Composting is one of the most efficient ways of managing municipal sewage sludge. Recently, due to the increased demand for composting, the issue of conducting this process in cost effective way is of particular importance. Determining the early maturity stage of the composted material can significantly improve the efficiency of surface management of relatively expensive compost plant. The following research presents classification of neural models for determining the early stage of composted mixture of sewage sludge and rapeseed straw, basing on information contained in images of material samples obtained with UV-A illumination. The topology of the MLP network was used in the construction of classification models. As input variables, 25 color parameters and 21 texture parameters were originally used, but also steps were taken to eliminate their number. The classification error for the developed neural models ranged from 1.83 to 4.27%. The best model in terms of the lowest value of error, and the smallest number of input variables required, included 16 neurons in the input layer, 50 neurons in the hidden layer and 2 neurons in the output layer. The following model is characterized by a slightly lower classification error and a slightly simpler structure than the best possible model developed in earlier studies for visible light illumination.
PL
Kompostowanie jest jednym z najwłaściwszych sposobów zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych. W ostatnim czasie, ze względu na wzmożone zapotrzebowania na kompostowanie tych osadów, szczególnego znaczenia nabiera kwestia prowadzenia tego procesu w sposób wydajny. Odpowiednio wczesne wykrywanie osiągnięcia przez kompostowany materiał stadium wczesnej dojrzałości może znacząco poprawić efektywność gospodarowania powierzchnią relatywnie drogiej płyty kompostowej. W pracy opracowano klasyfikacyjne modele neuronowe do określania tego stadium dla kompostowanej mieszaniny osadu ściekowego i słomy rzepakowej, bazujące na informacjach zawartych w obrazach próbek materiału, pozyskanych przy oświetleniu UV-A. Przy budowie modeli klasyfikacyjnych wykorzystano topologię sieci MLP. Jako zmienne wejściowe pierwotnie wykorzystano 25 parametrów dotyczących barwy oraz 21 parametrów dotyczących tekstury, przy czym wykonano również działania dążące do eliminacji ich liczby. Błąd klasyfikacji dla opracowanych modeli neuronowych zawierał się w przedziale od 1.83 do 4.27%. Najlepszy model pod względem najniższej wartości tego błędu, a przy tym najmniejszej liczby wymaganych zmienny wejściowych, zawierał 16 neuronów w warstwie wejściowej, 50 neuronów w warstwie ukrytej i 2 neurony w warstwie wyjściowej. Model ten cechował się nieco niższym błędem klasyfikacji i nieco prostszą strukturą, niż najlepszy z modeli opracowanych we wcześniejszych badaniach dla oświetlenia w postaci światła widzialnego.
Extension of functionality of most applications including the ones supporting agriculture, as a general rule requires an indepth knowledge of relational structures creating databases, which can be sometimes difficult to achieve. It can result from the lack of complete technical documentation as well as relatively huge complexity of relational structures. The given publication is a continuation of the author’s actions, aimed at creating a moderately universal application allowing to reproduce the existing relational structures created with the use of different relational database management systems (RDBMS), namely SQL Server, MySQL or Oracle into graph form on the level of Neo4j graph database. This form makes it possible to thoroughly recognize complex relational structures with the use of queries prepared in Cypher language in native client, which is made available from the level of the created application. During the construction process of the presented tool, technologies such as ADO.NET, graph database Neo4j together with available programming interface as well proper tables containing metadata were utilized.
PL
Rozbudowa funkcjonalności większości aplikacji, w tym również wspomagających rolnictwo z reguły wymaga pełnej znajomości struktur relacyjnych tworzących bazy danych, co czasami może być trudne do osiągnięcia. Powodem może być brak pełnej dokumentacji technicznej oraz względnie duża złożoność struktur relacyjnych. Prezentowana publikacja, to kontynuacja działań autorów, zmierzająca do wytworzenia w miarę uniwersalnej aplikacji, pozwalającej na odwzorowanie istniejących struktur relacyjnych, powstałych przy wykorzystaniu różnych systemów bazodanowych SQL Server, MySQL oraz Oracle, do postaci grafowej na poziomie Neo4j. Ta postać umożliwia wygodne, dogłębne rozpoznawanie złożonej struktury relacyjnej za pomocą pytań konstruowanych w języku Cypher w natywnym programie klienckim udostępnianym z poziomu prezentowanej aplikacji. W procesie budowy prezentowanego narzędzia wykorzystano technologie ADO.NET, bazę grafową Neo4j wraz z dostępnym interfejsem programistycznym oraz odpowiednie tabele zawierające metadane.
