местоположением. Данные, которые будут описаны, представляют собой так называемую информацию о свойствах. Географическая информация разрабатывается, например, с помощью организаций, связанных с исследованием почв.

Таким образом, в информационной системе на основе дистанционного сбора данных и географической информации, согласно предшествующему уровню техники, можно планировать как древостои, которые будут отмечены для рубки, так и придорожные пункты хранения, а также прокладывать маршруты транспортировки от древостоя до пункта хранения, принимая во внимание ограничения, установленные местностью и окружающей средой. На практике транспортировка осуществляется посредством форвардеров таким образом, чтобы на основе топологической модели можно было прокладывать маршруты транспортировки в местоположение, проходимое для форвардера, с учетом, например, углов наклона.

Данные относительно типа почвы также доступны в виде географической информации, на основе которой можно определить исходный тип почвы древостоя, который будет отмечен, и участок для лесозаготовки. Типы почв включают в себя, например, минеральные типы почв и органические типы почв. Тип почвы дополнительно определяется с помощью дополнительных атрибутов, которые показывают, как типы почв отклоняются от своего основного типа. Минеральные типы почв включают в себя, например, почву с валунами и почву с булыжным камнем, гравелистую почву, маренную почву, песчаную почву, почву с мелким песком, илистую почву и глинистую почву. Органические типы почв включают в себя, например, илистую и топкую почву, а также гумусную почву, состоящую из почвы с верхним растительным слоем, или типа торфяной почвы.

При лесозаготовке временное описание, которое частично основано на временах года, используется для определения возможностей лесозаготовки и транспортировки. Для минеральных типов почв несущая способность местности изменяется в большой степени, поэтому несущая способность играет важную роль при определении лесозаготовки. Леса на торфяных почвах почти всегда классифицируются как леса, предназначенные для лесозаготовки в зимний период, хотя существуют большие отклонения от этого. Кроме того, следует отметить, что размер растущего ствола также влияет на несущую способность местности, в частности, из-за размера корневой системы. Когда несущая способность почвы является достаточной, почва может нести вес харвестера и, в частности, форвардера, нагруженного лесоматериалом.

Обычно древостои, отмеченные для рубки, разделены на три различных класса согласно лесозаготовке. В древостоях, отмеченных для рубки, в период, когда дороги скованы морозом, лесоматериал можно заготавливать и транспортировать в любое время, даже во время периодов с плохими условиями дорог весной и осенью. В древостоях, отмеченных для рубки, летом лесоматериал можно заготавливать и транспортировать в другие периоды времени, чем весной и осенью, когда дороги являются непроходимыми. В древостоях, отмеченных для рубки зимой, лесозаготовка и транспортировка возможна только тогда, когда почва промерзает. Классификацию можно выполнить другим способом, например, древостои, которые можно заготавливать, когда почва размораживается, делятся на подклассы, и, например, лесозаготовка и транспортировка возможны при условии, когда существует малое количество осадков в осенний период даже в случае, если лето было дождливым, или во время только сухого лета.

Исходный тип почвы древостоя, отмеченного для рубки, и участок для дальнейшей заготовки древесины, а также тип почвы маршрутов транспортировки можно получить с использованием, например, географической информации. Относительно возможностей лесозаготовки и транспортировки можно сделать вывод, например, на основе определенных правил или опыта. В предшествующем уровне техники исходный тип почвы определял период времени, когда лесозаготовка невозможна или возможна, но при изменяющихся затратах. Информация относительно затрат на лесозаготовку в различные периоды времени лесозаготовки, возможных маршрутов транспортировки в различные периоды времени лесозаготовки, затрат на транспортировку, вызванных различными маршрутами транспортировки, количества посещений древостоя или участков для дальнейшей лесозаготовки, количества лесоматериала и сортимента, который будет получен из древостоя, используется в предшествующем уровне техники для вычисления затрат на лесозаготовку в различные периоды времени лесозаготовки. На основе этих данных можно выполнить требуемую оптимизацию для того, чтобы получить информацию, например, об оптимальном времени лесозаготовки с учетом затрат.

Выбор и оптимизация маршрутов транспортировки согласно предшествующему уровню техники, на основании планирования древостоя, обсуждены в документе Koljonen, Juha-Matti et al.: Mat-2.4177 Operaatiotutkimuksen projektityo-seminaari: 4. Puustokuvion korjuukelpoisuus ja saavutettavuusanalyysi [Project work seminar on operation research: 4. Analysis on Harvestability and Accessibility of Standing Timber Pattern] (University of Technology, Department of Information and Natural Sciences; Project work; Espoo, 20 April 2009).

