Автоматизированная система управления бороздковым поливом Советский патент 1987 года по МПК A01G25/16 

таноика датчиков 15, 16 плажности в верхнем и 17, 18 в нижнем слоях двух соседних грхупп участков полива с разными нормами полива малой и близкой к увлажнительной норме полива) позволяет учесть предельные значения агро- метеопараметров. Использование на ка ж д ом участке полива формирователя 8 импульсов форсированного и увлажнительного режимов полива, простого таймера с постоянной выдержкой времени, кратной времени суток 6,12,24 или 36 ч, дает возможность повысить урожайность. В зависимости от прогноза засухи, степени увлажнения верхнего или нижнего слоя почвы контрольных участков полива и предельных значений агрометеопараметров логический переключатель 14 режима полива участков управляет сигналами таймера 13 и формирователя 11 импульсов в линии связи 10 для осуществления форсированно1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и применяется при автоматизированном бороздковом поливе для обеспечения оптимальных условий про- израстания растений.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы управления поливом; на фиг. 2 - схема формрфователя импульсов управления и коммутатора электро гидрореле водовьтусков; на фиг. 3 - схема формирователя режима полива с распределителем импульсов. I

Автоматизированная система управления поливом, например, на основе закрытой оросительной сети включает магистральный трубопровод 1 на орошаемом поле с количеством участков полива до десяти (на фиг. 1 показаны четыре участка полива, при этом к первой группе участков полива относятся первый и второй участки, к второй группе - третий и четвертый участки полива). ГЬэливают участки с

го полипа на смачивание всех участков полива или каждого участка перед поливом и затем последовательного полива отдельных групп участков полива малыми нормами полива или нормами полива, близкими к увлажнительной нор ме полива. Применение формирователя 8 импульсов позволяет использовать один сигнал с одинаковой длительностью импульса на доувлажнение борозд также для осуществления форсированного полива или смачивания сухих борозд перед поливом. При этом в зависимости от уклона местности и типа почв выбирают режим работы формирователя импульсов: 4-8 импульсов полива чередующейся подачи воды в две соседние борозды на смачивание на уклонах 0,005-0,03 или режим последовательного полива четырех участков в группе на уклонах более 0,03. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

первого по четвертый. Участки каждой группы рассредоточены по площади полива и чередуются. На каждом участке полива проложены поливные трубопроводы 2 с четырьмя отдельными группами микрогидрантов для водораспределения в борозды. Отдельные группы 3 и 4 микрогидрантов нечетных и четных борозд для левого крыла и группы 5 и 6 для правого крыла (фиг. 1) поливного трубопровода соединены гидравлическими линиями управления с коммутатором 7 исполнительных механизмов. Для управления порядком включения исНол- нительных механизмов микрогидрантов коммутатор 7 соединен через формирователь В режима поливов (т.е. формирователь импульсов для форсированног и увлажнительного режимов полива), блок 9 приема сигналов и линию связи IО с формирователем 11 импульсов управления программного устройства, которое включает также блок питания 12 и таймер 13. К входу управления таймера 13 подключен логический переключатель 14 режима полива участков. На двух смежньсх контрольных участках выделенных групп участков

10

полива, например первом и третьем соответственно, установлены датчики 15,16 влажности верхнего и 17,18 нижнего слоев почвы, соединенные линиями 19 связи с переключателем 14, к входам которого подключены сигнализатор 20 предельных значений агро- метеопараметров ,или центральное устройство 21 управления поливом.

Коммутатор 7 (фиг. 2) содержит четыре электрогидрореле (ЭГР) 22-25, предназначенных для преобразования электрических сигналов управления в гидравлические пневматические лы повышенного давления от отдельного источника давления (на фиг. 1,2 не показан). Сигналы повьшенного или атмосферного давления (при соединении с атмосферой линий управления) пере- 20 даются по линиям связи г руппам микрогидрантов 3-6 для водораспределения в борозды. Один выход ЭГР 22 соединен с атмосферой, а второй его выход соединен через ЭГР 23 с выходами Слив реле 24 и 25. Входы Питание всех ЭГР 22-25 соединены линией управления 26 с гидро- или пневмоисточником давления. ЭГР 22 предназначено для включения и выключения полива участка суточного полива. ЭГР 23 предназначено для управления поливом из микрогидрантов правого или левого крыла поливного трубопровода путем соединения

переключателей. Обмотки управления реле 28 и 29 подсоединены к выходу источника питания через ключевые транзисторы 36 и 37, например типа КТ 315. Базы транзисторов 36 и 37 через сопротивления 38, инверторы 39 и логические элементы 2 Н-НЕ 40 связаны с первым выходом блока приема сигналов (фиг. l) и двумя выходами включение и выключение счетчика участков полива 41 формирователя 8 режима полива. Первые входы логических элементов 40 подключены к отдель- сигна-15 ньгм выходам счетчика 41 формирователя fT импульсов, а их вторые входы соединены с первьм выходом блока 9 приема сигналов.

