ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................... 4
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................. 13
1.1 Основные направления применения цифровых технологий и автоматизации
на теплице АПК ........................................................................................................... 13
1.2 Теплицы в России и уровни их автоматизации .................................................. 14
1.3.1 Проблемы автоматизации теплиц при применении существующих систем 15
1.3.2 Электрооборудование для автоматизации теплицы ....................................... 20
1.4 Обзор применения нейронных сетей в задачах управления на теплице АПК 24
1.5 Существующие подходы в АПК с применением нейронных сетей для
управления электрооборудованием теплицы ........................................................... 26
1.6.1 Реализация сетевых технических устройств на теплице АПК ...................... 33
1.6.2 Источники данных, отражающих состояние технических элементов
электрооборудования теплицы АПК ......................................................................... 34
1.6.3 Сбор и анализ доступных данных при построении систем управления
техническими устройствами на теплице ................................................................... 36
1.7.1 Задача моделирования в задачах управления на объекте АПК ..................... 38
1.7.2 Задача прогнозирования в задачах управления на объекте АПК .................. 41
1.8 Проблема автоматизации теплицы цифровым способом с применением
нейросетевых технологий ........................................................................................... 43
1.9 Выводы, цель и задачи исследования.................................................................. 45
ГЛАВА 2 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
.............................................................................................................................................. 47
2.1 Организация выполнения работ на теплице ....................................................... 47
2.2 Планирование экспериментальных исследований ............................................. 48
2.3.1 Реализация технической сети теплицы для задач по сбору данных ............. 53
2.3.2 Разработка модели для проведения имитационного математического
моделирования состояния технического электрооборудования на теплице АПК 63
2.4 Определение источников данных, отражающих состояние технических
объектов АПК .............................................................................................................. 64
2.5 Постановка задачи моделирования состояния технических элементов
электрооборудования на объекте «теплица» ............................................................ 65
2.6 Постановка задачи прогнозирования состояния технических элементов
электрооборудования на объекте теплица ................................................................ 66
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ............................................................ 69
3.1.1 Реализация централизованного сбора данных для систем управления
теплицей ....................................................................................................................... 69
3
3.1.2 Подготовка стенда исследований для оценки искажения технических
элементов объекта «теплица» .................................................................................... 70
3.1.3 Входные анализируемые данные и их источники .......................................... 72
3.2 Разработка и реализация эксперимента для оценивания искажений состояния
электрооборудования с помощью метода моделирования ..................................... 74
3.3.1 Подготовка модели с применением метода Монте-Карло для
моделирования вероятных оценок текущего состояния ......................................... 77
3.3.2 Модель для оценки состояния технических элементов электрооборудования
теплицы ......................................................................................................................... 94
3.4 Моделирование состояния технического элемента электрооборудования на
основе оценки данных, полученных с сетевой структуры датчиков ..................... 96
3.5 Причины перехода к методу прогнозирования состояния работы технических
узлов теплицы на основе технологии нейронных сетей ....................................... 103
3.6.1 Предварительная архитектура аппарата искусственной нейронной сети .. 106
3.6.2 Применение аппарата искусственных нейронных сетей для
прогнозирования состояния узлов теплицы АПК .................................................. 109
3.6.3 Описание последующего обучения нейросети для прогноза состояния
технического элемента электрооборудования ....................................................... 112
ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РУЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ ......................................................................................................... 120
4.1 Данные, используемые для управления и прогнозирования состояния
теплицы АПК ............................................................................................................. 120
4.2 Алгоритм управления электроузлами в распределѐнной сетевой структуре с
применением сетевых технических узлов в теплице ............................................. 129
4.3 Программный комплекс для прогнозирования и определения и оценки
технического элемента электрооборудования ....................................................... 139
4.4 Применение аппарата искусственных нейронных сетей для прогнозирования
состояния узлов электрооборудования теплицы АПК .......................................... 140
4.5 Результаты тестовых экспериментов по прогнозу управляющих воздействий
на элементы электрооборудования теплицы .......................................................... 150
Результаты исследований и выводы .......................................................................... 176
Список сокращений и условных обозначений ......................................................... 178
Список литературы ........................................................................................................ 179
Приложения I .................................................................................................................. 199
Приложения II ................................................................................................................. 213
Приложения III ............................................................................................................... 219
