Способ управления и контроля автоматизированной системой полива

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в автоматизированных системах полива по показаниям датчиков влажности . Цель изобретения - повьппение достоверности и оперативности контроля и управления поливом. Способ включает измерение влажности почвы. Производится формирование сигнала на полив при достижении почвой влажности увядания растений, т.е. по предельно допустимым значениям иссушения почвы, полученным экспериментальным путем. При этом дополнительно определяют наличие дождя, наличие полива, и момент изменения влажности почвы от величины полевой влагоемкости в сторону увеличения иссушения почвы. На основе этих данных формируют сигнал неисправности какого-либо из датчиков влажности при отсутствии полива или дождя и наличии момента изменения влажности почвы. Сигнал формируется независимо от того, каким количеством датчиков влажности зафиксировано иссушение, полив, дождь. Сигнал воспроизводится с заранее определенной задеряжой по времени на срабатывание остальных датчиков . 2 ил. (/) 00 оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„131980

А1 ц11 4 А 01 С 25/16, 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

Ъ /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3907113/30-15 (22) 05.06.85 (46) 30.06.87. Бюл. Ь"- 24 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) Н. Г. Чефонов, В.Н. Коршунов и Т.А. Чефонова (53) 631.347.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1192735, кл. А 01 G 25/16, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ И KOHTPOJIH

АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ПОЛИВА (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в автоматизированных системах полива по показаниям датчиков влажности. Цель изобретения — повышение достоверности и оперативности контроля и управления поливом. Способ включает измерение влажности почвы, Производится формирование сигнала на полив при достижении почвой влажности увядания растений, т.е. по предельно допустимым значениям иссушения почвы, полученным экспериментальным путем. При этом дополнительно определяют наличие дождя, наличие полива и момент изменения влажности почвы от величины полевой влагоемкости в сторону увеличения иссушения почвы. На основе этих данных формируют сигнал неисправности какого-либо из датчиков влажности при отсутствии полива или дождя и наличии момента изменения влажности почвы, Сигнал формируется независимо от того, каким количеством датчиков влажности зафиксировано иссушение, полив, дождь. Сигнал воспроизводится с заранее определенной задержкой по времени на срабатывание остальных датчиков. 2 ил.

Таким образом, данный способ позволяет определить неисправный датчик в двух состояниях. При первом состоянии во время дожця (полива) через заранее рассчитанный промежуток времени после их начала определяется, идет ли дождь или полив. Если идет, то определяется, истекло ли время для промачивания слоев почвы до чувствительного элемента датчика.

Если время истекло, то определяется сигнал о наличии полевой влагоемкости с каждого датчика. Если он есть, то все датчики исправны, если нет, то произошел отказ какого-либо датчика, Такой результат одинаково приемлем при любом количестве датчиков, I 1319803 2

Изобретение относится к сельскому

xosaAcTay и может быть использовано

s орошаемом земледелии для автоматической проверки исправности датчиков влажности при управлении поливом.

Целью изобретения является повышение достоверности и оперативности контроля и управления поливом.

На фиг. 1 представлена схема автоматизированной системы полива с реа- 10 лизацией способа устройством контроля и управления, разделенным на местное и центральное; на фиг, 2 - то же, с реализацией способа только местным устройством контроля и уп.равления.

Способ управления и контроля сис-. темы полива заключается в том, что система управления поливом поддерживает влажность почвы от полевой влагоемкости до влажности торможения развития растений или (пределе) до влажности увядания, т.е. при окончании полива количество влаги в почве соответствует полевой влагоемкости, а в случае иссушения почвы до величины влажности торможения или влажности увядания датчик влажности формирует сигнал на начало полива, Способ позволяет также определить неисправность (отказ) датчика или нескольких датчиков не только при поливе, но и в случае выпадения осадков или полива, а также в промежутках между ними следующим образом. т