Формирователь 8 режима полива (т.е. схема выдачи импульсов форсированного и увлажнительного режимов полива) содержит схему 42 автоматического обнуления счетчика 41, счетчика 43 количества импульсов полива на смачивание борозд и триггеров 44 распределителя импульсов полива (фиг. 3). Входы схем автоматического обнуления соединены с общим проводом линии связи 10 и выходным проводом -9 В блока 8 приема сигналов;

Схема 42 автоматического обнуления может быть вьтолнена на логических микросхемах серий К176, К561 или К511. В коммутаторе 7 и формировате25

30

выхода Слив соответствующего ЭГР 24 35 также используются микросхемы

указанных серий.

Счетчик 43 импульсов полива (т.е. счетчик количества импульсов полива на смачивание борозд) содержит ин- 40 вертор. Счетчик с переключателем коэффициента деления (фиг. 3) обеспечивает задание количества импульсов полива от 3 до 8 (в зависимости от типа почвы участков полива) для чере- чение ЭГР 22-25 осуществляется подклю-45 дования подачи импульсов полива в чением их обмоток к выходу источника четные и нечетные борозды левого и

правого крыла поливного трубопровода, которое обеспечивает форсированный режим продвижения воды по сухой бо- 5Q розде и ускоренное смачивание борозд, а также возможность форсированного освежительного полива всех участков при засухе.

Счетный вход счетчика 43 соединен 22-25 осуществляется замыкающими кон- 55 выходом логического элемента 45 тактами реле 28-35 (на фиг. 2 показа- через инвертор, а его выход соединен

или 25 с первым выходом ЭГР 22. ЭГР 24 предназначено для переключения четных или нечетных иестого или пятого микрогидрантов правого крыла водораспределения в борозды. ЭГР 25 предназначено для переключения четных или нечетных (четвертого или третьего) микрогидрантов водораспределения в борозды левого крьша. Переклюпитания (включение при напряжении 27 В и отключение при напряжении -6 В). Напряжение -6 В на обмотку реле 22-25 подается за счет падения напряжения на сопротивлении 27, подключаемом последовательно к обмотке реле. Переключение полярности подаваемого напряжения на обмотки ЭГР

ны контакты 28.1, 28.2 и 29.1, 29.2 только для ЭГР 22, управляемого реле 28 и 29) типа РЭС-80 или оптронных

10

20

9687

переключателей. Обмотки управления реле 28 и 29 подсоединены к выходу источника питания через ключевые транзисторы 36 и 37, например типа КТ 315. Базы транзисторов 36 и 37 через сопротивления 38, инверторы 39 и логические элементы 2 Н-НЕ 40 связаны с первым выходом блока приема сигналов (фиг. l) и двумя выходами включение и выключение счетчика участков полива 41 формирователя 8 режима полива. Первые входы логических элементов 40 подключены к отдель- -15 ньгм выходам счетчика 41 формирователя fT импульсов, а их вторые входы соединены с первьм выходом блока 9 приема сигналов.

Формирователь 8 режима полива (т.е. схема выдачи импульсов форсированного и увлажнительного режимов полива) содержит схему 42 автоматического обнуления счетчика 41, счетчика 43 количества импульсов полива на смачивание борозд и триггеров 44 распределителя импульсов полива (фиг. 3). Входы схем автоматического обнуления соединены с общим проводом линии связи 10 и выходным проводом -9 В блока 8 приема сигналов;

Схема 42 автоматического обнуления может быть вьтолнена на логических микросхемах серий К176, К561 или К511. В коммутаторе 7 и формировате25

30

с первым входом распределителя 44.

Распределитель 44 импульсов полива предназначен для осуществления

следующих технологических операций полива:

а)по сигналам счетчика ДЗ на заданное в нем количество импульсов осуществляет переключение реле 25, и затем реле 24 для осуществления форсированного режима полива путем переключения групп третьей и четвертой,

а затем пятой и шестой микрогидрантов левого и правого крыла поливных трубопроводов 2;

б)после отработки заданного количества импульсов, например 16 импульсов, осуществляет переключение формирователя 8 для последовательного пе- реключения групп микрогидрантов от третьей до шестой с помощью реле 23, 24, 25;

в)подает сигнал запрета на третий вход логического элемента 45 на запрещение прохождения импульсов управления с второго выхода блока 9 приема сигналов на счетчик 43.

I

Распределитель 4ч импульсов поли- на (фиг. 3) содержит триггер 46, вход синхронизации которого соединен с выходом счетчика 43, а выход через дифференцирующую цепь (на конденсаторе 47 и сопротивлении 48) с S-вхо- дом RS-триггера 49. Инверсный выход R-триггера 49 соединен с третьим входом логического элемента 3 И-НЕ, Второй вход логического элемента 2 И НЕ 50 соединен с выходом инвертора 51, выход которого также соединен с входом счетчика 52, а первый вход логического элемента 50 соединен с входом счетчика 43 участков полива (выходом счетчика 52). На выходе счетчика 52 установлен переключатель выходов для задания коэффициента деления счетчика 52, (йэединенный через дифференцирующую цепь (конденсатор и сопротивление) с R-входом счетчи- ка 52, который соединен также через разделительный диод с выходом схемь: 42 обнуления. Выход логического элемента 50 через инвертор 53 соединен с первым входом логического элемента 2 ИЛИ-НЕ 54, выход которого соединен с входом синхронизации С триггеров 55, 56, а также с первыми входами логических элементов 2 ИЛИ-НЕ 57, 58 вторые входы которых соединены с вы- ходами триггера 55, а выходы через ограничительные сопротивления соединены с базами транзисторов, включающих реле 30, 31 для включения и от

