Продовольственный сектор экономики играет важнейшую роль в обеспечении качества жизни населения страны. Наличие на рынке качественных и дешевых продуктов напрямую зависит от стабильности урожаев, которая, в свою очередь, зависит от множества факторов, среди которых: погодные условия, технологическое оснащение и т. д. Одним из важных процессов в поддержании высокой урожайности и обеспечении качества продуктов является система орошения (или ирригации). В условиях нестабильности современного климата контроль ирригационных процессов становится первостепенной задачей. В таких ситуациях неоценимый вклад осуществляют системы автоматического контроля, которые управляют процессами орошения культур в соответствии с заданными условиями и графиками. Кроме того, автоматические ирригационные системы позволяют существенно снизить расход водных ресурсов и обеспечить их рациональное использование [1, с. 1-18].
За последние 3 года сегмент устройств автоматизации сильно изменился ввиду сложной геополитической обстановки и переориентации рынков поставщиков и вендоров оборудования и программного обеспечения. В России сформировалась необходимость получения технологического суверенитета за счет формирования и внедрения собственных разработок в области информационных технологий в целом и в области проектирования и разработки отраслевых систем автоматики, в частности.
Принцип построения автоматизированной системы управления
Системы автоматизации (СА) рассматриваются как комплекс унифицированных компонентов автоматизации, взаимоувязанных в законченные функциональные модули [2, с. 12-21]. Таким образом, системой автоматизации в общем смысле является совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих выполнение всех функций по контролю и управлению технологическим процессом в автоматическом (полуавтоматическом) режиме. Такие системы объединяют все уровни иерархии системы управления процессом [3, с. 18-25]:
- полевой уровень (уровень 0), включающий компоненты, непосредственно взаимодействующие с управляемым процессом или его исполнительными механизмами: сенсоры, измерительные приборы, приводная и коммуникационная техника;
- уровень АСУ (уровень 1), выполняющий сбор и обработку информацию о состоянии процесса в реальном времени, расчет переменных, управляющих процессом и их передачу на исполнительные устройства, данный уровень также включает контуры регулирования технологических параметров – совокупность отдельных и функционально-связанных приборов, выполняющих определенную задачу по контролю, регулированию, сигнализации и управлению;
- уровень диспетчерского контроля (уровень 2) – контролирующий уровень, предназначенный для общего слежения за процессом, обзора текущего состояния процесса: исполнительных устройств, датчиков, регистрации и архивирования параметров процесса, осуществления общего информационного взаимодействия, а также предоставления средств общей настройки и управления процессом;
- уровень предприятия (уровень 3) – системный верхний уровень, предназначенный в основном для коммерческого учета, на этом уровне применяются системы управления (MES-системы), решаются задачи подготовки и планирования, энергоучета и экономического учета.
Предложения российского рынка систем автоматизации в сфере агропромышленного комплекса
Оборудование систем автоматизации во множестве отраслей опирается на зарубежную техническую базу: программируемые логические контроллеры фирм Siemens, Schneider Electric, Allen Bradley зарекомендовали себя как высокопроизводительные и надежные устройства, предоставляющие широкую номенклатуру для реализации любой функции автоматизации. Однако после ухода подавляющего большинства зарубежных вендоров в 2022 году российский сегмент систем автоматики был вынужден подстроиться под возрастающий спрос на качественное и высокотехнологичное оборудование. Для этого был создан мощный импульс в виде разработки специализированных программ господдержки, предоставления льгот, обновления элементной базы и переориентации на новых поставщиков компонентов, разработки своих мощностей. Таким образом, на элементной базе российских конструкторов и ведущих китайских поставщиков к 2026 году российский рынок систем автоматизации продемонстрировал стремительную трансформацию, выпустив серии контроллеров, панелей визуализации, датчиков и интеллектуальных устройств с соответствующими системами программирования. Среди уже успевших хорошо зарекомендовать себя можно выделить [4, с. 5-14; 5, с. 42-51; 6, с. 10-19]:
- программируемые логические контроллеры фирмы ОВЕН (серия 200 и 210);
- датчики «Микрон» и «Метран», которые существенно расширили линейку своей продукции;
- контроллеры Regul (например, серия 500R) – способны полноценно заменить ПЛК Siemens промышленного исполнения;
- оборудование автоматизации Oni (ИЭК Групп), включающее широкий ассортимент устройств: ПЛК, панели операторов, частотные преобразователи, интеллектуальные реле и т. д.;
- программное обеспечение SCADA-Каскад, поддерживающее работу с широким диапазонам оборудования по протоколу OPC;
- программное обеспечение MasterSCADA 4D, которой интегрируется со множеством вендоров и позволяет разрабатывать комплексные системы автоматизации.
Перечисленные российские системы автоматизации имеют достаточное оснащение для выполнения функций локальной автоматики, в том числе и в сфере контроля климата и почв в сельскохозяйственных угодьях. В частности, они предлагают следующие отраслевые функции:
- реализация интеграции с сервисами метеосводок и прогнозов (например, интеграция MasterSCADA с «Яндекс-Погода»);
- предиктивная аналитика по наработке технологического оборудования систем орошения (например, резервирование насосов системы полива через интеллектуальные реле или ПЛК ОВЕН 210);
- применение преобразователей частоты для эффективного энергосберегающего управления агрегатами (преобразователи частоты Oni A150 или A310);
- применение технологий машинного обучения и искусственного интеллекта в системах ПО «Агросигнал» позволяет прогнозировать дефицит влаги в почвах.
В подтверждение вышесказанного можно привести несколько кейсов успешного создания и внедрения российского ПО и оборудования в сферу агропромышленного комплекса:
В 2021–2025 ООО «Племенное хозяйство «Лазаревское» в Тульской области в рамках программы цифровизации перешло на российские комплексы 1С, «Агросигнал», интегрированные с решениями АСУ нулевого и первого уровня на аппаратной платформе ОВЕН. В результате новая системная архитектура позволила оптимизировать бизнес-процессы и консолидировать необходимые ресурсы для эффективного решения задач.
Заводом Дождевальных Машин разработана волгоградская дождевальная машина ZDM кругового типа радиусом 260 метров, которая может одновременно орошать площадь в 21 гектар. Данная машина работает полностью на российских комплектующих и свободно интегрируется для внешнего диспетчерского управления с системами «Каскад», «TraceMode» и «MasterSCADA».
Компания ООО «Смарт Грэйд» (бренд САПСАН) разработала комплекс решений для интеграции систем с российским оборудованием программируемых контроллеров и интеллектуальных устройств.
Таким образом, несмотря на возникшие технологические проблемы и перебои, рынок РФ за последние 3 года сформировал позитивные тенденции в производстве, наладке технологических процессов, коллаборации с вендорами в части импортозамещения систем автоматизации и технологий в сфере агропромышленного комплекса. Тенденции демонстрируют непрерывный рост потенциала, способного с течением времени закрыть все технологические задачи отрасли и получить технологический суверенитет.
