Автоматизированная система управления бороздковым поливом

 

Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных Культур. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения . Системы включают закрытую водораспределительную сеть, разбитую на участки полива с дистанционно управляемыми водовыпусками, центральное устройство 21 управления поливом. Усff TTa/jau yvcrc/rm /7ff/fcj ae 7/уеггтии yvcrc/TTff/ /7a/fu/a Б Р/г: ве /ггй/и VffC /r7f7ff /7C7/7e/ afфи. i I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН

150 4 А 01 С 25/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4030427/30-15 (22} 26.02.86 (46) 15.08.87. Вюл. 9 30 (75) В.И. Пронов и И.A. Ким (53) 631.347.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1162385, кл. А 01 G 25/16, 1984. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВ—

ЛЕНИЯ БОРОЗДКОВЫМ ПОЛИВОМ

„.,SU„„ I2ßß7 А1 (57) Изобретение относится к орошению сельскохозяйственных Культур.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения. Системы включают закрытую водораспределительную сеть, разбитую на участки полива с дистанционно управляемыми водовыпусками, центральное устройство 21 управления поливом. Ус1329687

20 тановка датчиков 15, 16 влажности в верхнем и 17, 18 в нижнем слоях двух соседних групп участков полива с разными нормами полива (малой и близкой к увлажнительной норме полива) позволяет учесть предельные значения агрометеопараметров. Использование íà каждом участке полива формирователя 8 импульсов форсированного и увлажнительного режимов полива, простого таймера с постоянной выдержкой времени, кратной времени суток 6,12,24 или 36 ч, дает воэможность повысить урожайность. В зависимости от прогноза засухи, степени увлажнения верхнего или нижнего слоя почвы контрольных участков полива и предельных значений агрометеопараметров логический переключатель 14 режима полива участков управляет сигналами таймера 13 и формирователя 11 импульсов в линии связи 10 для осуществления форсированноИзобретение относится к сельскому хозяйству и применяется при автоматизированном бороздковом поливе для обеспечения оптимальных условий произрастания растений.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения. 10

На фиг. 1 приведена блок-схема системы управления поливом; на " фиг. 2 — схема формирователя импульсов управления и коммутатора электрогидрореле водовыпусков; на фиг. 3 схема формирователя режима полива с распределителем импульсов.

Автоматизированная система управления поливом, например, на основе закрытой оросительной сети включает магистральный трубопровод 1 на орошаемом поле с количеством участков полива до десяти (на фиг. 1 показаны четыре участка полива, при этом к первой группе участков полива относятся первый и второй участки, к второй группе — третий и четвертый участки полива). Поливают участки с го попива на смачивание всех участков полина или каждого участка перед поливом и затем последовательного полива отдельных групп участков полива малыми нормами полива или нормами полива, близкими к увлажнительной норме полива. Применение формирователя 8 импульсов позволяет использовать один сигнал с одинаковой длительностью импульса на доувлажнение борозд также для осуществления форсированного полива или смачивания сухих борозд перед поливом. При этом в зависимости от уклона местности и типа почв выбирают режим работы формирователя импульсов: 4-8 импульсов полива чередующейся подачи воды в две соседние борозды на смачивание на уклонах

0,005-0,03 или режим последовательного полива четырех участков в группе на уклонах более 0,03. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. первого по четвертый. Участки каждой группы рассредоточены по площади полива и чередуются. На каждом участке полива проложены поливные трубопроводы 2 с четырьмя отдельными группами микрогидрантов для водораспределения в борозды. Отдельные группы 3 и 4 микрогидрантов нечетных и четных борозд для левого крыла и группы 5 и 6 для правого крыла (фиг. 1) поливного трубопровода соединены гидравлическими линиями управления с коммутатором 7 исполнительных механизмов. Для управления порядком включения исполнительных механизмов микрогидрантов коммутатор 7 соединен через формирователь 8 режима поливов (т.е. формирователь импульсов для форсированного и увлажнительного режимов полива), блок 9 приема сигналов и линию связи

10 с формирователем 11 импульсов управления программного устройства, которое включает также блок питания

12 и таймер 13. К входу управления таймера 13 подключен логический переключатель 14 режима полива участков. На двух смежных контрольных участках выделенных групп участков!

