Система управления поверхностным поливом Советский патент 1990 года по МПК A01G25/16 

1

(21)4380327/30-15

(22)03,12,87

(46) 30„05.90, Бюл N 20

(75) Э„Э. Маковский, И„А. Ким

и М.Б. Джамгирчинов

(53) 631.347.1(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1162385, кл„ А 01 С 25/16, 1985

i

(54). СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫМ

ПОЛИВОМ

(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в мелиорации для автоматизации поверхностного полива орошаемых массивов. Цель изобретения - упрощение системы и повышение качества полива. Поливная система содержит распределительный напорный трубопровод 1 для подачи воды в поливные трубопроводы 2, разделенные на две части задвижками 5 с гидроприводами от электрогид- рореле 12, Из первой части поливных трубопроводов 2 полив в группы борозд осуществляется через водовыпуски 3, управляемые электрогидрореле 10, а из

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в мелиорации для автоматизации поверхностного полива орошаемых массивов. Цель изобретения - упрощение системы и повышение качества полива. Поливная система содержит распределительный напорный трубопровод 1 для подачи воды в поливные трубопроводы 2, разделенные на две части задвижками 5 с гидроприводами от электрогидрореле 12. Из первой части поливных трубопроводов 2 полив в группы борозд осуществляется через водовыпуски 3, управляемые электрогидрореле 10, а из второй части - через неуправляемые водовыпуски 6. Управляющие обмотки электрогидрореле 10 и 12 подключены к линиям связи 8 с центральным блоком управления системы через встречно включенные диоды 9 и 11. Центральный блок управления 7 соединен также двухпроводной линией связи с источником 14 излучения датчика 15 влажности почвы и линией связи с фотоприемником 17 датчика 15 влажности почвы. Датчик влажности выполнен в виде стеклянной запаянной трубы, содержащей на одном конце источник излучения, который может быть экранирован от остального объема трубы матовым стеклом для рассеивания излучения, а на другом конце фотоприемник. Датчик устанавливается поперек борозд на репрезентативной глубине активного слоя почвы. Стеклянная труба датчика может быть дополнительно покрыта сорбционным материалом. Таким образом фотоприемник регистрирует излучение после интегрального поглощения части излучения после его многократного отражения от почвы или сорбционного покрытия трубы. В зависимости от влажности, регистрируемой с помощью датчика 15, центральный блок управления 7, включающий микроконтролер с аналого-цифровым преобразователем, дешифратором команд и выходными усилителями с транзисторными ключами, включает путем подачи соответствующих напряжений от источника питания полив той или иной частью поливных трубопроводов с помощью электрогидрореле 10 или 12. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

15

/ 13

Ч if -

Sf..- S

i i

Л

(Л

Ј 4 6 А

J.j,4F e

-

S

з

Г6

СП

оэ

со о

V о о о i о о

второй части - через неуправляемые в довыпуски 6. Управляющие обмотки эле ктрогидрореле 10 и 12 подключены к линиям связи 8 с центральным блоком управления системы через встречно включенные диоды 9 и 11 „ Центральный блок управления 7 соединен также двупроводной линией связи с источником Н излучения датчика 15 влажности почвы и линией связи с фотоприемником 17 датчика 15 влажности почвы„ Датчик влажности выполнен в виде стеклянной запаянной трубы, содержащей на одном конце источник излучения, который может быть экранирован от остального объема трубы матовым стеклом для рассеивания излучения, а на другом конце фотоприемник. Датчик устанавливается поперек борозд на репрезентативной глубине активноИзобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в мелиорации для автоматизации поверхностного полива орошаемых массивовс

Целью изобретения является упро- щение системы и повышение качества полива.

На фиг с 1 представлена схема системы управления поверхностным поливом на фиг. 2 - блок-схема центрального блока управления поливом,,

Оросительная часть поверхностного полива содержит напорный распределительный трубопровод 1 с подключенными к нему ярусами поливных трубопроводов 2, каждый из которых разделен на две половины, первая из которых снабжена управляемыми водовыпусками 3 в группы борозд Ь, а вторая задвижкой на входе 5 в неуправляемые водовыпуски 6С

На фиг. 1 приведен фрагмент оросительной системы, которая может содержать поливные трубопроводы 2, расположенные также и слева от напорного трубопровода К Число поливных трубопроводов (ярусов) может быть больше чем показано на фиг о 1. Конкретная конструкция ОС зависит от размеров и формы поливного участка, -устройства всей ОС, в состав которой входит описанная система В предгорной зоне, характеризующейся большим разнообразием рельефа и формы поливных участков могут использоваться все описан

го слоя почвы. Стеклянная труба датчика может быть дополнительно покрыта сорбционным материалом. Таким образом фотоприемник регистрирует излучение после интегрального поглощения части излучения после его многократного отражения от почвы или сорб- ционного покрытия трубы. В зависимости от влажности, регистрируемой с помощью датчика 15, центральный блок управления 7, включающий микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем, дешифратором команд и выход5 ными усилителями с транзисторными ключами, включает путем подачи соответствующих напряжений от источника

питания полив той или иной частью по- i

ливных трубопроводов с помощью эле- 0 ктрогидрореле 10 или 12, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

0

5

о

5

0

5

ные варианты ОС0 Полив из описанной системы производится по технологии сочетания импульсного и сосредоточенного полива.