Однако, принимая во внимание возможность лесозаготовки и транспортировки, упомянутая классификация, основанная на географической информации и полученная из нее, недостаточна, или она не является достаточно точной для планирования лесозаготовки. Значительные ежегодные изменения условий окружающей среды могут приводить, например, к изменению периодов наступления морозов и глубины промерзания почвы, количества снега, а также количества осадков. Классификацию согласно предшествующему уровню техники можно проводить для лесозаготовки отмеченного древостоя, например, только тогда, когда почва промерзла, хотя более точная проверка покажет, что она также будет возможна летом. Подобным образом возможности лесозаготовки и транспортировки обычно определяются в связи с договором на продажу лесоматериала и инспекцией на месте, которая может дать неправильную оценку или недостаточную для того, чтобы лесозаготовка была больше невозможна, так как несущая способность почвы изменилась в результате дождей. Классификацию можно точно определить путем добавления дополнительных классов, но при планировании лесозаготовки до сих пор отсутствует информация относительно того, соответствует ли возможностям реальной лесозаготовки и транспортировки, например, древостоя, отмеченного для рубки, например, его несущая способность или коэффициент, описывающий ее, значению, которое определяется на основании, например, географической информации относительно типа почвы.

Действительно классификацию можно улучшить посредством географической информации, но определение возможностей лесозаготовки и транспортировки находится все еще на недостаточно точном уровне для того, чтобы вся технологическая цепочка по переработке древесины работала оптимальным образом и позволила бы обеспечить поставки древесного сырья надежным способом и на основании точной даты. Неточные и неправильные даты приводят к ненужным затратам в целом для технологической цепочки по переработке древесины.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить представленные выше недостатки.

Согласно настоящему изобретению, способ определения возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя, отмеченного для рубки, представлен в п.1 формулы изобретения. Согласно настоящему изобретению, информационная система, для определения возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя, отмеченного для рубки, представлена в п.12 формулы изобретения.

Посредством лазерного сканирования и при использовании информационных систем можно автоматически создавать картины древостоев согласно критериям, выбранным пользователем. Из сформированных древостоев можно создать запас древостоя, отмеченного для рубки, где древостою также выделяются возможные показатели, такие как остаток, окончательная рубка или прореживание. Для каждого древостоя известны количество и сортименты лесоматериала. На основании запасов древостоев можно сформировать, путем вычисления, запас для каждого сортимента лесоматериала, например, для одного или более ограниченных географических зон, например, согласно областям или на основе лесозаготовительной организации. Упомянутый запас имеется в наличии для поставок древесного сырья с задержкой, связанной с лесозаготовкой.

Географическая информация относительно почвы используется для определения типа почвы, поскольку возможности лесозаготовки и транспортировки древостоя зависят от проходимости местности и ее способности нести нагрузку тяжелых лесозаготовительных машин. Однако свойства даже одного и того же типа почвы изменяются согласно содержанию влаги и температуре почвы. При определении возможностей лесозаготовки и транспортировки следует применять модели, которые определяют поведение каждого типа почвы, в частности, на основании содержания влаги типа почвы, но также согласно глубине снега и/или глубине промерзания. При определении можно также использовать другую географическую информацию, такую как горизонтали местности или топографическая модель. Согласно одному примеру, так называемый показатель несущей способности определяется для возможностей лесозаготовки и транспортировки, причем показатель зависит, среди прочего, от несущей способности почвы. Показатель несущей способности относится, в частности, к возможностям лесозаготовки и транспортировки древесного сырья на придорожный склад.

Возможности лесозаготовки и транспортировки, а также показатель несущей способности, определяют свойства, требуемые для лесозаготовительных машин, которые используются для лесозаготовки, в частности давление на поверхность, которое относится к несущей способности. Факторы, влияющие на давление на поверхность, включают в себя собственный вес харвестера без нагрузки, вес нагрузки и комбинированное оборудование, то есть полный вес харвестера, распределение веса между передней и задней частями харвестера, площадь поверхности колес или гусениц, и допустимое "проседание" харвестера в почву. На свойства передвижения харвестера могут влиять различные способы или оборудование, включая, например, более широкие гусеницы и колеса, увеличение размера покрышек и количество колес, увеличение несущей поверхности опорных катков гусеницы со вспомогательными колесами и использование сдвоенных колес.

Упомянутые факторы можно использовать для определения классификации несущей способности для харвестеров, которая зависит, например, от давления на поверхность, вызываемого харвестером, которое, в свою очередь, зависит от оборудования харвестера. Предпочтительно, чтобы существовала связь между показателем несущей способности и классификаций несущей способности, посредством которой человек, выполняющий лесозаготовку, или подрядчик по лесозаготовке мог бы выбрать харвестер и форвардер, подходящий для работы. Предпочтительно, чтобы показатель несущей способности передавался бы также с другими данными относительно древостоя, например, в компанию-подрядчик по лесозаготовке.