Our paper describes a method of computer classification of roots of selected cereals using the digital images. The roots classification based on the digital images requires various processing algorithms and analysis to obtain the necessary data. The paper describes preparation methods of biological material and research samples as well as computer image processing and analysis, which was used in the practical part of the work. The discussed issues are the basis for the design and implementing an application for classification of selected cereal roots. The second part of the work concerns a description of the produced software that explains the basic functions that enable you to understand the program.
PL
Praca dotyczy metody komputerowej klasyfikacji korzeni wybranych zbóż z wykorzystaniem obrazów cyfrowych. Klasyfikacja korzeni na podstawie obrazów cyfrowych wymaga zastosowania różnych algorytmów przetwarzania i analizy w taki sposób, aby uzyskać niezbędne do dane. W pracy opisane zostały metody przygotowania materiału biologicznego i próbek badawczych oraz zagadnienia z dziedziny komputerowego przetwarzania i analizy obrazu, która wykorzystana została w praktycznej części pracy. Omówione zagadnienia były podstawą do zaprojektowania i wytworzenia aplikacji klasyfikującej korzenie wybranych zbóż. Druga część pracy to opis wytworzonego oprogramowania zawierający wyjaśnienie podstawowych funkcji programu, które umożliwiają zrozumienie działania programu.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Most IT systems rely on dedicated databases, and most of these databases are relational. The advantages of such databases are well known and widely reported in literature. Unfortunately, attempts to identify the topology of links in the relational model produced by iterative development or administrative enhancements are often hampered by the large number of tables that make up the database and the lack of comprehensive technical documentation. Analysis of the model by someone other than its designer requires substantial effort. The aim of the presented work is therefore to develop an application for effective presentation of the database structure in the form of a directed graph. The main assumption was that a graph-oriented database environment would be used. This paper presents the RELATIONS-Graph application developed by the authors. This application automatically generates a directed graph which presents links between tables and attributes which constitute a relational database. The RELATIONS-Graph application can also scan the generated graph in order to discover links between selected tables and columns. This solution has been applied to SQL Server 2014 SP1 DBMS using the Microsoft .NET technology and the Neo4j graph database, also by .NET API. The RELATIONS-Graph application was developed in C#, an object-oriented programming language.
Research on the drying processes of grain kernels in a thin layer requires data on moisture content changes inside kernels in selected time intervals of these processes. Before experimental tests to determine these changes are preformed, it is essential to assume the initial mass of grain samples. Deliberate determination of its value, taking into account the uncertainty of measuring instruments in the determination of sample mass in selected time intervals and sample dry mater content, provides results with a possibly low uncertainty. Unfortunately, despite the fact that the method for determining the initial mass of samples is generally available, quite often its value is not assumed deliberately. Therefore, the objective of this study was to develop software that could help in the determination of the initial mass of grain kernel samples dried in a thin layer. The paper also includes example results obtained with the use of the developed software, used for its validation.
PL
Badanie procesów suszenia ziarna zbóż w cienkiej warstwie wymaga znajomości zmian zawartości wody w jego wnętrzu w kolejnych krokach czasowych tych procesów. Przed przystąpieniem do badań doświadczalnych dążących do poznania tych zmian niezbędne jest przyjęcie początkowej masy próbki suszonego ziarna. Świadome określenie jej wartości, z uwzględnieniem niepewności przyrządów pomiarowych służących do określania masy próbki w kolejnych krokach czasowych i masy suchej substancji w próbce, umożliwia otrzymanie wyników obarczonych możliwie niską niepewnością. Niestety pomimo tego, że metoda określania początkowej masy próbki suszonego materiału jest ogólnie dostępna, w badaniach dość często jej wartości nie przyjmuje się w pełni świadomie. Dlatego też celem pracy było opracowanie oprogramowania, które ułatwi określanie początkowej masy próbki ziarna zbóż suszonego w cienkiej warstwie. W pracy zawarto również przykłady wykorzystania wytworzonego oprogramowania, które zostały wykorzystane do jego walidacji.
