Система централизованного мониторинга и управления мелиоративными системами Российский патент 2025 года по МПК G05B19/48 A01G25/16 

Область техники

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления в мелиорации, гидротехнике и сельском хозяйстве. Включает в себя систему автоматизированного формирования алгоритмов настроек и управления мелиоративными системами и их компонентами, на основе собираемых, обрабатываемых данных и сигналах, для более гибкого и эффективного управления системами мелиорации.

Уровень техники

На сегодняшний день известно решение “Мелиоративный комплекс многоцелевого назначения” по патенту RU 2745569 C1. Мелиоративный комплекс, включающий напорный гидрант, напорный трубопровод, самоходные опорные тележки, дождеобразующие устройства, многофункциональный блок, состоящий из: микроГЭС для электропитания мелиоративного комплекса, насоса и смесителя химических мелиорантов; бункера для химических мелиорантов; системы автоматики управления; системы перепускных клапанов для поочередной подачи оросительной воды и подготовленной смеси химических мелиорантов, а также основного водопроводящего трубопровода и дополнительного трубопровода, выполненных из коррозионно-стойкого композитного материала с низким коэффициентом гидравлического сопротивления, с установленными автоматическими регулирующими клапанами для попеременной подачи оросительной воды в дождевальные насадки и подготовленной смеси химических мелиорантов в дополнительный трубопровод и устройство для приземного внесения подготовленной смеси химических мелиорантов в виде усиленных резиновых рукавов, которые крепятся к дополнительному трубопроводу.

Недостатком данного решения является то, что оно фокусируется на физических компонентах мелиоративного комплекса, таких как напорные гидранты и трубопроводы. Однако, оно не уделяет достаточного внимания автоматизированному сбору, хранению и обработке данных, что является ключевой особенностью решения.

Также существует решение “Автоматическая мелиоративная система” по советскому патенту SU 988239 A1. Автоматическая мелиоративная система, содержащая датчики водного и пищевого режимов, коммутирующее устройство, управляющее вычислительное устройство и исполнительные механизмы регулирования факторов внешней среды произрастания растений, отличающегося тем, что, с целью повышения урожайности путем оптимизации факторов внешней среды, система дополнительно содержит датчики теплового и газового факторов и фитоклимата, а управляющее вычислительное устройство снабжено блоком управления факторами в реальном масштабе времени, связанными с памятью вычислительного устройства.

Недостатком данного решения является то, что данное решение описывает автоматическую мелиоративную систему с датчиками различных факторов, но может не обеспечивать полную интеграцию данных для централизованного управления. Отсутствие явного упоминания передачи данных и обратной связи может быть недостатком в контексте автоматизированного управления.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности централизованного мониторинга мелиоративными системами в результате которого достигается более гибкое и эффективное управления мелиоративными системами.

Осуществление изобретения

Способ и система централизованного мониторинга и управления мелиоративными системами, обработки данных с целью автоматизированного формирования (создания, генерации) алгоритмов, конфигураций, настроек технических сообщений, инструкций, управляющих сигналов, прогнозов с их последующей передачей, отображением и получением обратной связи для всех частей, подсистем и компонентов мелиоративных систем, государственных мелиоративных систем, мелиоративных систем общего пользования, мелиоративных систем индивидуального пользования, отдельно расположенных гидротехнических сооружений являющихся компонентами мелиоративных систем, осуществляется следующим образом.

Система состоит, но не ограничивается, из станции удобрений, насосной станции, дождевальной машины, метеостанции, шкафа автоматизации, мобильного устройства, датчиков, в частности датчиков влажности, облачной платформы, систем связи, в частности WI-FI роутера.

Соединение и перечень устройств отражены на рис 3. “Инфраструктура поля”.

Перечень подсистем и выполняемых ими функций представлен в виде схемы на рис 2. “Подсистемы и функции”.

Порядок работы системы, обработки информации и принятии управляющих решений осуществляется следующим способом.

Осуществляется сбор, классификация, каталогизация различных данных.

Осуществляется наполнение общей базы на основе ручного и автоматизированного занесения (используя различные способы, методы и каналы связи) информации из различных источников, в частности:

- сбор, классификация, каталогизация научных данных в сфере исследований культур и орошения;

- сбор, классификация, каталогизация данных о почве (почвенный комплекс) основная и до 3-х сопутствующих почв (почвенных комплексов); порода основная, порода сопутствующая;

- сбор, классификация, каталогизация гиперлокальной информацией о погоде;

- сбор, классификация, каталогизация иных данных необходимых для работы системы.