Содержание влаги в почве, глубину снега и глубину промерзания получают предпочтительно в виде географической информации от операторов, поддерживающих или выполняющих прогнозирование данных условий. Данные условий основаны, например, на дистанционном сборе данных; влияние данных условий на несущую способность почвы можно получить на основе моделей поведения почвы. Температура окружающей среды, накопление тепловой энергии, количество осадков или накопление осадков можно также принимать во внимание в моделях.

Разработанную систему и способ можно использовать для постоянного обновления возможностей лесозаготовки и транспортировки на основе поведения типа почвы согласно условиям в реальном времени типа почвы или согласно этим условиям в реальном времени окружающей среды, которая влияет на поведение типа почвы. В примере упомянутый показатель несущей способности обновляется согласно преобладающим условиям.

С помощью главной дороги для перевозки лесоматериалов лесоматериал транспортируется из местоположения склада на перерабатывающие заводы или сжигающий завод или на терминальный склад. Классы дорог включают в себя, например, главные дороги, главные подъездные дороги и временные лесные дороги. Магистральные дороги собирают транспортные потоки из основных подъездных дорог и временных лесных дорог, и они должны осуществлять транспортировку даже во время весенней распутицы. Основная подъездная дорога собирает транспортные потоки из временных лесных дорог и часто пересекается с дорогами общего пользования и магистральной дорогой. Основная подъездная дорога строится для обеспечения транспортировки во время плохих дорожных условий осенью и часто также весной. Временные лесные дороги используются для транспортировки во времена года, которые отличаются от периодов разрушения от мороза. Кроме того, можно также использовать зимние дороги, которые представляют собой временные лесные дороги, используемые только тогда, когда почва промерзла. Таким образом, на возможности лесозаготовки и транспортировки по дорогам также влияют класс дороги и, в частности, ограничения во время периодов плохих или непроходимых дорожных условий. В приведенном примере дорожной сети или упомянутым классам дорог также присваивается так называемый показатель несущей способности в зависимости от несущей способности дороги.

Количество осадков будет влиять на состояние лесных дорог или гравийных лесовозных дорог и, таким образом, также на основную подъездную дорогу. Возможности лесозаготовки и транспортировки дорожной сети можно обновлять согласно условиям окружающей среды. В примере упомянутый показатель несущей способности обновляется в соответствии с преобладающими условиями.

Лесоматериал нельзя транспортировать из древостоя или пункта хранения, в частности из придорожного склада, если дорога не применима из-за плохих дорожных условий или ограничений в период промерзания или когда несущая способность является недостаточной. В этом случае древостой не используется для поставки древесины.

Когда данные относительно возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя совпадают с возможностями лесозаготовки и транспортировки сети дорог, данными по количеству лесоматериала и сортименту на придорожных складах, а также данными по количеству лесоматериала и сортименту на терминалах и других складах, можно проводить различные обновленные анализы применимости в реальном времени, которые также учитывают условия окружающей среды и в которых данные значительно более точные, чем раньше. Таким образом, планирование лесозаготовки является также более точным, и периоды планирования можно сделать значительно короче по сравнению с технологиями предшествующего уровня техники. Это позволяет проявлять большую гибкость при изменении ситуации, например, когда спрос на сырье увеличивается быстро или условия окружающей среды изменяются в большей степени, чем обычно.

Более точная информация о планировании для планирования лесозаготовки также делает возможным использование древостоев, которые являются проблемными, принимая во внимание возможности лесозаготовки и транспортировки, например, во время, когда лесозаготовка этих древостоев также разрешена за счет благоприятных условий окружающей среды. Таким образом, древостои, которые легче заготавливать, позволяют сэкономить время в случае, когда условия окружающей среды являются плохими.

Планирование лесозаготовки происходит в данный момент времени и обычно следует за задержкой по времени в случае, когда начинается лесозаготовка и лесоматериал имеется в наличии на согласованном пункте доставки. Условия окружающей среды могут изменяться, например, принимая во внимание наступление морозов и глубину промерзания почвы, количество снега, а также количество осадков. Таким образом, реальные возможности лесозаготовки и транспортировки больше не соответствуют обновленным данным относительно преобладающих возможностей лесозаготовки и транспортировки или показателю несущей способности, который используется для планирования. Измененные условия могут иметь даже больший эффект на затраты на лесозаготовку и транспортировку, например, принимая во внимание затраты для маршрута транспортировки и лесозаготовку. Изменяющиеся условия могут оказывать даже большое влияние на затраты, связанные с лесозаготовкой и транспортировкой, например, с учетом затрат, связанных с маршрутами транспортировки и лесозаготовкой.

