СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ПОЛИВНОЙ УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к поливу сельскохозяйственных культур и предназначено для автоматизации процессов управления и контроля за работой поливных установок любого типа.

Целью изобретения является повышение качества и оперативности управления и контроля процесса полива.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля и управления поливной установкой; на фиг.2 - временная диаграмма работы блоков и элементов устройства.

Способ управления и контроля работы поливных установок типа "Волжанка" и других осуществляется следующим образом.

Перед поливом задают режим (временной график включения и выключения установки) и площадь полива, после чего включают поливную технику. В процессе полива по электроконтактному манометру или реле давления с электроконтактным выходом контролируют рабочее давление (ее работу) и, в случае его превышения или снижения, автоматически отключают поливную технику. По величине политой площади производят вручную или на ЭВМ расчет оплаты труда, техническое обслуживание и ремонт поливной техники. При такой эксплуатации поливной техники неизбежно отсутствие контроля времени полива и продолжительности простоя каждый раз при изменении режима, а также неизбежна необъективная оценка качества полива по всей орошаемой площади, низкая точность и достоверность оценки, существенное отклонение во времени выполнения технического обслуживания и ремонта при эксплуатации поливной техники в течение определенного времени и всего сезона, а также низкая производительность труда работников, ведущих учет работы поливальщиков и расчет оплаты их труда.

При поливе, например, с помощью позиционных машин типа "Днепр", "Волжанка" часто возникает ситуация, когда на одной позиции установка стоит больше заданного времени, выдает большую поливную норму. Оплата же труда поливальщика производится по величине политой площади. Тогда он, чтобы успеть полить заданную площадь, по своему усмотрению держит машину меньше времени на других позициях. Поливная норма на этих позициях будет меньшей. Равномерность полива всей площади, в этом случае, резко ухудшится при сохранении общего времени полива.

При поливе машинами непрерывного действия типа "Фрегат", "Кубань", чтобы увеличить производительность, оператор по своему усмотрению также может уменьшить общее время полива, снижая величину поливной нормы, при сохранении равномерности полива. В обоих случаях полив ухудшается из-за субъективного воздействия и сокрытия данных ситуаций.

Отсутствие объективного учета времени работы и простоя поливной техники приводит к тому, что несвоевременно производится техническое обслуживание и ремонт поливной техники, что может привести либо к ухудшению качества полива такой техникой при увеличении периода времени между проведением регламентных работ, либо к увеличению объема выполняемых работ при уменьшении данного периода (чаще будут выполняться регламентные работы). Это неэффективно в обоих случаях.

Субъективность действий при управлении поливом на всей орошаемой площади, субъективный контроль и определение периода времени между проведением регламентных работы при техническом обслуживании, их субъективная оценка приводит к снижению достоверности качества полива, равномерности полива, к увеличению погрешности выдаваемой величины поливной нормы по всей площади, к снижению точности выполнения всего технологического процесса полива. Таким образом, ручной субъективный учет политой площади, ручной субъективный и приблизительный учет времени работы поливальщиков приводит к увеличению штата работников, ведущих этот учет.

В описываемом способе для устранения перечисленных выше недостатков с помощью установленного на входе поливной установки регистратора записывают и, затем, контролируют время полива и отсутствия его в течение определенного промежутка времени (нескольких циклов полива), переписывают и просматривают полученную информацию с помощью переносного программного блока и управления с памятью и индикацией, дополнительно регистрируют время и дату съема информации и вводят данные в ЭВМ. После обработки информации в ЭВМ получают дату, время полива, время простоев поливной техники, график фактического полива и производят расчет оплаты труда поливальщиков, назначают дату и вид технического обслуживания и др. мероприятия. Осуществляется способ с помощью описанного ниже устройства.

Устройство для управления и контроля работы поливной установки включает датчик 1 технологического процесса полива, выполненный, например, в виде электроконтактного манометра (ЭКМ) или реле давления (РД), устанавливаемого на трубопроводе оросительной сети последнего порядка (перед поливной установкой). Для того, чтобы контролировать, запоминать и регистрировать всякий раз время полива (время работы) и продолжительность простоя поливной техники с целью оценки качества полива, своевременности проведения технического обслуживания, достоверности и точности контроля выполнения технологического процесса рядом с датчиком 1, устанавливают электронный цифровой регистратор 2 (ЭР), содержащий схему запрета 3 работы таймера 4, схему сборки 5 (схемы ИЛИ на 2 входа), инвертор 6, оперативный блок памяти 7 (оперативно-запоминающее устройство - ОЗУ), счетчика адреса 8, первый R1 и второй R2 резисторы. Первый резистор, как и контакты РД, подключены к информационному Д1 входу ОЗУ, второй - к входу W/R разрешения записи-считывания ОЗУ. Питание ЭР осуществляется от автономного источника Е₁.

