ИНТЕРАКТИВНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ МОНИТОРИНГА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ

11. Katalog produkcii Schauer [Product Catalog of Schauer]. Available at: https://www.schauer.ru/svinovodstvo/kormlenie -svinei/sistema-babyfeed/ (accessed 28.01.2020) (In Russian)

efficiency of suckling piglets rearing through the use of robotic and automated tools in the suckling period]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. No. 2 (99). 301-310. (In Russian) 14. Plaksin I.E., Trifanov A.V. Robotizirovannoe ustrojstvo dlya vypaivaniya porosyat sosunov [Robotic devise for feeding of suckling piglets]. Patent on invention RF No. 2706204. 2019 (In Russian)

УДК 636.2 Б01 10.24411/0131-5226-2020-10244

ИНТЕРАКТИВНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ МОНИТОРИНГА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ

Е.В. Шалавина, канд. техн. наук; А.Ю. Брюханов, д-р техн. наук;

Э.В. Васильев, канд. техн. наук; Е.А. Воробьева; Н.С. Васильева

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

Целью работы является разработка основных требований для создания интерактивной программы, позволяющей вести мониторинг обращения с отходами животноводства/птицеводства и осуществлять координацию использования органических удобрений с учетом эколого-экономических показателей на примере Ленинградской области. Программа предназначена для информационной поддержки органов исполнительной власти и руководителей сельскохозяйственных предприятий в части повышения экологической и производственной эффективности при подготовке и использовании органических удобрений в сельском хозяйстве. Разработанная на основе математической модели программа должна обеспечивать визуализацию всех сельскохозяйственных организаций Ленинградской области на многофункциональной цифровой карте: местоположение, название, специализация, поголовье, имеющаяся площадь земельных угодий сельскохозяйственного назначения. Программа должна осуществлять расчет (математические действия) и отображать текущую ситуацию по сельскохозяйственным организациям ЛО: масса образуемого навоза/помета, масса получаемого органического удобрения, достаточность земельных угодий для внесения всего органического удобрения, объем необходимых навозохранилищ и площадок. Программа также на основании исходных данных должна распределять все получаемое органическое удобрение по земельным угодьям сельскохозяйственного назначения ЛО с учетом норм экологической безопасности для повышения плодородия почв и позволяет составлять электронные паспорта предприятия, района и области в целом. Программа разрабатывается на основе данных, включающих поголовье животных, специализацию предприятия, имеющуюся площадь земельных угодий

сельскохозяйственного назначения, применяемые технологические решения по содержанию животных/птицы и переработки навоза/помета в органическое удобрение.

Для цитирования: Шалавина Е.В., Васильев Э.В., Брюханов А.Ю., Воробьева Е.А., Васильева Н.С. Интерактивная программа для мониторинга и распределения органических удобрений сельскохозяйственных организаций // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2020. № 2(103). С. 81-91

INTERACTIVE PROGRAMME FOR MONITORING AND DISTRIBUTION OF ORGANIC FERTILISERS PRODUCED IN AGRICULTURAL ORGANIZATIONS

Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia

The study objective was to develop the basic requirements for creating an interactive program for monitoring the livestock/poultry waste management and coordinating the organic fertilizers use with due account for environmental and economic indicators on the example of the Leningrad Region. The program is designed for information support of executive authorities and heads of agricultural enterprises in terms of improving the environmental and production efficiency when preparing and applying the organic fertilizers in agriculture. The programme will be based on a mathematical model and will show all agricultural organizations of the Leningrad Region on a multifunctional digital map: location, name, specialization, animal stock, and available agricultural land area. The programme will perform calculations (mathematical operations) and display the current situation in agricultural organizations in the Leningrad Region: the amount of animal/poultry manure produced, the amount of resulting organic fertilizer, the sufficiency of land for all organic fertiliser application, and the capacity of manure storage and composting pads required. Based on the initial data the programme also shall distribute all the resulting organic fertiliser across the agricultural land in the Leningrad Region taking into account the environmental safety standards to increase soil fertility. It will allow compiling the electronic passports of agricultural enterprises, districts and the region as a whole. The programme will use the data on the number of animals, the farm profile, the available agricultural land, and the technological solutions associated with the animal /poultry housing and processing the animal/poultry manure into organic fertiliser.