Таким образом, модель, используемая в системе, и разработанный способ, определяющий возможности лесозаготовки и транспортировки, дополнены предсказанием будущих условий, в которых анализы по применимости и планированию лесозаготовки можно выполнить даже более точно, чем раньше, и не только на основе условий, преобладающих в период планирования. Таким образом, запас сортимента и количество лесоматериала будет меняться каждый раз, но это изменение можно теперь предсказать. Предсказание можно сравнить со спросом на древесное сырье на перерабатывающих заводах, и работу последовательности обработки древесины можно выполнить с возможностью удовлетворения спроса. Посредством изменения возможностей лесозаготовки и транспортировки предсказуемым способом можно точно выбрать те древостои, которые будут заготавливать, которые удобны для использования в требуемый период времени. Упомянутый требуемый период времени может также находиться в будущем. Чем больше диапазон предсказания условий и чем более надежнее предсказание, тем больше период времени, в течение которого можно очень точно спланировать поставку древесины. Предсказание может быть также основано на средних значениях условий, накопленных данных или данных о тенденциях, а точность может изменяться.

Прогнозы касаются изменений, в частности, по температуре и количеству осадков, которые влияют, среди прочего, на содержание влаги в почве и глубину снега и промерзание. Точный прогноз может охватывать, например, следующие 1-2 недели, предпочтительно 10 дней, и менее точный прогноз может охватывать более продолжительные периоды по сравнению с этим.

Планирование предпочтительно осуществляется в информационной системе, которая использует различные базы данных или другие склады данных, включающие в себя, например, географическую информацию. Информационная система использует, например, телекоммуникационные сети для передачи данных, или она предоставляет базу данных, к которой пользователи данных планирования имеют доступ через телекоммуникационные сети. Информационная система предоставляет различные отчеты и проводит анализ различных потребностей для различных пользователей и для управления работой. Во время планирования используются различные алгоритмы, модели и правила, которые, на основании исходных данных, вырабатывают требуемые результаты, которые будут использоваться информационной системой или пользователями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приводится описание изобретения посредством примеров и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - блок-схема, показывающая полную оптимизацию поставки древесины и ее различные секторы с учетом планирования,

фиг.2 - схема, иллюстрирующая работу одного сектора, предназначенного для систематического использования древостоев, отмеченных для рубки, и

фиг.3 иллюстрирует временное изменение возможностей заготовки и транспортировки одного древостоя, отмеченного для рубки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показаны различные секторы поставки древесины в виде схемы, где блоки схемы иллюстрируют данные, которые будут использоваться при планировании или которые будут получены посредством планирования. Связи между блоками иллюстрируют данные, используемые в качестве базы для выработки других данных и факторов, влияющих на них. Используемые данные включают в себя, например, географическую информацию или другую информацию из базы данных или информацию, которая будет получена где-то в другом месте, например информацию прогноза. Данные, которые будут использоваться, получают, например, от операторов, поддерживающих и/или предсказывающих данные условий. Обработанные данные, сформированные в блоки, можно также использовать в качестве материала данных для других блоков. Формируемые данные и оптимизация основана, например, на решениях, алгоритмах, моделях или правилах, которые используют различные материалы данных, которые имеются в наличии. Система и способ согласно схеме реализованы предпочтительно в виде информационной системы, использующей различные базы данных или другие склады данных, расположенные в телекоммуникационной сети, и их информационные системы, основанные на компьютерах, серверах и сетях, которые используют пользователи систем, используются для хранения данных, собранных автоматически или вручную.

Блок 1 иллюстрирует спрос или потребность различных перерабатывающих заводов (En1 (энергия); EN2, Se1 (пульпа), Se2, Pa1 (бумага), Pa2, Sa1 (измельченная древесина), Sa2, Va1 (фанера), Va2 и т.д.) для заданного периода планирования и образует основу для оптимизации 13, которая на основе имеющихся в наличии данных (например, спрос со стороны перерабатывающих заводов, ситуация на терминалах, ситуация на складах, запасы древостоев) составляет план 14 транспортировки и план 14 лесозаготовки для запаса древостоев, отмеченных для рубки. План 15 транспортировки определяет транспортировку от различных древостоев (L1, L2 и т.д.) и пунктов хранения, таких как придорожные склады (V1, V2 и т.д.) и терминалы (T1, T2 и т.д.), на различные перерабатывающие заводы.

