Автоматизированная оросительная система Советский патент 1991 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливе сельскохозяйственных культур по бороздам и дождеванием.

Цель изобретения - повышение качества полива.

На фиг.1 приведена блок-схема автоматизированной оросительной системы для полива участков по бороздам и дождеванием; на фиг.2 - блок-схема гидравлического программного устройства управления импульсным поливом.

Автоматизированная комбинированная оросительная система содержит транспортирующий напорный трубопровод 1, гидро- управляемую задвижку 2 на входе дополнительного напорного трубопровода 3, соединенного с концом транспортирующего напорного трубопровода, и распределительные трубопроводы 4, соединенные с дополнительным напорным трубопроводом 3, К распределительным трубопроводам 4 подключены через гидроуправляемые клапаны б секции поливных трубопроводов 6 с водовыпусками в борозды 7 и дальнеструйные дождевальные установки 8 с гидроуп- равляемыми клапанами 9 на их входах. Параллельно задвижке 2 установлены насосный агрегат 10 с гидроуправляемой задвижкой 11 на выходе.

Автоматизированная система управления оросительной системой содержит центральный пульт управления (ЦПУ) 12, входы которого соединены сдатчиками 13 влажности верхнего активного слоя почвы и влажности 14 нижнего активного слоя почвы и с датчиком 15 температуры приземного слоя воздуха. Выходы блока 12 соединены с приводами задвижек 2 и 11 и с блоком 16 управления насосным агрегатом 10.

Центральный пульт управления содержит контроллер на основе микро-ЭВМ, например К 1814, К 1816, аналого-цифровой

преобразователь и электронные ключи., а также два электрогидрореле типа КЭГ-И. Блок управления насосным агрегатом может выполнен, например, в виде блока управления насосной станцией Сигма или в виде любого серийного блока управления насосным агрегатом.

На нижнем водораспределительном узле оросительной системы установлено гидра влическое программное устройство 17, вход которого соединен с дополнительным напорным трубопроводом 3, а выходы соединены трубками 18 управления с входами групп гидрореле 19.

Гидравлическое программное устройство 17 может быть расположено на любом узле оросительной системы. Расположение его в нижней части предпочтительное, так как это легко позволит решить проблему

выпуска воздуха из трубок 18 управления (например при помощи вантузов), который мешает четкости управления. По закону сообщающихся сосудов давление воды на приводах клапанов 5 и 9 будет соответствовать давлению воды в трубопроводе 4, что достаточно для работы приводов клапанов 5 и 9. Одновременно ведется полив всех участков, поэтому давление воды доходит до нижней части системы.

Первый выход гидрореле 19 соединен с

мембранным приводом клапана 5, установленного на входе секций поливного трубопровода 6, а второй выход соединен с приводом клапана 9, установленного на входе дальнеструйной дождевальной установки 8. Связь центрального пульта 12 управления с гйдрореле 19 осуществляется по напорному трубопроводу. Гидрореле 19 включаются при включении насосного агре0 гата 10, вследствие этого повышаются давления в напорном 3 и транспортирующих трубопроводах 4. Включенные гидрореле 19 соединяют трубки 18 управления с приводами гидроуправляемых клапанов 9, установленных на входе дальнеструйных дождевальных установок 8, а выключенные гидрореле соединяют трубки 18 управления с приводами гидроуправляемых клапанов 5, установленных на входе секции поливных трубопроводов 6. При выключении насосного агрегата 10 гидрореле 19 выключаются. Клапаны 5 или 6 образуют группу, каждая из которых управляется по отдельной трубке 18 управления, Группы клапанов открываются поочередно подачей напора в трубке 18 управленияи через программное устройство 17, Выбор групп клапанов 5 или 9 определяется положением гидрореле 19.

Гидравлическое программное устройство 17 управления содержит входное гидрореле 20, вход и мембранный привод 21 которого соединены с напорным трубопроводом 3, а выход соединен с входами трехходовых клапанов 22, выходы которых соединены с трубками 18 управления, а выход Слив - с атмосферой. Кроме того, выход гидро -ле 20 соединен через дроссель 23 трубкой 24, через которую вода поступает в стакан 25, служащий для стабилизации напора на входе гидравлического таймера 26. Таймер 26 взаимодействует с валом с кулачком 27, вращающимся с заданной скоростью и управляющим клапанами 22.