Центральный блок 7 управления сое- л.инен двухпроводной линией 8 связи через разделительные диоды 9 с обмотками электрогидрореле 10 управления приводами затворов водовыпусков 3 первых половин трубопроводов и через встречно включенные разделительные диоды 11 с обмотками электрогидрореле 12 управления приводами задвижек 5 на входе вторых половин поливных трубопроводов с неуправляемыми водовыпусками 6 о

На вторых половинах поливных трубопроводов 2 не нужно применять управляемые микрогидранты, так как управление подачей воды в борозды осуществляется открытием и закрытием задвижек 5о Первая половина поливного трубопровода используется так же, как транспортирующая, и может содержать микрогидранты, управляемые от трубки управления или через задвижки, через которые вода подается в поливные трубопроводы с водовыпусками 3 в группы борозд „ Такая конструкция позволяет увеличить длину трубопровода 2 без увеличения его диаметра„

Кроме того, центральный блок 7 управления соединен двухпроводной линией 13 связи с источником И излучения.

датчика 15 влажности и линией 16 свя с фотоприемником 17 датчика 15.

Последний выполнен в виде стеклянной запаянной трубы, на одном конце которой установлен точечный источник излучения, который может быть экранирован от основной части трубы рассеивающим устройством, например матовым стеклом, а на другой фотоприемник. Стеклянная трубка может быть дополнительно покрыта сорбционным материалом. Датчик устанавливается поперек борозд на репрезентативной глубине активного слоя почвы, Несмотря на то, что поперечный размер участка одновременного импульсного полива сотавляет около м, длина тоуиы датчика не должна обязательно быть мм. Лаже если длина трубы датчика будет 1-10 м, он будет дпкать интегральную характеристику вложюст большого объема почвы и погрешность измерения влажности будет меньше, м у точечного датчика. Это связано с тем, что точечный источник излучения излучает сферические волны, т.е. излучение равномерно по всем направлениям. При этом под точечным источником понимается источник света, размеры которого меньше поперечных размеров трубы, что обеспечивает наличие потока лучей, направленных под углом к поверхности трубы. В этом случае матовое стекло может не применяться Источник света может быть экранирован матовым стеклом или другим све- торассеивающим элементом, например калькой, для создания равномерно рассеянного по всем направлениям потока лучей, которые направлены под углом к поверхности трубы и сорбцион- ного слоя покрытия (напримрп, из пористого стекла). После м югократного отражения от сорбционного слоя свет попадает на фотоприемник, принося с собой информацию о содержании влаги в сорбционном слое и в почве. С ге- клянные трубы имеют постоянные свето- отражательные характеристики и не влияют на изменение показаний датчика. При попадании потока света под углом к поверхности сорбционного слоя часть его проходит или поглощается сорбционным слоем, а часть отражается о Коэффициент Р, равный отношению интенсивностей отраженного и падающего света зависит от поглощающей способности сорбционного слоя, которая

изменяется с изменением влагосодержа- ния . Длина трубы датчика может быть 1-10 м и зависит от мощности источника излучения и чувствительности фотоприемника о

Центральный блок управления поливом (фиг о 2) содержит источник 18 питания,контроллер 19, вход которого

Q соединен с выходом АЦП 20, вход которого соединен через усилитель 21 со средней точкой делителя опорного напряжения от источника 18 питания, состоящего из сопротивления 22 и фото5 приемника 1, датчика 15 влажности. Выход контроллера 19 соединен с дешифратором команд к .итроллера 23,первый выход i оторого соединен с входом источника питания, второй выход через

0 токоограничительное сопротивление 2А с ключевым транзистором 25, управляющего подачей напряления на излучатель 17 датчика 1Г влажности, третий выход через токоограничительное со5 противление 26 с ключевым транзистором 27, управляющего подачей напряжения положительной полярности (27 В) в линию 8 связи, четвертый выход через токоогрсничительное сопротивление 28 с ключевым транзистором 29, управляющего подачей напряжения отрицательной полярности в линию 8 связи. Источник 18 питания содержит икку- мулятоо и вторичные источники питания для подачи стабилизированных напряжений на узлы блока на делитель опорного напряжения, на ключевые транзисторы, в линию связи, подача которых управляется контроллером 19

Контроллер 19 выполнен на основе микроЭВМ К18Т6. Дешифратор команд контроллера выполнен на микросхемах (серии К 5б1) и транзисторных преобразователях уровней управляющих напря- , жений Следует отметить, что при наличии поливных трубопроводов слева от напорного трубопровода 1 число транзисторных ключей равно четырем. При поливе транзисторные ключи

0 27 и 29 включаются поочередно.

