Автоматизированная рисовая оросительная система Российский патент 2023 года по МПК A01G25/16 A01G22/22 E02B13/00 

Описание патента на изобретение RU2797366C1

Изобретение относится к ирригационным системам и может быть использовано для эффективного автоматизированного управления водораспределением на рисовых оросительных системах.

Известно изобретение Способ и система управления дифференциальным поливом сельскохозяйственных культур (RU 2744069 С1, опубликовано: 02.03.2021 Бюл. №7), решающее задачи по дистанционному контролю и управлению подачей воды с учетом поливных норм для выращиваемых сельскохозяйственных (с/х) культур при применении различных видов оросительных систем, с применением сетей Wi-Fi или GSM для передачи данных, и передачей данных с датчиков на центральный блок посредством беспроводной технологии.

Недостаток - ориентация на ОС нерисовых севооборотов и управление оросительной техникой, которая не характерна для орошения риса на РОС (несоответствие алгоритмов функционирования (управления) и структуры контрольно-измерительной аппаратуры, исполнительных механизмов и регулирующих органов), т.е. неприемлемость системы управления условиям эксплуатации.

Наиболее близкими по технической сущности является (авторское свидетельство SU 1434388 А1, кл. G02B 13/00, опубликовано: 30.10.1988 Бюл. №40 - прототип), автоматизированная рисовая оросительная система, включающая сеть оросительных каналов с регуляторами водоподачи, картовыми оросителями, рисовыми чеками, контролируемый пункт, регуляторами, датчиками уровня, регуляторы водоподачи из картовых оросителей в рисовые чеки, линии связи подключения регуляторов к системе управления.

Для увеличения точности, надежности и быстродействия регулирования в систему введены последовательно соединенные датчики уровня, сравнивающие элементы, многомерные широтно-импульсные регуляторы и блок управления регуляторами водовыпусков.

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет сложную схему взаимосвязей между диспетчерским пунктом, широтно-импульсным регулятором, сравнивающими элементами чековых и канальных датчиков уровня и сложную систему подзарядки химических источников электроэнергии, функционирующую за счет разности потенциалов между корнеобитаемым слоем почвы и поверхностным слоем воды в чеке.

Техническим результатом является повышение эффективности водораспределения на рисовых оросительных системах и точности регулирования уровня воды в каналах и чеках рисовых оросительных систем.

Технический результат достигается тем, что автоматизированная рисовая оросительная система, включающая сеть оросительных каналов с регуляторами водоподачи, картовыми оросителями, водовыпусками, рисовыми чеками, контролируемым пунктом, регуляторами, датчиками уровня, регуляторы водоподачи из картовых оросителей в рисовые чеки, линии связи подключения регуляторов к системе управления, согласно изобретению имеет распределитель севооборотного участка, снабженный бесконтактными датчиками уровня, расположенными в головной части и по длине распределителя севооборотного участка у водовыпусков в оросительные каналы, головным регулятором распределительного канала со встроенным управляющим микроконтроллером, оросительные каналы, снабженные головными регуляторами прямого действия, выполненными в виде подвижных кольцевых водосливов, обеспечивающих постоянную разность уровней оросительного канала и распределителя севооборотного участка, а водовыпуски в рисовые чеки оснащены чековыми регуляторами уровня непрямого действия, при этом для управления головным регулятором распределителя севооборотного участка использована беспроводная линия связи для передачи данных в систему управления, состоящую из сообщенных между собой бесконтактных датчиков уровня, управляющего микроконтроллера, облачного хранилища данных и контрольного пункта удаленного операторского управления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена конструкция автоматизированной рисовой оросительной системы, на фигуре 2 показана схема головного регулятора распределительного канала, на фигуре 3 поясняется принцип работы головных регуляторов оросительных каналов.

