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

повторно используемой воды. Система включает распределительный канал 4 со стабилизаторами уровня 5, оросители 6 с дождевальными машинами 8, снабженными датчиками 23 положения, а также водосброс 9 и насосную установку 11 в резервном бассейне 10 в конце распределительного канала 4. Система содержит, кроме того, сигнализаторы 17 работы дождевальных машин, подключенные к дешифратору 21 и сумматору 18, связанным со счетно- логическим устройствам 22 и далее через блок задержки 19 - с регулятором 2 водоподачи в распределительный канал 4. Управление насосной установкой осуществляется блоком управления 12, к которому подключены сигнализаторы 16 работы последних, ороси- телей. Информация об изменении режим pa6oTbf дождевальной машины 8 (вклю- чении-вьжлючении) в оросителе 6 и о ее удаленности от входа в этот ороситель передается на дешифратор 21, сумматор 18 и счетно-логическое уст1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при автоматизации технологических процессов водораспределения и полива сельскохозяйственных культур из от- крытых оросителей, в частности, широкозахватными дождевальными машинами с забором воды в движении, например Кубань.

Целью изобретения является эконо- мия поливной воды и электроэнергии путем сокращения объемов повторно используемой воды.

На фиг. 1 приведена схема автоматизированной оросительной системы; на фиг. 2 - схема передачи информации пр направляющему тросу от сигнализаторов работы машины; на фиг. 3 - схема выполнения датчика положения машины; на фиг. 4 - структурная схема бло ка управления неполной установки; на фиг. 5 - структурная схема счетно-логического устройства.

Автоматизированная оросительная система содержит источник 1 орошения,

ройство 22 с помощью сигнализаторов работы машины 17, установленных на них, и датчиков 23 положения машины, что позволяет произвести кооректиров- ку подачи воды в систе му сразу же после этого события, без запаздываний. В целях уменьшения непроизводительных сбросов воды через стабилизаторы, уровня 5 в случаях, когда время добегания возмущающего воздействия от створа машины 8 до входа в ороситель t д больше времени добегания от источника орошения 1 до входа в этот же ороситель , увеличение подачи воды в систему регулятором водоподачи 2 производится не мгновенно, а через время задержки ,,o-t,,o, обеспечиваемое устройством задержки 19. Вычисление значения Т, и управление устройством задержки 19 производится с помощью счетно-логического устройства 22 на основе информации, полученной от сигнализаторов 17 работы машин и датчиков 23 положения машин. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

регулятор 2 водоподачи, вход которого соединен с логическим блоком 3, распределительный канал. 4 со стабилизаторами 5 уровня воды по длине канала в местах отвода в промежуточные 6 и последний 7 оросители с дождевгшьны- ми машинами (ДМ) 8, водосброс 9, резервный бассейн 10, насосную установку 11, соединенную с блоком 12 управления, датчики верхнего 13 и нижнего 14 уровней в бассейне 10 (может быть установлен один датчик с двумя троса порогами срабатывания - верхним и нижним) и датчик 15 расхода воды в водосбросе, соединенные через блок 12 управления алогическим блоком 3. В систему, включены сигнализаторы 16, сигнализаторы 17 работы машинь, связанные с сумматором. Система также содержит устройство 19 задержки с задатчиками 20 регулятора 2 водоподачи, дешифратором 21, подключенным своими входами параллельно входам сумматора 18. Система Содержит также счетно-логическое устройство

22, входы которого связаны с датчиками 23 положения машины, и сумматоры 18, а выход - с устройством 19 задержки, причем сигнализаторы 16. соединены с сумматором 18 и дешифрато- ром 21 через блок 12 управления.

Регулятор 2 водоподачи выполнен в виде стабилизатора расхода и состоит из затвора 24, привода 25, устройства 26 сравнения и датчики 27 расхода. В качестве регулятора Z водоподачи может быть использован любой из известных регуляторов расхода с дистанционно изменяющейся установкой задатчика 20. Стабилизаторы 5 уровня могут быть вьшолнены в виде водосливной стенки или в виде электро- и.гидрорегуляторов уровня верхнего бьефа.

Для передачи информации от сигнализаторов 17 работы машины и датчи- ков 23 положения машины в качестве линии связи используют направляющий трос 28 системы стабилизации машины, изолированный от земли с помощью изоляторов 29 и соединенный с линией связи всей системы. Для обеспечения возможности передачи информации по направляющему тросу 28 стабилизации машины сигнализаторы 17 работы машины соединены через преобразователь 30 и шифратор 31 номера машины с направляющим тросом 28 пантографом 32. В качестве датчика положения машины использованы датчики в виде многооборотного резистора 33, движок 34 которого вращается с помощью тросика 35, натянутого от машины 8.