Этим осуществляется управление выдачей поочередно импульсов полива из первых или вторых половин всех поливных трубопроводов 2.

Система управления поверхностным поливом работает следующим образом.

Перед началом полива в контроллер центрального блока 7 управления вводят время полива участков и длительность

0

5

0

импульса полива. После пуска блока 7 управления поливом он подает напряжение на излучатель 14 датчика 15 влажности„ С фотоприемника 17 датчика 14 снимается сигнал, который является интегральной характеристикой поглощения излучения почвой или сорбционны покрытием датчика, зависящим от влажности окружающей датчик почвы, и подается на вход усилителя, выход которог соединен с входом АЦП блока 7с Выходы АЦП соединены с входами контроллера Если потенциал почвенной влаги достигает заданной величины, то контроллер формирует команду на начало полива Блок 7 подает в линию 8 связи напряжение положительной поляоности и включает электроп дрореле 10. Водовыпуски 3 открываются и вода подается через разборные поливные трубопроводы или однобортные одораспоеделительные борозды в группы борозд 4 первой половины участков. После выдачи импульса полива блок подает в линию связи напряжение обратной полярности с При этом водовыпуски 3 закрываются, включаются электрогидрореле 12 и задвижки 5 на входе вторых половин поливных трубопроводов открываются и вода подается через неуправляемые водовыпуск 6 в борозды второй половины участков. Таким обрезом, осуществляется импульсный полив участков попеременной подачей воды на первые и вторые половины участков. После выдачи поливной нормы блок 7 прекращает полив снятием напряжения из линии связи. Последующий опрос датчика на начало полива производится после выдержки времени на релаксацию вылитой нормы полива в активном слое почвы.,

Использование интегрального оптического датчика влажности в системе управления поверхностным поливом позволяет более точно контролировать влагозапасы в активном слое почвы и более точно назначать поливы, что повышает качество управления поливом. Разделение участков на две части позволяет удлинить поливные трубопро- воды или уменьшить их диаметр, что позволяет снизить капитальные затраты на оросительную систему и упростить систему управления. Формула изобретения

о

0

5

50

0

35

40

45

55

трубопровод, поливные трубопроводы с установленными на них, дистанционно гидроуправляемыми водовыпусками с приводом в виде электрогидрореле, управляющие обмотки которых подсоединены линиями связи к центральному блоку управления поливом, а также оптический датчик влажности почвы, установленный на контрольном участке и соединенный посредством линий связи с центральным блоком управления поливом, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системы и повышения качества полива, система снабжена гидроуправлярмыми задвижками, подключенными к электрогидрореле и установленными посередине поливных трубопроводов, а также диодами, включенными последовательно в цепи обмоток управления всех электрогидрореле, причем оптический датчик влажности выполнен в виде герметичной прозрачной трубы, покрытой сорбционным материалом для установки параллельно поверхности почвы поперек борозд на репрезенгативной глубине активного слоя почвы, при этом на одном конце трубы установлен источник излучения, отделенный от основного объема трубы свиторассеиеающим элементом, а на другом конце - фотоприемник, причем источник излучения и фотоприемник соединены посредством линией связи с входами центрального блока управления поливом, а дистанционного гидро- управляемые водовыпуски установлены только на ближних, по отношению к распределительному трубопроводу половинах поливных трубопроводов, на другой половине которых расположены неуправляемые водовыпуски, при этом диоды в цепях обмоток злектрогидро- реле всех дистанционно гидроуправля- емых водовыпускоз включены встречно по отношению к диодам в цепях обмоток управления всех электрогидрореле, подключенных к гидроуправляемым задвижка м„

2а Система по п. 1, отличающаяся Уем, что центральный блок управления поливом выполнен в виде двухполярного источника питания и последовательно включенных усилителя, аналого-цифрового преобразователя, контроллера и дешифратора команд,- а также двух последовательно включенных ключевых каскадов, выполненных

9156

в виде транзисторов разной проводимости, эмиттеры которых подключены к разным полюсам источника питания, базы через токоограничивающие резисторы - к выходам дешифратора, а объединенные коллекторы включены в цепь подачи питания на обмотки электро- гидрореле, причем вход усилителя под7136ш

ключей к выходу фотоприемника, подключенного через дополнительный то- коограничивающий резистор к источнику питания, а выход дешифратора ко5 манд связан с третьим транзисторным ключом, коллектор которого через излучатель датчика влажности соединен с источником питания.

Фиг. 2