329687 полива, например первом и третьем соответственно, установлены датчики

15,16 влажности верхнего и 17,18 нижнего слоев почвы, соединенные

5 линиями 19 связи с переключателем 14, к входам которого подключены сигнализатор 20 предельных значений агрометеопараметров,или центральное устройство 21 управления поливом. 10

Коммутатор 7 (фиг. 2) содержит четыре электрогидрореле (ЭГР) 22-25, предназначенных для преобразования электрических сигналов управления в гидравлические пневматические сигна-15 лы повышенного давления от отдельного источника давления (на фиг. 1,2 не показан). Сигналы повышенного или атмосферного давления (при соединении с атмосферой линий управления) пере- 20 даются по линиям связи группам микрогидрантов 3-6 для водораспределения в борозды. Один выход ЭГР 22 соединен с атмосферой, а второй его выход соединен через ЭГР 23 с выходами "Слив" 25 реле 24 и 25. Входы "Питание" всех

ЭГР 22-25 соединены линией управления

26 с гидро- или пневмоисточником давления. ЭГР 22 предназначено для включения и выключения полива участка 30 суточного полива. ЭГР 23 предназначено для управления поливом из микрогидрантов правого или левого крыла поливного трубопровода путем соединения выхода "Слив" соответствующего ЭГР 24 или 25 с первым выходом ЭГР 22. ЭГР

24 предназначено для переключения четных или нечетных (шестого или пятого) микрогидрантов правого крыла водораспределения в борозды. ЭГР 25 40 предназначено для переключения четных или нечетных (четвертого или третьего) микрогидрантов водораспределения в борозды левого крыла. Переключение ЭГР 22-25 осуществляется подклю-45 чением их обмоток к выходу источника питания (включение при напряжении

27 В и отключение при напряжении

-6 В). Напряжение -6 В на обмотку реле 22-25 подается за счет падения 60 напряжения на сопротивлении 27, подключаемом последовательно к обмотке реле. Переключение полярности подаваемого напряжения на обмотки ЭГР

22-25 осуществляется замыкающими кон- 55 тактами реле 28-35 (на фиг. 2 показаны контакты 28.1, 28.2 и 29.1, 29.2 только для ЭГР 22, управляемого реле

28 и 29) типа РЭС-80 или оптронных переключателей. Обмотки управления реле 28 и 29 подсоединены к выходу источника питания через ключевые транзисторы 36 и 37, например типа

КТ 315. Базы транзисторов 36 и 37 через сопротивления 38, инверторы 39 и логические элементы 2 И-HF. 40 связаны с первым выходом блока приема сигналов (фиг. 1) и двумя выходами

"включение" и "выключение счетчика участков полива 41 формирователя 8 режима полива. Первые входы логических элементов 40 подключены к отдельным выходам счетчика 41 формирователя H импульсов, а их вторые входы соединены с первым выходом блока 9 приема сигналов.

Формирователь 8 режима полива (т.е. схема выдачи импульсов форсированного и увлажнительного режимов полива) содержит схему 42 автоматического обнуления счетчика 41, счетчика 43 количества импульсов полива на смачивание борозд и триггеров 44 распределителя импульсов полива (фиг. 3). Входы схем автоматического обнуления соединены с общим проводом линии связи 10 и выходным проводом

-9 В блока 8 приема сигналов;

Схема 42 автоматического обнуления может быть выполнена на логических микросхемах серий К176, К561 или

К511. В коммутаторе 7 и формирователе 8 также используются микросхемы указанных серий.

Счетчик 43 импульсов полива (т.е. счетчик количества импульсов полива на смачивание борозд) содержит ин- вертор. Счетчик с переключателем коэффициента деления (фиг. 3) обеспечивает задание количества импульсов полива от 3 до 8 (в зависимости от типа почвы участков полива) для чередования подачи импульсов полива в четные и нечетные борозды левого и правого крыла поливного трубопровода, которое обеспечивает форсированный режим продвижения воды по сухой борозде и ускоренное смачивание борозд, а также возможность форсированного освежительного полива всех участков при засухе.

Счетный вход счетчика 43 соединен с выходом логического элемента 45 через инвертор, а его выход соединен с первым входом распределителя 44.

Распределитель 44 импульсов полива предназначен для осуществления

1329687 6

55 следующих технологических операций полива: а) по сигналам счетчика 43 на заданное в нем количество импульсов осуществляет переключение реле 25, и затем реле 24 для осуществления форсированного режима полива путем переключения групп третьей и четвертой, а затем пятой и шестой микрогидрантов левого и правого крыла поливных трубопроводов 2; б) после отработки заданного количества импульсов, например 16 импульсов, осуществляет переключение формирователя 8 для последовательного переключения групп микрогидрантов от третьей до шестой с помощью реле 23, 24, 25; в) подает сигнал запрета на третий вход логического элемента 45 на запрещение прохождения импульсов управления с второго выхода блока 9 приема сигналов на счетчик 43. !

Распределитель чч импульсов полива (фиг. 3) содержит триггер 46, вход синхронизации которого соединен с выходом счетчика 43, а выход через дифференцирующую цепь (на конденсаторе 47 и сопротивлении 48) с S-входом RS-триггера 49. Инверсный выход

R-триггера 49 соединен с третьим входом логического элемента 3 И-НЕ.