Автоматизированная рисовая оросительная система содержит сеть оросительных каналов, состоящую из распределителя старшего порядка 1, по которому вода поступает на севооборотный участок - модуль рисовой оросительной системы Кубанская (возможна адаптация схемы к рисовой оросительной системе, соответствующей конструкции карт Краснодарского типа), распределителя севооборотного участка 2, оросительных каналов севооборотного участка 3 и рисовые чеки 4. Для точного поддержания уровня в распределителе севооборотного участка 2 на требуемой отметке на водовыпуске в распределителе севооборотного участка установлен головной регулятор распределительного канала 5 (фигура 2), который имеет линию беспроводной связи с бесконтактными датчиками уровня 6 в распределителе севооборотного участка 2. По сигналам датчиков уровня 6, расположенных в головной части и по длине распределителя севооборотного участка у водовыпусков в оросительные каналы, регулятор 5 пополняет канал 2 водой, поддерживая уровень воды на заданной (const) отметке, устанавливаемой специалистами службы эксплуатации рисовой системы.

Головной регулятор распределительного канала 5 является электропневматическим регулятором непрямого действия, содержащий водовыпускную трубу 7 (фигура 2), выполненную виде изогнутой под углом 90° металлической трубы, закрепленный на глубинном плоском скользящем затворе 8. Водовыпускная труба 7 содержит в верхней части затвор в виде кольцевого водослива, выполненного в виде подвижного оголовка 9 (выполненного из пеноматериала в жестком корпусе), соединенного эластичной сильфонной трубой 10 и направляющей трубой 11 с управляющей камерой 12. Управляющая камера 12 является жестким металлическими коробом цилиндрический формы, в нижней части которого выполнена прорезь круглой формы для входа направляющей трубы 11. Управляющая камера 12 жестко присоединена к трубе водовыпуска 7. Внутри управляющей камеры 12 к направляющей трубе 11 с жестко прикреплена площадка 13. Над площадкой 13 размещена воздухонаполняемая эластичная емкость 14, соединенная воздуховодом 15 с компрессором 16. Регулятор распределительного канала 5 оборудован управляющим микроконтроллером 17, управляющий запуском компрессора 16. Датчики уровня 6 оборудованы микроконтроллерами 18. Компрессор 16, микроконтроллеры 17, 18 оборудованы автономными источниками питания (аккумуляторы+солнечные батареи). Линия связи для передачи управляющего потока данных между микроконтроллерами является беспроводной, организована по принципу IoT-технологии (internet of things). Микроконтроллеры 18 датчиков уровня 6 транслируют данные значения уровня в распределительном канале 2 напрямую на микроконтроллер 17 регулятора 5 и в облачное хранилище данных 19 (фигура 1), связанное с контрольным пунктом удаленного операторского управления 20, обладающего функциям эксплуатационной настройки системы и аварийного управления.

На водовыпусках в оросительные каналы 3 установлены головные регуляторы прямого действия оросительных каналов 21, закрепляемые на трубе водовыпусков 22 (фигура 3), состоящие из вставки 23, кольцевого водослива 24, устанавливаемого на поплавке 25, соединенном с вставкой 23 гофрированной трубой 26. Гофрированная труба 26 имеет возможность растяжения-сжатия, поэтому, при снижении уровня в оросительных каналах поплавок 25 опускается и за счет перелива через верхнюю грань кольцевого водослива 24 уровень воды в оросительных каналах 3 пополняется и восстанавливается до требуемой отметки, при этом сохраняется постоянное значения перепада уровней Z с распределителем севооборотного участка 2.

На водовыпусках в чеки устанавливаются чековые регуляторы непрямого действия уровня 27, обеспечивающие высокую точность поддержания уровня в чеках 4 (с отклонением от заданной отметки не более ±2 см, оптимальное значение отклонения уровня от заданной отметки составляет ±1 см).

Автоматизированная рисовая оросительная система работает следующим образом.