Дополнительно определяют наличие и интенсивность осадков или полива и формируют сигнал неисправности 40 датчиков влажности в двух случаях: во-первых, при наличии осадков (или полива) после выдержки времени, достаточного для увлажнения почвы до величины полевой влагоемкости, рас- 45 считанной по интенсивности выпадения осадков (или полива) при условии фиксации хоть одним датчиком вгажности почвы ниже уровня полевой влагоемкости во-вторых после выпадения 50 осадков (или полива) при условии фиксации хоть одним датчиком влажности уровня полевой влагоемкости после промежутка времени на срабатывание всех датчиков влажности, отсчитываемого с момента срабатывания хотя бы одного датчика влажности при влажности почвы ниже полевой влагоемкости. установленных на разных глубинах, причем время берется из условия достижения влагой самого глубинного чувствительного элемента. Время для промачивания слоев почвы рассчитывается по интенсивности выпадения осадков (или поливов) по известным формулам.

Когда нет.дождя (полива), определяется, нет ли дождя или полива. Если нет и все датчики хотя бы один раз фиксировали уровень ниже полевой влагоемкости, тогда в случае фиксирования хотя бы одним датчиком уровня полевой влагоемкости формируется сигнал отказа.

Оперативность заключения о неисправности того или иного датчика определяется следующими обстоятельстваMH °

Отказ датчика (тенэометра) можно определить по его текущим показаниям.

Такое заключение можно сделать в случае, если при диапазоне измерения всасывающего давление Π— минус

1 кгс/см он показывает О кгс/см

Это может быть при поливе, когда влажность почвы больше порога срабатывания датчиков на полив (когда идет дождь), по той же причине и в случае, когда датчик отказал из-за разгерметизации чэмерительной системы в результате механических повреждений, неправильной эксплуатации датчика, утечки жидкости иэ датчика или прос« то вследствие отказа вакуумметра иэза поломки возвратной пружины или измерительного механйзма. Таким образом, можно сформулировать отказ датчика, определив момент повышения иссуше13198 ния почвы от наименьшей влагоемкости при условии отсутствия полива и дождя.

Итак, если показатель влажности почвы определяется несколькими датчи- 5 ками, то отказ одного датчика влажности в известных устройствах мог бы привести к ложному срабатыванию блока управления поливом. Для устранения этого недостатка в данном устройстве 10 отказ определяется первым вьппедшим из строя датчиком несмотря на задержку времени переключения остальных.

Способ осуществляют следующим образом. 15

Вода на орошение подается по магистральному трубопроводу 1. Непосредственно на участок орошения поливная вода подается с помощью сети поливных трубопроводов 2 из смонти- 20 рованных на них водовыпусков. Подача воды осуществляется с помощью исполнительных механизмов 3 водораспределения. Управление исполнительным механизмом 3 (ИМ) осуществляется от местного устройства 4 контроля и управления, которое формирует сигнал на управление им по времени. Длительность полива определяется набором на лицевой панели цифровой информа- 30 ции о желаемой продолжительности полива.

Местные устройства 4 контроля и управления формируют или снимают сигналы управления поливом по данным 35 датчиков 5 влажности почвы с пороговыми устройствами 6. Пороговые устройства 6 по верхней границе сраба- тывания (минус 1 кгс/см ) соединены

2 с местными устройствами 4 контроля и 40 управления. По нижней границе (О кгс/см ) пороговые устройства 6

2 соединены с логическим элементом

И 7 и элементом ИЛИ 8. Выходы логических элементов 7 и 8 соединены с 45 входами логического элемента И 9.

Выпадающие осадки регистрируются осадкомером 10.

Сигнал отказа датчиков влажности, сформированный логическим элементом

И 9, подается в линию 11 связи. Сигнал от местного устройства контроля и управления через линию 12 связи подается в центральное устройство

13 контроля и управления (фиг. 1).

Устройство содержит также элемент 14 для ввода дискретных сигналов, микропроцессор 15, оперативное запомина03 4 ющее устройство 16 и элемент 17 связи с устройством 18 печати. Элементы объединены интерфейсной магистралью (типа ИК-1) 19.