Осуществляется сбор информации от различных мелиоративных систем и их компонентов в автоматическом и ручном режиме (используя различные способы, методы и каналы связи) включает в себя:

- сбор, классификация, каталогизация данных, о типе и составе мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружений, являющихся их компонентами;

- сбор, классификация, каталогизация данных, полученных с различных датчиков, сигнализаторов и других компонентов. А также всей необходимой телеметрической информации (в том числе сервисная и аварийная информация);

- сбор, классификация, каталогизация данных о географических параметрах расположение комплекса, размерах обслуживаемого пространства, типе культур и их распределения по пространству, временные характеристики посадки культур и других необходимых данных;

- сбор, классификация, каталогизация данных о положении комплекса в пределах обслуживаемого пространства;

- сбор, классификация, каталогизация иных данных необходимых для самообучения системы с применением искусственного интеллекта;

- сбор, классификация, каталогизация иных данных необходимых для работы системы.

Осуществляется способ автоматизированного формирования (создания, генерации) алгоритмов, конфигураций, настроек технических сообщений, инструкций, управляющих сигналов, прогнозов осуществляется следующим способом.

Используя специальные алгоритмы (схема формирования алгоритмов представлена на рис 1. “Способ автоматизированного формирования (создания, генерации) алгоритмов управления миллиорационными системами”) производится обработка всего массива данных полученных из наполнения общей базы на основе ручного и автоматизированного занесения и собранной информации от различных мелиоративных систем и их компонентов в автоматическом и ручном режиме и формирование многомодульной специализированной конфигурации (включающей в себя все необходимые алгоритмы, конфигурации, настройки технических сообщений, инструкции, управляющие сигналы, прогнозы и прочие необходимые данные) для отдельной мелиоративной системы или группы мелиоративных систем, а также отдельно расположенных гидротехнических сооружений являющихся их компонентами.

Используя специальные алгоритмы, производится проверка многомодульной специализированной конфигурации на соответствие ключевым метрикам и специальным условиям.

Производится формирование и подготовка к отправке итоговой проверенной версии многомодульной специализированной конфигурации

Осуществляется способ автоматизированной передачи, отображения и получением обратной связи который включает в себя:

- автоматизированную передачу итоговой проверенной версии многомодульной специализированной конфигурации (используя различные каналы связи) на отдельную мелиоративную систему или группы мелиоративных систем, а также отдельно расположенные гидротехнические сооружения являющихся их компонентами;

- ручную передачу итоговой проверенной версии многомодульной специализированной конфигурации (используя различные носители информации) на отдельную мелиоративную систему или группы мелиоративных систем, а также отдельно расположенные гидротехнические сооружения являющихся их компонентами;

- отображение на всех предназначенных для этого технических средствах всей необходимой информации входящей в итоговую проверенную версии многомодульной специализированной конфигурации, а также результатов ее применения на отдельную мелиоративную систему или группы мелиоративных систем, а также отдельно расположенные гидротехнические сооружения являющихся их компонентами;

- отображение на всех предназначенных для этого технических средствах всей телеметрической, справочной или иной информации необходимой, влияющей на работу мелиоративную систему или группы мелиоративных систем, а также отдельно расположенные гидротехнические сооружения являющихся их компонентами;

- получение информации (относящейся к функционированию системы) в виде обратной связи (любого характера) от мелиоративной системы или группы мелиоративных систем, а также отдельно расположенных гидротехнических сооружений, являющихся их компонентами.

Программно-аппаратная система сбора, хранения и обработки данных с целью автоматизированного формирования (создания, генерации) алгоритмов, конфигураций, настроек технических сообщений, инструкций, управляющих сигналов, прогнозов с их последующей передачей, отображением и получением обратной связи для всех частей, подсистем и компонентов мелиоративных систем, государственных мелиоративных систем, мелиоративных систем общего пользования, мелиоративных систем индивидуального пользования, отдельно расположенных гидротехнических сооружений являющихся компонентами мелиоративных систем, состоит из нескольких компонентов, в которых:

Сервер, содержащий сервис/сервисы для многопоточного/многопользовательского сбора, хранения и обработки данных с целью автоматизированного формирования (создания, генерации) алгоритмов, конфигураций, настроек технических сообщений, инструкций, управляющих сигналов, прогнозов с их последующей передачей, отображением и получением обратной связи, а также выполнения всех сопутствующих задач (программного, вычислительного и пр. характера) в составе:

- Ядро системы: Управление всеми процессами, процедурами, подсистемами, вычислительный модуль, операционный модуль, модуль работы искусственного интеллекта;

- Подсистема администрирования: Управление списком и настройками устройств, управление настройками подсистем, мониторинг и служба информирования и создания служебных сообщений;

- Подсистема управления доступом: Управление правами пользователей и групп пользователей, подсистема сбора, классификации, каталогизация данных необходимых для работы системы, модуль сбора данных о типе и составе мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружений, являющихся их компонентами, модуль сбора и каталогизация данных о географических параметрах расположение комплекса, размерах обслуживаемого пространства, типе культур и их распределения по пространству, временные характеристики посадки культур и других необходимых данных, модуль сбора, классификация, каталогизация данных о положении комплекса в пределах обслуживаемого пространства, модуль сбора погодных условий, модуль сбора с различных датчиков, сигнализаторов и других компонентов. А также всей необходимой телеметрической информации (в том числе сервисная и аварийная информация), модуль сбора, классификация, каталогизация иных данных необходимых для самообучения системы с применением искусственного интеллекта;

Подсистема аграрных и мелиоративных алгоритмов:

- модуль хранения данных о оптимальных алгоритмах;

- модуль улучшения/уточнения алгоритмов;

Подсистема аналитики и отчетов:

- сбор аналитических данных;

- предоставление аналитических отчетов;

- формирование прогнозов на базе машинного обучения.

Подсистема пользовательских интерфейсов:

- личный кабинет пользователя с возможностью отображения на всех устройствах, предназначенных для этого;

- мобильное приложение пользователя с возможностью отображения на всех устройствах, предназначенных для этого.

Подсистема интеграции и взаимодействие между различными сторонними системами.

Подсистема подключения подсистем и компонентов мелиоративных систем, а также отдельно расположенных гидротехнических сооружений, являющихся компонентами мелиоративных.

Краткое описание чертежей

Рис 1. Способ автоматизированного формирования (создания, генерации) алгоритмов управления миллиорационными системами.

Рис 2. Подсистемы и функции.

Рис 3. Инфраструктура поля.

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления в мелиорации, гидротехнике и сельском хозяйстве. Предложена система централизованного мониторинга и управления мелиоративными системами, которая представляет собой решение для управления и мониторинга с помощью программно-аппаратного комплекса, в состав которого входит программное обеспечение обеспечивающее создание, корректировку и адаптацию алгоритмов управления. Сбор и обработка данных может осуществляться как в ручном, так и в автоматизированном режиме. Автоматизированное формирование алгоритмов, конфигураций и настроек, а также передача и отображение итоговых конфигураций являются ключевыми этапами системы. Решение также включает в себя интеграцию с внешними системами и подключение компонентов мелиоративных систем и гидротехнических сооружений. Основные особенности включают централизованное управление, гибкость во взаимодействии с данными, а также эффективный обмен конфигурациями и обратной связью. Технический результат - обеспечение возможности централизованного мониторинга мелиоративных систем, в результате которого достигается более гибкое и эффективное управление мелиоративными системами. 3 ил.

Система централизованного мониторинга и управления мелиоративными системами представляет собой решение, включающее в себя:

программно-аппаратный комплекс, предназначенный для сбора данных: в сфере исследований культур и орошения, о почве, о погоде, о типе и составе мелиоративных систем и их компонентах – отдельно расположенных гидротехнических сооружениях, о географических параметрах расположения комплекса, о размерах обслуживаемого пространства, о типе культур и их распределения по пространству, о временных характеристиках посадки культур, о положении комплекса в пределах обслуживаемого пространства, а также для хранения, обработки, приёма и передачи данных, управляющих сигналов, различных компонентов мелиоративных систем;

систему анализа собранных и обработанных данных, посредством которой производится автоматизированное создание, корректировка, адаптация алгоритмов управления мелиоративными системами и их компонентами с последующей настройкой инструкций, технических сообщений, управляющих сигналов и прогнозов;

подсистему администрирования, управления доступом, предоставления аналитики и отчётов посредствам пользовательских интерфейсов;

подсистему интеграции и взаимодействия со сторонними системами;

при этом система анализа содержит модуль уточнения табличных данных для выбора подходящих аграрных и мелиоративных алгоритмов на основе подходящих параметров и поиска корректировок для уточнения алгоритмов,

модуль уточнения на основе нейросети для выбора подходящих аграрных и мелиоративных алгоритмов на основе подходящих параметров и формирования корректировок на основе нейросетевого предиктивного анализа.