Автоматизированная оросительная система Советский патент 1987 года по МПК A01G25/16 

сева и группа водовыпусков 19 для культур узкорядного сева. Водовыпуски имеют управляющие элементы. Управление работой ОС осуществляет программно-управляющее устройство 44, имеющее блочную структуру. Предусматривается комбинированное энергопитание ОС от источника 39 сжатого воздуха и автономного электрического блока питания на программаторе. На каждом поле установлены датчики 53-56 влажности почвы. По сигналу глубинного

1

Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных культур и может быть использовано в качестве автоматизированной системы управления поверхностного полива.

Цель изобретения - расширение функтдиональных возможностей оросительной системы, повьшение КПД ее работы и качества водораспределения за счет автономного регулирования процесса полива переключением групп водовыпусков и продолжительности их работы.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема автоматизированной оро- сительной системы (глубинные датчики влажности не показаны); на фиг. 2 - то же, схема линий связи продолжительности полива с глубинными датчиками влажности.

Автоматизированная оросительная система содержит участок транспортирующего канал-отстойника , перегораживающее сооружение 2, водозаборно сооружение 3, закрытый трубопровод 4 оросительной системы стабг льного расхода воды, основную задвизкку 5 и магистральный трубопровод 6 закрытой оросительной системы, поливные распределительные трубопроводы 7-14, задвижки 15-17.

Поливные распределительные трубопроводы включают группу водовыпусков 18 для культуры сплошного сева и группу водовыпусков 19 для узкор5щного сева, выполненных в виде гидрантов, выходные отверстия которых имеют различную расходную характеристику, объединенных пневмопроводами 20 и 21,

датчика 52 начала полива программно- управляющее устройство 44 автоматически включает ОС, а по сигналу дат- ика 56 влажн;ости почвы - отключает ОС. При необходимости могут включаться все группы водовыпусков 18 и 19 одновременно на одном поле. Применение водовыпусков с управляющими элементами позволяем согласовать конфигурацию поля и оптимальное направление полива с учетом принятых севооборотов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

с которь1ми соединены соответственно регулирующие 22-25 полива пропашных культур и регулирующие блоки 26-29 полива узкорядного сева, связанные с автоматической системой управления, выполненной в виде пнев- мораспределителей 30-33, связанных посредством воздушных трубок 34,36 и 35,37 с магистральной воздушной трубкой 38 от источника 39 сжатого воздуха и подключенного к слаботочны линиям связи 40-43.

В качестве источника 39 сжатого воздуха может быть использован энергогенератор, например компрессор, связанный магистральной воздушной трубкой 38 с воздушными трубками 34, 36 и 35, 37 и с регулирующими блоками 22-29 полива.

Программно-управляющее устройство 44 содержит блок 45 управления, связанный линией 46 связи с основной- задвижкой 5, регулирующий блок 47, к которому подключены линии связи 40- 43, а также инвертирующий блок 48, промежуточные блоки 49-51, которые связаны слаботочными линиями с напряжением не более 4Л В и мощностью не более 1 Вт с глубинным датчиком 52 начала полива и датчиками 53-56 влажности почвы, установленными соответственно на каждом из полей №1-8.

Автоматизированная оросительная система имеет широкие возможности стыковки программно-управляклцего устройства с управляющей ЭВМ.

Автоматизированная оросительная система работает следующим образом.

Программно-управляющее устройство 44 с блоком 45 управления, в соответствии с информацией от глубинного датчика 52 начала полива, автоматически передает сигнал на открытие основной задвижки 5 через блок 45 управления, линию 46 связи, магистральный напорный трубопровод 6 заполняется водой до задвижки 15, закрытой в момент работы магистрального ю данных групп водовыпусков 18 или 19, трубопровода 6, при этом задвижки 16 связанных пневмоприводами 20 и 21.

и 17 поливных распределительных трубопроводов 7 и 8 открыты.