Для считывания из МЦР накопления, хранения, просмотра полученной информации о поливе и простое поливной техники в более удобных, комфортабельных условиях и ввода ее в компьютер (ЭВМ) 9 служит переносной программный блок 10 (БУК), содержащий первый триггер 11, первый счетчик 12 адреса, блок памяти 13 (с той же емкостью (памятью), что и ОЗУ, пятый 14 и второй 15 триггеры, интегрирующую RC - цепи 16, кнопки "Запись" 17 (S2), третий триггер 18, генератор синхроимпульсов 19, второй счетчик 20, емкость (память) которого одинакова с ОЗУ, первую схему ИЛИ 21 (сборка на 2 входа), формирователя 22 импульсов периодов записи, собранного на схеме исключения И, кнопку "Считывание" (записи) 23 (S3), четвертый триггер 24, вторую схему ИЛИ 25, третий счетчик 26, цифровой индикатор 27, инвертор 28, тумблер 29 (S1) включения источника питания Е₂ и дифференцирующую RC-цепь 30. Для считывания (перезаписи) информации, быстроты подключения блока памяти и индикации 10 к регистратору 2 предусмотрен соединитель (разъемное соединение Ш1 (Ш1...Ш1-4), а для связи с ЭВМ - разъем Ш2 (Ш2-1, Ш2-2).

Работает устройство управления и контроля работы установки следующим образом.

При поливе сельхозкультур оператор (поливальщик) задает режим работы (поливную норму) и включает поливную технику. По шкале манометра реле давления 1, установленного на поливной технике, гидрантах или трубопроводах оросительной сети последнего порядка, поливальщик по давлению контролирует номинальный режим работы поливной техники.

На практике часто возникают ситуации объективного или субъективного характера, когда из-за задержки оператора, обслуживающего несколько установок, полив позиционной поливной техникой на какой-либо позиции производится больше времени (величина поливной нормы возрастает, происходит перерасход воды). Чтобы успеть полить заданную площадь (оплата труда поливальщика производится за политую площадь), поливальщик стремится меньше времени держать установки на следующих позициях, а при работе с установками непрерывного действия (в случае их остановки и проведения текущего ремонта) в ходе проведения полива увеличивать скорость их движения, уменьшая поливную норму. При этом свой действия поливальщик, как правило, не сообщает и не учитывает при дальнейшем проведении полива. Равномерность полива (основной показатель качества полива) по всей площади нарушается (ухудшается). Кроме того, поливальщик, чтобы скорее полить заданную площадь или полить как можно большую площадь, стремится увеличить скорость движения машины, время полива. Из-за этого снижается величина поливной нормы, а следовательно, и качество полива.

Чтобы устранить указанные недостатки, объективно контролировать выполнение всех технологических операций процесса орошения на те же установки или на трубопровод (возле электроконтактных манометров или реле давления 1) дополнительно устанавливают электронные регистраторы 2. С их помощью контролируют (по замыканию - размыканию контакта ЭКМ или РД), запоминают и регистрируют истинное, фактическое время полива (работы поливной техники) на каждой позиции, по всей площади. Кроме того, одновременно дополнительно контролируют и запоминают данные регистратором каждый раз время остановки, простоя поливной техники в течение определенного промежутка времени (например, в течение 0,5 месяца), что позволяет составить фактический временной график работы и простоя поливной техники, сравнивая который с заданным можно назначать уточнять дату и вид технического обслуживания, разработать мероприятия по текущему ремонту, оценить полив, качество полива по всей площади за весь промежуток времени.

Для увеличения производительности труда работников, осуществляющих учет работы поливальщиков и расчет оплаты их труда, быстроты переписи, оперативного просмотра зарегистрированной регистратором информации в более комфортабельных условиях и ввода ее в ЭВМ, информацию из ЭР2, дополнительно вводят блок памяти 13. Блок 10 управления и контроля соединяется с регистратором 2 и ЭВМ быстроразъемным, быстросъемным соединением Ш1, Ш2. Блок 10 выполняется в переносном варианте и обладает высокой скоростью переписи информации. Через определенный промежуток времени переписывают (считывают) из регистратора 2 и запоминают в переносном блоке 10 информацию о работе и простое для каждой поливной установки.