5 е Q

5

ключения электрогидрореле 23 коммутатора 7. Выходы триггера 56 соединены с первыми выходами логических элементов 2 ИгНЕ 57, 58, вторые входы кото- рьк соединены с вторым выходом блока 9 приема сигналов. Выход элемента 58 соединен с входом синхронизации триггера 59 и первыми входами логических элементов 2 ИЛИ-НЕ 60, 61, вторые входы которых соединены с выходами триггера 59, а их выходы через сопротивления 62, 63 соединены с базами транзисторов включения реле 34, 35 для включения четвертого ЭГР 25. Выход логического элемента 57 соединен с входом синхронизации триггера 64 и первыми входами логических элементов 2 ШШ-НЕ 65, 66, вторые входы которых соединены с выходами триггера 64, а выходы через сопротивления 67, 68 соединены с базами транзисторов включения реле 32, 33, переключающих третье ЭГР 24. Прямой выход триггера 49 соединен с первым входом логического элемента 2 И-НЕ 69, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 9.2 приема сигналов, а его выход соединен с входом синхронизации триггера 70 и первым входом логического элемента 2 ИЛИ-НЕ 71, второй вход которого соединен с прямым выхот дом триггера 70, а выход - с вторым входом логического элемента 54. Питание всех микросхем коммутатора 7 и формирователя 8 осуществляется от вторичного источника питания блока 9 (на фиг. 2 не показан). I

Закрытая оросительная сеть 1 и поливные трубопроводы 2 могут быть выполнены, например, из асбестоцемент- ных труб. Расходы микрогидрантов устанавливаются с учетом конкретного типа почв и уклонов на участках полива 0,5-1,5 л/с. Коммутаторы 7 на участках полива подключены к источнику давления или сжатого воздуха, давление которого на 0,01 МПа больше рабочего давления в трубопроводах 1,2. При соединении линий управления групп 3-6 микрогидрантов через коммутатор 7 с источником давления все микрогидранты закрыты, а при их соединении с атмосферой микрогидранты под давлением воды в поливных трубопроводах открыты и обеспечивают подачу воды в борозды.

Блок 9 приема сигналов содержит также (не показаны) вторичный источник питания, схемы согласования уровней сигналов в линии связи 10 с входными сигналами формирователя 8 и коммутатора 7 отдельно для приема из третьего управляющего провода линии связи О импульсов управления положительной (первый выход блока 9 приема сигналов) и отрицательной полярности ( второй выход) и схему селек- НИИ сигналов управления по длительности.

Линия связи 10 выполнена в виде трехжильного кабеля связи, один

провод которого общий (О), второй

предназначен для напряжения питания для реле 22-25, 28-35, блока 9 приема сигналов, а третий провод - для подачи импульсов напряжения от -15 до 60 В на входы схем согласования бло- ков 9 (положительной полярности для переключения участков полива, и отрицательной - для переключения исполнительных механизмов коммутатора 7).

Формирователь 11 импульсов управ- ления предназначен для преобразования сигналов с выходов таймера, а именно:

а)тактовые импульсы таймера с периодом повторения, равным времени импульса полива.задаваемого для конкретного поля (от 10 мин до 1 ч)

с первого выхода таймера, - в импульсы отрицательной полярности, подаваемые в третий провод линии связи для осуществления программы полива участка в форсированном режиме полива и доувлажнения участка полива импульсами постоянной длительности, обеспечивающими добегание воды до конца смо- ченной борозды;

б)тактовые импульсы с второго выхода таймера с периодом повторения

6 или 12 ч для полива участков малыми нормами, 24 или 36 ч для полива уча- стков нормами, близкими к увлажнительной норме полива, либо с периодом повторения, равным времени форсированного режима полива участка, - в импульсы положительной полярности дли- тельностью 1-2 с, подаваемые в третий провод линии связи 10 для последовательного переключения полива участков в выделенных группах;

в)импульсы с третьего выхода тайме- ра преобразуются в сигнгшына обнуление счетчиков и триггеров формирователей

8 путем кратковременного прерывания подачи напряжения во второй провод

5

0

5

о

0

5

5

5

линии связи 10 (соединением первого и второго провода). Для выполнения этих функций формирователь I1 импульсов управления содержит выходные усилительные элементы (не показаны), Блок 12 питания предназначен для питания всех устройств, для подачи стабилизированного напряжения питания на делитель измерительного устройства логического переключателя 14 и содержит преобразователи напряжения переменного тока в постоянньш ток (или аккумуляторы) на напряжение 60, ,27, 9 и 13 В. Назначение таймера 13 - формирование заданного для конкретного участка времени импульса полива, времени полива участков 6,12, 24,36 ч (т.е. кратного времени суток), времени форсированного режима полива участков, равного (4-8) t , где t - время добегания воды до конца борозды по смоченной борозде, а также времени окончания и начала полива в соответствии с командами логического переключателя 14. В качестве таймера 13 могут быть использованы электронные часы на микросхемах серии К176 или программируемый таймер типа К145ИК19-07, который обеспечивает выполнение различных операций и процессов с привязкой к реальному времени, имеет формат управляющего слова 25 бит, объем внутреннего ПЗУ i 4160 бит, объем внутреннего ОЗУ 34 4 бит, объем наращиваемой памяти I-J кбит, число внутренних микрокоманд 32, число управляющих входов 16, напряжение питания - 27 В. Приведенные паспортные данные таймера обеспечивают его использование для выполнения описанных задач. Первые три выхода таймера используются в ключевом режиме для управления формирователем 11. Четвертый выход таймера 13 соединен с управляющими входами логического переключателя 14. Цифровой вход таймера I3, соединенный с выходом логического переключателя, предназначен для задания трех режимов работы программы таймера: времени форсированного режима полива участков, времени полива малыми нормами поливав или времени полива нормами, близкими к увлажнительной норме полива.