Учитывая в заданном блоке 45 управления дискретный характер полива определенной культуры севооборотных полей № 1 и 2, например полив по полосам, расход воды по водовыпускам 18 задается в размерности длительности

20

шага программатора, определяющим продолжительность поочередной работы поливных водовыпусков и, соответственно, от регулирующего блока 47 по

15

В дальнейшем работа последующих распределительных поливных трубопроводов с групповыми водовыпусками

25 происходит аналогично. Исключение составляет последний глубинный датчик 56 влажности почвы, который передает на промежуточный блок 51 и : блок 45 управления команду прекращеслаботочной линии 40 связи, сигнал телеуправления напряжением не более 40 В и мощностью не более 1 Вт поступает на автоматическую систему пнев- мораспределителя 30, связанного с регулирующим блоком 22 с воздушной трубкой 34, с магистральной воздушнойзо ния работы, что соответствует коман- трубкой 38, соединенной с источником де Основная задвижка закрыта, т.е. сжатого 39 воздуха, воздействуя на переключение и включение пневмопривода 20 для подачи воды по полосам на группу (или одиночно) водовьтусков , воды в трубопровод 4, тогда предусма- 18, тогда ка1с другая группа водовы- тривается дополнительно линия связи пусков 19 (по бороздам) в этот момент задания закрыта, так как сжатый воздух от источника 39 сжатого врздуха заполнил пневмопривод 21 через регулирующий блок 26. Так как полив орошаемых полей № 1 и 2 продолжается до получения информации от глубинного датчика 53 влажности почвы, то сигнал передается по слаботочной ли- 5 источником 39 сжатого воздуха, вы- нии на инвертирующий блок 48 одновре- рабатывающим постоянно сжатый воздух, менно на открытие задвижки 15 следующего массива севооборотных полей № 3 и 4 и закрытие задвижек 16 и 17 (возможен вариант не перекрывать), поливные трубопроводы 7 и 8, так как регулирующие блоки 22 и 26 в этот период по пневмопроводам 20 и 21 закрывают все водовыпуски 18 и 19 через управляющие элементы самих водовыпус- з ков и вода не поступает на поля № 1 и 2, а распределительные трубопроводы 9 и 10 последующих полей № 3 и 4, пневмораспределитель 31 в соответзадвижка 5 трубопровода 4 закрыта (возможна ситуация, когда водозаборное сооружение 3 отключает подачу

с телеуправлением).

После окончания полива поступает одновременно команда с блока 45 40 управления на регулирующий блок 47 об отключении автоматических регулирующих блоков 22-29, которые связаны с пневмораспределителями 30-33, с магистральной воздушной трубкой 38,

что обеспечивает надежность в любой заданный момент работы системы в целом, т.е. всех рабочих узлов полива.

50 При этом вся работа оросительной системы в автоматическом режиме (без участия человека) дополнительно обеспечивает повышенную устойчивость к нестационарному доступу.

Кроме того, это означает, что источник 39 сжатого воздуха автоматически готов к работе в любое время в соответствии с информацией о фазовом развитии культур, состоянии политых

ствии с программой полива культуры на данных севооборотных полях, начинают работу в автоматическом режиме, так как в этот момент поступила команда с регулирующего блока 47 по слаботочной линии 41 связи на соответствующую автоматическую систему пневмораспределител5 31 и затем проводится аналогичная операция полива

Если исходя из площади поля, принятого расхода поливной нормы и других условий, необходимая продолжительность полива каждого участка должна удлиниться, то это время задается в программно-управляющее устройство 44, которое может быть, связано с ЭВМ всей системы и принятая продолжительность по обработке задания будет выполнена.

В дальнейшем работа последующих распределительных поливных трубопроводов с групповыми водовыпусками

происходит аналогично. Исключение составляет последний глубинный датчик 56 влажности почвы, который передает на промежуточный блок 51 и : блок 45 управления команду прекращения работы, что соответствует коман- е Основная задвижка закрыта, т.е. воды в трубопровод 4, тогда предусма- тривается дополнительно линия связи источником 39 сжатого воздуха, вы- рабатывающим постоянно сжатый воздух,

ния работы, что соответствует коман- де Основная задвижка закрыта, т.е. воды в трубопровод 4, тогда предусма- тривается дополнительно линия связи источником 39 сжатого воздуха, вы- рабатывающим постоянно сжатый воздух,

задвижка 5 трубопровода 4 закрыта (возможна ситуация, когда водозаборное сооружение 3 отключает подачу

ния работы, что соответствует коман- е Основная задвижка закрыта, т.е. воды в трубопровод 4, тогда предусма- тривается дополнительно линия связи источником 39 сжатого воздуха, вы- рабатывающим постоянно сжатый воздух,

с телеуправлением).

