Интеллектуальная роботизированная агросистема производства продовольствия

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к земледелию, животноводству, кормопроизводству и переработке сельхозпродукции. Техническим результатом является повышение точности мониторинга экологической чистоты и качества продовольствия, оптимизация управления производством. Интеллектуальная роботизированная агросистема производства продовольствия содержит жилые и производственные помещения. Система включает электрифицированную железнодорожную сеть в виде внутреннего и наружного замкнутых эллипсов с большой осью. Внутренний эллипс включает фермы, робота-лебедку для движения к центру территории. Наружный эллипс включает кормовые столы, боксы для кормления массив, робота-лебедку для движения из центра. В центре территории размещены робот-челнок доставки кормов, хранилища кормов, причал для погрузки животных и птицы, цехи переработки и хранения продукции, мини-ТЭЦ, центр Интернет-управления, жилые помещения, лабораторию оценки качества продукции, технические помещения, предприятия с холодильными камерами для глубокой переработки продукции. Фермы соединены с кормовыми столами электроизгородями. Все объекты интеллектуальной системы управления соединены с ЭВМ, моделями, базой данных. Управление осуществляется в реальном времени, оперативном режиме с суточным циклом. 3 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к земледелию, животноводству, кормопроизводству и переработке сельхозпродукции.

Известны фермы Ясногорья (эффективные, экономичные, экологичные), а также животноводческие комплексы нового тысячелетия (WWW.YASNOGORFARMS.RU, О.С.Серпова. Опыт глубокой переработки продукции животноводства. Москва, ФГНУ Росинформагротех. 2008 г.).

Наиболее близкими по технической сущности и технологиям к предлагаемому изобретению является агросистема (агрофирма):

пашня, сенокос, пастбище, ферма КРС, свиноферма, птицеферма - куры, индейки, молочный завод, зернохранилище, комбикормовый завод, пчелы, дом культуры, больница, гостиница, пионер - лагерь, электроподстанция (WWW.KUBANMAKLER.RU).

Недостатком известных агросистем является то, что они не содержат электрифицированных железнодорожных систем передвижения ферм с электроизгородями и кормовыми столами, молочных, птицеводческих и свиноводческих ферм с замкнутым циклом воспроизводства, роботизированных хранилищ агропродукции и кормов, лабораторий оценки качества продовольствия, ангаров для наладки и сервисного обслуживания роботизированных технологий и техники, кормоприготовительных цехов, предприятий-автоматов по переработке сырья в продовольствие, автономных и резервных систем электроснабжения, роботизированных культурных пастбищ и систем земледелия, автоматических систем управления перемещением, кормлением, диагностикой и профилактическим лечением животных и птицы, приборов наномониторинга экологической чистоты земли и кормов, поточных автоматических систем оценки качества продукции и очистки продукции от вредных для здоровья людей и животных веществ, интеллектуальной системы Интернет - управления производством.

Задачей предлагаемого изобретения является электрификация и роботизация технологий, создание естественных условий содержания животных и птицы, обеспечение экологической чистоты и качества «органик» продовольствия, повышение плодородия почвы, производительности и престижности труда работников в замкнутом цикле земледелие-животноводство-продовольствие «органик», интеллектуализация и оптимизация управления производством.

Техническим результатом является повышение точности мониторинга экологической чистоты и качества продовольствия до вида «органик», исключения химикатов, антибиотиков, биостимуляторов и обеспечения естественных условий содержания и сохранения здоровья животных и птицы, снижения затрат труда, энергии и кормов и организации инновационного роботизированного производства продовольствия.

Предлагаемая интеллектуальная роботизированная агросистема производства продовольствия «органик» содержит жилой массив, лабораторию мониторинга качества продукции, ангар для сервисного обслуживания роботизированной техники и систем интернет-управления, поля производства кормов и агропродукции, культурные пастбища, кормоприготовительные цеха, предприятия-автоматы по переработке сырья в продовольствие, молочные, птицеводческие и свиноводческие фермы с замкнутым циклом воспроизводства, роботы для пахоты, посева и уборки агропродукции и кормов, автономные и резервные системы электроснабжения, центр интернет-управления производством со спутниковой системой Глонасс, базой интеллектуальных знаний и статистических данных управляемого производства, лаборатория оценки качества и экологической чистоты полей, кормов и продовольствия, электрифицированная железная дорога с разъездами, передвижные фермы с синхронно перемещаемыми электроизгородями и выносными кормовыми столами, стационарные роботизированные агрегаты доения коров и зооветеринарного обслуживания животных и птицы, мобильные роботизированные агрегаты разбрасывания и заделывания навоза.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность освоить целинные земельные массивы и неиспользуемые пахотные земли, применить интеллектуальные роботизированные технологии в животноводстве и полеводстве, обеспечить привлечение вахтовым методом и впоследствии на постоянное заселение на конкурсной основе молодых специалистов, владеющих информационными технологиями, прошедших обучение пользованию роботизированными технологиями производства агропродовольствия, создать естественные условия содержания и обеспечения здоровья животных и формирования систем воспроизводства животных и птицы, повысить точность и надежность технологий животноводства и полеводства, снизить энергоемкость оборудования, обеспечить качество производимого продовольствия «органик».