При дистанционном управлении рядом систем к цифровому входу таймера 13 может подключаться через преобразователь сигналов и линию электропередачи трехфазного тока 0,4-10 кВ центральное устройство управления.

Логический переключатель 14 режима полива участков предназначен: для программируемого лорогового измерения аналоговых сигналов по сигналам таймера 13 с делителя стабилизи- рЬванного напряжения питания на сопротивлении и одной из датчиков влаж- ю бой другой участок, например десятый

ности верхнего или нижнего слоя почвы, запоминания их, сравнения с заданной уставкой разности их показаний и при превьппении уставки для выдачи соответствующих сигналов управления для переключения программы работы таймера 13; для приема сигналов от центрального устройства 21 управления, например для изменения программы полива таймера 13 при прогнозе засухи, или для прекращения работы всей системы при отсутствии воды на входе оросительной сети по сигналам датчика давления или уровня

и четвертый в группе из десяти участков.

Упрощенный вариант логического переключателя 14 содержит 3 переклю15 чателя, обеспечивающих выбор жестко заданной программы на микросхемах. В этом случае контроль влажности верхнего и нижнего слоя осуществляет оператор по весовому или карбидному экс20 npeqc-методу измерения влажности почвы.

Третий, наиболее простой вариант переключателя 14 выполняется на схемах счетчика-распределителя импульсов

воды; для приема сигналов от сигнали- 25времени и порядка опроса датчиков по

затора 20 предельных значений агро-сигналам таймера через 12, 24 или

метеопараметров для переключения36 ч трехпорогового преобразователя

таймера на форсированный режим поли-аналогового входного сигнала и опва.тронных ключей для коммутации датчиВ качестве переключателя 14 для вы- 30ков 15-18 по заданной программе и

полнения перечисленных функций может коммутации сигналов таймера 13 на

использоваться логическое устройствовходе формирователя 11 по комайдам

на переключателях, микросхемах и знало-трехпорогового преобразователя анаговых компараторах сигналов или серийно выпускаемый контроллер для пре- образования, обработки и контроля аналогового и цифрового сигналов ти- П9 К145ИК18-08 или К145ИК18-07 с АЦП- типа К572ПА2АИ коммутатором на ключевых транзисторах 240КНЗ илимикрокаль- пример, на 15 бороздах) из неполя- кулятор Электроника МК-46.

Контрол-пер К145ИК18-08 обеспечивает программируемьш выбор датчиков более 10 шт, контроль уровня аналогоризуемого экранированного от нижнего слоя земли полиэтиленовой пленкой провода. Датчики 15, 16 верхнего слоя почвы установлены на глубине

вых сигналов в периферийных устройст- не более 50 см под пахотным слоем вах, выдачу команды дпя измерения почвы. Датчики 17, 18 нижнего слоя

аналогового или цифрового сигнала, опрос АЦП, запоминание измеряемой величины, вычисление приращения измеренной величины и егосреднестйтистиче- ского значения,контроль измеренной величины сигнала по верхней и нижней уставке в соответствии с управляющим цифровым сигналом на его входе. Перечисленные функции контроллера обеспе- gтрольных участков полива.

чивают выполнение всех задач логичес- Сигнализатор 20 предельных значекого переключателя 14.ний агрометеопараметров содержит поКоманда запоминания измеренной ве-роговый электроконтактный термометр

личины сигналов датчика используетсяна порог срабатьшания 30-36 С или

тогда, когда по условиям эксплуатации (по погодным условиям) возможен значительный перерыв, например более 5 сут до начала полива следующей группы участков (в средней полосе при дождях), или если контрольным участком- полива необходимо выбирать не предпоследний участок полива, а люи четвертый в группе из десяти участков.

Упрощенный вариант логического переключателя 14 содержит 3 переключателя, обеспечивающих выбор жестко заданной программы на микросхемах. В этом случае контроль влажности верхнего и нижнего слоя осуществляет оператор по весовому или карбидному эксnpeqc-методу измерения влажности почвы.

Третий, наиболее простой вариант переключателя 14 выполняется на схелоговых сигналов с датчиков.

Датчики влажности 15-18 могут быть выполнены или на тензиометрах с электрическим выходом типа ЭКМ (дистанционный тензиометр ДТ-1) или на интегральном измерителе влажности (например, на 15 бороздах) из неполя-

ризуемого экранированного от нижнего слоя земли полиэтиленовой пленкой провода. Датчики 15, 16 верхнего слоя почвы установлены на глубине

устанавливаются на глубине 1-1,5 м в зависимости от глубины корневой системы растений на орошаемом поле и настраиваются на контроль усредненных параметров влажности (сопротивления) верхнего и нижнего слоя почвы, Датчики устанавливаются в репрезентативной 3orfe первого и третьего кон11

метеорологический психрометр с контактным выходом, установленным на порог срабатывания по стрессовой влажности воздуха для каждого типа сельскохозяйственных культур. Выход сигнализатора 20 соединен с выходом логического переключателя 1А участков полива.