Блок 12 управления (фиг. А) содержит задатчики минимального 36 и максимального 37 уровней воды в бассей- не, компараторы минимального 38 и максимального 39 уровней воды в бассейне, триггерное устройство 40, устройство 41 сопряжения с блоком 3 логики, схему совпадения ИЛИ 42 и блок 43 управления насосной установкой. Блок 12 управл ения обеспечивает управление насосной установкой 11 (включение-отключение), передачу информации о наличии необходимых запасов воды в бассейне 10 сумматору 18 и дешифратору 21; передачу информации о наличии непроизводительных сбросов воды на водосбросе 9 логическому блоку 3.

Счетно-логическое устройство 22 (фиг. 5) может быть выполнено в виде стандартного микроконтроллера и включает интерфейсный блок 44 ввода-вывода, процессор 45, оперативное запоминающее устройство 46 и постоянное запоминающее устройство 47.

Интерфейсный блок 44 ввода-вывода обеспечивает аппаратное и программное согласование внешних устройств с процессором 45. Процессор 45 обеспечивает выполнение счетно-логических операций и операций по организации ввода-вывода информации. Алгоритм-работы процессора 45 записан в постоянном запоминающем устройстве 47, а для хранения текущей информации служит оперативное запоминающее устройство 46.

Счетно-логическое устройство 22 обеспечивает определение номера машины, изменившей режим работы (удаленность оросителя); определение характера переключения; расчет удаленности дождевальной машины от входа в ороситель; определение необходимости задержки изменения установки регулятора; расчет времени задержки; управление устройством 19 задержки.

Система работает следующим образом.

Сигнализаторы 17 работы машины подают сигнал об изменении (начале или прекращении) водопотребления в оросителе 6 на сумматор 18 немедленно после этого изменения, а не через время добегания возмущения от створа машины 8 до входа в ороситель t. по оросительному каналу 6, которое по мере удаления машины 8 от распределительного канала 4 может достигать знчительных величин. Одновременно этот же сигнал подается на дешифратор 21, с помощью которого определяется номер машины, изменившей.свой режим работы.

На выходе сумматора 18 формируетс сигнал, пропорциональный изменению потребления воды системой, однако на вход датчика 20 он поступает не сразу, а после его анализа счетно- логическим-устройством 22, управляющим устройством 19 задержки.

Необходимость задержки подачи сигнала с сумматора 18 на задатчик 20 вызвана тем, что при условии увеличения водоподачи в систему, и в случае когда время добегания от источника орошения до входа ороситель, на котором произошло включение машины , меньше времени добегания от створа машины до входа в ороситель top , наблюдаются сбросы воды через

513

стабилизатор 5 уровня, так как возмущающее воздействие к этому времени еще не дошло от створа машины до входа в ороситель. Очевидно, что для обеспечения минимальных сбросов воды при условии максимального быстродействия системы должно выполняться условие одновременного добегания возмущающих воздействий от источника 1 орошения и створа машины 8 до входа в ороситель 6.

Условие одновременного добегания возмущающих воздействий от источника 1 и створа ДМ до входа в ороситель 6 достигается следующим образом Счетно-логическое устройство 22 на основе информации от датчика 23 положения, изменившей режим работы ДМ, рассчитывает время, в течение которо

го возмущакмдее воздействие доходит от створа этой ДМ до входа в ороситель. Далее на основе информации от дешифратора оно определяет номер этой ДМ (т.е. фактически номер оросителя, а следовательно, его удаленность от источника 1 орошениями рассчитывает время, которое необходимо для добегания измененного расхода от источника 1 орошения до входа в ороситель. В тех случаях, когда это время меньше, чем время добегания возмущающего воздействия от ДМ до входа в ороситель, производится задержка изменения расхода, равная разнице этих времен. Очевидно, что в тех случаях, когда оно больше, необходимо производить управление изменения подачи расхода из источника 1 орошения. В этих случаях изменение расхода производится просто без задержки. Задержка аннулируется в тех случаях, когда происходит отключение машины, так как она в этом случае не имеет смысла. Однако даже в этих случаях система остается эффективной за счет того, что сигнализаторы работы ДМ установлены не Д1а входах в оросители, а на самих ДМ, так как реакция системы на изменение водопотребления в ней в этом случае вьппе на величину времени добегания возмущения от створа ДМ до входа в ороситель.