For citation: Shalavina E.V., Vasilev E.V., Briukhanov A.Yu., Vorobyeva E.A., Vasileva N.S. Interactive programme for monitoring and distribution of organic fertilisers produced in agricultural organizations. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2020. 2(103): 81-91 (In Russian)

Введение Земельные ресурсы представляют

E.V. Shalavina, Cand. Sc. (Engineering); E.V. Vasilev, Cand. Sc. (Engineering);

A.Yu. Briukhanov, DSc (Engineering); E.A.Vorobyeva; N.S.Vasileva

основу целостности и базис развития любого

государства, особенно в условиях импортозамещения. Почвы являются одной из наиболее важных составляющих понятия земельные ресурсы. В значительной мере именно почвы выступают главным показателем качества земель [1, 2, 3, 4, 5]. Поэтому обеспечение почв достаточным количеством питательных элементов, необходимых для поддержания их плодородия, является актуальной задачей [6].

Ежегодно крупные сельскохозяйственные предприятия Ленинградской области образуют более 5 млн тонн органического удобрения на основе навоза и помета, содержащего более 20000 тонн азота [7]. Данное органическое удобрение целесообразно вносить на земельные угодья сельскохозяйственного назначения с соблюдением норм экологической безопасности для повышения плодородия почв.

В условиях нехватки собственных земельных угодий для внесения удобрений у крупных животноводческих и

птицеводческих предприятий, налаживание межхозяйственных связей для внесения органического удобрения на земельные угодья близлежащих растениеводческих предприятий, носит актуальный характер.

Цель работы - разработка основных требований к интерактивной программе, позволяющей вести мониторинг обращения с отходами животноводства/птицеводства и осуществлять координацию использования органических удобрений на земельных угодьях сельскохозяйственного назначения с учетом эколого-экономических показателей на примере Ленинградской области.

Программа предназначена для информационной поддержки органов исполнительной власти и руководителей сельскохозяйственных предприятий в части повышения экологической и

производственной эффективности при

подготовке и использовании органических удобрений в сельском хозяйстве Ленинградской области. Материал и методы

Исследуемый регион - Ленинградская область. В Ленинградской области расположено 137 крупных

сельскохозяйственных организаций. Все сельскохозяйственные организации делятся на 5 групп: предприятия крупного рогатого скота (КРС) (96 предприятий), свиноводческие комплексы (8 комплексов), птицефабрики (11 птицефабрик: куры и перепелки), растениеводческие предприятия (20 предприятий) и предприятия смешанного типа (2 предприятия).

Ранее проведенные исследования показали, что на предприятиях КРС в зависимости от технологии содержания животных (привязная или беспривязная) образуется навоз КРС двух типов - твердый или жидкий. При привязном содержании КРС образуется твердый навоз, при беспривязном содержании КРС образуется жидкий навоз [8, 9, 10]. На свиноводческих комплексах образуется жидкий свиной навоз, а на современных птицефабриках преимущественно образуется твердый помет [11, 12].

Твердый навоз и помет перерабатывается в твердое органическое удобрение (ТОУ) методом пассивного компостирования на открытой

гидроизолированной (бетонированной)

площадке.

Жидкий навоз перерабатывается в жидкое органическое удобрение в навозохранилище методом длительного выдерживания.

