Обеспечение учета древесных ресурсов и контроля перемещений произведенной продукции

Введение; Развитие отечественных методов учета произведенной древесины, средств её дистанционного мониторинга и контроля ее перемещений, определяется нормами лесного и административного права.

В современных условиях возросли требования к точности информации о лесных ресурсах и принятию стратегически важных решений выбора технологии и техники промышленного лесопользования. На передний план выдвигаются и такие важные задачи как учет лесных ресурсов, методы маркировки и сбора данных о происхождении и перемещениях древесины [1-6]. Проблеме учета и маркировки древесины посвящено много работ, в которых предлагаются различные алгоритмы и средства обеспечения учета  [1-3, 7, 9, 11, 14-20]. При этом следует отметить, что в указанных источниках используется ручной труд для осуществления  работ по учету и маркировке древесины. Это обстоятельство существенно снижает эффективность указанных методов учета. 

Материал и методы; Эффективным инструментом, обеспечивающим оперативность и результативность управления деятельностью лесопромышленных предприятий, являются автоматизированные геоинформационные системы. Геоинформационные технологии позволяют создать единое оптимально организованное информационное пространство предприятий, дают возможность производить эффективный обмен информацией между ее подразделениями, оперативно интегрировать внешнюю информацию в целях научного обоснования практических действий. Одним из передовых методов и технологий дистанционного получения информации в решении задач мониторинга лесов, изучения и измерения параметров лесного покрова является лазерное зондирование [4-6]. Применение высокоточных систем глобального спутникового позиционирования, бортовой лазерной и цифровой видеосъемки характеристик земной поверхности и лесной растительности позволяют дистанционно измерять геометрических параметров наземных объектов с сантиметровой точностью [6]. Разработка и реализация подобной системы предопределяет моделирование ее компонентов и их взаимосвязей.

Одним из подходов к построению информационной модели учета лесных ресурсов является алгоритмическое моделирование, построенное на интеграции классических имитационных моделей и экспертной подсистемы с пространственными цифровыми моделями рельефа и лесных ресурсов [4-6]. Под алгоритмической совокупностью блоков модели в работе понимаются такие, в которых основные управляющие звенья описываются математическими конструкциями, включающими логические условия, приводящие к разветвлению вычислительного процесса в требуемых частях вычислительного процесса. А управление исходными данными выполняется расчетным блоком, имитирующим поведение элементов изучаемых объектов и взаимодействий между ними в процессе функционирования систем и средств учета древесины и контроля ее перемещений.

Основное содержание метода учета древесины для промышленного лесопользования и его особенности раскрываются в следующем обобщенном алгоритме  [6]:

1. Выполняется сбор и подготовка исходных данных и их анализ.

2.                Осуществляется пространственное моделирование рельефа местности, интерполируемая кривыми на основе B-сплайнов N_i,m(t), построенная по вершинам p_i (I=1,2… n;  n ³ m)
с весами w_i, может быть описана в каждой своей точке при условии t_min ≤ t
≤ t_max с помощью стандартного радиус – вектора:         

                                     (1)

3.                Далее в цифровой модели рельефа лесного участка создаются  следующие тематические слои и математические модели предмета труда:

— лесохозяйственная классификация;

— пространственно-математическое моделирование каждого k-го дерева с определением координат стволов S_k = f(x,y,z) возраст Т_k, диаметр ствола D^ст_k, формы и диаметра его кроны D^кр_k.

4.                Выполняется количественная оценка отведенного лесосечного фонда и оценка потенциального выхода z-го сортимента
S^руб_jz = f (S^руб_j, H_k, D^ст_k, С_k).

5.                Производится планирование работ и выбор наиболее эффективного пути следования лесозаготовительного комбайна  Ṝ =f(r(t), S_k, S^реп_l, S^руб_j, S^руб_jz, Ṝ, Ѱ^опт).

6.                Генерируется программы систем автоматического управления P^САУ=f(r(t), S_k, S^реп_l, S^руб_j, S^руб_jz, Ṝ, Ѱ^опт) соответственно лесозаготовительных P^САУ_л комбайнов и транспортных P^САУ_т модулей.

7.                Генерируется подпрограммы маркировки P^р_м и учета P^р_у  перемещений S^руб_jz и клеймения произведенной продукции для P^САУ_л комбайна и P^САУ_т транспортного модуля.   

Результаты и обсуждение; Таким образом, совокупное сочетание действий направленных на обеспечение учета древесины может быть отражено в корпоративной информационной системе и позволит повысить прозрачность эксплуатации лесов, лечь в основу добровольной сертификации, а также обеспечить потребителей адресной информацией о производимой продукции [13].

Важным элементом алгоритма учета является техническая часть, конструктивное решение которой позволяет автоматизировать процесс клеймения произведенной продукции, что существенно повысит эффективность указанного элемента лесосечных работ [8].  

Для осуществления автоматического клеймения производимой древесины на захватно-срезающем устройстве комбайна установлено приспособление и его функционирование реализуется следующим образом. Комбайн выдвигается на делянку, выполняет манипулятором 1 наводку на дерево, срезание деревьев захватно-срезающем устройством 4, их клеймение приспособлением 3 и первичную обработку процессорной головкой 2 (рис. 1).

Рис.1. Схема лесного комбайна снабженного приспособлением для клеймения произведенной продукции.

Срезание деревьев и их первичную обработку, а также механизмы хранения идентификаторов в магазине и их подачи к приспособлению для внедрения в древесину осуществляют известными способами, а клеймение производимой продукции электронными идентификаторами следующим образом. После срезания дерева (или отрезания текущего готового сортимента) осуществляют клеймение будущей продукции встроенным в процессорную головку приспособлением путем внедрения в волокна древесины модифицированного электронного идентификатора. А уже после клеймения дерева (или оставшейся части) осуществляют первичную обработку будущей продукции. Далее вся имеющаяся информация о производимой продукции (сортименте) связывается с уникальным кодом идентификатора и передается для учета в соответствующую базу данных. Клейменая продукция в случае необходимости, может быть, подвергнута инспектированию техническими средствами [4-6, 8, 12, 13].

Функционирование считывателя заклейменной древесины в целях контроля ее передвижений осуществляется известными способами, а идентификация группы уникальных кодов электронных идентификаторов (клейма) с помощью встроенных в считыватель известных программно-аппаратных средств, использующих процедуру антиколлизии принимаемых сигналов.

Выводы.

1.    Разработанный метод электронного виртуального учета деревьев позволяет формировать базу данных и использовать полученную информацию при планировании операций лесосечных работ и автоматическом управлении движением ЛЗМ в условиях неопределенностей леса, а также  для формирования объективных информационных отчетов, подготовки электронного отвода лесосеки и добровольной лесной сертификации.

2.    Предложенный способ физического клеймения заготовленной древесины предназначен для выполнения её бесконтактной идентификации, учета и контроля происхождения и передвижений, как в корпоративной базе данных, так и в единой государственной автоматизированной информационной системе учета древесины и сделок с ней, предусмотренных действующей нормой статьи 50.6 «Лесного кодекса Российской Федерации» от 04.12.2006 N 200-ФЗ.

3.   Предложенная совокупность, методов, алгоритмов и технических средств позволяет повысить эффективность учета произведенной древесины и контроля ее перемещений. Кроме того операции обработки деревьев и клеймения произведенной продукции выполняются в автоматизированном режиме за один технологический цикл в рамках обработки одного дерева.