Центральное устройство 21 управления поливом содержит информационно-советующий комплекс (типа ИСК-16А)и аппаратуру дистанционного управления системами, например КЭТ-51-OI мелиоративного назначения.

Разделение всех участков на две Группы, расположение участков не менее чем через один участок смежной группы и установка датчиков только на двух участках рядом с блоком контроля обеспечивают при бороздковом поливе сокращение времени нахождения почвы в переувлажненном состоянии, утилизацию воды на смежных участках, подготовку их (замачивание борозды за сутки) к очередному поливу и дает возможность иметь опорную точку для относительных измерений разности физических параметров почв на очередном участке смежной группы, когда влага в верхнем слое почвы рассосалась и влажность равна 100% НВ, а температура почвы для двух смежных участков при одновременных измерения не имеет отклонения. При этом использовано свойство почвы удерживать в верхнем слое почвы через заданное время (12 или 24 ч после рассасывания и отекания воды в почве) объем воды, равный наименьшей влагоемкост почвы, независимо от вылитой освежительной или увлажнительной нормы полива для автоматического изменения тарировки датчиков влажности почвы при плавающих характеристиках датчиков влажности почвы. Таким образом, датчики влажности и алгоритм их опроса в момент достижения почвой 100% НВ не требует применения измерительных средств повышенной точности, чтобы измерять динамику еще не промоченного слоя почвы по длинным линиям связи с наводками. Логический переключатель режима полива участков обеспечивает без дополннтельньк погрешностей возможность измерения плавающих параметров датчиков, изменяющихся от полива к поливу при изменении температуры, засоленности

29687 2

н структуры почвы. Это позволяет устранить необходимость частых и запоздалых тарировок датчиков, упростить их эксплуатацию и снизить требования

к точности измерений.

Автоматизированная система управления поливом работает следующим образом.

10 Система может использоваться на

автоматизированных системах поверхностного полива по бороздам из шлангов, лотков и закрытых оросительных сетей (ЗОС) с перфорированными трубо15 проводами или микрогидрантами. В описаний дан наиболее распространенный вариант системы на ЗОС.

Порядок подготовки к работе и работы системы заключается в следующем.

20 Начало полива и подача ноды в ЗОС I осуществляется оператором путем включения системы в работу или дистанционно с центрального устройства 21 управления поливом по сонетам ин25 формационно-советующей системы, по контролю или прогнозу засухи (критического для развития растений состояния агрометеопараметров).

Полив вьщаленных групп участков

30 с первого по четвертьш осуществляется последовательно, например малыми нормами полива з течение 12ч.

Перед поливом логическому устройству 14 задают допустимую разность 8, измеряемых значений, например напряжений на датчиках влажности верхнего слоя, при которой разрешается полив малыми нормами полива следующей группы участков, и допустимую разность S

4Q измеренных значений влажности датчиков 15 верхнего и 18 нижнего слоя при переходе на полив второй группы (или датчиков I6 верхнего и I7 нижнего слоя почвы контрольных участков

45 поля двух групп участков полива при переходе полива с второй группы участков на первую группу, при которой отменяется программа полива участков малой нормой полива и разрешается

gQ программа полива участков нормой полива, близкой к увлажнительной норме) .

Программным путем или конструктивно схемой аналоговых измерителей ус55 танавливают заданный порядок коммутации датчиков и приоритет работы таймера 13 по программе форсированного полива при срабатывании сигнализатора 20 или при получении от центзь

рального устройства 21 сигнала прогноза засухи. В этом случае таймер 13 после завершения программы форсированного полива орошаемого участка при наличии на входе таймера сигнала засухи должен последовательно выдавать на .второй вход формирователя импульсы ускоренного переключения участков полива и запоминает номер участка полива, с которого начался форсированный полив.

После полива первого участка и окончания полива второго участка, когда вода в почве рассосалась до наименьшей влагоемкости (100% НВ), таймер 13 выдает сигнал на измерение значения сопротивления или падения напряжения на датчике I5 верхнего слоя политого участка, запоминания его, затем сигнал на измерение на датчике 18 нижнего слоя почвы и 17 верхнего слоя почвы на контрольных участках первой и второй группы участков полива. Если показания датчиков 15 и 18 превышают заданную разность

Б

2

ТО полив второй группы участков осуществляется нормами полива, близкими к увлажнительной, или при разности показаний датчиков 15 и 17,

превышающих

продолжают полив

малыми нормами или останавливают полив, пока измеряемые разности значений не достигнут 5, или S .

Программным путем таймеру 13 уста- 35 навливают оптимальные для орошаемого поля длительности импульсов полива, время полива участков в соответствии с цифровым кодом переключателя 14 форсированного полива, малыми нормами или близкими к увлажнительной, логическому переключателю и таймеру устанавливают порядок и время измерения датчиков 15-18, время подачи

25 время полива чередующимися нормами полива орошаемого поля в критический период выбрасывания йетелки и последующие 10-14 сут после выбрасывания метелки. Согласно индустриальной технологии выращивания кукурузы затягивание полива в этот период на 1-2 дня снижает урожайность на 20%, а при дефиците влаги в 63% урожай снижается в 6 раз.