Второй вход логического элемента 2 ИНЕ 50 соединен с выходом инвертора

51, выход которого также соединен с входом счетчика 52, а первый вход логического элемента 50 соединен с входом счетчика 43 участков полива (выходом счетчика 52). На выходе счетчика 52 установлен переключатель выходов для задания коэффициента деления счетчика 52, аЬединенный через дифференцирующую цепь (конденсатор и сопротивление) с R-входом счетчика 52, который соединен также через разделительный диод с выходом схемы

42 обнуления. Выход логического элемента 50 через инвертор 53 соединен с первым входом логического элемента

2 ИЛИ-HE 54, выход которого соединен с входом синхронизации С триггеров

55, 56, а также с первыми входами логических элементов 2 ИЛИ-НЕ 57, 58, вторые входы которых соединены с вы" ходами триггера 55, а выходы через ограничительные сопротивления соединены с базами трацзисторов, включающих реле 30, 31 для включения и от5

f5

40 ключения электрогидрореле 23 коммутатора 7. Выходы триггера 56 соединены с первыми выходами логических элементов 2 И-.НЕ 57, 58, вторые входы которых соединены с вторым выходом блока

9 приема сигналов. Выход элемента 58 соединен с входом синхронизации триггера 59 и первыми входами логических элементов 2 ИЛИ-НЕ 60, 61, вторые входы которых соединены с выходами триггера 59, а их выходы через сопротивления 62, 63 соединены с базами транзисторов включения реле 34, 35 для включения четвертого ЭГР 25. Выход логического элемента 57 соединен с входом синхронизации триггера 64 и первыми входами логических элементов

2 ИЛИ-НЕ 65, 66, вторые входы которых соединены с выходами триггера 64, а выходы через сопротивления 67, 68 соединены с базами транзисторов включения реле 32, 33 переключающих третье ЭГР 24. Прямой выход триггера

49 соединен с первым входом логического элемента 2 И-НЕ 69, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 9.2 приема сигналов, а его выход соединен с входом синхронизации триггера 70 и первым входом логического элемента 2 ИЛИ-НЕ 71 второй вход которого соединен с прямым выхо-. дом триггера 70, а выход — с вторым входом логического элемента 54. Питание всех микросхем коммутатора 7 и формирователя 8 осуществляется от вторичного источника питания блока 9 (на фиг. 2 не показан).

Закрытая оросительная сеть 1 и поливные трубопроводы 2 могут быть выполнены, например, из асбестоцементных труб. Расходы микрогидрантов устанавливаются с учетом конкретного типа почв и уклонов на участках полива 0 5-1,5 л/с. Коммутаторы 7 на участках полива подключены к источнику давления или сжатого воздуха, давление которого на 0,01 МПа больше рабочего давления в трубопроводах 1,2.

При соединении линий управления групп

3-6 микрогидрантов через коммутатор

7 с источником давления все микрогидранты закрыты, а при их соединении с атмосферой микрогидранты под давлением воды в поливных трубопроводах открыты и обеспечивают подачу воды в борозды.

Блок 9 приема сигналов содержит также (не показаны) вторичный источ!

3296 ник питания, схемы согласования уровней сигналов в линии связи IO с входными сигналами формирователя 8 и коммутатора 7 отдельно для приема из

5 третьего управляющего провода линии связи IO импульсов управления положительной (первый выход блока 9 приема сигналов) и отрицательной полярности (второй выход) и схему селекции сигналов управления по длительности.

Линия связи 10 выполнена в виде трехжильного кабеля связи, один провод которого о6 А ("0"), второй предназначен для напряжения питания для реле 22-25, 28-35, блока 9 приема сигналов, а третий провод — для подачи импульсов напряжения от — 15 до

60 В на входы схем согласования бло- 20 ков 9 (положительной полярности для переключения участков полива, и отрицательной — для переключения исполнительных механизмов коммутатора 7).

Формирователь ll импульсов управ- 25 ления предназначен для преобразования сигналов с выходов таймера, а именно: а) тактовые импульсы таймера с периодом повторения, равным времени 30 импульса полива, задаваемого для конкретного поля (от 10 мин до 1 ч) с первого выхода таймера, — в импульсы отрицательной полярности, подаваемые в третий провод линии связи для

35 осуществления программы полива участка в форсированном режиме полива и доувлажнения участка полива импульсами постоянной длительности, обеспечивающими добегание воды до конца смо- 40 ченной борозды; б) тактовые импульсы с второго выхода таймера с периодом повторения

6 или 12 ч для полива участков малыми нормами, 24 или 36 ч для полива уча- 45 стков нормами, близкими к увлажнительной норме полива, либо с периодом повторения, равным времени Форсированного режима полива участка, — в импульсы положительной полярности длительностью 1-2 с, подаваемые в третий провод линии связи 10 для последовательного переключения полива участков в выделенных группах; в) импульсы с третьеговыхода тайме- 55 ра преобразуются в сигналына обнуление счетчиков и триггеров формирователей

8 путем кратковременного прерывания подачи напряжения во второй провод

87 8 линии связи !0 (соединением первого и второго провода). Для выполнения этих функций формирователь 11 импульсов управления содержит выходные усилительные элементы (не показаны).