Knowledge of properties of agri-food and forest products is necessary to understand and predict their behavior in many processing operations like heating, cooling and drying in which heat and water transport affect the final product quality. It is difficult to represent properties of biomaterials in mathematical models to simulate the heat and water transport processes - shape of biomaterials is complex, material structure is non-homogeneous and anisotropic, and properties are functions of temperature and moisture content. Original algorithms and software components developed in earlier papers were modified and integrated to improve accuracy and efficiency of identifying, predicting and analyzing properties of agri-food and forest products. The integrated computer-aided approach was based on image analysis, geometry modeling and finite element analysis for solving coefficient inverse problems of heat and water transport. The approach resulted in more accurate predictions of investigated transport processes in biomaterials, and was more effective.
PL
Znajomość właściwości produktów rolno-żywnościowych i drzewnych jest niezbędna, aby zrozumieć i prognozować ich zachowanie w wielu procesach przetwórczych, takich jak ogrzewanie, chłodzenia czy suszenie, w których transport ciepła i wody kształtuje końcową jakość produktów. Odwzorowywanie właściwości biomateriałów w matematycznych modelach, aby symulować procesy transportu ciepła i wody jest trudne – kształt tych materiałów jest skomplikowany, ich materialna struktura jest niejednorodna i anizotropowa, a ich właściwości są funkcjami temperatury i zawartości wody. W niniejszej pracy zmodyfikowano i zintegrowano oryginalne algorytmy i komponenty oprogramowania zbudowane w ramach wcześniejszych prac, aby poprawić dokładność i efektywność identyfikowania, prognozowania i analizowania właściwości produktów rolno-żywnościowych i drzewnych. Zintegrowane, wspomagane komputerowo podejście zostało oparte na analizie obrazu, modelowaniu geometrii oraz analizie metodą elementów skończonych, zaadaptowanej do rozwiązywania współczynnikowych zagadnień odwrotnych transportu ciepła i wody. Podejście to przyczyniło się do zwiększenia dokładności prognozowania badanych procesów transportowych w biomateriałach i przy tym do podniesienia efektywności analiz.
Kompostowanie jest jednym ze sposobów naturalnego unieszkodliwiania i zagospodarowania różnego rodzaju odpadów pochodzenia biologicznego. W ostatnich latach wiele uwagi poświęca się badaniom procesów kompostowania różnych materiałów, w tym zawierających osad ściekowy. W związku z dostrzeganą koniecznością dążenia do automatyzacji i usprawnienia realizacji badań nad procesami kompostowania prowadzonymi z wykorzystaniem bioreaktora znajdującego się w Laboratorium Ekotechnologii Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, celem prowadzonych badań było opracowanie sprzętowo-programowego systemu do monitorowania temperatury kompostowanego materiału znajdującego się komorach tego bioreaktora. Rozwiązanie bazuje na platformie Arduino. Pozwala ono na monitorowanie temperatury pracy 6 komór bioreaktora oraz temperatury otoczenia, z wykorzystaniem do tego celu 13 cyfrowych czujników temperatury Maxim DS18B20. W pracy zaprezentowano przykładowe wyniki zmian temperatury kompostowanego materiału uzyskane z wykorzystaniem wytworzonego systemu pomiarowego, które stanowiły podstawę jego walidacji. Uznano, że system działa w sposób poprawny i spełnia przyjęte założenia, przez co może wspomagać automatyzację badań nad procesami kompostowania.
EN
Composting is one of the ways of natural neutralization and management of different types of bio-wastes. In recent years much attention has been paid to researches on composting of variety of materials, including those containing sewage sludge. Due to the perceived need to automate and improve the implementation of researches on composting processes with the use of the bioreactor located in the Ecotechnology Laboratory of Poznań University of Life Sciences, the objective of the presented study was to develop a hardware-software system for monitoring the temperature of composted material placed in the chambers of the bioreactor. This system is based on the Arduino platform. The system allows to monitor the temperature in 6 bioreactor’s chambers and the ambient temperature, using for this purpose 13 digital temperature sensors Maxim DS18B20. The paper includes exemplary results of changes of composted material's temperature obtained using the system, which were the basis of its validation. It was found that this system works properly and meets the assumptions, thus it may help to automate researches on composting.