В плане 14 лесозаготовки можно также, согласно одному примеру, выбрать лесозаготовительную машину согласно древостою или, при необходимости, даже согласно подрядчику по лесозаготовке на основе возможностей лесозаготовки и транспортировки, в частности показателя несущей способности. В одном примере лесозаготовительным машинам выделяется классификация 16 несущей способности, на основании которой делается выбор. В альтернативном примере план лесозаготовки содержит только данные относительно показателя несущей способности, на основании которых человек, выполняющий лесозаготовку, делает выбор относительно самой машины; например, подходящим является подрядчик 21 по лесозаготовке, как показано на фиг.2.

Запас 5 древостоев предоставлялся, согласно предшествующему уровню техники, путем использования данных относительно ресурсов леса. Данные можно также получить автоматически, например, путем лазерного сканирования, и древостои можно также сформировать автоматически. Древостои могут быть включены в запас 5 древостоев другими способами. Данные 3 о сети дорог и данные 4 о почве доступны, например, в форме географической информации, и они используются для формирования, например, показателя несущей способности. Сортимент (En, Se, Pa, Sa, Va и т.д.) и количество различной древесной продукции, которая будет получена из запаса древостоев и из единственного древостоя, предоставляется, например, в виде списка или таблицы. На этой стадии каждой древесной продукции назначается заданное назначение, такое как энергия, пульпа, бумага, измельченная древесина, фанера. Использование будет определяться, например, с помощью обнаруженного диаметра ствола таким образом, чтобы древесное сырье из того же самого древостоя транспортировалось даже на несколько различных перерабатывающих заводов. Назначение будет руководствоваться спросом.

Информация о возможностях лесозаготовки и транспортировки по сети дорог доступна в классификации 6 несущей способности сети дорог. Классификация 6 несущей способности и данные 7 условий, которые описывают главным образом существующее положение, такое как содержание влаги в почве и глубина снега, объединяются с данными относительно запаса 5 древостоев. Каждый древостой расположен в заданном местоположении, поэтому данные условий являются предпочтительно специфическими для этого местоположения. Например, специфические данные относительно условий в области или районе можно также использовать в качестве данных условий для древостоев. Как показано на фиг.2, можно также применять ограничение 18 на использование сети дорог. Ограничения относятся, в частности, к ограничениям или запретам на использование из-за плохих или непроходимых дорожных условий. Алгоритмы, модели или вычисления используются для определения обновленной применимости 8 в реальном времени древостоя, который в этом примере показан с помощью показателя несущей способности. Обновление можно выполнять достаточно часто, даже несколько раз в неделю. Применимость определяется в целом для запаса или подмножества древостоев на основании, например, ограниченной географической зоны.

Классификация 6 несущей способности и данные 7 условий также объединены с данными относительно придорожных складов, при этом получена обновленная применимость 9 в реальном времени придорожных складов, которая в этом примере показана с помощью показателя несущей способности.

Возможности лесозаготовки и транспортировки должны быть на достаточном уровне так, чтобы древостой или придорожный склад был пригоден для использования во время периода планирования. Если уровень является недостаточным, то подходящее или достаточное лесозаготовительное и транспортное оборудование не пригодно для выполнения лесозаготовки и транспортировки для достижения поставки, которая удовлетворяет спрос. Лесозаготовка в трудных условиях может также потребовать специального оборудования, или она может быть более трудной, что необязательно приведет к увеличению затрат. В случае большого запаса древостоев, древостои, отмеченные для рубки, всегда находят для лесозаготовки, но информационная система будет теперь показывать древостои, которые будут заготавливать, или склады, имеющиеся в наличии. Из списка древостоев можно выбрать, например, древостои с заданным показателем несущей способности для дальнейшей заготовки, и они используются каждый раз для того, чтобы удовлетворить спрос. Если необходимо больше древостоев, то можно также включить древостои с более высоким показателем несущей способности согласно потребности.

В примере представленная система также используется для оптимизации затрат. Лесозаготовку следует также предпочтительно выполнять в таких древостоях, у которых показатель несущей способности только изредка находится на достаточном уровне. Те древостои, показатель несущей способности которых почти всегда находится на достаточном уровне, можно использовать, в частности, в периоды времени, когда показатели несущей способности в целом уменьшаются из-за трудных условий. Влияние различных факторов можно взвесить с помощью оптимизации, и окончательный результат будет содержать древостои 10, доступные для периода планирования, и данные по количеству лесоматериала и сортименту в них. На оптимизацию результата можно также повлиять, принимая во внимание различные стоимостные показатели. Ситуация изменяется в зависимости от обновления, но точный перечень древостоев и данные по количеству лесоматериала и сортименту можно постоянно поддерживать для всех древостоев, а также складов.