Блок 12 питания предназначен для питания всех устройств, для подачи стабилизированного напряжения питания на делитель измерительного устройства логического переключателя 14 и содержит преобразователи напряжения переменного тока в постоянный ток (или аккумуляторы) на напряжение

60, 27, 9 и 15 В. Назначение таймера 13 — формирование заданного для конкретного участка времени импульса полива, времени полива участков

6,12, 24,36 ч (т.е. кратного времени суток), времени форсированного режима полива участков, равного (4-8) где t,„ — время добегания воды до конца борозды по смоченной борозде, а также времени окончания и начала полива в соответствии с командами логического переключателя 14. В качестве таймера 13 могут быть использованы электронные часы на микросхемах серии К176 или программируемый таймер типа К!45ИК19-07, который обеспечивает выполнение различных операций и процессов с привязкой к реальному времени, имеет формат управляющего слова 25 бит, объем внутреннего ПЗУ

4!60 бит, объем внутреннего ОЗУ 34" 4 бит, объем наращиваемой памяти

1-3 кбит, число внутренних микрокоманд 32, число управляющих входов 16> напряжение питания — 27 В. Приведенные паспортные данные таймера обеспечивают его использование для выполнения описанных задач. Первые три выхода таймера используются в ключевом режиме для управления формирователем 11. Четвертый выход таймера.13 соединен с управляющими входами логического переключателя 14. Цифровой вход таймера 13, соединенный с выходом логического переключателя, предназначен для задания трех режимов работы программы таймера: времени форсированного режима полива участков, времени полива малыми нормами полива@ или времени полива нормами, близкими к увлажнительной норме полива.

При дистанционном управлении рядом систем к цифровому входу таймера 13 может подключаться через преобразователь сигналов и линию элект10

29687

13 ропередачи трехфазного тока 0,4-10 кВ центральное устройство управления.

Логический переключатель 14 режима полива участков предназначен: для программируемого порогового измерения аналоговых сигналов по сигналам таймера 13 с делителя стабилизированного напряжения питания на сопротивлении и одной из датчиков влажности верхнего или нижнего слоя почвы, запоминания их, сравнения с заданной уставкой разности их показаний и при превышении уставки для вь»дачи соответствующих сигналов управления для переключения программы работы таймера 13; для приема сигналов от центрального устройства 21 управления, например для изменения программы полива таймера 13 при прогнозе засухи, или для прекращения работы всей системы при отсутствии воды на входе оросительной сети по сигналам датчика давления или уровня воды; для приема сигналов от сигнализатора 20 предельных значений агрометеопараметров для переключения таймера на форсированный режим полива.

B качестве переключателя 14для вы-полнения перечисленныхфункций может использоваться логическое устройство на переключателях, микросхемах и аналоговых компараторах сигналов или серийно выпускаемый контроллер для преобразования, обработки и контроля аналогового и цифрового сигналов типа К145ИК18-08 или К145ИК18-07 с АЦП, типа К572ПА2А и коммутатором на ключевых транзисторах 240КНЗ или микрокаль.— кулятор "Электроника" NK-46.

Контроллер К145ИК18-08 обеспечивает программируемый выбор датчиков более 10 шт, контроль уровня аналоговых сигналов в периферийных устройствах, выдачу команды для измерения аналогового или цифрового сигнала, опрос АЦП, запоминание измеряемой величины, вычисление приращения измеренной величиныи егосреднестатистического значения, контроль измеренной величины сигнала по верхней и нижней уставке в соответствии с управляющим цифровым сигналом на его входе. Перечисленные функции контроллера обеспечивают выполнение всех задач логического переключателя 14.

Команда запоминания измеренной величины сигналов датчика используется

»О

55 тогда, когда по условиям эксплуатации (по погодным условиям) возможен значительный перерыв, например более

5 сут до начала полива следующей группы участков (в средней полосе при дождях), или если контрольным участком полива необходимо выбирать не предпоследний участок полива, а любой другой участок, например десятый и четвертый в группе из десяти участков.

Упрощенный вариант логического переключателя 14 содержит 3 переключателя, обеспечивающих выбор жестко заданной программы на микросхемах. В этом случае контроль влажности нерхнего и нижнего слоя осуществляет оператор по весовому или карбидному экспресс-методу измерения влажности почвы.

