Автоматизация производства сельскохозяйственной продукции на современном этапе

Министерство сельского хозяйства  Российской Федерации

Федеральное агентство по сельскому  хозяйству

Федеральное государственное образовательное  учреждение высшего  
профессионального образования

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра информатики и математического моделирования

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: Автоматизация производства сельскохозяйственной продукции на современном этапе

 

 

                                     Выполнила:

                                              

                                 Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск -2013

 

Содержание 

 

 

Введение

 

В сельском хозяйстве  автоматизация технологических процессов начала развиваться только с 60-х годов прошлого века. Это способствовали успехи в комплексной механизации и электрификации сельхоз производства. Сначала автоматизация была только частичной, т. е. автоматизировали отдельные производственные процессы и установки. Со временем начали создавать системы комплексной автоматизации, с помощью которых автоматизировались не только основные, но и вспомогательные производственные процессы и операции. Возникли автоматизированные поточные линии, а также производственные объекты: птицефермы, животноводческие комплексы, кормоцехи, теплицы и тепличные комбинаты, зерноочистительные и зерноочистительно-сушильные пункты и т. п.

Следует выделить, что  цель автоматизации не ограничивается только снижением затрат труда и повышения эффективности использования техники. Она способствует созданию энерго и ресурсосберегающих технологий, а также повышению продуктивности животных и птицы, урожайности сельскохозяйственных культур. Большое значение имеет создание благоприятных, а иногда даже комфортных условий для работников, занятых в автоматизированном производстве.

Автоматизация технологических  процессов и в дальнейшем усовершенствуется. Научно-исследовательские и проектные  организации работают над созданием  принципиально новых автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), в структуру которых вводятся компьютерные технологии.

Благодаря функционированию компьютерных технологий такие системы  управляют технологическими процессами в оптимальных режимах и дают возможность значительно уменьшить затраты труда и одновременно увеличить количество, а улучшить качество продукции.

Содержанием предмета «автоматизация технологических процессов» является изучение основ строения систем автоматизации  и освоение принципов действия конкретных схем и систем автоматизации процессов и установок в животноводстве, птицеводстве, тепличном хозяйстве и т. д. Поскольку

Сельское хозяйство  все больше оснащается электрическим  и технологическим оборудованием  с применением разных приспособлений и систем автоматизации, современный специалист с техническим образованием должен быть обучен со строением разных систем АТП, которые применяются и предусмотрены для применения в аграрном производстве.

Цель курсовой работы рассмотреть автоматизацию производства сельскохозяйственной продукции на современном этапе.

Из цели вытекают следующие  задачи:

• рассмотреть теоретические основы автоматизации производства сельскохозяйственной продукции;
• рассмотреть технологии автоматизации производства сельскохозяйственной продукции;
• рассмотреть ГИС «Точный фермер».

В первой главе будут рассматриваться теоретические основы автоматизации. Так же будет затронута тема повышения эффективности деятельности предприятия с помощью автоматизации производства, где будут рассмотрены цели необходимые для достижения эффективности. Кроме этого в данной главе будет рассматриваться направления автоматизации, таких как растениеводство и животноводство так же и управленческой деятельности предприятия.

Во второй главе переходим  к изучению технологии автоматизации производства сельскохозяйственной продукции, в данной главе мы рассмотрим автоматизацию на примере полеводства и животноводства.

В третей главе будет  рассмотрена ГИС «Точный фермер», в которой будут описаны возможности системы точного земледелия, основная задача, так же аппаратная и программная часть данной системы.

 

1 Теоретические основы автоматизации производства сельскохозяйственной продукции

 

Автоматизация производства - это применение автоматических и  автоматизированных устройств и систем для полного или частичного освобождения человека от выполняемой им работы по управления и контролю при получении, обработке, передаче и использовании энергии, материалов, информации и др.