Давление воды в верхней части оросительной системы (на первом ярусе поливных трубопроводов) создается напорным трубопроводом 1 либо насосным агрегатом 10 при его включении. Это давление передается по напорному трубопроводу 3 через программное устройство 17 и по трубке 18 управления, через гидрореле 19 на группы клапанов 5 или 9 и используется для включения этих клапанов. Давление в трубке 18 управления на уровне верхнего яруса трубопроводов 4 в статике будет равно давлению в транспортирующем трубопроводе 4 этого яруса. Аналогично давление в трубке управления на уровне других ярусов будет равно давлению в транспортирующих трубопроводов этих ярусов.

Перед поливом по бороздам производит- ся,предварительное замачивание борозд дождеванием: поливом из дальнейструйных дождевальных установок с целью обеспечения возможности быстрого прохождения первых импульсов полива по бороздам, создающих неравномерность вдоль длины борозд. Полив полосы осуществляется одновременным включением одного из поливных устройств, установленном на каждом ярусе трубопроводов 4, а импульсы полива выдаются за счет поочередного полива полос.

Во время импульса полива по бороздам выдается 1/8 - 1/20 норма полива. Здесь важна точность выдержки импульса полива, так как при удлинении импульса вода идет 5 на оброс, а при коротком импульсе вода не дойдет до конца борозд либо возникнет неравномерность увлажнения по длине борозд, поэтому длительность импульса при дискретном поливе очень важна для дости- 10 жения качественного полива. При поливе дождеванием длительность импульса полива не является столь критической величиной. Здесь более важно дробление выдачи нормы долива с целью улучшения водно15 воздушного режима почвы и снижения эрозионных процессов. При этом за время импульса полива дождевальная установка делает несколько оборотов и выдает дробную норму полива 1/8-1 /20 часть, поэтому

0 возможно совпадение длительности импульсов полива по бороздам и дождеванием. Управление поливом по бороздам и дождеванием ведется по одним трубкам 18 управления. Однако при поливе по бороз5 дам и дождеванием давление воды в трубопроводах 4 разное, что обеспечивает соответствующее переключение гидрореле 19 и выбор способа полива.

Автоматизированная оросительная сис0 тема работает следующим образом.

Перед поливом контроллеру центрального пульта 12 управления задают программу полива участков. Она включает время полива участков дождеванием освежитель5 ной нормой полива, а также время выдачи поливной нормы на увлажнение верхнего активного слоя почвы, и время на увлажнение борозд перед поливом по бороздам. В программу полива вводится также норма

0 полива при поливе по бороздам на увлажнение всего активного слоя почвы, а также пороговые значения показаний датчиков 13 и 14 влажности верхнего и нижнего активных слоев почвы, при которых назначается

5 полив на увлажнение всего активного слоя

почвы и верхнего активного слоя почвы , и пороговое значение показаний датчика 15 температуры приземного слоя воздуха, при котором назначается полив освежительной

0 нормой полива. В таймер 26 гидравлического программного устройства 17 вводят уставку длительности импульсов полива.

После пуска центрального пульта 12 управления (ЦПУ) в работу последний произ5 водит опрос датчиков 13. 14 и 15. Если сработал датчик 13 влажности верхнего активного слоя почвы или датчик 15 температуры приземного слоя воздуха, то ЦПУ подает команду блоку 16 управления насосным агрегатом 10 на включение насосного

агрегата. Одновременно ЦПУ 12 переключает задвижку 11 на выходе насосно о агрегата на открытие. Насосный агрегат 10 включается и в напорный трубопровод 3 подается вода.