В устройстве предусмотрен элемент

20 сглаживания (фиг. 2), выполняющий функции отсечки случайных сигналов и продолжения "последействия" импульсов, приходящих от осадкомера 10, необходимого для более четкой работы логической схемы И 9 в качестве устройства запрета.

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

Определение влажности орошаемого участка. осуществляют с помощью датчиков 5 влажности (тензометров) с пороговыми устройствами 6 ° При достижении значения влажности почвы минус

0,8-0,85 кгс/cM2 (80-85 кПа) по показаниям электроконтактных вакуумметров включается местное устройство 4 контроля и управления ° При срабатывании трех из четырех или двух из че-тырех пороговых устройств местное устройство 4 контроля и управления формирует управляющий сигнал на исполнительный орган 3. Последний открывает поступление воды по магистральному трубопроводу 1 к поливным трубопроводам 2 со смонтированными на них ИИ (водовыпусками). Идет полив высаженных растений.

При поливе влажность верхних слоев почвы повьппается до значения полной влагоемкости. Вода под действием сил гравитации перемещается в более глубокие слои почвы. Таким образом влага достигает чувствительных элементов датчиков влажности. Величина влажности в этих слоях повышается г до О кгс/см (О кПа) по показаниям электроконтактного вакуумметра. Этот момент воспринимают пороговые устройства 6. На входах логических элемента ИЛИ 8 и элемента -HE 7 напряжение понижается до 0 ° При этом на выходе логического элемента ИЛИ 8 присутствует сигнал "О", на выходе логического элемента И-НЕ 7 — сигнал

Il ft

1 за счет того, что он совмещен с логическим элементом НЕ, Оба выходных сигнала приложены к входам логического элемента И 9. Логический элемент И 9 формирует в линии 11 связи сигнал "О", т.е. сигнал об отсутствии разгерметизации (отказа) дат5 13 чиков 5 влажности с пороговыми устройствами б.

Сигнал, сформированный логическим .элементом И 9, по линии 11 связи поступает в центральное устройство

13 контроля и управления. Сигнал от логического элемента И 9 поступает также в элемент 14 ввода дискретных сигналов. Одновременно на этот элемент заведен сигнал от местного устройства контроля и управления через линию 12 связи (сигнал о наличии полива), а также сигнал от датчика жидких осадков от осадкомера 10 (импульсы наличия дождя). Элемент 14 ввода дискретных сигналов передает имеющуюся у него информацьпо (наличие сигналов на входе) программе обработки ее в микропроцессоре 15, который обрабатывает информацию с помощью оперативного запоминающего устройства 16 и выводит выходную информацию по интерфейсной магистрали 19 через элемент связи с устройством 17 печати и самого печатающего устройства

18 на печать. Программа реализует логику: при наличии сигнала на полив или сигнала наличия дождя запрещается выдача сигнала (печать) неисправности датчиков влажности.

Датчик жидких осадков-осгдкомер

10 — при наличии дождя формирует импульсы, частота следования которых зависит oò интенсивности выпадения осадков. Для того, чтобы отметить факт наличия дождя во времени, программа не снимает условие "Идет дождь" в течение некоторого времени после получения очередного импульса.

Если это время превышено, условие

"Идет дождь" снимается.

По окончании полива или дождя почва начинает терять полученную воду.

Влажность почвы постепенно сникается и наступает момент, когда пороговые элементы 6 всех датчиков 5 влажности отмечают повышение иссушения почвы выше наименьшей влагоемкости, т,.е. отход стрелок вакуумметров от

О кгс/см (0 кпа).

Происходит это не сразу со всеми датчиками из-за неравных условий, при которых расходуется вода„ При срабатывании какого-либо порогового устройства б на выходе у него формируется сигнал высокого напряжения ("1"), которое прикладывается одновременно к логическим элементу ИЛИ 8

19803

ll0 а5

7(35

50 и элементу И-НЕ 7. На выходе логического элемента ИЛИ 8 формируется сигнал "1", на выходе логического элемента И-НЕ сохраняется "1". На выходе логического элемента И 9 формируется сигнал "1, который по линии 11 связи заводится в элемент 14 ввода дискретных сигналов.