В России созданы крупные  специализированные животноводческие комплексы, птицефабрики, зверофермы, тепличные комбинаты, где производство основано на промышленной основе, что позволяет в полной мере использовать современные технические средства автоматики. Например, на современных птицефабриках для вывода цыплят, утят и другой птицы применяются полностью автоматизированные инкубаторы, где автоматически поддерживаются постоянная температура и влажность воздуха и через определенные промежутки времени специальным механизмом яйца переворачиваются с боку на бок. Птичники оборудуют автоматическими установками искусственного освещения, которые продлевают световой день. Дополнительное освещение включается осенью и зимой до рассвета, днем при пасмурной погоде и вечером, когда естественного освещения слишком мало.

Корм птицы также  получают из автоматизированных кормушек. В России созданы опытные птицефабрики-автоматы с полной механизацией всех работ. Здесь  осуществлена комплексная автоматизация  управления машинами и установками  с помощью компьютеров и программных устройств.

На животноводческих фермах оборудованы автоматизированные поточные линии доения коров и  первичной обработки молока, приготовления  и раздачи кормов. В животноводческих помещениях автоматически обеспечивается оптимальный микроклимат. На большинстве животноводческих ферм полностью автоматизированы системы водоснабжения, вентиляции и отопления помещений.

Использование автоматизированных систем вентиляции в овоще- и плодохранилищах  позволяет резко уменьшить потери сельскохозяйственной продукции при хранении. Комплексные автоматические агрегаты и линии, которыми оснащены современные предприятия по первичной переработке скоропортящихся сельскохозяйственных продуктов, значительно сокращают потери, лучше сохраняют качество вырабатываемых продуктов питания.

В теплицах с искусственным  климатом в наших северных районах  круглый год выращивают овощи, цветы  и даже фрукты. При этом температура  и влажность воздуха и почвы  в теплицах поддерживаются на постоянном уровне с помощью автоматических компьютеризированных установок искусственного климата. Вентиляция и дополнительное освещение включаются так же автоматически, обеспечивая растениям оптимальный световой режим и чистоту воздуха. Многие теплицы в России оборудованы автоматическими дождевальными установками.

Большое значение для сельского хозяйства, как и для другой отрасли, имеет постоянное снабжение электроэнергией. В районах, удаленных от линий электропередачи, электроэнергия производится местными, гидроэлектрическими, дизель-электрическими и др. станциями. Такие электростанции, как правило, полностью автоматизированы, т. е. пуск и остановка первичных двигателей, регулировка напряжения в сети, подача топлива, защита от коротких замыканий осуществляются автоматически по заданной программе или по сигналам дистанционного управления.

Многие системы водоснабжения  на горных и отдаленных пастбищах, обеспечивающие подачу глубинной воды на поверхность  с помощью глубинных насосов, приводимых в действие ветряными  двигателями, также автоматизированы.

В работе электрических сетей, систем водоснабжения и орошения большую роль играет телемеханика, позволяющая управлять работой машин на расстоянии. С помощью компьютеров один человек - диспетчер - может, например, не выходя из помещения, включать и выключать все дождевальные установки на сельскохозяйственных полях все одновременно или каждую отдельно, как того требует ситуация; регулировать подачу воды в каналы орошения; менять режим работы установок искусственного климата в теплицах и помещениях животноводческих ферм; включать и отключать отдельные линии в сетях электроснабжения; регулировать вентиляцию и тепловой режим овощехранилищ.

Автоматизация отдельных  процессов, а затем и комплексная  автоматизация всего производства с применением автоматизированных систем управления (АСУ) - одно из основных направлений научно-технического прогресса в области сельского хозяйства. 

 

1.1 Автоматизация производства, как инструмент повышения эффективности деятельности предприятия.

Автоматизация сельскохозяйственного  производства имеет не только технико-экономическое, но и большое социально-политическое значение. Комплексная механизация и автоматизация позволяет повысить производительность и улучшить условия труда, увеличить количество и качество получаемой продукции, освободить сотрудников от тяжелого физического труда и однообразного умственного, снизить потери и себестоимость продукции, увеличить сроки службы сельскохозяйственной техники.

