Математическая модель групповой автопоилки по обоснованию безопасного обслуживания животных

В основу моделирования процесса автопоения положены следующие допущения [1, 2, 3]:

• –    потребление воды из групповой автопоилки начинается от определенного момента, относительно которого отсчитываются все последующие события;

• –    животное, находящееся в зоне фронта поения, считается готовым к обслуживанию;

• –    животное, поступающее к групповой автопоилке, направляется в очередь;

• –    животные с большой степенью агрессивности имеют преимущество в обслуживании;

• –    животное считается полностью обслуженным, если оно полностью использует время потребления воды;

• –    животное считается необслуженным, если оно, находясь в очереди больше заданного времени, покидает ее.

Для описания процесса потребления воды животными составим алгоритм. Блок-схема (рисунок 1) отражает последовательность действий животного в процессе потребления воды и состояния групповой автопоилки как обслуживающей системы. Она состоит из блока ввода исходной информации, моделирования случайных чисел для подхода очередного временного интервала поступления животного и длительности его обслуживания, автоматических блоков для вычисления характеристик обслуживания животных и текущих параметров автопоилки, а также логических блоков достоверности события [4, 5, 6].

Для осуществления процесса моделирования безопасного обслуживания зададим следующие параметры:

• Р М – продолжительность моделирования;

М – число обслуживаемых животных;

M s – число моделируемых суток;

• t i – интервал времени между подходами животного, с;

• τ i – длительность разового потребления воды животными, с;

• i    – интенсивность отбора воды животными, л/с;

• Т М – текущее время моделирования, с;

TO i – временные моменты поступления животного на обслуживание или его окончание;

M i – число подходов животных на обслуживание;

Q i – текущее значение потребления воды животными, л;

А – возникновение очереди в зоне потребления воды животными.

В зависимости от характера поведения животных определяются параметры поильной чаши, а также положения, занимаемые животными относительно групповой автопоилки. При этом необходимо учитывать агрессивность поступающих животных, обслуживаемых и находящихся в очереди, а животные с меньшей агрессивностью направляются повторно в очередь [7, 8].

Предложенная математическая модель процесса, учитывающая последовательность, интенсивность и длительность потребления воды животными, позволила обосновать геометрические параметры групповой автопоилки [9, 10].

В указанной блок-схеме рассматриваем последовательность потребления воды двумя животными. В блоке 7 происходит ввод данных продолжительности моделирования и числа обслуживания животных. В следующем блоке 8 задается количество часов интенсивного потребления воды из групповой автопоилки. Присвоение начальных значений производится в блоке 9, таких как Q 1 , M 1 , TO 1 , Q 2 , M 2 , TO 2 . В блоке 10 генерируется число А , которое может принимать два значения: А > 1 и А = 1. При А > 1 принимается подход двух животных, при А = 1 принимается подход одного животного. Если А = 1, то происходит генерация времени потребления воды в блоке 26 и в блоке 27 рассчитывается Q 1 , M 1 , TO 1 . В блоке 28 рассчитывается текущее время моделирования. Далее в 19 блоке проверяется условие завершения моделирования, которое происходит при выполнении условия ТМ < РМ . При невыполнении условия ТМ < РМ происходит возвращение к генерации числа. Если случайное число А > 1, это означает, что к автопоилке подошло два животных, то для каждого из них в блоке 1 вычисляются t 1 , τ 1 , t 2 , τ 2 . Далее в блоках 2, 12, 22 происходит определение очередности подхода животного к автопоилке. В зависимости от результата условий расчет можно произвести по одной из веток, в каждой ветке определяется Q 1 , M 1 , TO 1 , Q 2 , M 2 , TO 2 , ТМ, идет приращение времени моделирования.

Рисунок 1 – Блок-схема последовательности поступления, ожидания и обслуживания животных

Далее в блоке 19 проверяется выполнение условия ТМ < РМ, при его выполнении в блоке 20 производится ввод результатов, в следующем блоке 21 проверяется условие N час < M s . Если условие выполняется, процесс моделирования повторяется, при невыполнении – моделирование заканчивается.