Третий, наиболее простой вариант переключателя 14 выполняется на схемах счетчика-распределителя импульсов времени и порядка опроса датчиков по сигналам таймера через 12, 24 или

36 ч трехпорогового преобразователя аналогового входного сигнала и оптронных ключей для коммутации датчиков 15-18 по заданной программе и коммутации сигналов таймера 13 на входе формирователя ll по кома1»дам трехпорогового преобразователя аналоговых сигналов с датчиков.

Датчики влажности !5-18 могут быть выполнены или на тензиометрах с электрическим выходом типа ЭКМ (дистанционный тензиометр ДТ-1) или на интегральном измерителе влажности (например, на 15 бороздах) иэ неполяризуемого экранированного от нижнего слоя земли полиэтиленовой пленкой провода. Датчики 15, 16 верхнего слоя почвы установлены на глубине не более 50 см под пахотным слоем почвы. Датчики 17, 18 нижнего слоя устанавливаются на глубине 1-1,5 м в зависимости от глубины корневой системы растений на орошаемом поле и настраиваются на контроль усредненных параметров влажности (сопротивления) верхнего и нижнего слоя почвы, Датчики устанавливаются в репрезентативной зо»1е первого и третьего контрольных участков полина.

Сигнализатор 20 предельных значений агрометеопараметров содержит пороговый электроконтактный термометр о на порог срабатывания 30-36 С или

1329

Разделение всех участков на две

Группы, расположение участков не менее чем через один участок смежной группы и установка датчиков только на двух участках рядом с блоком конт- 20 роля обеспечивают при бороздконом поливе сокращение времени нахождения почвы в переувлажненном состоянии, утилизацию ноды на смежных участках, подготовку их (замачивание борозды за сутки) к очередному поливу и дает воэможность иметь опорную точку для относительных измерений разности физических параметров почв на очередном участке смежной группы, когда влага в верхнем слое почвы рассосалась и влажность равна 100Х НВ а температура почвы для двух смежных участков при одновременных измерениях не имеет отклонения. При этом ис- 35 польэовано свойство почвы удерживать в верхнем слое почвы через заданное время (12 или 24 ч после рассасывания и стекания воды в почве) объем воды, равный наименьшей влагоемкости 40 почвы, независимо от вылитой освежительной или увлажнительной нормы полива для автоматического изменения тарировки датчиков влажности почвы при нплавающих" характеристиках дат- 45 чиков влажности почны. Таким об25

30 разом, датчики влажности и алгоритм их опроса н момент достижения почвой

100Х НВ не требует применения измерительных средств повышенной точности, 50 чтобы измерять динамику еще не промоченного слоя почвы по длинным линиям связи с наводками. Логический переключатель режима полива участков обеспечивает без дополнительных погрешностей возможность измерения плавающих параметров датчиков, изменяющихся от полива к поливу, при изменении температуры, засоленности метеорологический психрометр с контактным выходом, установленным на поpor срабатывания по стрессовой влажности воздуха для каждого типа сельс5 кохозяйственных культур. Выход сигналиэатора 20 соединен с выходом логического переключателя 14 участков полива.

Центральное устройство 21 управле- 10 ния полиномсодержит информационно-со ветующий комплекс (типа ИСК-16А) и аппаратуру дистанционного управления системами, например КЭТ-51-Olèåëèîðàтинного назначения. 15

687

12 и структуры почвы. Это позволяет устранить необходимость частых и запоздалых тарировок датчиков, упростить их .эксплуатацию и снизить требования к точности измерений.

Автоматизированная система управления поливом работает следующим образом.

Система может использоваться на автоматизированных системах поверхностного полива по бороздам из шлангов, лотков и закрытых оросительных сетей (30C) с перфорированными трубопроводами или микрогидрантами. В описаний дан наиболее распространенный вариант системы на 30С.

Порядок подготовки к работе и работы системы заключается в следующем.

Начало полива и подача воды н ЗОС

1 осуществляется оператором путем включения системы в работу или дистанционно с центрального устройства

21 управления поливом по советам информационно-советующей системы, по контролю или прогнозу засухи (критического для развития растений состояния агрометеопараметрон).

Полив выделенных групп участков с первого по четвертый осуществляется последовательно, например малыми нормами полива н течение 12 ч.

Перед поливом логическому устройству 14 задают допустимую разность о, измеряемых значений, например напряжений на датчиках влажности верхнего слоя, при которой разрешается полив малыми нормами полива следующей группы участков, и допустимую разность б измеренных значений влажности датчиков 15 верхнего и 18 нижнего слоя при переходе на полив второй группы (или датчиков 16 верхнего и 17 нижнего слоя почвы контрольных участков поля двух групп участков полина при переходе полива с второй группы уча" стков на первую группу, при которой отменяется программа полива участков малой нормой полива и разрешается программа полива участков нормой полива, близкой к увлажнительной норме) .