Чтобы увязать фактический временной график, работу и простои поливной установки к календарному времени, дополнительно регистрируют время и дату этой переписи, являющейся точкой обратного отсчета при определении дат и времени конца, начала полива и простоя поливной установки.

Для оперативного принятия решения по поливу, проведения дальнейшей фиксации информации регистратором или ее сброса для фиксации новой информации в течение полного нового периода, осуществляют просмотр зарегистрированной информации в более удобных условиях. Затем вводят полученную и зафиксированную в блоке 10 информацию в компьютер (ЭВМ) 9, где по заданному алгоритму и программам определяют дату, время и продолжительность, норму полива, сравнивая заданный и фактический графики полива, работы поливальщиков, расчет оплаты их труда, уточняют и назначают дату и вид технического обслуживания, разрабатывают другие технические мероприятия.

Контроль даты продолжительности поливов и простоев поливной установки позволяет более достоверно и точно выполнить все операции технологического процесса орошения и с высоким качеством. Перепись информации с высокой скоростью в блок памяти и индикации данных, ввод ее в ЭВМ резко повышает производительность труда, достоверность и точность расчета.

В режиме регистрации времени полива и простоя контакты реле давления 1 (ЭКМ) соединяются с информационным входом Д1 блока памяти 7 (ОЗУ). На этот же вход через первый резистор R1 подается высокое напряжение от автономного источника питания Е₁. На вход W/R разрешение записи-считывания блока памяти 7 поступают нулевой потенциал через второй резистор R2 от того же источника питания, разрешая запись данных (в данном случае блок 10 управления и контроля к ЭР). Ввиду отсутствия синхроимпульсов из блока 10 схема запрета 3 открывается и таймер 4 вырабатывает синхроимпульсы с калиброванным заданным периодом (Т) их следования. Эти импульсы через схему сборки 5 (схему ИЛИ) поступают на счетчик адреса 8 и через инвертор 6 на счетный вход 7 (СЕ) ОЗУ.

Если контакты ЭКМ или РД замкнуты (поливная установка работает и производит полив), то на входе (Д1) ОЗУ 7 будет нулевой потенциал. При этом каждый раз при поступлении синхроимпульсов от таймера на счетный вход (СЕ) ОЗУ происходит запись лог. "0" в ячейку ОЗУ 7 по адресу, задаваемому счетчиком 8. Через калиброванный период следования второй синхроимпульс переключит счетчик 8 и по второму адресу (во вторую ячейку памяти) будет также записан лог. "0". Этот процесс выборки ячеек и записи в них логических нулей будет длиться до тех пор, пока контакты РД не разомкнутся, т.е. пока не закончится полив. В ячейках ОЗУ будет зафиксировано столько нулей (m), сколько времени продолжается полив (работа) - t_p˙ (t_p = mT).

При размыкании контактов датчика 1 (давления нет, техника стоит, нет полива), на входе Д1 ОЗУ будет высокий потенциал. При продолжении поступления импульсов от таймера 4 на счетный вход СЕ ОЗУ 7 в следующие ячейки блока памяти будут записываться логические "1". Эта запись лог."1" (п) будет длиться до тех пор, пока поливная установка будет стоять и отсутствовать полив, пока вновь не возрастет давление и не замкнутся контакты 1 (время простоя равно t_п = пТ). Процесс записи логических нулей повторится в следующей ячейки памяти. Таким образом, в блоке памяти 7 (ОЗУ) будет накапливаться информация в виде ряда логических нулей и единиц о каждом поливе и простое поливной установки. Чем больше емкость ОЗУ, тем больше данной информации будет накапливаться в ее памяти, тем больше будет промежуток времени, в течение которого будут фиксироваться работа и простои поливной установки.

Для оперативной переписи зарегистрированной информации в ЭР 2 к нему через соединитель (разъем Ш1) кратковременно присоединяют переносной блок управления и контроля 10, предварительно включив питание Н2 тумблером 29 (S1).

Высокий потенциал Е2 через контакты Ш1-1 соединителя поступает на вход W/R и переводит ОЗУ 7 регистратора 2 в режим считывания (перезаписи). Одновременно формирующая дифференцирующая RC-цепь 30 воздействует на первый 11, второй 15 триггеры и через вторую схему ИЛИ 25 - на сбросную шину третьего счетчика 26 (счетчик индикации 26 обнуляется). Триггер 11 сбрасывает первый счетчик 12 блока 10 в исходное положение. Триггер 15 устанавливает низкий потенциал на входе W/R₂ ОЗУ 13, разрешая запись (перепись) информации из ОЗУ регистратора 2. На индикаторе будут зафиксированы нули (счетчик 26 находится в исходном положении).