Пример. При получении сигнала с центрального устройства 21 о начале полива вода подается в ЗОС 1« логический переключатель 14 согласно установленной программе работы выдает на вход таймера 13 цифровой сигнал, запускает его в работу на полив малой нормой полива (12ч) первой группы участков (№ 1 и 2) суточного полива, например, импульсами длитель40

таймером 13 на третий вход формирова- 45 ностью 20 мин. Таймер 13 через третий теля I1 сигнала на обнуление счетчи- выход подает формирователю I1 команду на прерьшание подачи напряжения питания в линию связи 10. При этом

ков и триггеров формирователей 8.

В зависимости от влагопроницаемос- ти и уклона почв конкретного участка полива экспериментальным путем или по опыту работы определяют порядок подачи воды в борозды на смачивание борозд.На местности с уклоном 0,005- 0,03 форсированное добегание воды до конца сухой борозды обеспечивается при чередовании импульсов полива в две соседние борозды за 4-8 импульсов полива, а на местности с уклоном свьше 0,03 определяющую роль игсхемы 42 обнуления всех участков по- 5Q лива производят обнуление счетчиков и триггеров формирователей 8. Затем таймер 13 через второй выход подает сигнал для установки счетчика участков полива на первое положение. При 55 этом формирователь 1I выдает в третий провод линии связи 10 импульс положительной полярности длительностью 2 с. Блок 9 приема сигналов принимает сигнал, схемой селекции сигна

рает необходимость неразмывающего максимально допустимого расхода, который обеспечивается увеличением времени между импульсами при последующем поливе четырех и более участков полива. С учетом изложенного, например для местности с легкими суглинками , устанавливают переключателем коэффициента деления счетчику 43 (фиг. 3) количество импульсов, обеспечивающих добегание до конца борозд, например четырех (при восьми сигналах таймера) импульсов подачи воды в

две соседние борозды.

Для конкретной культуры растений, например кукурузы, на легких почвых согласно типовой технологии устанавливают по ранее протарированным значениям для оптимальной влажности почвы 70-75% НВ значения допустимых значений S, и 8 разности показаний датчиков влажности 15-18 верхнего и нижнего слоя почвы, а также общее

время полива чередующимися нормами полива орошаемого поля в критический период выбрасывания йетелки и последующие 10-14 сут после выбрасывания метелки. Согласно индустриальной технологии выращивания кукурузы затягивание полива в этот период на 1-2 дня снижает урожайность на 20%, а при дефиците влаги в 63% урожай снижается в 6 раз.

Пример. При получении сигнала с центрального устройства 21 о начале полива вода подается в ЗОС 1« логический переключатель 14 согласно установленной программе работы выдает на вход таймера 13 цифровой сигнал, запускает его в работу на полив малой нормой полива (12ч) первой группы участков (№ 1 и 2) суточного полива, например, импульсами длитель

схемы 42 обнуления всех участков по- лива производят обнуление счетчиков и триггеров формирователей 8. Затем таймер 13 через второй выход подает сигнал для установки счетчика участков полива на первое положение. При этом формирователь 1I выдает в третий провод линии связи 10 импульс положительной полярности длительностью 2 с. Блок 9 приема сигналов принимает сигнал, схемой селекции сигна ЛОВ согласовывает уровень сигнала с уровнем сигналов управления ycrpoi ства 8 и через первьй выход подает сигнал на счетный вход счетчика А1 участков полтива. Счетчики 41 переключаются по переднему фронту импульса, а на первом участке счетчик 41 через свой первый выход подает на первый вход логического элемента 40 .сигнал разрешения включения первого ЭГР 22 коммутатора 8. Одновременно на второй вход элемента 40 из блока 9 приема сигналов проходит импульс длительностью 1 с, который через логические элементы 40, 39, сопротивление 38 проходит на базу транзистора 36. Транзистор 36 включает реле 28, которое совими контактами 28.1, 28.2 подает напряжения включения на обмотку электрогидрореле 22 и устанавливает его во включенное состояние. Реле 22 соединяет линию управления микрогидрантов 4 через реле 25, 23 и свой выход Слив с атмосферой и включает группу микрогидрантов 4 левого крыла на полив четных борозд левого крыла. Через 20 мин таймер 13 на первом выходе выдает сигнал длительностью 2 с на вход формирователя 11, который при этом формирует импульсы отрицательной полярности в третий провод линии 10 связи которые поступают на входы блоков 9. Схема согласования блока 9 приема сигналов инвертирует сигнал отрицательной полярности, согласовьюает уровень сигнала с уровнем сигнала 8 управления формирователя и через второй выход блока 9 подает на вход логического элемента 45 (фиг. 2). Первый вход логического элемента 45 с первым выходом счетчика 41 участков Полива, с которого при поливе участка подается на вход логического элемента 45 сигнал 1, разрешающий прохождение сигналов с второго выхода блока 9 приема сигналов через логический элемент 45, инвертор 51 на счетный вход счетчика 52 (фиг. 3) и второй вход логического элемента 50. Одновременно с второго выхода блока 9 сигнал подается на входы логических элементов 57, 58, который затем проходит через логический элемент 2 И-НЕ на вход синхронизации триггера 59, а также через логический элемент ИЛИ-НЕ, сопротивление 63 поступает на базу транзистора реле З