Należy oczekiwać, że obecnie nowo powstającym inwestycjom, dotyczącym również rolnictwa, będzie towarzyszyć, a właściwie będzie je poprzedzać, wykonana dokumentacja cyfrowa. W związku z powyższym wydaje się zasadnym pytanie, na ile powstałe modele geometryczne mogą stanowić podstawę budowy aplikacji, wspomagających funkcjonowanie przedsiębiorstw rolniczych, w sytuacji gdy informacje geometryczne już posiadane są równie istotne, co dodatkowe dane znakowe. Próba odpowiedzi na to pytanie, z jednoczesnym poparciem stosownym przykładem aplikacji, wzbogacającej dane geometryczne tworzące model sieci czujników pomiarowych o dodatkowe dane znakowe, stanowi treść niniejszego artykułu.
EN
One should expect that newly created investments, including agricultural, will be provided with digital documentation. Therefore, it seems to be reasonable to ask a question, to what extent these geometric models can be the basis for the application for supporting the functioning of agricultural companies when geometric information is as important as the additional character data. An attempt to answer this question with simultaneous support of an appropriate example of application, which enriches the geometrical data forming a network model of sensors with additional character data, constitutes the content of this article.
Fotointerpretacja zdjęć lotniczych jest dziedziną rozwijaną wielokierunkowo od wielu lat. Do niedawna bazą do badań były zdjęcia lotnicze z obiektów załogowych oraz zdjęcia satelitarne, co w znaczący sposób ograniczało zakres zastosowań. Głównymi ograniczeniami były min. koszt i częstotliwość wykonywania zdjęć nad tym samym obszarem oraz wysokość, przekładająca się na jakość zdjęcia i minimalną wielkość odwzorowywanych elementów. Zastosowanie zdalnie sterowanych przez naziemnego operatora lub autonomicznych lekkich obiektów latających (UAV) pozwala na zupełnie nowe możliwości wykonywania zdjęć [Heine 2008]. Autorzy pracy za pomocą zdalnie sterowanego, wyposażonego w elementy automatyki pionowzlotu wykonali serię zdjęć użytków zielonych. Wykonano przegląd i analizę zdjęć lotniczych wykonanych z wysokości do 100 m w celu wskazania cech i parametrów do ich interpretacji. Zaproponowano elementy metodyki do fotointerpretacji zdjęć na potrzeby rozpoznawania zmian w strukturze użytków zielonych.
EN
Photointerpretation of aerial photographs is a discipline which has been developed in many directions for many years. Aerial photographs from manned objects and satellite photographs have recently constituted a base for research which considerably limited the scope of application. Expenses and frequency of taking pictures over the same area as well as height translated into the quality of a picture and the minimum size of the reproduced elements have been the main limitations. The use of aerial vehicles remotely controlled by a navigator or unmanned aerial vehicles (UAV) allows completely new possibilities of taking pictures [Heine 2008]. The authors of the study took a series of pictures of grasslands with the use of remotely controlled vertiplane equipped with elements of automatics. Inspection and analysis of aerial pictures taken from the height up to 100m in order to indicate properties and parameters for their interpretation were carried out. Elements of methodology for photointerpretation of photographs for the needs of recognising changes in the structure of grasslands.
Proces badawczy przebiegu kompostowania wymaga gromadzenia różnorodnych informacji charakteryzujących ten proces, pozwalających na jego poznanie i kontrolę. Podjęta przez autorów problematyka badawcza dotycząca identyfikacji stopnia zawansowania procesu kompostowania poprzez analizę obrazu badanej materii organicznej dodatkowo zwiększa wymagania odnośnie typu i ilości przechowywanych danych. W celu sprostania tym wymaganiom autorzy zaprojektowali i wytworzyli bazę danych wykorzystującą mechanizm FileStream oraz aplikację obsługującą tę bazę. Dzięki tym rozwiązaniom proces gromadzenia dużych plików graficznych (zdjęć kompostu), pomiarów z wielu czujników oraz powiązania tych informacji przebiega sprawnie i dużym stopniu automatycznie. Jednocześnie wykorzystane mechanizmy zapewniają integralność i bezpieczeństwo zgromadzonych pomiarów, a zaimplementowany moduł służący wizualizacji wyników badań ułatwia ich analizę.