При нажатии кнопки 17 (S2) "Запись" второй счетчик 20 обнуляется, третий триггер 18 запускает генератор синхроимпульсов 19. Сигналы с генератора 19 поступают на счетные входы счетчиков 12, 20, 26 и ОЗУ 13, а также на пятый триггер 14 блока 10 и входы схем запрета 3 и сборки 5 регистратора 2. Схема запрета 3 блокирует работу таймера 4. Синхроимпульсы (от генератора 19) через сборку 5 поступают на счетчик 8 и через инвертор 6 - на счетный вход (СЕ) ОЗУ 7. Счетчик 8 продолжает считать уже синхроимпульсы генератора 19. Одновременно количество синхроимпульсов учитывается счетчиками 20 и 26. Счетчик 12 не меняет адреса и в ОЗУ 13 не записывается информация до тех пор, пока на счетчике адреса 8 не появится импульс переполнения, который перекинет триггер 11 в другое состояние. При этом снимается запрет со счетчика 12 и одновременно (синфазно), начиная с первого адреса, побитно переписывается информация из ОЗУ регистратора 2 в блок памяти блока 10 управления и контроля. Перепись длится до тех пор, пока на выходе счетчика 20 не появится сигнал переполнения, который через вторую схему ИЛИ 25 возвратит триггер 18 в исходное положение. При этом генератор 19 заблокируется и перепись заканчивается.

После окончания переписывания информации из регистратора 2 в блок 10 последний отсоединяют от регистратора 2 и последний продолжает запись информации о поливе и простое поливной установки, поступающей с датчика 1, так как таймер 3 разблокирован и на входе W/R ОЗУ 7 вновь присутствует нулевой потенциал.

Для того, чтобы перепись закончилась на том же адресе ОЗУ 7, с которого началось считывание информации, этот адрес, совпадая с адресом блока памяти 13, дополнительно вводится счетчик 20, причем емкости счетчиков 8,12 и 20 выбирают одинаковыми, что позволяет одновременно разблокировать счетчик 12 через триггер 11 импульсом переполнения счетчика 8. При этом для ускорения переписи частоту генератора 19 выбирают максимально допустимой.

Перевод блока управления и контроля 10 в режим просмотра данных осуществляется нажатием кнопки 23 (S3 "Считывание"). При этом обнуляется счетчик 26 индикации, триггер 15 переводит по входу W/R блока 13 в режим считывания (т.е. подает на этот вход высокий потенциал), а триггер 24 запускает генератор 19. Первый же импульс с генератора 19 переводит счетчик 20 в исходное положение, а счетчик 12 - на начальный адрес свободных ячеек. Триггер 14 совместно с формирователем 22, который собран по схеме исключения И, на входе которой стоит интегрирующая RC-цепь 16, переводит вновь в исходное положение триггер 24. При этом, на индикаторе 27 будет отображаться нулевое значение информации.

Для первоначальной подготовки просмотра данных повторно нажимают кнопку S2 "Запись", при этом обнуляется счетчик 20, триггер 18 запускает генератор 19. Последний выдает синхроимпульсы до тех пор, пока не придет импульс переполнения со счетчика адреса 12 блока памяти 13. Этот импульс через первую схему ИЛИ 21 установит триггер 18 в исходное положение и, тем самым, заблокирует (отключит) генератор 19. При этом на счетчиках 20 и 26 и индикаторе 27 будет отображена информация о наличии свободных ячеек (К), т.е. информация об оставшемся времени, в течение которого еще можно регистрировать информацию о поливе и простое поливной техники с помощью регистратора 2 (t_с = К ˙Т). Если время t_c мало, ОЗУ 7 регистратора обнуляется, если же t_с больше заданного - регистратор 2 продолжает фиксировать информацию.