включения ЭГР 25. ЭГР 25 переключается и соединяет линию управления группой микрогидрантов 3 через реле 23, 22 с атмосферой и этим прекращает ПОЛИН из группы микрогидрантов 4 и начинает полив из группы микрогидрантов 3. При последующих сигналах таймера выдачи импульсов отрицательной

Q по- тярности в линию связи процесс переключения соседних групп микрогидрантов триггером 59 и логическими элементами 60, 61 на левом крыле поливного трубопровода 2 повторяется

5 до тех пор, пока не придет восьмой импульс таймера 13, при котором счетчик 52 устанавливается в исходное нулевое положение. При этом счетчик 52 с нулевого выхода подает на вход

0 синхрониза Ц1и триггера 46 сигнал 1, который переключает триггер в состояние 1, и на первый вход логического элемента 50 сигнал на разрешение прохождения импульса с выхода

5 инвертора 51 через логический элемент 50 на вход инвертора 53. Через инвертор 53, логический элемент 54 импульс проходит на вход синхронизации триггеров 55, 56 и через логичес0 кий элемент 58 и сопротивление 60 поступает на базу транзистора реле 30, которое своими Контактами, подобно контактам реле 28, переключает электрогидрореле 23. Переключение-электро гидрореле 23 обеспечивает отключение полива третьей и четвертой групп микрогидрантов левого крыла путем соединения их с источником давления через линию управления выхода Слив ЭГР

0 25 и подключение полива правого крыла микрогидрантами пятой и шестой групп соединением выхода Слив ЭГР 24 с атмосферой через ЭГР 23, 22. Аналогично после переключения триггера 56

5 импульсы с второго выхода блока 9

приема сигналов через логический элемент проходят на вход синхронизации триггера 64 и первые входы логических элементов 65, 66, вторые входы кото0 РЬ1Х соединены с выходами триггера и через логические элементы 65, 66 и сопротивления 67, 68 на базы транзисторов реле 32, 33, переключающих ЭГР 24. После 16-го импульса таймера и

5 второго импульса с выхода счетчика 52 триггер 45 переключает триггер 49 в состояние I. С инверсного выхода триггера 49 напряжение О подается на третий вход логического элемента

17 1329687 8

А5 и запрещает прохождение импульсачающее своими контактами ЭГР 22 на с второго выхода блока 9 приема сиг-первом участке полива. Таким образом налов через элементы 45 и 51 на С-последовательно осуществляется полив вход счетчика 52, а с прямого выходамалой нормой полива первой группы триггера 49 напряжение 1 подаетсяучастков (первого и второго участка), на первый вход элемента 68, разрешаяа также второй группы участков полипрохождение импульса с второго выхо-ва, если после окончания полива пер- да блока приема сигналов через логи-вой группы логический переключатель ческий элемент 69 на вход синхрониза-- Q не дает сигнала на переключение вы- ции С триггера 70 и первый вход эле-ходного сигнала таймера 13 для обес- мента 71. С выхода элемента 71 сигналпечения переключения участков полива через элемент 54 через каждые дване через 12, а через 24 или 36 ч, импульса с второго выхода блока 9соответствующих норме полива, близкой подается на входы синхронизации С15 увлажнительной. Операции управления триггеров 55, 56 и первые входы логи-переключением полива участков нормой, ческих элеме нтов 57, 58. Шестнадца-близкой к увлажнительной, не отлича- тый импульс с второго выхода блока 9ются от описанного порядка полива и первый через логический элемент 69малыми нормами. При этом после поли- проходит через логический элемент 5720 всех участков каждый раз таймер и сопротивление ЭГР 23. Этим обеспе-13 подает на третий вход формирова- чивается отключение правого крьшателя I 1 импульсов команду на преры- поливного трубопровода с группами 5,ванне подачи питания во втором прово- 6 микрогидрантов и включение в работуде линии связи 10 для обнуления левого крыла поливного трубопровода25 чиков и триггеров формирователей 8. с группами 3,4 микрогидрантов. ТеперьОписанньй порядок начала полива после каждого второго импульса триг-путем чередования импульсов в сосед- геры 55, 56 переключаются в новое их бороздах обеспечивает ускоренное состояние и управляют переключениемдобегание воды до конЦа борозд, ха- второго электрогидрореле 23 для по-30 рактерное для начала полива форсиро- следовательного перехода операцийванными, малыми и близкими к увлажни- полива с одного крыла на другое так,тельной нормами полива. Если при этом что полив из групп 3-6 микрогидрантов«а логический переключатель 14 режи- осуществляется последовательно помов полива подан приоритетный сиг- кругу (импульс полива в группе микро- ц нал от сигнализатора 20 или от цен- гидрантов повторяется после трех им-трального устройства 21 о засухе, то пульсов полива из трех других групптаймер 13 по второму выходу аналогич- микрогидрантов) и пауза между импуль-но описаниому формирует команду на сами подачи воды в каждую бороздуподачу формирователем 11 импульсов возрастает в три раза. Процесс полива40 управления положительного импульса в малой нормой первого участка суточно-третий провод линии связи 10 сразу го полива продолжается в течениепосле окончания форсированного режима 12 ч, после чего таймер подает наполива каждого участка. Полив форси- второй вход формирователя II импуль-рованной нормой полива продолжается сов команду на формирование в третьем45 Д° снятия сигнала о засухе, после че- проводе линии связи 10 сигнала поло-го осуществляется возврат к поливу жительной полярности на переключениеучастка с тем номером, с которого всех счетчиков во вторую гТозицию,начался форсированный полив участков, которой соответствует описанное вьпиеЕсли сигналов от сигнализатора 20 или переключение: включение на полив вто-50 центрального устройства не поступило, рого участка полива и выключение пер-то после окончания форсированного вого участка полива при прохождениирежима полива или на смачивание бо- импульса с первого выхода блока 9розд на 16-м импульсе таймера 13 про- приема сигналов. Это обеспечиваетсядолжается полив очередного участка командой разрешения, поступающей с55 доувлажнение борозд путем последо- второго выхода счетчика 41 через ло-вательного переключения третьей, чет- гический элемент 40, элемент 39 ивертой, пятой и шестой групп микрогид- сопротивление 38 на базу транзисторарантов. Таким образом, описанная сис- 37, который включает реле 29, отклю-тема позволяет осуществить работу с