При расчете количественных и качественных характеристик органического удобрения необходимо использовать следующие коэффициенты: - средняя влажность твердого навоза КРС -83%;

- потери по массе ТОУ методом пассивного компостирования (заложены с учетом поправки на влагопоглотитель) - 10%;

- потери по массе ЖОУ методом длительного выдерживания - 5%;

- содержание общего азота в твердом навозе КРС - 0,48%;

- потери общего азота при переработке навоза/помета в ОУ методом пассивного компостирования - 25%;

- содержание общего азота в жидком навозе КРС - 0,35%;

- потери общего азота при переработке навоза в ОУ методом длительного выдерживания - 10%;

- содержание общего азота в свином навозе 0.24%;

- содержание общего азота в помете птицы (куры) - 1,4%;

- содержание общего азота в помете птицы (перепела) - 2%.

ТОУ и ЖОУ вносится на земельные угодья сельскохозяйственного назначения для повышения плодородия почв. В зависимости от содержания в органическом удобрении общего азота, рассчитывается доза внесения органического удобрения и необходимая площадь земельных угодий. Результаты и обсуждение

На этапе определения функционала интерактивной программы мониторинга и распределения органических удобрений сельскохозяйственных организаций были определены ее основные задачи:

площадь земельных угодий

сельскохозяйственного назначения.

Результаты сбора основных исходных данных для моделирования представлены в таблице 1. Данные получены на основании официальной статистической информации.

Таблица 1

Исходные данные по Ленинградской области

Район Количество предприятий КРС (шт) / Общее поголовье (гол) Количество свиноводческих предприятий (шт) / Общее поголовье (гол) Количество птицефабрик (шт) / Общее поголовье (гол) Количество предприятий смешанного типа (шт) Общая площадь земельных угодий сельскохозяйственного назначения, га

Бокситогорский 3 / 317 0 0 0 250

Волосовский 15 /23801 0 0 0 36547

Волховский 7/ 13136 1 /5430 0 0 11584

Всеволожский 5/12778 0 0 1 9513

Выборгский 9/9581 0 2/6424586 0 8374

Гатчинский 10 / 18148 0 5/2983000 1 26299

Кингисеппский 2/8256 0 0 0 10263

Киришский 4/7962 0 0 0 8678

Кировский 1 /1259 0 2/ 18937000 0 1881

Лодейнопольский 1 /1606 1 /6110 0 0 2683

Ломоносовский 7/8631 1 / 6249 2/624000 0 13010

Лужский 9/19399 2/29200 0 0 21102

Приозерский 11 /21991 1 / 3552 0 0 19690

Сланцевский 3/5231 0 0 0 6948

Тихвинский 2/3837 0 0 0 5478

Тосненский 7 / 10882 2/120557 0 0 15868

ИТОГО 96 / 166815 8 / 171118 11 /28968586 2 161621

Применяя ряд общих и частных методик 15]. В таблице 2 представлен пример необходимо сформировать паспорта заполненного паспорта на примере предприятий Ленинградской области [13, 14, предприятия «Предприятие КРС 1».

Таблица 2

Характеристика предприятия Ленинградской области

Наименование Значение

Название предприятия «Предприятие КРС 1»

Масса полученного органического удобрения, т/год 36500

Тип органического удобрения ТОУ

Масса общего азота в полученном органическом удобрении М1, т/год 131,4

Масса общего азота, которую готовы принять земельные угодья самого предприятия М2, т/год 219,5

Потенциал внесения органического удобрения по азоту, т/год 88,1

Свободная площадь земельных угодий, на которую можно внести органическое удобрение с других предприятий, га 520

Алгоритм расчетов, который должен быть заложен в программу, должен предусматривать цифровую визуализацию четырех сценариев развития ситуаций на предприятиях. Если М2-М1>0, то представляется замкнутая стрелка на само предприятие (рис. 1, а). Предприятие приобретает статус «Потребитель». Если М2-М1=М2 (все растениеводческие предприятия), то представляется стрелка к предприятию (рис. 1, б). Предприятие

приобретает статус «Потребитель». Если 0>М2-М1 М1, то представляется

замкнутая стрелка на само предприятие и в сторону (рис. 1, в). Предприятие приобретает статус «Поставщик». Если М2-М1=- М1 (предприятие вообще не имеет земельных угодий сельскохозяйственного назначения), то представляется стрелка в сторону от предприятия (рис. 1, г). Предприятие приобретает статус «Поставщик» (рис. 1).