Просмотр данных о поливе и простое поливной установки в ручном режиме осуществляется нажатием кнопки S3 "Считывание". При этом обнуляется третий счетчик (индикации) 26. Триггер 15 устанавливает высокий потенциал на входе W/R блока памяти 13, а триггер 24 запускает генератор 19. При этом счетчик 12 находится в исходном положении, а счетчик 20 - на последнем адресе, где записана информация. Импульсы с выхода генератора 19 поступают на счетчики 12, 20, 26, на счетный вход СК блока памяти 13 и на триггер 14. Кроме того, на второй вход триггера 14 поступают данные (информация - лог."0" или "1") с выхода блока 13 (выход ДО). Пока информация однородна (одни "1" или одни "0") триггер 14 и формирователь 22 не меняют своего состояния. При смене значения данных триггер 14 перекидывается в противоположное состояние (из "1" в "0" или наоборот), формирователь 22 вернет триггер 24 в исходное положение. Генератор 19 заблокируется. При этом, если данные в блоке памяти 13 были в виде лог."1", триггер 14 с приходом первого лог. "0" переводится в нулевое состояние. На индикаторе отображается символ "П" (простой) и значение времени простоя. Если данные были в виде лог. "0", то с приходом первой лог. "1" триггер переводится в единичное состояние. На индикаторе отображается символ "Р" (работа) и значение времени полива.

При повторном нажатии кнопки S3 "Считывание" работа схемы повторяется и на индикаторе будет отображаться значение очередного простоя или времени полива. Просмотр осуществляют до тех пор, пока на выходе счетчика 20 не появится импульс переполнения, фиксирующий конец просмотра. Просмотр всех адресов ОЗУ, в том числе, свободных ячеек (т.е. оставшегося для регистрации времени) и каждого промежутка времени работы и простоя поливной установки, закончен. На индикаторе фиксируется "точка" (символ ".") после символа "П" или "Р".

Для увеличения производительности труда при расчете зарплаты, построении графика полива и простоя поливной установки проведение анализа полива, оценки его качества, назначения даты и вида технического обслуживания, данные из программного блока управления и контроля 10 автоматически вводятся в ЭВМ через разъемное соединение Ш2.

Использование описанного устройства для его осуществления позволит более достоверно и с высокой точностью контролировать технологический процесс полива, повысить качество полива и производительность труда, объективно и своевременно проводить техническое обслуживание и текущий ремонт поливной установки и т.д.

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в системах управления и контроля работы поливных устройств. Сущность изобретения: способ предусматривает проведение предварительных расчетов, составление графика полива в виде заданных временных циклов включения и выключения установки полива. При этом в каждом цикле ведут запоминание времени начала и окончания полива в течение определенного промежутка времени с последующим переписыванием в переносной блок для регистрации, индикации и обработки с помощью ЭВМ. Последняя по известным алгоритмам выдает рекомендации по изменению графика полива, по оплате труда поливальщика на основании степени соответствия реального и заданного графика проведения циклов полива, а также об изменениях в графике проведения регламентных работ. Этот способ ведут с помощью определенного устройства с электронным переносным регистратором 2, устанавливаемым на поливную установку, запоминающим в процессе полива время полива и простоя установки в соответствии с состоянием датчика 1 технологического процесса полива. После определенного промежутка времени информация из регистратора, снабженного соединителем Ш-1, переносится в программный блок управления и контроля 10, в который на диспетчерском пульте заносится также дата и время перезаписи этой информации. После этого ведут оперативный просмотр данной информации с помощью ЭВМ на диспетчерском пульте, определяют оставшееся время для записи регистратором продолжительности работы и простоя поливной установки. По заданному алгоритму ЭВМ определяют дату и фактический график полива, производят оплату труда поливальщика, назначают дату и вид регламентных работ и др. мероприятия. Для записи информации о времени полива и простоя устройство снабжено блоком памяти 13, установленным в блоке 10, и оперативным блоком памяти 7, установленным в регистраторе 7. Запись в оперативную память 7 ведут с помощью таймера 4, управляемого схемой 3 запрета через сборку 5, инвертор 6 и счетчик 8 циклов полива. Для сопряжения перезаписи информации из регистратора 2 в блок 10 через соединитель последний снабжен первым и вторым триггерами и первым счетчиком 12 циклов полива. Для отображения записанной в память 13 информации на индикаторе 27 служит третий 18 и четвертый 24 триггеры и вторая схема 21 или пятый триггер 14, формирователь 22 импульсов с инвертором 28, и третий 20 и четвертый 26 счетчики. Синхронизация работы блока 10, как в режиме перезаписи информации с регистратора 2, так и в режиме индикации и в режиме обработки с помощью ЭВМ 9, ведут с помощью генератора импульсов 19. 2 с.п. и 1 з.п ф-лы, 2 ил.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ПОЛИВНОЙ УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.