Вышеуказанный технический и технологический результат достигается тем, что в предлагаемую агросистему производства продовольствия, содержащую жилой массив, лабораторию контроля качества продукции, ангары для сервисного обслуживания роботизированной техники, систему интернет-управления производством, поля производства кормов и агропродукции, культурные пастбища, кормоприготовительные цеха, предприятия-автоматы по переработке сырья в продовольствие, молочные, птицеводческие и свиноводческие фермы с замкнутым циклом воспроизводства, роботизированные полеводческие бригады и хранилища агропродукции и кормов, автономные и резервные системы электроснабжения дополнительно введена внутрипроизводственная электрифицированная железнодорожная сеть в виде внутреннего и наружного замкнутых эллипсов с большой осью, при этом на внутреннем эллипсе размещены фермы и робот-лебедка с платформой для орудий пахоты, посева и уборки урожая движения к центру территории, на наружном эллипсе размещены кормовые столы с навесами и боксами для кормления и робот-лебедка для движения платформы с орудиями земледелия из центра; на железной дороге, расположенной на большой оси эллипса, размещены: робот-челнок доставки кормов по железной дороге от кормоцеха к кормовым столам зимнего и пастбищного периодов; хранилища кормов; робот-электрокара доставки кормов и распределения продукции животноводства по цехам производства; причал для погрузки и разгрузки животных и птицы с целью перераспределения по фермам и доставки в цеха забоя и выработки мясного продовольствия; цех переработки и хранения мясной продукции и продовольствия; цех переработки молочной продукции в продовольствие; мини-ТЭЦ на природном газе и резервные ветровые и солнечные электростанции; центр интеллектуального интернет-управления агросистемой роботизированными фермами, кормовыми севооборотами, и переработкой сырья в продовольствие «органик; жилые помещения для обслуживающего персонала, работающего вахтовым методом; железнодорожные разъезды для изменения последовательности чередования ферм; лаборатория оценки качества продукции и продовольствия; ангар для технического обслуживания ферм, роботов, систем управления и зимнего размещения ферм в непогоду; высоковольтная подстанция для железнодорожной сети; предприятия-автоматы с холодильными камерами для глубокой переработки продукции в сыр, масло, творог, молочные консервы и в мясные продукты - колбасы, окорока, мясо глубокой заморозки и мясные консервы, которые реализуются оптом и в розницу в магазинах, при этом фермы соединены с кормовыми столами электроизгородями, роботы-лебедки тяги к центру и от центра соединены с платформой для орудий пахоты, посева и уборки урожая, причал соединен с цехами переработки продукции животноводства в продовольствие, которые соединены с лабораторией контроля качества и сертификации продовольствия и все объекты интеллектуальной системой управления с ЭВМ, моделями, БЗ базой знаний, БД базой данных, осуществляющей управление в реальном времени, в оперативном режиме с суточным циклом и планирование с годовым циклом воздействия на объект.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурами 1, 2 и 3.

На фиг 1 показана вся агросистема, где 1…n роботизированные фермы разных видов и возрастов животных и птицы; 2…m - кормовые столы для животных и птицы на культурных пастбищах; 3…k - культурные пастбища и поля земледелия; 4 - робот пахоты, посева, уборки урожая, заготовки кормов; 5 - ограждения культурных пастбищ; 6 - кормоцех летних и зимних рационов кормления животных и птицы; 7 - одноколейная электрифицированная железная дорога; 8 - двухколейная электрифицированная железная дорога; 9 - робот-челнок доставки кормов в от кормоцеха к кормовым столам зимнего и пастбищного периодов по железной дороге; 10 - хранилища кормов; 11 - робот-электрокара доставки кормов и распределения продукции животноводства по цехам производства; 12 - причал для погрузки животных и птицы на фермах с целью перераспределения по фермам и доставки в цеха забоя и выработки мясного продовольствия; 13 - цех переработки и хранения мясной продукции и продовольствия; 14 - цех переработки молочной продукции в продовольствие; 15 - мини-ТЭЦ на природном газе и резервные ветровые и солнечные электростанции; 16 - центр интеллектуального интернет-управления агросистемой - роботизированными фермами, кормовыми севооборотами, и переработкой сырья в продовольствие «органик; 17 - жилые помещения для обслуживающего персонала, работающего вахтовым методом; 18 - железнодорожные разъезды для изменения последовательности чередования ферм; 19 - лаборатория оценки качества продукции и продовольствия; 20 - ангар для технического обслуживания ферм, роботов, систем управления и зимнего размещения ферм в непогоду; 21 - жилой поселок - поликлиника, детсад, школа, спортивные сооружения; 22 - высоковольтная подстанция; 23 - предприятия-автоматы с холодильными камерами для глубокой переработки продукции в сыр, масло, творог, молочные консервы и в мясные продукты - колбасы, окорока, мясо глубокой заморозки и мясные консервы, которые реализуется оптом и в розницу в магазинах.