Срабатывание всех датчиков 5 с пороговыми элементами 6 происходит за некоторое время (например, 1 ч), в течение которого программа, реализованная центральным устройством 13 контроля и управления, запрещает печать сообщения о неисправности датчиков 5 влажности. Если это время превышено и не сработали один или несколько датчиков 5 влажности, то микропроцессор 15 формирует на устройстве 18 печати печать сообщения о неисправности датчиков влажности.

Если же все пороговые устройства 6 датчиков 5 влажности сработали за нормируемое время, то печать такого сообщения запрещается.

При этом на выходе всех пороговых элементов 6 формируются сигналы "1".

На выходе логического элемента ИЛ4 8 остается сигнал "1", а на выходе лоrнческого элемента И-НЕ формируется сигнал "О". При этом на выходе логического элемента И 9 появляется сигнал О"„ который воспринимается центральным устройством управления как момент начала иссушения почвы по величине ниже О кгс/см по пока2 заниям электроконтактного вакуумметра.

Если после этого происходит разгерметизация любого из датчиков 5 влажности или их отказ, это сразу же отмечает соответствующее пороговое устройство 6 (на нем появляется сигнал "О"). На выходе логического элемента И 7 появляется сигнал "1", с выхода элемента И 9 — тоже сигнал который воспринимается центральным устройством 13 управления как отказ одного или нескольких датчиков влажностц. Об этом печатается сообщение. При поливе или наличии дождя цикл повторяется.

Реализация предлагаемого способа с помощью одного местного устройства по фиг. 2 аналогична реализации способа по фиг. 1. Отличие только в том, что запрет выхода сигнала о неисправности датчиков влажности фор-.

19803

7 1З мйруется на логическом элементе И 9, имеющем на два входа больше, чем по фиг. 1. В случае, если есть сигналы управления на полив или сигнал о наличии дождя, сигнал неисправности датчиков 5 влажности не проходит.

Если этих сигналов нет, а какои-либо из датчиков влажно ти дает показания 0 кгс/см, то это говорит о неЪ исправности датчиков и логический элемент И 9 формирует сигнал "1" наличия неисправности.

Блок 20 формирует сигнал последействия импульсов датчика жидких осадков, т.е. элемент задержки.

Данный способ обладает большей оперативностью определения неисправньм датчиков влажности, что исключает BOSMOXHOCTb oKHb K eHHA-Bbl» ключений устройством ИИ полива сельскохозяйственных культур.

Формула изобретения

Способ управления и контроля автоматизированной системой полива, включающий измерение влажности почвы, наличия и интенсивности осадков с помощью датчиков влажности почвы, осадкомера и таймера, и назначение полива при достижении почвой влажности увядания растений, а окончание— при влажности почвы не менее ее полевой влагоемкости, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения достоверности и оперативности контроля и управления, сигнал о не1О исправности хотя бы одного датчика влажности формируют в случае наличия осадков после выдержки времени, достаточной для увлажнения почвы до величины полевой влагоемкости, рассчитанной по интенсивности осадков, при условии фиксации хоть одним датчиком влажности почвы уровня влажности ниже полевой влагоемкости или в случае отсутствия осадков после вы20 держки времени на срабатывание всех датчиков влажности, отсчитываемой с момента фиксации хотя бы одним датчиком влажности почвы состояния влажности последней ниже полевой влагоемкости, при условии фиксации хоть одним датчиком влажности почвы уровня влажности ниже полевой влагоемкости.

1319803

Составитель Г. IIapaea

Техред Н.Глущенко

Корректор Л.Патай

Редактор Н.Швыдкая

Тираж 629 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2538/1.1роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, ро 4