Способ управления влагозапасами почвы на орошаемом массиве, состоящем из отдельных участков

 

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

69} Ш) (21) 3882745/24-24 (22) 26. 12. 83 (46} 15.02.86. Бюл. У 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации и техники полива (72) А.Ю.Штейнберг и В.В.Клейзит, (53) 621;327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 484499, кл . G 05 В 15/00, 1975.

Патент США В 4194691, кл. В 05 В 12/04, 1980. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЛАГОЗАПА-.

САИИ ПОЧВЫ НА ОРОБАЕИОМ МАССИВЕ, COCT0aglEM ИЗ OTAEJlbHblX yqACTK0B9 путем поочередной подачи воды на ..них в моменты достижения влагозапаV

61) G 05 D 9/00, G 06 Р 15/46

° . сами нижнего порогового значения и задания верхнего порогового значения влагозапасов на каждом участке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективнос ти орошения, текущие влагозапасы на всех участках поддерживают .различ ными с обеспечением достижения влагозапасов на очередном участке нижнего порогового значения после достижения влагозапасов предыдущего участка верхнего порогового значения, причем верхние и нкжние пороговые значения определяют в Функции заданного дефицита влагоэапасов, ресурса производительности ирригационной сети и. оперативных .значений агрометеорологических факторов. е

1711704

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может использоваться при автоматизации оросительных систем. . Цель изобретения — повьппение эффективности орошения, позволяющего осуществить оптимальное управление влагоэапасами массива с большим количеством поливных участков с учетом производительности насосной станции и процессов эвапотранспирации.

На.фиг. 1 изображены графики поливов (иэменения влагозапасов во времени) в синхронном режиме, на фиг. 2 - изменение влагоэапасов при подсинхронном и синхронном режимах," на фиг. 3 - блок-схема системы уп-. равления, с помощью которой осуществляют предлагаемый способ.

Запишем основные соотношения для способа управления влагоэапасами путем циклического поочередного полира участков орошаемого массива, при котором отклонения дефицитов влагоэапасов V от заданного среднеt го значения 9 будут минимальными на всех участках с учетом существующей производительности системы am; и текущих значений агрометеорологических факторов И; (i — номер участка).

Полное время цикла полива, всех участков составляет и (K t1 +at» с1

Ю . где t - время полива, t

- время паузы, когда и . поливается ни один из участков, в предельном случае (at = О).

Для того, чтобы выполнялось осеовное условие способа (V; 8; ) ,т.е., текущие дефициты влагозапасов

Ч; на любом участке не выходили за заданные граничные. значения и процесс бып стабильным (периодическим) необходимо знать одинаковое время цикла Т для всех и участков

4 m

Т CO118t

N.

У

t что обеспечивается набором соответствующих граничных значений .

Н;

0;-Т (am;- К1), Время полина i-го участка при этом равно

20;

am — Н.

1 \

Время пауэь! в цикле

5 и

at = Т(1-;» ) .

dm< т

Таким образом, все основные параметры режима (t,at, Т, 9; ) зави10 сят от текущей метеорологической ситуации и производительности ирригационной сети и определяются заново для каждого цикла с минимизацией отклонений дефицитов влагозапасов V,.

Для осуществления способа по известным техническим характеристикам. системы дт; и вычисленным на основе измерений текущим значениям N;, находят все остальные параметры управления по приведенным вьппе соотношениям.

Изобретение иллюстрируется следующими двумя примерами реализации; н синхронном и подсинхронном режи25 мах.

Пример 1 (фиг. 1). Рассмот- рим основной режим — синхронный, который характеризуется тем, что выполняется следующее условие:

V,.,(t-t;} -e;, т.е. влагоэапасы двух последующих

-участков достигают соответственно верхней н нижней границы одновременно. Для определенности примем, что в момент t массив из трех участков. находился в состоянии, обозначенном точками А,, А, А q. Вначале определяют t;, at, Т, 9 . Далее в мо49 мент t, включают на полив первый участок. Через время t- t в мое 1 мент t „, когда взагозапасы первого участка достигают верхнего граничного значения 8, а- влагоэапасы

45 второго - соответственного нижнего граничного значения 6 полив первоЯ го,участка прекращается и начинают полив второго участка на время t; ай °

5О. В момент Времени t О прекращают полив второго участка и начинают полив третьего участка, при этом вновь влагоэапасы второго участка достигают верхнего порогового значе55 ния ez q а третьего нмжнего Вв °

В момент времени прекращают полив третьего участка и вьдерживают паузу at. В момент времени п, 12!1704 т. е. по истечению времени цикла Т процесс повторяют вновь.