Программным путем или конструктивно схемой аналоговых измерителей устанавливают заданный порядок коммутации датчиков и приоритет работы таймера 13 по программе форсированно- го полива при срабатывании сигналиэатора 20 или при получении от цент13 !3 рального устройства 21 сигнала прогноза засухи. В этом случае таймер 13 после завершения программы форсированного полива орошаемого участка при наличии на входе таймера сигнала засухи должен последовательно выдавать на,второй вход формирователя импульсы ускоренного переключения участков полива и запоминает номер участка полива, с которого начался форсированный полив.

После полива первого участка и окончания полива второго участка, когда вода в почве рассосалась до наименьшей влагоемкости (IOOX НВ), таймер 13 выдает сигнал на измерение значения сопротивления или падения напряжения на датчике 15 верхнего слоя политого участка, запоминания его, затем сигнал на измерение на датчике 18 нижнего слоя почвы и 17 верхнего слоя почвы на контрольных участках первой и второй группы участков полива. Если показания датчиков 15 и 18 превышают заданную разность 8, то полив второй группы участков осуществляется нормами полива, близкими к увлажнительной, или при разности показаний датчиков !5 и 17, превышающих t,, продолжают полив малыми нормами или останавливают полив, пока измеряемые разности значений не достигнут 5, или 3, .

Программным путем таймеру 13 устанавливают оптимальные для орошаемого поля длительности импульсов полива, время полива участков в соответствии с цифровым кодом переключателя 14 форсированного полива, малыми нормами или близкими к увлажнительной, логическому переключателю и таймеру устанавливают порядок и время измерения датчиков 15-18, время подачи таимером 13 на третий вход формирователя 11 сигнала на обнуление счетчиков и триггеров формирователей 8.

В зависимости от влагопроницаемости и уклона почв конкретного участка полива экспериментальным путем или по опыту работы определяют порядок подачи воды в борозды на смачивание борозд.На местности с уклоном 0,0050,03 форсированное добегание воды до конца сухой борозды обеспечивается при чередовании импульсов полива в две соседние борозды за 4-8 импульсов полива, а на местности с уклоном свыше 0,03 определяющую роль иг29687 14

1О

55 рает необходимость неразмывающего максимально допустимого расхода, который обеспечивается увеличением времени паузы между импульсами при последующем поливе четырех и более участков полива. С учетом изложенного, например для местности с легкими суглинками, устанавливают переключателем коэффициента деления счетчику 43 (фиг. 3) количество импульсов, обеспечивающих добегание до конца борозд, например четырех (при восьми сигналах таймера) импульсов подачи воды в две соседние борозды.

Для конкретной культуры растений, например кукурузы, на легких почвых согласно типовой технологии устанавливают по ранее протарированным значениям для оптимальной влажности почвы 70-757. НВ значения допустимых значений 8, и В разности показаний

z датчиков влажности 15-18 верхнего и нижнего слоя почвы, а также общее время полива чередующимися нормами полива орошаемого поля в критический период выбрасывания Метелки и последующие 10-14 сут после выбрасывания метелки. Согласно индустриальной технологии выращивания кукурузы затягивание полива в этот период íà 1-2 дня снижает урожайность на 203, а при де фиците влаги в 637 урожай снижается в 6 раэ.

Пример. При получении сигнала с центрального устройства 21 о начале полива вода подается в 30С 1, логический переключатель 14 согласно установленной программе работы вьща т на вход таймера 13 цифровой сигнал, запускает его в работу на полив малой нормой полива (12 ч) первой группы участков (N- 1 и 2) суточного полива, например, импульсами длительностью 20 мин. Таймер 13 через третий выход подает формирователю 11 команду на прерывание подачи напряжения питания в линию связи IO. При этом схемы 42 обнуления всех участков полива производят обнуление счетчиков и триггеров формирователей 8. Затеи таймер 13 через второй выход подает

I сигнал для установки счетчика участков полива на первое положение. При этом формирователь 11 выдает в третий провод линии связи 10 импульс положительной полярности длительностью 2 с. Блок 9 приема сигналов принимает сигнал, схемой селекции сигна! 5 лов согласовывает уровень сигнала с уровнем сигналов управления устройства 8 и через первый выход подает сигнал на счетный вход счетчика 41 участков полива. Счетчики 41 переключаются по переднему фронту импульса, а на первом участке счетчик 41 через свой первый выход подает на первый вход логического элемента 40 сигнал разрешения включения первого

ЭГР 22 коммутатора 8. Одновременно на второй вход элемента 40 из блока

9 приема сигналов проходит импульс длительностью 1 с, который через логические элементы 40, 39, сопротивление 38 проходит на базу транзистора 36. Транзистор 36 включает реле

28, которое совими контактами 28.1, 28.2 подает напряжения включения на обмотку электрогидрореле 22 и устанавливает его во включенное состояние. Реле 22 соединяет линию управления микрогидрантов 4 через реле

25, 23 и свой выход "Слив" с атмосферой и включает группу микрогидрантов 4 левого крыла на полив четных борозд левого крыла. Через 20 мин таймер 13 на первом выходе выдает сигнал длительностью 2 с на вход формирователя 11, который при этом формирует импульсы отрицательной полярности в третий провод линии IO связи, которые поступают на входы блоков 9.

