Автоматизированная оросительная система

 

Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных культур. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей оросительной системы (ОС), повьшение КПД ее раббты и качества водораспределения. В ОС предусматривается автономное регулирование процессами полива. Водовыпуски объединены в группы одновременного полива. В ОС выполнены группа водовыпусков 18 для культур сплошного (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) Н1) А1 (51) 4 А Oi G 25/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1i3 „", 2S,3. И

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3931217/30-15 (22) 12.07.85 (46) 30.03.87. Бюл. ))- 12 (71) Всесоюзный- .научно-исследовательский институт комплексной автоматизации мелиоративных систем (72) П.В.Пак, N.È.Голубенко, А.И.Александров и В.В.Маргайтис (53) 631.347.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1037888, кл. А 01 С 25/16, J981.

Авторское свидетельство СССР

N- 1127548, кл. А 01 G 25/16, 1981 (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОРОСИТЕЛЬНАЯ

СИСТЕМА (57) Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных культур. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей оросительной системы (ОС), повышение КПД ее рабдты и качества водораспределения. В ОС предусматривается автономное регулирование процессами полива. Водоныпуски объединены в группы одновременного полива. В ОС выполнены группа водовыпусков 18 для культур сплошного

1299548

30 сева и группа водовыпусков 19 для культур узкорядного сева, Водовыпуски имеют управляющие элементы. Управление работой 0С осуществляет программно-управляющее устройство 44, имею,щее блочную структуру, Предусматривается комбинирован <ое энергопитание

0С от источника 39 сжатого воздуха и автономного электрического блока питания на программаторе. На каждом поле установлены датчики 53-56 влажности почвы. По сигналу глубинного

Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных культур и может быть использовано в качестве автоматизированной системы управления поверхностного полива.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей оросительной системы, повышение КПД ее работы и качества водораспределения эа счет автономного регулирования йроцесса полива переключением групп водовыпусков и продолжительности их работы.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема автоматизированной оросительной системы (глубинные датчики влажности не показаны); на фиг. 2— то же, схема линий связи продолжительности полива с глубинными датчиками влажности.

Автоматизированная оросительная система содержит участок транспортирующего канал-отстойника 1, перегораживающее сооружение 2, водозаборное сооружение 3, закрытый трубопровод 4 оросительной системы стабильного расхода воды, основную задвижку 5 и магистральный трубопровод 6 закрытой оросительной системы, поливные распределительные трубопроводы 7-14, задвижки 15-17.

Поливные распределительные трубопроводы включают группу водовыпусков

18 для культуры сплошного сева и группу водовыпусков 19 для узкорядного сева, выполненных в виде гидрантов, выходные отверстия которых имеют различную расходную характеристику, объединенных пневмопроводами 20 и 21, датчика 52 начала полива программноуправляющее устройство 44 автоматически включает ОС, а по сигналу дат,чика 56 влажности почвы — отключает

ОС. При необходимости могут включаться все группы водовыпусков 18 и 19 одновременно на одном поле ° Применение водовыпусков с управляющими элементами позволяе согласовать конфигурацию поля и оптимальное направление полива с учетом принятых севооборотов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с которыми соединены соответственно регулирующие блоки 22-25 полива пропашных культур и регулирующие блоки 26-29 полива узкорядного сева, связанные с автоматической системой управления, выполненной в виде пневмораспределителей 30-33, связанных посредством воздушных трубок 34,36 и 35,37 с магистральной воздушной трубкой 38 от источника 39 сжатого воздуха и подключенного к слаботочным линиям связи 40-43.

В качестве источника 39 сжатого воздуха может быть использован энергогенератор, например компрессор, связанный магистральной воздушной трубкой 38 с воздушными трубками 34, 36 и 35, 37 и с регулирующими блоками 22-29 полива.

Программно-управляющее устройство.

44 содержит блок 45 управления, связанный линией 46 связи с основнойзадвижкой 5, регулирующий блок 47, к которому подключены линии связи 4043, а также инвертируюший блок 48, промежуточные блоки 49-51, которые связаны слаботочными линиями с напряжением не более 40 В и мощностью не более 1 Вт с глубинным датчиком 52 начала полива и датчиками 53-56 влажности почвы, установленными соответственно на каждом из полей 91 - 8.

Автоматизированная оросительная система имеет широкие воэможности стыковки программно-управляющего устройства с управляющей ЭВИ.

Автоматизированная оросительная система работает следующим образом.

3 12995

Программно-управляющее устройство

44 с блоком 45 управления, в coo гветствии с информацией от глубинного датчика 52 начала полива, автоматически передает сигнал на открытие основной задвижки 5 через блок 45 управления, линию 46 связи, магистральный напорный трубопровод 6 за— полняется водой до задвижки 15, закрытой в момент работы магистрального трубопровода 6, при этом задвижки 16 и 17 поливных распределительных трубопроводов 7 и 8 открыты.