После окончания полива поступает одновременно команда с блока 45 управления на регулирующий блок 47 об отключении автоматических регулирующих блоков 22-29, которые связаны с пневмораспределителями 30-33, с магистральной воздушной трубкой 38,

ния работы, что соответствует коман- де Основная задвижка закрыта, т.е. воды в трубопровод 4, тогда предусма- тривается дополнительно линия связи источником 39 сжатого воздуха, вы- рабатывающим постоянно сжатый воздух,

что обеспечивает надежность в любой заданный момент работы системы в целом, т.е. всех рабочих узлов полива.

зо ния работы, что соответствует коман- де Основная задвижка закрыта, т.е. , воды в трубопровод 4, тогда предусма- тривается дополнительно линия связи 5 источником 39 сжатого воздуха, вы- рабатывающим постоянно сжатый воздух, з

50 При этом вся работа оросительной системы в автоматическом режиме (без участия человека) дополнительно обеспечивает повышенную устойчивость к нестационарному доступу.

Кроме того, это означает, что источник 39 сжатого воздуха автоматически готов к работе в любое время в соответствии с информацией о фазовом развитии культур, состоянии политых

площадей по культуре сплошного сева (по полосам), или узкорядного сева, (по бороздам), компенсируя утечку воды (т.е. отсутствует в системе) из сети и поддерживая в ней необходимое давление.

Далее команды на включение системы поступают только от блока 45 управления программного упраБЛ5шщего устройства 41 в зависимости от водо- потребления, т.е. от числа работающих групп водовыпусков на поле. Следует отметить, что отключение всех поливных распределительных трубопро- одов и последующее их включение в pia6oTy, обеспечивает дежурный сигнал, который предназначен для непрерывной поддержки заданной влажности полива глубинного датчика 52 т.е. возникает кратковременный звуковой сигнал или непрерывный световой сигнал сигнализатора на блоке 45 управления, означающий команду, например, для оператора, что включается в работу вся система Открыть основную задвижку. Выполнение этой команде приводит к снижению водопот- ребления из сети и сброса и обеспечивает дальнейшее нормальное функционирование всей большой площади закрытой оросительной системы.

Следует отметить, что две группы водовыпусков на каждом поливном распределительном трубопроводе управляются по пневмосети от программно- управляющего устройства. При этом одна группа гидрантов с регулируемой расходной характеристикой до 1,5 л/с каждого устанавливается на головной части каждой борозды кроме борозд, образующих границы при посеве культу узкорядного сева. На головной части этих борозд устанавливаются водовы- пуски с повышенной расходной характеристикой 2,5-3,0 л/с. Эти водовы- пуски предназначены для образования поливных полос, поэтоьгу они включаются в работу при посевах культур узкорядного сева, а при посевах пропашных и других культур, поливаемых по бороздам, включают в работу гидранты с пониженной расходной характеристикой При необходимости, например, для полива культур по полосам или по засеваемым бороздам могут включаться обе группы гидрантов одновременно.

Повышение КПД и качества полива достигается введением в систему программно-управляющего устройства, которое обеспечивает на севообороте наиболее прогрессивнь(й способ полива, прерывисто-импульсизто водоотдачу в

поливные борозды или полосы. При этом введение комбинированного энергопитания на основе применения автономного электрического блока питания на программаторе и воздушного энергогенератора для исполнительных механизмов в сети управления водораспределителями, позволяет создать энергосберегающую систему управления внутрихозяйственным водораспределением и на этой основе получить гибкую, легкоперест раиваемую автоматизи-. рованную оросительную систему для поверхностного способа полива по полосам или бороздам,

Кроме того5 прш- енение управля- водовыпусков дает возможность

упростить проектирование и строительI

ство поливных трубопроводов 5 не

предъявлять дополнительных требоваНИИ к технике трубопроводов, не ломает существующие конфигурации полей севооборота и схему расположения поливных трубопроводов, что дополнр-ггельно позволяет сохранить

согласно конфигурации полей и с учетом выбора наивыгоднейшего направле- ни;5 полива принятые севообороты.