Верхним регулируемым звеном автоматизированной оросительной системы является распределитель севооборотного участка 2. Заданное положение уровня воды в нем (УНБ заданный, фигура 2) контролируется установленными в канале бесконтактными датчиками уровня 6. Датчиков уровня 6 в распределителе севооборотного участка 2 может быть размещено 4 и более штук (в головной части и по длине распределителя севооборотного участка у водовыпусков в оросительные каналы), они настраиваются на единую отметку заданного к поддержанию уровня. Датчики уровня 6 измеряют, а совмещенные с ними микроконтроллеры 18 передают сигнал о положении уровня в распределителе 2 на микроконтроллер 17 головного регулятора распределительного канала 5. Показания о плоскости уровня усредняются и при понижении уровня относительно заданного более чем на два сантиметра микроконтроллер 17 включает компрессор 16, который по воздуховоду 15 нагнетает воздух в воздухонаполняемую эластичную емкость 14. За счет увеличения емкости 14 опускаются вниз площадка 13, направляющая труба 11 и соединенный с ней оголовок 9 кольцевого водослива. В результате вода из канала 1, попадая в отверстие оголовка 9 затопленного кольцевого водослива движется через водовыпускную трубу 7 в нижний бьеф и наполняет распределитель севооборотного участка 2. При достижении уровнем в процессе наполнения в распределителе севооборотного участка 2 заданной отметки (УНБ заданный) датчики уровня 6 фиксируют достижение, а микроконтроллеры 18 передают сигнал о достаточном наполнении на микроконтроллер 17. При достаточном наполнении распределителя севооборотного участка 2 микроконтроллер 17 обеспечивает остановку компрессора 16 и сброс воздуха из емкости 14 в атмосферу, при этом подвижный оголовок 9 кольцевого водослива всплывает выше УВБ в распределителе старшего порядка 1 и вода перестает поступать в распределитель севооборотного участка 2. По мере разбора воды из распределителя севооборотного участка 2 при последующем понижении УНБ циклы наполнения из распределителя старшего порядка 1 через регулятор распределительного канала 5 повторяются, таким образом, в распределителе севооборотного участка 22 поддерживается постоянный уровень.

Средним регулируемым звеном автоматизированной рисовой оросительной системы являются оросительные каналы 3 с установленными головными регуляторами прямого действия в оросительных каналах 21 (по принципу действия - это гидравлические регуляторы с подвижным кольцевым водосливом), закрепляемыми на трубе водовыпусков 22 (фигура 3). Высота кольцевого водослива 24, размещаемого на поплавках 25 регуляторов 21 побирается для каждого оросительного канала 3 таким образом, чтобы при наполнении канала 3 до отметки УНБ заданный переток воды через верхнюю грань водослива 24 прекращался и между уровнями распределителя севооборотного участка 2 и каналом 3 поддерживался установленный перепад Z. В ходе полива риса поплавок 25 следует за уровнем воды в оросительном канале 3 и при понижении уровня за счет разбора в рисовые чеки 4 вместе с поплавком понижается верхняя грань кольцевого водослива 24, что приводит к переливу воды через нее из распределителя севооборотного участка 2 в канал 3 и автоматическому поддержанию уровня в канале 3 на отметке, которая соответствует отметке УНБ заданный.

Нижним регулируемым звеном автоматизированной рисовой оросительной системы являются водовыпуски в рисовые чеки 4, оборудованные регуляторами непрямого действия уровня 27 (по принципу действия - это гидравлические регуляторы). Регуляторы уровня 27 поддерживают положение уровня воды в чеках с высокой точностью с оптимальным значением отклонения уровня от заданной отметки, составляющим ±1 см.

Похожие патенты RU2797366C1

название год авторы номер документа
Рисовая оросительная система 1980
  • Гурин Павел Алексеевич
SU1113025A1
Рисовая осушительно-увлажнительная система 2023
  • Приходько Игорь Александрович
  • Бандурин Михаил Александрович
  • Александров Даниил Александрович
RU2813775C1
Способ подпочвенного орошения риса 2023
  • Приходько Игорь Александрович
  • Бандурин Михаил Александрович
  • Евтеева Ирина Дмитриевна
RU2813772C1
Способ внутрипочвенного орошения риса 2023
  • Приходько Игорь Александрович
  • Бандурин Михаил Александрович
  • Романова Анна Сергеевна
RU2813769C1
Рисовая оросительная система 2023
  • Приходько Игорь Александрович
  • Бандурин Михаил Александрович
  • Хаджиди Александр Пантелеевич
  • Анненко Ангелина Дмитриевна
RU2814818C1
Способ орошения риса 2023
  • Приходько Игорь Александрович
  • Бандурин Михаил Александрович
  • Вербицкий Артем Юрьевич
RU2816171C1
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РИСА 2006
  • Островский Вячеслав Тимофеевич
  • Островский Николай Вячеславович
  • Семерджян Акоп Карписович
  • Шишкин Александр Сергеевич
  • Варнаков Антон Вячеславович
  • Третьяков Антон Сергеевич
RU2310319C1
Автоматизированная рисовая оросительная система 1986
  • Рауль Ривас Перес
  • Пичугин Евгений Дмитриевич
  • Као Тиен Гуинь
SU1434388A1
Экологически устойчивая рисовая осушительно-увлажнительная система 2023
  • Приходько Игорь Александрович
  • Колесникова Ирина Петровна
  • Бандурин Михаил Александрович
  • Петров Даниил Павлович
RU2818130C1
Способ водораспределения на рисовой оросительной системе 1984
  • Усольцева Ираида Михайловна
  • Балябин Владимир Федорович
  • Редькин Михаил Михайлович
SU1242059A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 797 366 C1