Возможности лесозаготовки и транспортировки придорожных складов должны также находиться на достаточном уровне. Результатом оптимизации будут придорожные склады 11 и данные по количеству лесоматериала и сортименту в них, пригодные для периода планирования.

Данные по количеству лесоматериала и сортименту в терминалах 12 являются доступными. Лесоматериал является доступным почти в любое время.

Путем объединения данных из блоков 10, 11 и 12 в информационной системе выполняется необходимая оптимизация 13, в результате которой получается план 14 лесозаготовки и план 15 транспортировки. Задача заключается в том, чтобы выполнить поставку, которая удовлетворяет спрос со стороны различных перерабатывающих заводов в пределах периода планирования.

Данные блоков 10, 11 и 12 доступны в течение настоящего времени и во многих случаях даже в течение заданного периода в будущем, и даже в течение целого периода планирования, если условия не изменяются резко. Изменение возможностей лесозаготовки и транспортировки, то есть показатели несущей способности, влияет, в частности, на блок 10. Запасы в случае изменений условий можно выполнить, например, посредством складов. Лесоматериал можно получить со склада, если он недоступен из выбранных древостоев, как это запланировано.

Для выработки плана 14 лесозаготовки используются данные блока 8 относительно возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя.

Как показано на фиг.2, для составления плана лесозаготовки также можно сделать предсказание, которое главным образом основано на прогнозе изменений условий в местонахождении древостоя. Данные, имеющиеся в наличии, представляют собой, например, прогноз погоды, в частности, относящийся к температуре и количеству осадков. Данные получают, как уже упомянуто выше, и от операторов, поддерживающих и/или предсказывающих данные условий. Предсказание 19 условий объединяется с данными блока 9, при этом получена предсказанная возможность 20 использования древостоя по отношению ко всем древостоям или только некоторым специфическим древостоям.

Для выработки плана 14 лесозаготовки данные блока 20 относительно возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя используются на основании предсказания. Предсказание можно использовать для более точного планирования мер плана лесозаготовки и для гарантии реализации плана лесозаготовки.

Системы согласно фиг.1 и 2 реализованы посредством подходящей информационной системы на базе, например, компьютеров. Блоки 8-15 и блок 20 можно реализовать в той же самой информационной системе, которая использует, например, географическую информацию или другой материал, например, для блоков 5, 6, 7 и 16, а также для блока 19.

В примере показатель несущей способности главным образом определяется по типу почвы. Для определения показателя несущей способности можно использовать различные модели, которые могут быть даже сложными, но в некоторых примерах, например, можно использовать табулирование и вычисление. Основанием может быть, например, основной показатель несущей способности, заданный для типа почвы, который будет увеличиваться или уменьшаться за счет условий в соответствии с определенными сроками. На показатель несущей способности типа почвы могут также влиять упомянутые дополнительные атрибуты типа почвы и также другие постоянные факторы, которые можно использовать, при необходимости, если требуется, например, содержание камней. Критериями для удовлетворения сроков являются, например, различные данные условия. Различные типы почв могут отличаться при удовлетворении сроков. Когда требуемое число условий и другие факторы принимаются во внимание, если они должны достаточно учитываться согласно срокам, в результате получается показатель несущей способности. Помимо климатических условий условия могут также включать в себя другие переменные факторы, такие как свойства растущего ствола, например количество растущих стволов или соотношение между породами деревьев. В примере показатель несущей способности может принимать значение между 0 и 12, и значение 6 дает несущую способность для почвы, по которой может ездить большинство обычных лесозаготовительных машин. Для типов почвы тип почвы с наилучшей несущей способностью принимает значение 6, и тип почвы с самой плохой несущей способностью принимает значение 0. Упомянутые значения являются видом основного показателя несущей способности. Различные факторы, в частности условия, влияют отрицательно или положительно на показатель несущей способности. Например, увеличение глубины промерзания будет оказывать дополнительный эффект на значение от +0 до +6, увеличение глубины снега будет оказывать дополнительный эффект на значение от +0 до +4, и увеличение количества в течение заданного периода будет оказывать эффект вычитания на значение от -0 до -2. Способ валки будет оказывать эффект на показатель несущей способности; например, прореживание будет оказывать эффект на значение -1. При прореживании преобладающие породы деревьев будут влиять на показатель несущей способности; например, ель в качестве преобладающих пород будет иметь эффект на значение -1. На торфяных почвах увеличение количества растущих деревьев будет оказывать эффект на значение несущей способности с помощью значения от -1 до +3. Различные сроки и правила для взаимодействий различных факторов можно также создать по тому, как они влияют на вычисление показателя несущей способности. При необходимости можно также принять во внимание другие факторы, увеличивающие или уменьшающие показатель несущей способности. Целью является автоматизация вычисления показателя несущей способности, насколько это возможно в информационной системе на основании данных, собранных и сохраненных с помощью информационной системы.