Под действием давления воды, создаваемого насосным агрегатом, мембранные приводы гидрореле 19 переключают гидрореле 19 во второе положение. Мембранные приводы 21 входного гидрореле 20 гидравлического программного устройства включают гидрореле 20. Гидрореле 19 соединяют мембранные приводы клапанов 9, установленных на входе дальнеструйных дождевальных установок 8 с трубками 18 управления. Гидрореле 20 подает давление воды на входы трехходовых клапанов 22 и через дроссель 23 по трубке 24 вода сливается в стакан 25. С дна стакана вода по трубке подается в гидравлический таймер 26, который приводит во вращение вал с кулачком 27. Кулачок последовательно взаимодействует с приводами трехходовых клапанов 22, которые последовательно соединяют трубки 18 управления с выходом клапана 20, подавая напор воды в трубки управления или соединяя трубки управления с атмосферой. Давление воды по трубкам управления подается поочередно с периодом, равным длительности импульса полива, на приводы групп дальнеструйных дождевальных установок и поочередно включает их. После выдачи полива на увлажнение верхнего активного слоя почвы ЦПУ подает команду блоку 16 на выключение насосного агрегата 10 и закрывает задвижку 11. Давление воды в напорном трубопроводе 3 падает, гидрореле 20 выключается и соединяет трубку 18 управления, соединенную с выходом включенного трехходового клапана 22 с атмосферой. Клапаны на входе включенных дальнеструйных дождевальных установок закрываются, полив прекращается. Аналогичным образом производится полив освежительной нормой полива при срабатывании датчика 15 температуры приземного слоя воздуха при прогнозе воздушной засухи. Таким образом, включение насосного агрегата 10 осуществляется блоком 16 по сигналу ЦПУ. 12 при прогнозе воздушной засухи (срабатывании датчика 15 температуры воздуха) для выдачи освежительной нормы полива дождеванием, с целью улучшения микроклимата орошаемого поля. Полив дождеванием может также производиться при срабатывании датчика влажности верхнего активного слоя для выдачи малой нормы полива на увлажнение этого слоя почвы, Эту норму полива можно выдать подзчеи 3-4 импульса полива по бороздам, однако при первых импульсах полива возникает неравномерность увлажнения по длине борозд, которая устраняется только в течении длительного полива по бороздам, управление задвижкой 11 осуществляется при пуске и остановке насосного агрегата с целью устранения гидроударов в трубопроводной сети. Насосный агрегат необходим для работы дождевальных устано0 вок, расположенных на всех ярусах, поэтому задвижки по длине трубопровода 3 не предусмотрены. Возможно также применение комбинированных поливов дождеванием и по бороздам, эффективность

5 которых высока.

Блок 17 включается в работу, когда давление в нижней точке оросительной сети не меньше суммы давлений, создаваемых напорными трубопроводами 1 иЗ. Приотклю0 чении трубопровода 1 от трубопровода 3 при помощи задвижки 2 при поливе по бороздам и выключении насосного агрегата (при поливе дождеванием) блок 17 выключается, так как давление воды в нижней точке

5 системы в этом случае равно давлению воды, создаваемому только грубопроводом 3. При срабатывании датчика 14 нижнего активного слоя воздуха ЦПУ аналогичным образом управляет увлажнением борозд од0 ним импульсом полива дальнеструйными дождевальными установками. Затем ЦПУ подает команду блоку 16 на выключение насосного агрегата, закрывает задвижку 11 и открывает задвижку 2. В трубопроводе 3

5 создается дополнительное давление за счет созданного в транспортирующем напорном трубопроводе 1. Это давление обеспечивает включение входного гидрореле 20 гидравлического программного устройства 17, но не

0 достаточно для переключения гидрореле 19, настроенных на другой порог срабатывания. В этом случае мембранные приводы клапанов 5 секций поливных трубопроводов 6 соединены с трубками 18 управления и

5 устройство 17 продолжает полив участков по бороздам в импульсном режиме поочередно, открывая группы поливных трубопроводов 6. После выдачи, нормы полива на увлажнение всего активного слоя почвы

0 ЦПУ 12 закрывает задвижку на входе дополнительного напорного трубопровода 3. Давление в трубопроводе 3 падает. Гидрореле 20 выключается Все трубки управления в этом случае соединены с атмосферой, полив

5 прекращается до поступления следующих команд от датчиков 13, 14 и 15.