Учитывая в заданном блоке 45 управления дискретный характер полива определенной культуры севооборотных полей Ф 1 и 2, например полив по по.— лосам, расход воды по водовыпускам 18 задается в размерности длительности шага программатора, определяющим продолжительность поочередной работы поливных водовыпусков и, соответственно, от регулирующего блока 47 по слаботочной линии 40 связи, сигнал телеуправления напряжением не более

40 В и мощностью не более 1 Вт поступает на автоматическую систему пневмораспределителя 30, связанного с регулирующим блоком 22 с воздушной трубкой 34, с магистральной воздушной30 трубкой 38, соединенной с источником сжатого 39 воздуха, воздействуя на переключение и включение пневмопривода 20 для подачи воды по полосам на группу (или ОдинОчнО) водовыпусков З5

18, тогда как другая группа водовыпусков 19 (по бороздам) в этот момент задания закрыта, так как сжатый воздух от источника 39 сжатого врздуха заполнил пневмопривод 21 через ре- 40 гулирующий блок 26. Так как полив орошаемых полей 11 1 и 2 продолжается до получения информации от глубинного датчика 53 влажности почвы, то сигнал передается по слаботочной линии на инвертирующий блок 48 одновременно на открытие задвижки 15 следующего массива севооборотных полей

У 3 и 4 и закрытие задвижек 16 и 17 (возможен вариант не перекрывать), поливные трубопроводы 7 и 8, так как регулирующие блоки 22 и 26 в этот период по пневмопроводам 20 и 21 закрывают все водовыпуски 18 и 19 через управляющие элементы самих водовыпус-55 ков и вода не поступает на поля У 1 и 2, а распределительные трубопроводы

9 и 10 последующих полей У 3 и 4, пневмораспределитель 31 в соответ48 4 ствии с программой полива культуры на данных севооборотных полях, начинают работу в автоматическом режиме, так как в этот момент поступила команда с регулирующего блока 47 по слаботочной линии 41 связи на соответствующую автоматическую систему пневмораспределителя 31 и затем проводится аналогичная операция полива данных групп водовыпусков 18 или 19, связанных пневмоприводами 20 и 21.

Если исходя из площади поля, принятого расхода поливной нормы и других условий, необходимая продолжительность полива каждого участка должна удлиниться, то это время задается в программно-управляющее устройство 44, которое может быть. связано с ЭВИ всей системы и принятая продолжительность по обработке задания будет выполнена.

В дальнейшем работа последующих распределительных поливных трубопроводов с групповыми водовыпусками происходит аналогично. Исключение составляет последний глубинный датчик 56 влажности цочвы, который передает на промежуточный блок 5! и:: блок 45 управления команду прекращения работы, что соответствует команде "Основная задвижка закрыта", т.е. задвижка 5 трубопровода 4 закрыта (возможна ситуация, когда водозаборное сооружение 3 отключает подачу воды в трубопровод 4, тогда предусматривается дополнительно линия связи с телеуправлением).

После окончания полива поступает одновременно команда с блока 45 управления на регулирующий блок 47 об отключении автоматических регулирующих блоков 22-29, которые связаны с пневмораспределителями 30-33, с магистральной воздушной трубкой 38, с источником 39 сжатого воздуха, вырабатывающим постоянно сжатый воздух, что обеспечивает надежность в любой заданный момент работы системы в це" лом, т.е ° всех рабочих узлов полива.

При этом вся работа оросительной системы в автоматическом режиме (без участия человека) дополнительно обеспечивает повышенную устойчивость к нестационарному доступу.

Кроме того, это означает, что источник 39 сжатого воздуха автоматически готов к работе в любое время в соответствии с информацией о фазовом развитии культур, состоянии политых

5 12 площадей по культуре сплошного сева (по полосам), или узкорядного сева, (по бороздам), компенсируя утечку воды (т.е. отсутствует в системе) из сети и поддерживая в ней необходимое давление.

Далее команды на включение системы поступают только от блока 45 управления программного управляющего устройства 41 в зависимос" è от водопотребления, т.е. от числа работающих групп водовыпусков на поле. Следует отметить, что отключение всех поливных распределительных трубопроводов и последующее их включение в работу, обеспечивает ."дежурный" сигнал, который предназначен для непрерывной поддержки заданной влажности полива глубинного датчика 52„ т.е. возникает кратковременный звуковой сигнал или непрерывный световой сигнал сигнализатора на блоке 45 управления, означающий команду, например, для оператора, что включается в работу вся система "Открыть основную задвижку . Выполнение этой команды приводит к снижению водопотребления из сети и сброса и обеспечивает дальнейшее нормальное функционирование всей большой площади закрытой оросительной системы.

Следует отметить, что две группы водовыпусков на каждом поливном распределительном трубопроводе управляются по пневмосети от программноуправляющего устройства. При этом одна группа гидрантов с регулируемой расходной характеристикой цо 1,5 л/с каждого устанавливается на головной части каждой борозды. кроме борозд„ образующих границы при посеве культур узкорядного сева, На головной части этих борозд устанавливаются водовыпуски с повышенной расходной характеристикой 2,5-3,0 л/с. Эти водовыпуски предназначены для образования поливных полос, поэтому они включаются в работу при посевах культур уэкорядного сева, а при посевах пропашных и других культур, поливаемых по бороздам, включают в работу гидранты с пониженной расходной характеристикой. При необходимости, например, для полива культур по полосам или по засеваемым бороздам могут включаться обе группы гидрантов одновременно.