Работоспособность оросителей 7 в течение того небольшого времени, которое необходимо для подачи воды из бассейна 10 на их входы, может быть обеспечено за счет полного использования объемов воды, накопленных в оро :ите. 1ьном канале 4 перед этими нижеле

жащими оросителями, поскольку они не влияют на работоспособность нижележащих бьефов (которых попросту нет). Таким образом, поскольку время добегания от створа машины 8 до входа в ороситель 6 является функцией ее удаленности от него, а время добегания от источника 1 орошения до входа в ороситель 6 t, - функцией удаленности

данного оросителя от источника орошения (номера машины), то счетно-логическое устройство 22, получив от дешифратора 21 информацию о номере включившейся машины 8 (номере оросителя),

а от датчиков 23 положения машины - о ее удаленности от входа в ороситель, вычисляет задержку 1, необходимую для обеспечения условия одновременного добегания возмущающих воздействий от источника 1 и створа машины 8 до входа в ороситель

T,t,.

По истечении времени задержки Т, счетно-логическое устройство 22 разрешает прохсякдение сигнала с сумматора 18 через устройство 19 задержки на вход задатчика 20, в результате чего регулятор 2 водоподачи перестраивает- ся на подачу нужного системе количества воды. Время регулирования Т. при этом определяется временем добегания возмущающего воздействия от створа машины до входа в ороситель. Для осуществления этих операций счетно-логическое устройство 22 осуществляет следующие действия.

Про цессор 45 запрашивает информацию с дешифратора 21 о номере машины,

изменившей режим своей работы, определяет по нему номер оросителя, в котором это событие произошло. Одновременно с этим процессором 45 анализируется характер этого изменения (включенйе или отключение) по информации, поступающей с выхода сумматора 18, и считьшается информация об удаленности машины от входа в ороситель с датчика 23 положения машины. После этого

процессор 45 производит обработку этой информации с целью определения целесообразности изменения уставки регулятора с задержкой Tj или без нее. В тех случаях, когда задержка

не нужна, процессор 45 вьщает через интерфейсный блок 44 команду разрешения изменения уставки на блок 19 задержки немедленно. Когда задержка нужна, процессор 45 рассчитьгеает

ее численное значение, выдерживает равную ей паузу, после чего выдает разрешение на прохожд ие сигнала изменения уставки регулятора через устройство 19 задержки. Аналогичным образом обрабатывается и информация, поступающая с блока 12 управления. Блок 12 управления в свою очередь, осуществляет следующие действия. Перед началом работы системы 36 и 37 задатчика задаются минимально и максимально допустимые уровни воды в бассейне 10. При достижении уровня воды в бассейне ниже (вьше) заданного срабатывает компаратор 3 минимального (максимального) уровня. Триггерное устройство 40 при этом перебрасывается в состояние логической единицы (нуля), которая поступает на вход сумматора 18 и означает необходимость увеличения (уменьшения) подачи воды в систему.

Одновременно с таким регулированием воды в бассейне регулируется и расход воды на водосбросе. Наличие не- производительных сбросов на нем фиксируется датчиком 15 расхода воды и информация о необходимости увеличения (или уменьшения) задания регулятору 2 водоподачи через устройство сопряже- ния подается на логический блок 3.

Управление насосной установкой осуществляется так.

Изменения водопотребления в последнем оросителе регистрируется сигнализатором 16 работы машины в последнем оросителе 6 и через схему ИЛИ 42 подается команда на блок 43 управления насосной установкой. Срабатывание хотя бы одного из сигнализа торов 16 работы машины соответствует уровню логической единицы на выходе схемы ИЛИ 42, т.е. означает включение насосной установки. Работа насосной установки 11 разрешается только при отсутствии расхода, поступающего в бассейн 10 и фиксируемого, датчиком 15 расхода. Это означает, что через время добегания измененного расхода от головного водозабора до входов в оросители 7, насосная установка отключается (так как появляется излишний расход в бассейн 10) и подача воды в них осуществляется не из бассейна 10, а из распределительного канала 4.