Экономическая эффективность применения предлагаемой оросительной системы заключается в возможности проведения комбинированных поливов дождеванием и

по бороздам, позволяющим улучшить водно-воздушный режим активного слоя почвы и микроклимат орошаемых участков, а также повысить КПД поверхностного полива за счет устранения непроизводительных по- терь воды на концевой сброс и глубинную фильтрацию, улучшения равномерности увлажнения вдоль длины борозд. Проведение полива нормой на увлажнение верхнего активного слоя почвы (полив малой нормой) дождеванием вместо полива по бороздам устраняют недостатки поверхностного полива малой нормой, при котором трудно устранить неравномерность увлажнения борозд, возникающих при прохождении первых импульсов, при которых достигается добегание воды До конца борозд. Кроме лолива дождеванием система позволяет более точно выдавать и дозировать малые нормы полива.

Формула изобретения Автоматизированная оросительная система, включающая транспортирующий напорнь я трубопровод, сообщенные с ним через гидроуправляемую задвижку дополнительный напорный трубопровод с подключенными к последнему распределительными трубопроводами и связанные с распределительным трубопроводом через гидроуправляемые задвижки дальнеструйные дождевальные установки и поливные трубопроводы с водовыпусками, а также

центральный пульт управления с датчиками влажности почвы и температуры воздуха и гидравлическое программное устройство управления, вход которого подключен к дополнительному напорному трубопроводу, а выходы посредством линии связи подключены к входам гидрореле, выходы которых соединены с управляющими полостями гид- роуправляемых задвижек на входах дальнеструйных дождевальных установок и поливных трубопроводов, отличающая- с я тем, что, с целью повышения качества полива, система снабжена насосным агрегатом и блоком его управления, подключенными к центральному пульту управления, а также гидроуправляемой задвижкой, включенной между входом дополнительного напорного трубопровода и выходом насосного агрегата, подключенного до гидроуправляемой задвижки на входе дополнительного напорного трубопровода, причем гидравлическое программное устройство управления выполнено в виде входного гидрореле с мембранным приводом, подключенным к концу дополнительного напорного трубопровода, гидравлического таймера и четырех гидроуправляемых трехходовых клапанов, входы которых подключены к выходу входного гидрореле причем выходы трехходовых клапанов подключены к линиям связи, а управляющие элементы трехходовых клапанов кинематически связаны с гидравлическим таймером

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения - повышение качества полива. Оросительная система включает транспортирующий трубопровод 1 и соединенный с ним через задвижку 2 с гидроуправлением дополнительный трубопровод 3 для создания напора при бороздковом поливе. С напорным трубопроводом 3 соединены распределительные трубопроводы 4, к которым через гидроуправляемые клапаны 5 подключены дальнеструйные дождевальные установки 8. Параллельно задвижке 2 установлен насосный агрегат 10 с гидроуправляемой задвижкой 11 на выходе, что позволяет проводить комбинированные поливы по бороздам. К центральному пульту управления (ЦПУ) 12 подсоединены датчики 13, 14 и 15 влажности верхнего активного слоя почвы, влажности нижнего активного слоя почвы и температуры приземного слоя воздуха соответственно. Выходы ЦПУ 12 соединены с блоком 16 управления насосным агрегатом 10 и приводами задвижек 2, 11. Выходы гидравлического программного устройства (ПУ) 17, установленного на нижнем водораспределительном узле оросительной системы, соединены трубками 18 управления с входами групп гидрореле 19, выходы которых соединены с приводами клапанов 5, 9, а мембранные приводы которых соединены с трубопроводом 4. ПУ 17 служит для создания импульсов полива путем подачи управляющих давлений по трубкам 18, для чего в состав ПУ включены гидравлический таймер, входное гидрореле и трехходовые клапаны (по числу трубок 18 управления), приводимые через кулачковую передачу от гидравлического таймера. 2 ил.

Редактор А.Долинич

Составитель Г.Параев Техред М.Моргентал

Фиг. 2

Корректор М Демчик