Когда характер поведения типа почвы проверяется в течение заданного момента времени в будущем, основная несущая способность изменяется в зависимости от условий, преобладающих на упомянутый момент времени. Таким образом, будут использоваться, например, прогнозируемые осадки в течение упомянутого момента времени или прогнозируемые изменения по количеству осадков во временном интервале между упомянутым моментом времени и настоящим моментом времени. Вместо настоящего времени можно также использовать другой момент времени, при котором состояние древостоя достаточно точно известно, в частности, по отношению к показателю несущей способности. В примере используются данные в реальном времени в качестве данных для настоящего момента времени, например показатель несущей способности в реальном времени, изменение которого оценивается посредством упомянутых прогнозов. Посредством обновления данных условий и данных прогноза также постоянно изменяется предсказываемый индекс несущей способности.

Классификацию несущей способности лесозаготовительной машины можно определить для соответствия представленному выше показателю несущей способности, или существует полная взаимозависимость между ними. Различные типы машин, такие как харвестеры и форвардеры, классифицируются, например, на основании показателя несущей способности, необходимого для упомянутой лесозаготовительной машины для успешного выполнения лесозаготовки или транспортировки. Например, обычный нагруженный форвардер принимает значение 6, и форвардер со специальным оборудованием и вызывающий низкое давление на поверхность будет принимать значение 4. Харвестер будет принимать значение, которое даже ниже, чем это. Классификация по несущей способности основана на более специфических свойствах лесозаготовительной машины, на которые также влияет оборудование. Классификацию по несущей способности можно определить главным образом на основании давления на поверхность, которая оказывает лесозаготовительная машина на почву. Посредством классификации по несущей способности и показателя несущей способности формируется ясная картина, по которой можно заготавливать древостои, и то, как лесозаготовительные машины удовлетворяют локальным условиям.

На фиг.3 изображено изменение во времени показателя несущей способности двух различных образцовых древостоев, например, во время периода между подписанием договора на продажу лесоматериала и лесозаготовкой древостоя. На фигуре область между пунктирными линиями также иллюстрирует класс или классы несущей способности, на которые обычно ориентируется лесозаготовка. Показатель несущей способности на данный момент показывает показатель несущей способности в реальном времени или предсказанный показатель несущей способности. Оба показателя несущей способности также могут быть включены на той же фигуре, где возможно, например, отслеживать результат предсказания показателя несущей способности. Посредством слежения можно совершенствовать и регулировать вычисления, модели или алгоритмы. Данные по изменению показателя несущей способности можно также сохранить в базе данных, где накопленные данные по древостою или участку можно также использовать при необходимости позже, например, для вычисления статистики или планирования лесозаготовки.