На фиг 2 представлена схема роботизированной молочной фермы 36, установленной на сцепках железнодорожных платформ двухколейной 8 железной дороги, в которой 25 пункт счета и распознавания номеров животных, соединенный с 26-1 автоматическими воротами, которые соединены с 27 роботом доения и подкормки коров, который через другие автоматические ворота 26-2 связан с 28 боксами ночного отдыха и зимнего кормления, которые через третьи автоматические ворота 26-3 и скотопрогон 42 соединены с роботом доения 27 и по скотопрогонам 43 и 34 соединены с культурным пастбищем и связаны с 29 роботом мониторинга физиологического и ветеринарного состояния животных, который скотопрогоном 31 связан с 30 родильным отделением и 41 телятником и по скотопрогону 43 с выходом на пастбище и по скотопрогону 44 и 34 выходом из родильного отделения на пастбище, которое ограждено электроизгородями 39 и имеет 37 кормовой стол с 38 боксами кормления и отдыха под навесом, которые установлены на 7 одноколейной железной дороге; из робота 27 через ворота 26-4 на повторное доение по скотопроходу 33 и проходу 32 и 35 на пастбище.

Аналогично выполняются технологии ферм свиноводства, птицеводства и выращивания и откорма молодняка животных.

На фиг 3 изображена система управления интеллектуальной роботизированной агросистемой производства продовольствия «органик», содержащей жилой массив, лабораторию мониторинга качества продукции, ангар сервисного обслуживания роботизированной техники и системы интернет-управления, поля производства кормов и агропродукции, культурные пастбища, кормоприготовительные цеха, предприятия-автоматы по переработке сырья в продовольствие, молочные, птицеводческие и свиноводческие фермы с замкнутым циклом воспроизводства, роботы пахоты, посева, уборки и хранения агропродукции и кормов, автономные и резервные системы электроснабжения.

В систему управления входят: роботизированные технологии производства РТП, центральный пульт управления производством (ЦУП), который связан с Интернет, спутниковой системой Глонасс и через ЭВМ с базами БЗ знаний и БД данных, лабораторией Л оценки качества и экологической чистоты полей, кормов и продовольствия, которая соединена с П передвижной пасекой для контроля чистоты полей, с электрифицированной железной дорогой 7 с разъездами, с передвижным роботизированным технологическим производством РТП, которые через приборы КИПиА соединены с ЭВМ и САУ_ПЛ поточных линий, которая через канал 45 канал ОП операторы и канал Р роботы соединено с механизмами воздействия на РТП; ЭВМ, в свою очередь, соединена с СК специалистами комплекса, образуя контур два оперативного управления, замыкаемый на «Задания» САУ_ПЛ и по каналу 47 через ОРТ оперативный ремонт техники соединено с входом в ОП операторов производства и контур три планирования адаптации к внешним воздействиям по каналу 46 в РТП в годовом цикле управления; возмущающие воздействия f₁(t), f₂(t), f₃(t) подаются на РТП и в ЭВМ, которая связана с моделями и вырабатывает «задания» САУ_пл. и полученное качество продукции K(t) оценивается в Л лаборатории. Управление ведется 3-х контурной системой. В контуре I - автоматически в реальном времени регулируются технологические параметры объектов - температура, влажность воздуха на фермах, скорость движения агрегатов и другие. В контуре II управление ведется в оперативном режиме с суточным циклом и в контуре III планирование с годовым циклом воздействия на объект. Имитационное моделирование осуществляется с использованием «моделей», по которым оптимизируют принятие решений. Система включена в Интернет для использования научной информации и интернет-управления мобильными роботами.

Интеллектуальная роботизированная агросистема работает следующим образом.