Пример 2 (фиг. 2). Рассмотрим подсинхронный режим, возникший, например, в результате обильно выпавших осадков. Пусть в начальный момент t, массив, представленный, тремя участками (их характеристики дш и N приняты идентичными) находился в состоянии, обозначенном точками В, В, Вэ ° Далее определяют значения параметров управления

Т, Qt В момент t (синхронный режим) включают на полив первый участок, в момент t„, когда влагозапасы первого участка достигают верхней границы, а влагоэапасы второго участка нижней границы, полив первого участка прекращают и включают полив.на втором участке. В мо.мент t фиксируют начало дождя, полив прекращают, массив находится в состоянии А„ A A . В результате выпадания осадков все влагозапасы уравниваются (С,, С, C ) и начинается естественньгй процесс эвапотранспирацин. По текущим измеренным и расчетным значениям Аш и И определяют параметры подсинхронного режима и в момент и включают полив на втором участке на Время д . Момент

С и время 3 выбирают так, чтобы влагозапасы второго участка достигли нижнего порогового значения тогда, когда влагозапасы первого участка будут равны верхнему пороговому значению. В момент прекращают полив второго участка и начинают полив третьего участка на время P . No-. мент времени tî и время 8, выбирают так, чтобы влагоэапасы третьего участка достигли нижней границы в тот момент, когда влагозапасы второго участка станут равными верхнему . пороговому значению.

Я момент t включают полив на 5 первом участке, далее выполняют про- цедуру управления в синхронном ре:.жиме.

На фиг. 2 для примера показаны управления при известном способе, .когда в момент t (при достижении влагозапасами нижней границы) включают полив на первом участке, в мо- мент t прекращают полив на первом участке и включают полив на втором . участке, но его влагозапасы неизбежно оказались ниже зацанных. В момент В, когда включают полив на третьем участке его влагоэапасы (3> ) могут уже существенно отличаться ,от заданных и даже быть недопустимыми. Действительно, на фиг. 2 видно, что 9 значительно больше 8

Устройство управления для осуществления способа (фиг. 3) состоит из электронно-управляющей машины

1 с программируема адаптером 2

1О сопряжения, соединенным с буфером 3 ° битовые входы которого подключены к двухпозиционным исполнительным органам 4 поливной сети, питаемой водой от насосной станции 5. Датчики б расхода каждого поливного участка соединены с интерфейсными картами

1. К входу электронно-управляющей машины 1 подключена аппаратура передачи данных (первый асинхронный

Zg адаптер 8 интерфейса, первый модем

9, телефонная линия 10-связи, второй модем 11, второй асинхронный адаптер

12 интерфейса), соединенная с коммутатором 13, к входам которого

25 подсоединены интерфейсные карты 7 датчиков 5 расхода и агрометеопостов 14.

Устройство работает следующим.образом.

При инициализации системы в начале поливного сезона в память машины 1 вводят следующие данные: интейсивиость полива всех участков ьш °

1 ° конфигурацию массива (количество участков и и групп в каждом из никс), . значения биоклиматических коэффициентов для сельскохозяйственных куль. тур, произрастающих на участках, в зависимости от фазы вегетации, нат чальные значения дефицитов влагоза4О пасов участков Ч, измеренные терЭ мостатно-весовым способом. Электрон" но-управляющая машина 1 через канал связи получает от агрометеопостов

14 информацию о метеорологической

4> обстановке и на ее основе с заданным периодом, равным одним или несколь:ким суткам, вычисляет интенсивности эвапотранспирации на всех участках и параметры циклического полива, 5О такие как время цикла Т, времена полива всех участков t; и время паузы М. Затем электронно-управляю щая машина 1 начинает процесс управления влагозапасами почвы, сос5З тоящий из элементарных этапов управления, каждый из которых начинается с анализа соотношений текущих значенил дефицитов влагоэапасов участ121 1

S ков Ч;,-определения в каком из двух режимов находится орошаемый массив — в синхронном или подсинхронном, и в каждом случае принимается решение по. управлению, состоящее в выборе участка, на котором следует начать (продолжнть) полив, и расчете времени его полива или времени паузы. В соответствии с принятым решением машина 3 выдает ко- 10 манды управления через программируемый адаптер 2 сопряжения и буфер 3 на исполнительные органы 4 поливной сети и к насосной станции 5, обеспечивая таким образом требуемые вклю- 15 чения, переключения-или выключения полива на участках и подачу нужного количества воды. Контроль исполнения команд управления и учет поданной оросительной воды на участке 20 осуществляется по показаниям датчиков б расхода значения которых интегрируются в интерфейсных картах

7 и передаются по каналу связи в

704 4 электронно-управляющую машину 1

Каждый элементарный этап управления завершается после истечения времени управления (полива илн паузы) и оканчивается расчетом в машине 1 но" вых текущих значений дефицитов влагозапасов участив в с учетом ðåàлизов иной полнвно нормы, произошедшей звапотранспирации H выпавших осадков.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность орошения за счет более точного уп;равления влагозапасами и устойчиво го поддержания их в оптимальной для растения зоне с учетом складывающейся метеорологической обстановки и реального ресурса производительности ирригационной сети, а также предотвращения выходов влагозапасов на любом участке нике заданного значе- .ния, что имеет место в известных спо-. собах орошения.

Диг;2.

1211704

Тираж 837 Подцисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ко делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 640/52 г

Филиал ППП "Патент", r. Укгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю.Апарин

Редактор IO.Ñåðåäâ Техред Л.Микеш Корректор E.Ñèðîõìàí.