EN
The research process of composting requires collection of various information characterizing the process, which allow for its learning and control. The research issues taken by the authors concerning the identification of a degree of advance of the composting process by analyzing the image of the composted organic matter even additionally increases the demands for the type and amount of the stored data. In order to meet the requirements, the authors have designed and provided a database that uses the FileStream mechanism and an application that supports the database. With these solutions, the process of storing large files (compost photos), measurements from multiple sensors and linking these information works smoothly and largely automatically. The applied solutions ensure the integrity and security of the collected measurements, whereas the implemented module for visualization of the results makes their analysis easier.
W celu zapewnienia zadowalająco niskiej niepewności modeli matematycznych stosowanych do opisu procesu suszenia produktów rolniczych niezbędne okazuje się wyznaczenie wartości ich współczynników. Można to uczynić na drodze modelowania odwrotnego, z użyciem odpowiednio dobranego algorytmu optymalizacji. Ważną grupę takich algorytmów stanowią algorytmy optymalizacji globalnej, takie jak: symulowane wyżarzanie, przeszukiwanie z tabu i algorytm genetyczny. W pracy porównano te trzy algorytmy w zastosowaniu do modelowania odwrotnego procesów suszenia produktów rolniczych i określono ich przydatność w uzyskiwaniu wyników obarczonych najmniejszą niepewnością w najkrótszym czasie.
EN
To attain a satisfactorily low level of uncertainty for mathematical models used to describe drying processes of agricultural products it is essential to determine values of their coefficients. It can be done in a process of inverse modeling, with the use of adequately selected optimization algorithm. Global optimization algorithms, like simulated annealing, tabu search and genetic algorithm are of particular interest. In the paper all the three algorithms were compared in inverse modeling of drying of agricultural products. Their usefulness was estimated in obtaining results of the lowest uncertainty in the shortest time.
Modeling the thin-layer drying process for corn is described using 37 growth curve functions. The most effective functions were qualified by the application of Akaike Information Criterion and Bayesian Information Criterion. Both criteria showed that the thin-layer drying process for corn was best described by the baroreflex five-parameter function.
PL
Modelowanie procesu suszenia kukurydzy w cienkiej warstwie zostało opisane przy użyciu 37 krzywych wzrostu. Najlepiej dopasowane krzywe zostały wyłonione w oparciu o Informacyjne Kryterium Akaike oraz Bayesowkie Kryterium Informacyjne Schwarza. Oba współczynniki pokazały, iż proces suszenia kukurydzy w cienkiej warstwie najlepiej odwzorowuje pięcioparametrowa krzywa baroreflex.
Inverse analysis has become increasingly important for estimating coefficient values for heat and moisture transport in complex biological materials. With this approach, an improved accuracy of predicting transport processes can be obtained as compared to simulations based on coefficients determined by experimental procedures only. Such improvement is indispensable for successful analyzing, designing and managing most technological processes in the agri-food and forest products industries. In recent years, many optimization algorithms have been developed to solve inverse problems. Performance of the following algorithms was analyzed and compared in this paper: simulated annealing, tabu search, genetic algorithm, variable metric algorithm and trust region algorithm. Results demonstrated that although all the algorithms were able to estimate the coefficients, there were differences in their performance and due to high computational complexity of the problem only the trust region procedure was acceptable.