а б в г

Рис. 1 Цифровая визуализация четырех сценариев развития ситуаций на предприятиях

Прогнозирование необходимо

осуществить на основе блока моделирования, включающего

логистическую модель распределения органических удобрений в Ленинградской области между предприятиями -поставщиками (для внесения всего ОУ недостаточно собственных земельных угодий) и предприятиями - потребителями (предприятие имеет свободные земельные угодья для внесения ОУ). Критериями оптимизации должны выступить стоимость транспортировки 1 тонны азота и эколого-экономический эффект от применения органического удобрения.

Для предприятий со ст

При моделировании должно быть учтено, что транспортировка органического удобрения осуществляется по дорогам общего пользования; маршрут

транспортировки прокладывается по примеру работы Yandex навигатора.

Результаты моделирования должны быть представлены в виде всплывающего окна «Электронный паспорт транспортировки», примеры которых приведены в таблице 3 и таблице 4. И так для всех потребителей для конкретного предприятия имеющего статус «ПОСТАВЩИК» и для всех поставщиков для конкретного предприятия имеющего статус «ПОТРЕБИТЕЛЬ».

Таблица 3

усом «ПОСТАВЩИК»

Наименование Значение

Потребитель органического удобрения 1 (название предприятия) «Растениеводческое предприятие 1»

Масса поставляемого органического удобрения 1 (название предприятия), т/год «Птицеводческое предприятие 1»

Масса поставляемого азота (название предприятия), т/год 200

Дальность транспортировки, км 7

Потребитель органического удобрения 2 (название предприятия) «Растениеводческое

предприятие 2»

Масса поставляемого органического удобрения 2 (название «Птицеводческое

предприятия), т/год предприятие 1»

Масса поставляемого азота (название предприятия), т/год 150

Дальность транспортировки, км 12

Таблица 4

Для предприятий со статусом «ПОТРЕБИТЕЛЬ»

Наименование Значение

Поставщик органического удобрения 1 (название предприятия) «Свиноводческий комплекс 1»

Масса потребляемого органического удобрения 1 (название предприятия), т/год 170

Дальность транспортировки, км 13

Поставщик органического удобрения 2 (название предприятия) «Свиноводческий комплекс 2»

Масса потребляемого органического удобрения 2 (название предприятия), т/год 90

Дальность транспортировки, км 10

Визуализация логистических связей, должна быть предусмотрена: на уровне предприятия; на уровне района; на уровне Ленинградской области. Результаты

Форма отче

моделирования должны быть сформированы в отчет по району и области; фрагмент представлен в таблице 5.

Таблица 5

по области

ПОСТАВ ЩИК ПОТРЕБИ ТЕЛЬ Дальность транспортировки от конкретного поставщика к конкретному потребителю, км Дальность транспортировки от конкретного поставщика ко всем его потребителям, км Масса азота в органическом удобрении от конкретного поставщика к конкретному потребителю, т Масса азота в органическом удобрении от конкретного поставщика ко всем потребителям, т

Представленные выше результаты являются основой для разработки советующей программы ЭВМ для мониторинга и распределения органических удобрений сельскохозяйственных

организаций. Выводы

Обоснована актуальность разработки интерактивной программы на основе математической модели, позволяющей вести мониторинг обращения с отходами

животноводства/птицеводства в

Ленинградской области и осуществлять координацию использования органических удобрений с учетом эколого-экономических показателей.