Для достижения указанных целей  необходимо предусматривать следующее:

• постоянное совершенствование сельскохозяйственных технологических процессов в направлении их перевода из периодических прерывистое в непрерывные с соединенным или независимым транспортным движением;
• научное обобщение мирового опыта автоматизации сельского хозяйства, установление оптимального объема и очередности автоматизации технологических процессов, выявление типовых решений и их аналогов в промышленности с целью разумного использования серийной аппаратуры автоматики, непрерывное совершенствование методов автоматизации и алгоритмов управления;
• определения статических и динамических характеристик сельскохозяйственных объектов автоматизации, математическое описание объектов управления (моделирование);
• изучение и установление функциональных зависимостей между контролируемыми параметрами сельскохозяйственной продукции и ее физических свойств (электрическими, оптическими акустическими, тепловыми, механическими, и т. д.) с целью их использования для построения измерительных преобразователей специфических для сельского хозяйства неэлектрических величин;
• разработка новых агрегатов и установок системы машин для сельского хозяйства с учетом требований и возможности их автоматизации;
• совершенствование методов оптимального проектирования и расчета средств автоматики с учетом расширения их функциональных задач и повышения аппаратной и эксплуатационной надежности.

Большие задачи стоят  в области механизации и автоматизации  ручного труда. Почти 50% операций в  сельском хозяйстве выполняется  с применением ручного труда. В системе машин для сельского  хозяйства предусмотрено механизировать и автоматизировать около 300 операций, выполняемых вручную.

Существенное сокращение ручного  труда обеспечивает применение манипуляторов  и промышленных роботов. Манипулятор - это отдельный механизм, выполняющий  под управлением оператора действия (манипуляции), аналогичные действиям рук человека. Промышленный робот - это автоматически программно-управляемый манипулятор. Промышленные работы знаменуют собой качественно новую ступень в развитии автоматизации промышленного и сельскохозяйственного производства, существенно изменяют роль человека в производственном процессе. От традиционных автоматических систем они отличаются тем, что способны выполнять за человека универсальные ручные операции со сложными пространственными перемещениями.

С внедрением манипуляторов и роботов  в корне меняется вся организация  технологического процесса, поскольку  много ручных операций при существующей технологии невозможно автоматизировать традиционными средствами.

1.2 Направление автоматизации сельскохозяйственного производства

 

Автоматизация производства - это  одно из направлений научно-технического прогресса. Она позволяет освободить человека полностью или частично от выполняемой им работы, заменив  его функции машиной. Человеку остается лишь управлять и контролировать работу того или иного автомата. Стоит сказать, что промышленная автоматизация, а также автоматизация сельского хозяйства позволяет повысить уровень производительности труда, увеличить уровень выпускаемой продукции, повысить ее качество, облегчить при этом труд человека и сэкономив время.

На сегодняшний  день существуют целые крупные автоматизированные животноводческие комплексы – птицефабрики, свинофермы, зверофермы, на которые используются технические современные средства автоматики. К примеру, на современных птицефабриках для выведения птенцов используются специальные автоматы – инкубаторы, управляют которыми встраиваемые компьютеры. В этих инкубаторах поддерживается необходимая температура, а благодаря специальному механизму, яйца через равные промежутки времени переворачиваются с боку набок, чтобы проходил их равномерный нагрев. Кроме того, для повышения яйценоскости у птиц, птичники оборудуют автоматическими системами освещения, чтобы продлить световой день в зимний период, либо при пасмурной погоде.

На животноводческих фермах уже широко применяются автоматические линии доения коров, а также раздачи  и приготовления кормов. Специальные автоматы позволяют поддерживать в коровниках, свинарниках оптимальный микроклимат, автоматически осуществляется и вентиляция, водо- и теплоснабжение.