импульсом полива постоянной длительности, выполнение операции смачивания борозд за Д-8 импульсов чередующейся подачи воды в соседние борозды, операцию доувлажнения борозд с утроенной паузой между импульсами полива.

Описанное расположение участков полива для чередования часткьнь поли„

ВОВ малыми нормами с поливами,близки- ю переключателями линиями связи, о

ми к норме, с использованием простых и точных сигнализаторов позволяет устранить недостатки частых поливов и поливов поливными нормагт, оптимизировать водный режим растений, обес- 15 тема снабжена сигнализатором предельпечивает отсутствие недоливов и переливов воды; Стоки воды с вышерасположенных участков бороздковоРо полива используются для замачивания не менее

чем за сутки очередных участков поли- 2о рователем импульсов управления, а

ва. Выполнение системой освежительны поливов позволяет на участках борозд кового полива существенно снизить влияние на урожай кратковременной засухи, поднять урожайность до 15%. Осуществление более частых поливов и малое расстояние от измерительного устройства, входящего в логический переключатель режима полива участков снижает требования к точности работы датчиков влажности, измерительного устройства при наводках и помехах на линии связи.

Таким образом, осуществление системой дискретной технологии полива с постоянной длительностью импульса полива, предлагаемого порядка чередования на участках полива нормы полива (малой или близкой к увлажнительной) без использования сложных устройств счета и памяти и форсированного режима полива при прогнозе засухи позволяет полностью исключить потери воды на глубинную фильтрацию, исключить сбросы воды, улучщить аэра- цию почвы, упростить конструкцию и снизить колебания урожайности.

Формула изобретения

1. Автоматизированная система управления бороздковым поливом, включающая центральное устройство управления поливом, закрытую водораспределительную сеть, разделенную на участ- gg ключей на транзисторах, базовые цепи

ки полива с дистанционным управлением водовыпусками посредством электронных переключателей, включающих

5

блок приема сигнала, формирователь режима полива и коммутатор электро- гидрореле водовыпусков, и программное устройство управления с датчиками влажности верхнего слоя почвы на контрольных участках, включающее таймер, блок питания и формирователь импульсов управления, соединенное с

тличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения, сисных значений агрометеопараметров и подключенным к нему логическим переключателем режимов полива, выход которого соединен через таймер с форми5

входы - с блоком питания, таймером, центральным устройством управления поливом и с датчиками влажности верхних слоев почвы на контрольных участках с разными нормами полива, форсированной и увлажнительной, причем на контрольных участках установлены также дополнительные датчики влажности нижних слоев почвы, подключенные к 0 дополнительным входам логического переключателя режимов полива.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что формирователь режима полива выполнен в виде, последовательно включенных схемы обнуления, счетчика участков полива, схемы ЗИ-НЕ, счетчика импульсов полива и распределителя импульсов, причем счетчик импульсов полива и распределитель импульсов подключены также к выходу схемы обнуления, имеющей дополнительный вход, связанный с выходом блока приема сигналов, имеющим противоположную полярность и подключенным также к распределителю импульсов и второму входу схемы ЗИ-НЕ, третий вход которой подключен к выходу распределителя импульсов.

Ь

0

50

3. Система попп. 1 и2, отличающаяся тем, что коммутатор электрогидрореле водовьтусков выполнен в виде контактов реле, включенных в коллекторные цепи электронных

которых соединены с выходами счетчика участков полива и распределителя импульсов .

сЬ

Л

Составитель Г. Параев Редактор М. Циткина Техред А. Кравчук Корректор М. Пожо

Заказ 3504/3 Тираж 629Подписное

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

Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных Культур. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения. Системы включают закрытую водораспределительную сеть, разбитую на участки полива с дистанционно управляемыми водовыпусками, центральное устройство 21 управления поливом. Усff TTa/jau yvcrc/rm /7ff/fcj ae 7/уеггтии yvcrc/TTff/ /7a/fu/a Б Р/г: ве /ггй/и VffC /r7f7ff /7C7/7e/ afфи. i I (Л