Схема согласования блока 9 приема сигналов инвертирует сигнал отрицательной полярности, согласовывает уровень сигнала с уровнем сигнала 8 управления формирователя и через второй выход блока 9 подает на вход логического элемента 45 (фиг. 2). Первый вход логического элемента 45 с первым выходом счетчика 41 участков

Полива, с которого при поливе участка подается на вход логического элемента 45 сигнал "1", разрешающий прохождение сигналов с второго выхода блока 9 приема сигналов через логический элемент 45, инвертор 51 на счетный вход счетчика 52 (фиг. 3) и второй вход логического элемента

50. Одновременно с второго выхода блока 9 сигнал подается на входы логических элементов 57, 58, который, затем проходит через логический элемент 2 И-НЕ на вход синхронизации триггера 59, а также через логический элемент ИПИ-НЕ, сопротивление 63 поступает на базу транзистора реле 34

329687

l6 вк:печения ЭГР 25. ЭГР 25 переключается и соединяет линию управления группой микрогидрантов 3 через реле 23, 22 с атмосферой и этим прекращает () полив из группы микрогидрантов 4 и начинает полив из группы микрогидрантов 3. При последующих сигналах таймера выдачи импульсов отрицательной полярности в линию связи процесс переключения соседних групп микрогидрантов триггером 59 и логическими элементами 60, 61 на левом крыле поливного трубопровода 2 повторяется до тех пор, пока не придет восьмой импульс таймера 13, при котором счетчик 52 устанавливается в исходное нулевое положение. При этом счетчик

52 с нулевого выхода подает на вход синхронизации триггера 46 сигнал "1", который переключает триггер в состояI ние "1", и на первый вход логического элемента 50 сигнал на разрешение прохождения импульса с выхода инвертора 51 через логический элемент 50 на вход инвертора 53. Через инвертор 53, логический элемент 54 импульс проходит на вход синхронизации триггеров 55, 56 и через логичес3О кий элемент 58 и сопротивление 60 поступает на базу транзистора реле 30, которое своими контактами, подобно контактам реле 28, переключает электрогидрореле 23. Переключение .электрогидрореле 23 обеспечивает отключение полива третьей и четвертой групп микрогидрантов левого крыла путем соединения их с источником давления через линию управления выхода Слив" ЭГР

4р 25 и подключение полива правого крыла микрогидрантами пятой и шестой групп соединением выхода "Слив" ЭГР 24 с атмосферой через ЭГР 23, 22. Аналогично после переключения триггера 56

4r„ импульсы с второго выхода блока 9 приема сигналов через логический элемент проходят на вход синхронизации триггера 64 и первые входы логических элементов 65, 66, вторые входы котогр рых соединены с выходами триггера и через логические элементы 65, 66 и сопротивления 67, 68 на базы транзисторов реле 32, 33, переключающих ЭГР

24. После 16-ro импульса таймера и второго импульса с выхода счетчика 52 триггер 45 переключает триггер 49 в состояние "1". С инверсного выхода триггера 49 напряжение "0" подается на третий вход логического элемента

17 !

3296

45 и запрещает прохождение импульса с второго выхода блока 9 приема сигналов через элементы 45 и 51 на Свход счетчика 52, а с прямого выхода триггера 49 напряжение 1 подается !! l t

5 на первый вход элемента 68, разрешая прохождение импульса с второго выхода блока приема сигналов через логический элемент 69 на вход синхрониза- 10 ции С триггера 70 и первый вход элемента 71. С выхода элемента 71 сигнал через элемент 54 через каждые два импульса с второго выхода блока 9 подается на входы синхронизации С триггеров 55, 56 и первые входы логических элементов 57, 58. Шестнадцатый импульс с второго выхода блока 9 и первый через логический элемент 69 проходит через логический элемент 57 и сопротивление ЭГР 23. Этим обеспечивается отключение правого крыла поливного трубопровода с группами 5, 6 микрогидрантов и включение в работу левого крыла поливного трубопровода ?5 с группами 3,4 микрогидрантов. Теперь после каждого второго импульса триггеры 55, 56 переключаются в новое состояние и управляют переключением второго электрогидрореле 23 для по- 30 следовательного перехода операций полива с одного крыла на другое так, что полив из групп 3-6 микрогидрантов осуществляется последовательно по кругу (импульс полина н группе микрогидрантон повторяется после трех импульсов полива из трех других групп микрогидрантов) и пауза между импульсами подачи воды в каждую борозду возрастает в три раза. Процесс полива 40 малой нормой первого участка суточного полива продолжается в течение