Анализ показал, что по состоянию на 2018 год в основную базу данных программы должны войти 137 крупных сельскохозяйственных организаций, которые делятся на 5 групп: предприятия крупного рогатого скота (КРС) (96 предприятий),

свиноводческие комплексы (8 комплексов), птицефабрики (11 птицефабрик: куры и перепелки), растениеводческие предприятия (20 предприятий) и предприятия смешанного типа (2 предприятия).

Обоснованно, что к основным требованиям интерактивной программы относятся:

действия) и отображать спрогнозированную ситуацию по сельскохозяйственным организациям ЛО: все наименования из пункта 2 плюс логистика распределения органического удобрения от предприятий-поставщиков к предприятиям-потребителям. Необходимо распределить все получаемое органическое удобрение по земельным угодьям сельскохозяйственного назначения ЛО с учетом норм экологической безопасности для повышения плодородия почв.

спрогнозированных данных иметь возможность создавать электронные паспорта организаций, районов и всей ЛО с учетом логистики распределения

органических удобрений.

Реализация вышеописанного

функционала в компьютерную

интерактивную программу, позволит создать инструмент информационной поддержки органов исполнительной власти и руководителей сельскохозяйственных

предприятий в части повышения экологической и производственной эффективности при подготовке и использовании органических удобрений в сельском хозяйстве.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

сельскохозяйственных наук. Санкт-Петербург: Агрофизический научно-исследовательский институт РАСХН. 2005. 48с.

Почвообрабатывающая техника: пути импортозамещения // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 2. С. 37-42.

B.А., Спесивцев А.В., Спесивцев В.А. Оценка использования потенциала сельскохозяйственных угодий // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям. 2018. Т. 2. С. 224-228.

C.В., Ланцова Е.О. Влияние погодных условий на формирование температурно-влажностного режима в коровнике // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2016. № 3 (23). С. 67-72.

органических удобрений из подстилочного навоза в буртах // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2015. №4(20). С. 95-96.

REFERENCES

[Analysis of soil resources based on geographic information technologies. Author&s abstract of Doct. Sci. (Agr.) Diss.] Moscow: V.V. Dokuchaev Soil Science Institute. 2004. 52. (In Russian)

management of the agro-resource potential of the region (case study of the Leningrad Region) Author&s abstract of Doct. Sci. (Agr.) Diss.] Saint Petersburg: Agrophysical Research Institute. 2013. 57 (In Russian)

farm with the stress-free method of pig housing and determination of its dimensions]. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo

agrarnogo universiteta. 2012. N 27. 293-300 (In Russian)

(on example of the Leningrad region)]. Ekonomika sel&skokhozyaistvennykh i pererabatyvayushchikh predpriyatii. 2017. N 4. 38-41 (In Russian)

УДК 631.22 Б01 10.24411/0131-5226-2020-10245

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АММИАКА В КОРОВНИКАХ С ЕСТЕСТВЕННОЙ СИСТЕМОЙ

ВЕНТИЛЯЦИИ

Р.М. Ильин; С.В. Вторый, канд. техн. наук

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

Основные параметры микроклимата, контролируемые в животноводческом помещении - это температура, относительная влажность и газовый состав воздуха. Особое внимание необходимо уделять концентрации углекислого газа и аммиака. Целью исследований была оценка параметров микроклимата в действующем животноводческом помещении с естественной системой вентиляции и составление зависимостей концентрации аммиака от температуры и влажности воздуха. Мониторинг параметров микроклимата проводился в двух коровниках с беспривязным содержанием на 200 голов с естественной системой вентиляции через светоаэрационный конек. Параметры воздушной среды измеряли в марте 2020 года в 3х точках по длине коровника на уровне 40 см от пола. По полученным данным были составлены уравнения регрессии концентрации аммиака в зависимости от температуры и влажности в коровнике. Критерий Стьюдента Тфакт находился в диапазоне от 0,5 до 19,73 при табличном значении Ттаб= 2,9 и уровне значимости Р=0,1. Коэффициент детерминации R-0.930 показал значительную связь концентрации аммиака с исследуемыми параметрами. По полученным