В тех случаях, когда ti, , а также при условии уменьшения водоподачи Б систему счетно-логическое уст

5

5 о

д 5 Q

5

ройство 22 вьодает немедленное разрешение на прохождение сигнала с выхода сумматора 18 через устройство 19 задержки на задатчик 20 регулятора 2 водоподачи. Время задержки Т, при этом фактически равно нулю, а время регулирования Т- определяется только временем добегания измененного расхода от источника орошения до входа в ороситель. Поскольку время добегания от источника 1 орошения до последних оросителей 7, как правило, больше максимального времени добегания от створа машины до входа в ороситель и значительно больше времени, затрачиваемого на перекачивание воды насосной хстановкой 11 из резервного бассейна 10 в оросители 7, то сигнализаторы 16 работы машины установлены на входах этих оросителей.

Изменение состояния машины на оросителях 7 через время добегания воз- мущакнцего воздействия фиксируется сигнализаторами 7, и через блок 12 управления передается команда насосной установке (включение и отключение) на отработку этого возмущения. Время регулирования при этом определяется временем добегания возмущающего воздействия от створа машины до входа в ороситель t,, . Установка сигнализаторов расхода на машине в данном случае является нецелесообразной, так как включение насосной установ- ки 11 непосредственно после включения дождевальной машины 8 приводит к бесполезному перекачиванию объемов воды до момента возмущающего воздействия от створа машины к входу в ороситель, т.е. в течение времени tp. .

Датчик 15 расхода на водосбросе 9 через блок 12 управления производит управление логическим блоком 3 и насосной установкой 11. Отклонение уровня воды в бассейне 10 фиксируется с помощью датчиков 13, 14 уровня .и через блок управления подается на сумматор 18 и дешифратор 21. Обработка полученной таким образом счетно- логическим устройством информации производится так же, как и для проме- жуточньк оросителей 6. Изменение состояния работы машины (включение-отключение) фиксируется с помощью сигнализатора 17 работы машины, в простейшем случае вьтолненного в виде лопатки с замыкающимися контактами, установленной в водозаборном трубопроводе машины, и преобразуется преобразователем 30 в электрический сигнал. Для определения .машины, на которой произошло изменение состояния, этот сигнал шифруется шифратором 31 и через патограф 32 и направляюш 1й трос системы стабилизации машины пе-т редается на сумматор 18 и дешифратор 21. Положение машины относительно входа в ороситель определяется как величина сопротивления переменного ре.зистора 33. Перемещение машины через тросик 35 приводит к повороту резистора 33, т.е. изменению его сопротивления, пропорциональному вели- чине этого перемещения.

Таким образом, изобретение обеспечивает значительное повышение быстродействия системы, решая одновременно задачи снижения объемов транзитной и повторно используемой воды, уменьшения объемов регулирования в распределительных каналах, оросителях и резервных бассейнах.

Экономия воды при использовании предлагаемой оросительной системы составляет 15-20% от общего поступления, что позволяет оросить дополнительную площадь при использовании 10 машин в размере 250-300 га.

Формула изобретения

1. Автоматизированная оросительная система, включающая распределительный канал со стабилизаторами уровня в местах отвода в оросители с дождевальными машинами, источник орошения с регулятором водоподачи, снабженный

J

23

логическим блоком, водосброс в конце распределительного канала в резервный бассейн с насосной установкой, снабженной блоком управления, подключенным входами к датчику уровня в бассейне и датчику расхода водосброса, а выходом - к логическому блоку регулятора водоподачи, сумматор и сигнализаторы работы последних оросителей, связанных с сумматором через блок управления насосной установкой, выход которой связан с последними оросителями, отличающаяся тем, что, с целью экономии поливной воды и электроэнергии путем сокращения объемов повторно используемой воды, система снабжена датчиками положения машин и сигнализаторами их работы, дешифратором, счетно-логическим устройством и устройством задержки, причем блок управления насосной установкой и сигнализаторы работы машин линиями связи подключены к дешифратору и сумматору, датчики положения машин, дешифратор и сумматор - к счетно-логическому устройству, а устройство задержки подсоединено входом к сумматору и счетно-логическому устройству, а выходом - к регулятору водоподачи.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что линии связи выполнены в виде тросов систем стабилизации машин, изолированных от земли, сигнализаторы работы машин - в виде датчиков технологического процесса попива, преобразователя и шифратора, связанного через пантограф с направляющим тросом, а датчики положения машин - в виде переменного резистора.

фуг. 2

i 33

Фиг.З

фиб.

фт. S

Изобретение относится к области орошения с/х культур и может быть использовано при автоматизации водо- распределения и полива из открытых оросителей широкозахватной дождеваль ной техникой. Целью изобретения является экономия поливной воды и электроэнергии путем сокращения объемов (П х эо