Настоящее изобретение не ограничивается только приведенными выше примерами и может применяться в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к способу и информационной системе для определения возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя, отмеченного для рубки. Технический результат - более точное планирование лесозаготовки. Согласно заявленному способу: сохраняют данные относительно типа почвы древостоя; определяют зависящий от типа почвы коэффициент несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя; определяют, для заданного момента времени и с помощью прогноза, будущие условия упомянутого древостоя, которые преобладают в древостое в упомянутый заданный момент времени и которые, при изменении, влияют на тип почвы древостоя, причем упомянутый прогноз включает в себя по меньшей мере данные о прогнозе погоды; определяют коэффициент несущей способности также на основании преобладающих будущих условий и сохраняют данные относительно коэффициента несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя, отмеченного для рубки, причем способ содержит этапы, на которых:
сохраняют данные относительно типа почвы древостоя;
определяют коэффициент несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя, причем коэффициент несущей способности зависит от упомянутого типа почвы;
отличающийся тем, что:
определяют, для заданного момента времени и с помощью прогноза, будущие условия упомянутого древостоя, которые преобладают в древостое в упомянутый заданный момент времени и которые, при изменении, влияют на тип почвы древостоя, причем упомянутый прогноз включает в себя по меньшей мере данные о прогнозе погоды;
определяют упомянутый коэффициент несущей способности также на основании таких преобладающих будущих условий, причем упомянутый коэффициент несущей способности приспособлен изменяться в различные моменты времени и зависит от упомянутых преобладающих будущих условий; и
сохраняют данные относительно коэффициента несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки, установленные для данного древостоя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые будущие условия представляют собой одно или более из следующего: глубина снега, глубина промерзания, содержание влаги в почве, температура, количество осадков, количество растущих стволов деревьев, соотношение между породами деревьев.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что способ дополнительно содержит этапы, на которых:
определяют преобладающие будущие условия упомянутого древостоя снова после заданного промежутка времени или через равные промежутки времени; и
обновляют упомянутый коэффициент несущей способности на основании упомянутых новых преобладающих будущих условий.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что данные о прогнозе погоды, в частности, относятся к температуре и количеству осадков.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что имеются температура и количество осадков, доступные в виде географической информации (GI), принимаемой от оператора, сохраняющего и/или прогнозирующего данные, относящиеся к упомянутым условиям.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент несущей способности зависит от несущей способности почвы древостоя при различных условиях.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ также содержит этап, на котором:
сохраняют данные о коэффициентах несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки запаса древостоев, содержащих несколько древостоев, отмеченных для рубки.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что способ также содержит этапы, на которых:
выбирают для лесозаготовки, из запаса древостоев, древостой с заданным коэффициентом несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки для данного момента времени или в течение данного периода планирования; и
выбирают из древостоев, выбранных для дальнейшей лесозаготовки, те, которые удовлетворяют заданному спросу на количество лесоматериала и сортименты для упомянутого данного момента времени или для заданного периода планирования.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что способ также содержит этап, на котором:
определяют план лесозаготовки и/или план транспортировки на основании древостоев, выбранных для лесозаготовки.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что способ также содержит этапы, на которых:
сохраняют данные также относительно значений применимости придорожных складов и/или складов лесоматериала; и
сохраняют данные по количеству лесоматериала и сортиментам, которые содержатся на придорожных складах и/или складах.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что способ также содержит этапы, на которых:
сохраняют данные относительно классов несущей способности лесозаготовительных машин, размещенных так, чтобы соответствовать коэффициентам несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки; и
определяют, в связи с планом лесозаготовки, также класс несущей способности лесозаготовительной машины, которая будет использоваться для лесозаготовки древостоя, выбранного для лесозаготовки, и/или выбирают заданную лесозаготовительную машину с достаточным классом несущей способности.

12. Информационная система для определения возможностей лесозаготовки и транспортировки древостоя, отмеченного для рубки, причем информационная система выполнена с возможностью:
сохранения данных относительно типа почвы древостоя,
отличающаяся тем, что система также выполнена с возможностью:
определения, для заданного момента времени и с помощью прогноза, будущих условий упомянутого древостоя, которые преобладают в древостое в упомянутый заданный момент времени и которые, при изменении, влияют на тип почвы древостоя, причем упомянутый прогноз включает в себя по меньшей мере данные о прогнозе погоды;
определения упомянутого коэффициента несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки, причем упомянутый коэффициент несущей способности зависит от упомянутого типа почвы;
определения упомянутого коэффициента несущей способности также на основании упомянутых преобладающих будущих условий, причем упомянутый коэффициент несущей способности приспособлен изменяться в различные моменты времени и зависит от упомянутых преобладающих будущих условий; и
сохранения данных относительно коэффициента несущей способности для возможностей лесозаготовки и транспортировки данного древостоя.

13. Информационная система по п. 12, отличающаяся тем, что упомянутые преобладающие будущие условия представляют собой одно или более из следующего: глубина снега, глубина промерзания, содержание влаги в почве, температура, количество осадков, количество растущих стволов деревьев, соотношение между породами деревьев; и тем, что по меньшей мере некоторые из упомянутых будущих условий доступны в виде географической информации, принимаемой от оператора, сохраняющего и/или прогнозирующего данные, относящиеся к упомянутым условиям.

14. Информационная система по п. 12 или 13, отличающаяся тем, что информационная система дополнительно выполнена с возможностью:
определения преобладающих будущих условий упомянутого древостоя для заданного момента времени снова после данного промежутка времени или через равные промежутки времени; и
обновления упомянутого коэффициента несущей способности на основании определенных новых преобладающих будущих условий.

15. Информационная система по п. 14, отличающаяся тем, что данные о прогнозе погоды, в частности, относятся к температуре и количеству осадков.

16. Информационная система по п. 15, отличающаяся тем, что информационная система дополнительно выполнена с возможностью получения данных о температуре и количестве осадков в виде географической информации (GI), принимаемой от оператора, сохраняющего и/или прогнозирующего данные, относящиеся к упомянутым условиям.