Реферат патента 2023 года Автоматизированная рисовая оросительная система

Изобретение относится к области оросительных систем. Система включает сеть оросительных каналов с регуляторами водоподачи, картовыми оросителями, водовыпусками, рисовыми чеками, контролируемым пунктом, регуляторами, датчиками уровня, регуляторы водоподачи из картовых оросителей в рисовые чеки, линии связи подключения регуляторов к системе управления. Система имеет распределитель севооборотного участка, снабженный бесконтактными датчиками уровня, расположенными в головной части и по длине распределителя севооборотного участка у водовыпусков в оросительные каналы, головным регулятором распределительного канала со встроенным управляющим микроконтроллером, оросительные каналы, снабженные головными регуляторами прямого действия, выполненными в виде подвижных кольцевых водосливов, обеспечивающих постоянную разность уровней оросительного канала и распределителя севооборотного участка. Водовыпуски в рисовые чеки оснащены чековыми регуляторами уровня непрямого действия. Для управления головным регулятором распределителя севооборотного участка использована беспроводная линия связи для передачи данных в систему управления, состоящую из сообщенных между собой бесконтактных датчиков уровня, управляющего микроконтроллера, облачного хранилища данных и контрольного пункта удаленного операторского управления. Обеспечивается повышение эффективности водораспределения на рисовых оросительных системах и точности регулирования уровня воды в каналах и чеках рисовых оросительных систем. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 797 366 C1

Автоматизированная рисовая оросительная система, включающая сеть оросительных каналов с регуляторами водоподачи, картовыми оросителями, водовыпусками, рисовыми чеками, контролируемым пунктом, регуляторами, датчиками уровня, регуляторы водоподачи из картовых оросителей в рисовые чеки, линии связи подключения регуляторов к системе управления, отличающаяся тем, что имеет распределитель севооборотного участка, снабженный бесконтактными датчиками уровня, расположенными в головной части и по длине распределителя севооборотного участка у водовыпусков в оросительные каналы, головным регулятором распределительного канала со встроенным управляющим микроконтроллером, оросительные каналы, снабженные головными регуляторами прямого действия, выполненными в виде подвижных кольцевых водосливов, обеспечивающих постоянную разность уровней оросительного канала и распределителя севооборотного участка, а водовыпуски в рисовые чеки оснащены чековыми регуляторами уровня непрямого действия, при этом для управления головным регулятором распределителя севооборотного участка использована беспроводная линия связи для передачи данных в систему управления, состоящую из сообщенных между собой бесконтактных датчиков уровня, управляющего микроконтроллера, облачного хранилища данных и контрольного пункта удаленного операторского управления.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2797366C1

Автоматизированная рисовая оросительная система 1986
  • Рауль Ривас Перес
  • Пичугин Евгений Дмитриевич
  • Као Тиен Гуинь
SU1434388A1
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ РИСОВАЯ ОРОСИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА 1972
  • Изобретени М.Мороз
SU432886A1
Машина для формочки и посадки теста на выдвижные поды хлебопекарных печей с мундштуком для выпускания теста в виде полосы 1929
  • Голубев Н.К.
SU22632A1
ТРАНСФОРМАТОР 2006
  • Казаков Владимир Викторович
  • Немцев Геннадий Александрович
RU2320045C1

RU 2 797 366 C1

Авторы

Островский Николай Вячеславович

Островский Вячеслав Тимофеевич

Дегтярева Елена Владимировна

Островский Вячеслав Вячеславович

Наумов Егор Андреевич

Щербак Дмитрий Анатольевич

Носуля Иван Сергеевич

Кудым Влад Дмитриевич

Кесафоти Христофор Евстафьевич

Даты

2023-06-05Публикация

2022-09-12Подача