Повышение КПД и качества полива достигается введением в систему прог99548 6 раммно-управляющего устройства, которое обеспечивает на севообороте наиболее прогрессивный способ полива, прерывисто-импульсную водоотдачу в поливные борозды или полосы, При этом введение комбинированного энергопитания на основе применения автономного электрического блока питания на программаторе и всздушного энерго)g, генератора для исполнительных механи:змов в сети управления водораспределителями, позволяет создать энергосберегающую систему управления внутрихозяйственным зодораспределением и на этой основе получить гибкую, легкоперестраннаемую автоматизи-, ро занную оросительную систему для поверхностного способа полива по полосам или бороздам.

2(1 Кроме того., пркrerrerrrre управляемых водовыпусков дает возможность упростить проектирование и строитель1 с.пзо поливных трубопроводов, не предъявлять дополнительных требова25 ний к технике трубопроводов, не

"ломает" существуюшие конфигурации полей севооборота и схему расположения поливных трубопроводов, что дополнитегьна позволяет сохранить согласно конфигурации полей и с учетом выбора наивыгоднейшего направле— ния полива принятые севообороты.

Использование,цатчик в влажности в качеств" индикатора . окончания полива позволяет создать автоматизированную оросительную систему с обратной связью, что позволяет осу" ществлять полив практически без поте-. ри оросительной воды на сброс и довести КПД полива до 1, При этом полене опутывается проводами обратной связи, а индикаторы обратной связи усганавливаются только.на концевом участке поля (по направлению полива), поливаемом от последнего яруса поливных трубопроводов.

Подобная комбинированная по энергопитанию система управления несколькими группами распределительных устройств, параллельно соединенных пневмотрубками через автоматические, управляемыми от программно-управляющего устройства по линиям связи, позволяет путем параллельного, последовательного или одиночного переключения по обслуживанию массива орошения в течение всего вегетационного периода устанавливать более высокую культуру обслуживания системы в целом, позво1299548 ляющую подать расход, соответствующий числу групп оновременно работающих водовыпусков. При этом обеспечивается надежная связь управления работой, создаются условия ремонта отдельных участков линии связи и снижается потребность в пневмоприводах и их ремонте, Применение предлагаемого изобрете- 10 ния позволит более полно использовать запас емкости магистрального канала, расход воды через закрытый напорный трубопровод будет постоянным в широком диапазоне колебания уровня в ма- 15 гистральном канале, так. как в оросительной системе используется весь расход воды при отсутствии на сброс.

Систама с меньшими затратами .технических средств и с высокой точностью 20 может осуществлять быстродействие и обеспечивать стабильность переключением группы водовыпусков на соответствующую расходную характеристику, которая в процессе работы системы 25 изменяется в зависимости от культуры севооборотного массива в течение всего периода использования земли, что в конечном счете позволит повысить урожайность сельскохозяйствен- 30 ных культур. При этом в работе систе-! мы на горных и предгорных орошаемых землях к поливным трубопроводам не предъявляются дополнительные требования оптимального расположения и их 35 момента с безуклонной прокладкой.

Формула из обре тения

1.Автоматизированная ороситель- 40 ная система, включающая водозаборное сооружение, магистральный трубопровод, поливные трубопроводы с водовыпусками; разделенные запорными электрорелейными клапанами на секции одновременного полива, блок управления грунтовой работой водовыпусков, задатчики полива, источник давления и линии связи, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей оросительной системы, повышения КПД ее работы и качества водораспределения за счет автономного регулирования процесса полива переключением групп водовыпусков и продолжительности. х работы, в оросительную систему введены распределительные устройства, программно-управляющее устройство, датчики влажности почвы и комбинированная по принципу питания система управления на основе применения автономного электрического блока питания на программаторе и воздушного энергогенератора, объединяющая несколько групп распределительных устройств с одинаковой пропускной способностью в поливные борозды или полосы, параллельно соединенных между собой и подключенных пневмотрубками через регулирующие блоки и электроуправляемые пневмораспределители к энергогенератору, при этом программно-уп- . равляющее устройство подключено слаботочными линиями связи к электроуправляемым пневмораспределителям, к датчикам влажности почвы и к запорным органам, установленным на поливных трубопроводах.

2. Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повы-, шения равномерности распределения воды по длине поливных трубопроводов согласно технологии полива, водовыпуски объединены в отдельные группы для полива по полосам или бороздам всех культур севооборота сплошного или узкорядного сева.

1299548

9и8. 7

Подписное

Тираж б30

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор 10. Середа

Заказ 954/2

Составитель Д. Пантелеева

Техред Л.Сердюкова Корректор А, Зимокосов