Оцениваются экологические условия ведения земледелия и животноводства. Павильон с пчелами выставляется на территорию, которая выделяется для возведения агросистемы (агрофирмы). По лабораторным анализам параметров собранного меда, пыльцы и прополиса определяется экологическая чистота территории. В соответствии с климатическими условиями зоны разрабатывается план засева площадей агрокультурами и составляется севооборот. Рассчитываются наиболее вероятные объемы производства продукции растениеводства, кормов и животноводства. На план территории наносится эллипс обрабатываемых полей земледелия и культурных пастбищ. Рассчитывается количество и виды ферм с замкнутым циклом воспроизводства, которые могут эффективно функционировать на выделенной территории. Составляется техническое задание на строительство электрифицированной железнодорожной сети. Выполняется общий проект интеллектуальной роботизированной агросистемы в составе: проекты ферм; роботов пахоты, посева, уборки урожая, заготовки кормов; культурных пастбищ; цехов переработки продукции растениеводства и животноводства в продовольствие; мини-ТЭЦ и помещений вахтового сектора; разрабатывается интернет-система управления производством. По проектам даются заказы железнодорожным, строительным, машиностроительным, энергетическим, сборочным, проектным и торговым организациям на разработку и комплектацию и сборку ферм, цехов переработки продукции, кормоцехов, мини-ТЭЦ, линий электропередачи и подстанций, лаборатории качества продовольствия. На конкурсной основе формируется эксплуатационный молодежный вахтовый коллектив и на предприятиях-изготовителях обучается эксплуатации и вместе с принятыми цехами-автоматами, жилыми помещениями, центральным пунктом интернет-управления и фермами, укомплектованными животными, по железной дороге доставляется на место блочно-модульным методом собираются фермы и агросистема вводится в эксплуатацию. Робот пахоты, посева, уборки урожая заготовки кормов приступает к работе, по заданной программе обрабатывает поля и культурные пастбища. Животные выпускаются на пастбища и входят в биологический и производственный ритм жизни.

Интеллектуальная роботизированная агросистема производства продовольствия, содержащая жилые вахтовые помещения, лабораторию оценки качества и экологической чистоты продукции, ангары для наладки и сервисного обслуживания техники, поля производства кормов и агропродукции, культурные пастбища, кормоприготовительные цеха, предприятия-автоматы по переработке сырья в продовольствие, молочные, птицеводческие и свиноводческие фермы с замкнутым циклом воспроизводства, хранилища агропродукции и кормов, автономные и резервные системы электроснабжения, отличающаяся тем, что в агросистему дополнительно введена внутрипроизводственная электрифицированная железнодорожная сеть в виде внутреннего и наружного замкнутых эллипсов с большой осью, при этом на внутреннем эллипсе размещены фермы и робот-лебедка с платформой для орудий пахоты, посева и уборки урожая и движения к центру территории, на наружном эллипсе размещены кормовые столы с навесами и боксами для кормления и робот-лебедка для движения платформы с орудиями земледелия из центра и в центре территории на электрифицированной железной дороге, расположенной на большой оси эллипса размещены: робот-челнок доставки кормов от кормоцеха к кормовым столам в зимний и пастбищный периоды по железной дороге; хранилища кормов; робот электрокара доставки кормов и распределения продукции животноводства по цехам производства; причал для погрузки животных и птицы на фермах с целью перераспределения по фермам и доставки в цеха забоя и выработки мясного продовольствия; цех переработки и хранения мясной продукции и продовольствия; цех переработки молочной продукции в продовольствие; мини-ТЭЦ на природном газе и резервные ветровые и солнечные электростанции; центр интеллектуального интернет-управления агросистемой - роботизированными фермами, кормовыми севооборотами, и переработкой сырья в продовольствие «органик»; жилые помещения для обслуживающего персонала, работающего вахтовым методом; железнодорожные разъезды для изменения последовательности чередования ферм; лаборатория оценки качества продукции и продовольствия; ангар для технического обслуживания ферм, роботов, систем управления и зимнего размещения ферм в непогоду; высоковольтная подстанция; предприятия-автоматы с холодильными камерами для глубокой переработки продукции в сыр, масло, творог, молочные консервы и в мясные продукты - колбасы, окорока, мясо глубокой заморозки и мясные консервы, которые реализуются оптом и в розницу в магазинах, при этом фермы соединены с кормовыми столами электроизгородями, роботы-лебедки тяги к центру от центра соединены с платформой для орудий пахоты, посева и уборки урожая, причал соединен с цехами переработки продукции животноводства в продовольствие, которые соединены с лабораторией контроля качества и сертификации продовольствия, и все объекты интеллектуальной системы управления соединены с ЭВМ, моделями, базой знаний, базой данных, осуществляющей управление в реальном времени, в оперативном режиме с суточным циклом и планирование с годовым циклом.