PL
Znaczenie analizy odwrotnej w oszacowywaniu wartości współczynników transportu ciepła i wody w złożonych materiałach pochodzenia biologicznego stale wzrasta. Dzięki zastosowaniu tej metody można zwiększyć dokładność prognozowania procesów transportowych w porównaniu do symulacji opartych na współczynnikach, których wartości są określane wyłącznie metodą eksperymentów naturalnych. Uzyskiwana poprawa dokładności jest niezmiernie przydatna w analizie, projektowaniu i zarządzaniu większością procesów technologicznych w przemyśle rolno-spożywczym i drzewnym. W ostatnich latach zostało opracowanych wiele algorytmów optymalizacji do rozwiązywania zagadnień odwrotnych. W niniejszej pracy poddano analizie i porównano działanie następujących algorytmów: symulowane wyżarzanie, poszukiwanie z tabu, algorytm genetyczny, algorytm zmiennej metryki oraz algorytm obszarów zaufania. Wyniki wskazały, że chociaż wszystkie algorytmy potrafiły oszacować wartości współczynników, pojawiły się różnice w ich działaniu i ze względu na dużą złożoność obliczeniową rozpatrywanego problemu tylko procedura obszarów zaufania przynosiła satysfakcjonujące wyniki.
Proces weryfikacji wiedzy klasycznymi metodami, przy wzrastającej liczbie studentów oraz generalnie niskiej umiejętności przelewania swoich myśli na papier, jest wyjątkowo czasochłonny i w coraz większym stopniu subiektywny. W tej sytuacji uzasadniona jest budowa systemów informatycznych, pozwalających na sprawdzenie wiedzy studentów. Wśród technologii ułatwiających tworzenie tego typu aplikacji, które powinny mieć charakter internetowy, jest technologia OLEDB wraz z interfejsem ADO i ADO.NET. Upraszczają one w znaczący sposób pobór informacji z różnych źródeł danych, które stanowią podstawę budowy pytań. Na bazie tych technologii wytworzono systemy informatyczne, wspomagające proces weryfikacji wiedzy zdobytej przez studentów.
EN
Traditional knowledge verification is exceptionally time consuming and subjective as the number of students increases and, generally, their writing skills are relatively low. This situation justifies construction of the information systems allowing verification of students’ knowledge. Among the internet technologies facilitating development of such applications there are the OLEDB and its interfaces – ADO and ADO.NET. They significantly simplify acquiring information from various data sources as the basis for constructing questions. With the use of such technologies the information systems were developed to support verification of knowledge gained by students.
Procesy pozyskiwania i gromadzenia energii cieplnej pochodzącej z niekonwencjonalnych źródeł, współpracujących z kamiennymi regeneratorami mają charakter probabilistyczny. Przyczynami sprawczymi tego zjawiska są z jednej strony losowa charakterystyka wspomnianych źródeł energii, a z drugiej stochastyczna struktura akumulatora. Probabilistyczny charakter tego zjawiska uwzględniony został przy budowie aplikacji odwzorowującej fazę ładowania kamiennego regeneratora. Wytworzony system informatyczny pozwala na realizację symulacji identyfikujących ilość energii zgromadzonej w kamiennym złożu, temperaturę powietrza oraz kamieni wzdłuż złoża. Z uwagi na konieczność przeprowadzenia dalszej analizy statystycznej, zmierzającej do określenia probabilistycznych cech wspomnianych wielkości dokonano niezbędnej rozbudowy systemu. Zaprojektowany i wytworzony system informatyczny umożliwia realizację określonej liczby powtórzeń symulacji, istotnych z punktu widzenia analizy statystycznej oraz zapis wyników obliczeń w postaci i formacie akceptowalnym przez program Statistica. Pozwoliło to na dokonanie identyfikacji rozkładów losowych parametrów termodynamicznych charakteryzujących proces ładowania kamiennego regeneratora.
EN
The processes of acquiring and collecting the thermal energy which comes from unconventional sources, cooperating with stone regenerators are probabilistic. The reasons for this phenomena are: the random characteristic of the mentioned energy sources on the one hand and a stochastic structure of the regenerator on the other. The probabilistic character of the phenomena was taken into account along with the construction of the application which projects the phase winding of loading of the stone regenerator. The produced computer system enables to conduct the simulation which identifies the amount of the energy collected in the stone bed, the temperature of air and of the stones along the bed. Because of the need to carry out a farther statistic analysis for the specification of the probabilistic features of the mentioned quantities, an indispensable expansion of the system was done. The designed and produced computer system allows for the specific number of the repetitions of the simulation, essential for the statistic analysis and record of the results in the form accepted by Statistica programme. That allowed for the identification of the distribution of the random thermodynamic parameters which characterise the process of loading the stone regenerator.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.