Оптимізація енерговикористання під час маршрутизації транспортування зерна елеватора
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-4-3Ключові слова:
оптимізація енергоспоживання, алгоритм маршрутизації, елеваторний комплекс, програмно-логічний контролер, задача комівояжера, математична модель, автоматизація, енергоефективність, логічні рівнянняАнотація
Мета роботи. Метою даної роботи є створення математичної моделі та обґрунтування алгоритму для мінімізації енергоспоживання під час транспортування зерна в елеваторному комплексі шляхом оптимізації маршруту транспортування.
Методи дослідження. Був застосований аналітичний метод дослідження для вивчення існуючих підходів до оптимізації маршрутів та алгоритмів мінімізації енергоспоживання. Застосовано математичний метод для формалізації задачі мінімізації енергоспоживання в елеваторному комплексі. Використано алгоритмічний метод для розробки та адаптації алгоритмів, таких як задача комівояжера, до специфіки транспортування зерна.
Отримані результати. Отримані результати показали, що впровадження алгоритму оптимізації маршруту транспортування зерна на основі критерію мінімізації енергоспоживання дозволяє значно знизити загальні енерговитрати елеваторного комплексу. Розроблена математична модель і алгоритм на основі задачі Комівояжера дозволяє описати та пояснити забезпечення ефективного вибору маршруту, що проходить через усі необхідні вузли лише один раз, з мінімальними енергетичними витратами. Система логічних рівнянь, що враховує стан вузлів, перевантаження, швидкість і напрямок руху, забезпечить свою ефективність у зниженні споживання енергії.
Наукова новина. Наукова новизна роботи полягає у розробці алгоритму вибору оптимального маршруту транспортування зерна на основі мінімізації енергоспоживання, що інтегрує математичну модель задачі комівояжера з умовами Міллера-Таккера-Земліна для виключення підциклів. Вперше запропоновано систему логічних рівнянь, яка враховує стан вузлів, напрямок руху, швидкість та відсутність перевантаження. Алгоритм також оптимізує час транспортування, що забезпечує підвищення енергоефективності та продуктивності автоматизованих елеваторних систем.
Практична цінність. Практична цінність дослідження полягає у можливості впровадження розробленого алгоритму в автоматизовані системи управління елеваторними комплексами для підвищення енергоефективності та оптимізації роботи. Запропонована методика дозволяє автоматично вибирати маршрути з мінімальним енергоспоживанням, враховуючи технічні характеристики обладнання та умови експлуатації. Це сприяє зниженню загальних витрат електроенергії, підвищенню продуктивності та надійності системи, забезпечуючи економічну вигоду та стабільну роботу транспортної інфраструктури.
Посилання
Mardziavko, V. (2020). Analysis of the organization of equipment management for ensuring the transportation of grain products at elevators. Environmental Engineering, 18(4), 35–41. DOI: 10.37700/enm.2020.4(18).35-41
Mardziavko V. A., Tymchuk S. O, Syrotenko M. O (2021). Increasing the efficiency of the technological process of the elevator complex through optimal routing. Environmental Engineering. 22(4), 82–88. DOI: 10.5281/zenodo.6964706
Mardziavko V. A., & Tymchuk, S. O. (2021). Analysis of the routing method of transport and technological lines for moving grain at elevators. In Youth and Agricultural Technology in the 21st Century (pp. 233–234).
Tymchuk, S. O., Kundenko, P. M., & Vakhonina, L. V. (2021). Analysis of grain transportation on elevators. Bulletin of Agricultural Science of the Black Sea Region, 4(112), 96–106. DOI:10.31521/2313-092X/2021-4(112)-10
Prosianyk O. V., Prosianyk M. O., Tkachenko S. M. (2012). Promising directions for the development of automated systems at grain storage and processing enterprises. Collection of scientific papers of the National Mining University. 39, 128–136.
Mardziavko, V. (2022). Optimality criterion of the elevator complex for increasing energy efficiency. Analysis of modern ways of development of science and scientific discussions (pp. 571–575).
Prosianyk O. V. (2010). Application of SCADA - systems for controlling technological routes of grain transportation, Grain storage and processing. 4, 51–55.
Dyck, G. (2023). Digital Twins: A novel traceability concept for post-harvest handling. Smart Agricul-tural Technology, (3), 2772–3755. DOI: 10.1016/j.atech.2022.100079
Biliuk, I. (2023). Micromanipulator tracking system based on a piezoelectric engine. In 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (pp. 1–6). DOI:10.1109/MEES61502.2023.10402375
Kundenko, M.P., Mardziavko, V.A., Rudenko, A.Iu. (2024). Using criteria for optimizing the routing process of the elevator complex. Electrical Engineering and Energy. 4, 44–50. DOI: 10.15588/1607-6761-2023-4-5
Sosnyn, K. V., Tkachenko, S. N., & Prosianyk, A. V. (2016). Automation of grain movement - the core of an integrated ACS. Grain Storage and Processing, 80(2), 32–40.
Prosianyk, A. V., & Tkachenko, S. M. (2012). Current tasks of automation of grain storage and processing enterprises. Grain storage and processing, 8(158).
Syrotenko, M., Mkrtumian, S., & Tymchuk, S. (2019). Method of increasing the energy efficiency of grain processing and grain storage complexes (Patent of Ukraine No. 130996).
Syrotenko, M., Mkrtumian, S., & Tymchuk, S. (2019). Method of improving the quality of grain transportation in grain processing and grain storage complexes (Patent of Ukraine No. 148511).
Byshevets N. H., Byshovets N. M., Boikov A. I. (2024). The problem of a traveling salesman as a universal tool for route optimization. Scientific notes of V. I. Vernadsky TNU. 35(1), 97-102. DOI: 10.32782/2663-5941/2024.1.1/15
Bila H.D., Korchynskyi O.O., Stetsiuk P.I. (2022). Using the NEOS server to solve two classes of optimization problems. Cybernetics and Computer Technologies. 4, 56–81. DOI: 10.34229/2707-451X.22.4.5
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 V.A. Mardziavko, A.Y. Rudenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