Использование датчиков влажности в качестве .рндикатора . окончания

полива позволяет создать автоматизированную оросительную систему с обратной связью что позволяет осуществлять полив практически без поте-, ри оросительной воды на сброс и довести КПД полива до 1, При этом поле не опутывается проводами обратной

связи, а индикаторы обратной связи устанавливаются только,на концевом участке поля (по направлению полива),

45 поливаемом от после р.его яруса поливных трубопроводо -В .- . -

Подобная комбинированная по энергопитанию система управления несколькими группами распределительных уст5Q ройств, параллельно соединенных пнев- мотрубками через автоматические, управляемыми от программно-управляющего устройства по линиям связи, позволяет путем парашлельного, последова55 тельного или одиночного переключения по обслуживанию массива орошения в течение всего вегетационного периода устанавливать более высокую культуру обслуживания системы в целом, позволяющую подать расход, соответствующий числу групп оновременно работающих водорыпусков. При этом обеспечивается надежная связь управления работой, создаются условия ремонта отдельных участков линии связи и снижается потребность в пневмоприводах и их ремонте.

Применение предлагаемого изобрете-fO автономного регулирования процесса

ния позволит более полно использоват запас емкости магистрального канала, расход воды через закрытый напорный трубопровод будет постоянным в широком диапазоне колебания уровня в магистральном канале, так.как в оросительной системе используется весь расход воды при отсутствии на сброс. Систама с меньшими затратами .технических средств и с высокой точностью может осуществлять быстродействие и обеспечивать стабильность переключением группы водовыпусков на соответствующую расходную характеристику, которая в процессе работы системы изменяется в зависимости от культуры севооборотного массива в течение всего периода использования земли, что в конечном счете позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур. При этом в работе систе I ..

мы на горных и предгорных орошаемых

землях к поливным трубопроводам не предъявляются дополнительные требования оптимального расположения и их момента с безуклонной прокладкой.

Формула изобретения

1 .Автоматизированная оросительная система, включающая водозаборное сооружение, магистральный трубопровод, поливные трубопроводы с водовы- пусками разделенные запорными электрорелейными клапанами на секций одновременного полива, блок управления грунтовой работой водовыпусков, за- датчики полива, источник давления и линии связи, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей оросительной системы, повьпиения КПД ее работы и качества водораспределения за счет

полива переключением групп водовыпусков и продолжительности .- работы, в оросительную систему введены распределительные устройства, программно-управляющее устройство, датчики влажности почвы и комбинированная по принципу питания система управления на основе применения автономного электрического блока питания

на программаторе и воздушного энергогенератора, обьединяющая несколько групп распределительных устройств с одинаковой пропускной способностью в поливные борозды или полосы, параллельно соединенных между собой и подключенных пневмотрубками через регулирующие блоки и электроуправля- емые пневмораспределители к энерго- генератору, при этом программно-управляющее устройство подключено слаботочными линиями связи к электро- управляемым пневмораспределителям, к датчикам влажности почвы и к запорным органам, установленным на поливньгх трубопроводах.

2. Система по п. 1, отличащаяся тем, что, с целью повы-, шения равномерности распределения воды по длине поливных трубопроводов

согласно технологии полива, водовы- пуски объединены в отдельные группы для полива по полосам или бороздам всех культур севооборота сплошного или узкорядного сева.

Редактор Ю. Середа

Составитель Л. Пантелеева

Техред Л.Сердюкова Корректор А. Зимокосов

Заказ 954/2

Тираж 630

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. 1

Подписное

Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных культур. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей оросительной системы (ОС), повьшение КПД ее раббты и качества водораспределения. В ОС предусматривается автономное регулирование процессами полива. Водовыпуски объединены в группы одновременного полива. В ОС выполнены группа водо- выпусков 18 для культур сплошного (Л