12 ч, после чего таймер подает на нторой вход формирователя 11 импульсон команду на формирование в третьем 45 провоДе линии связи 10 сигнала положительной полярности на переключение всех счетчиков во вторую позицию, которой соответствует описанное выше переключение: включение на полив вто- 50 рого участка полива и выключение первого участка полива при прохождении импульса с первого выхода блока 9 приема сигналов. Это обеспечивается командой разрешения, поступающей с второго выхода счетчика 41 через логический элемент 40, элемент 39 и сопротивление 38 на базу транзистора

37, который включает реле 29, отклю87 18 чающее своими контактами 31 P 22 на первом участке полива. Таким образом последовательно осуществляется полин малой нормой полива первой группы участков (первого и второго участка), а также нторой группы участков поли; ва, если после окончания полива первой группы логический переключатель не дает сигнала на переключение выходного сигнала таймера 13 для обеспечения переключения участков полива не через 12, а через 24 или 36 ч, соответствующих норме полива, близкой к увлажнительной. Операции управления переключением полива участков нормой, близкой к увлажнительной, не отличаются от описанного порядка полива малыми нормами. При этом после полина всех участков каждый раз таймер

13 подает на третий вход формирователя 11 импульсов команду на прерывание подачи питания но втором проводе линии связи 10 для обнуления счетчиков и триггеров формирователей 8.

Описанный порядок начала полива путем чередования импульсов в соседних бороздах обеспечивает ускоренное добегание воды до конца борозд, характерное для начала полива форсированными, малыми и близкими к увлажнительной нормами полива. Если при этом на логический переключатель 14 режимов полива подан приоритетный сигнал от сигнализатора 20 или от центрального устройства 21 о засухе, то таймер 13 по второму выходу аналогично описанному формирует команду на подачу формирователем 11 импульсов управления положительного импульса в третий провод линии связи 10 сразу после окончания форсированного режима полива каждого участка. Полив форсированной нормой полива продолжается до снятия сигнала о засухе, после чего осуществляется возврат к поливу участка с тем номером, с которого начался форсированный полив участков.

Если сигналов от сигнализатора 20 или центрального устройства не поступило, то после окончания форсированного режима полива или на смачинание борозд на 16-м импульсе таймера 13 продолжается полив очередного участка на доувлажнение борозд путем последовательного переключения третьей, четнертой, пятой и шестой групп микрогидрантов. Таким образом, описанная система позволяет осуществить работу с

20

1329Ü87 импульсом полива постоянной длительности, выполнение операции смачивания борозд за 4-8 импульсов чередующейся подачи воды в соседние борозды one1 .5 рацию доувлажнения борозд с утроенной паузой между импульсами полива.

Описанное расположение участков полива для чередования частнькс, поливов малыми нормами с поливами,близки- 1р ми к норме, с использованием простых и точных сигнализаторов позволяет устранить недостатки частых поливов и поливов поливными нормами, оптимизировать водный режим растений, обес- 15 печивает отсутствие недоливов и переливов воды; Стоки воды с вышерасположенных участков бороздково o полива используются для замачивания не менее чем эа сутки очередных участков поли- 2б ва. Выполнение системой освежительных поливов позволяет на участках бороздкового полива существенно снизить влияние на урожай кратковременной засухи, поднять урожайность до 15Х. 25

Осуществление более частых поливов и малое расстояние от измерительного устройства, входящего в логический переключатель режима полива участков, снижает требования к точности работы Зд датчиков влажности, измерительного устройства при наводках и помехах на линии связи.

Таким образом, осуществление системой дискретной технологии полива с постоянной длительностью импульса полива, предлагаемого порядка чередования на участках полива нормы полива (малой или близкой к увлажнительной) без использования сложных уст- 4О ройств счета и памяти и форсированного режима полива при прогнозе засухи позволяет полностью исключить потери воды на глубинную фильтрацию, исключить сбросы воды, улучшить аэра- 45 цию почвы, упростить конструкцию и снизить колебания урожайности.

Формула и з обретения

1. Автоматизированная система управления бороэдковым поливом, включающая центральное устройСтво управления поливом, закрытую водораспределительную сеть, разделенную на участ ки полива с дистанционным управлением водовыпусками посредством электронных переключателей, включающих блок приема сигнала, формирователь режима полива и коммутатор электрогидрореле водовыпусков, и программное устройство управления с датчиками влажности верхнего слоя почвы на контрольных участках, включающее таймер, блок питания и формирователь импульсов управления, соединенное с переключателями линиями связи, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения, система снабжена сигнализатором предельных значений агрометеопараметров и подключенным к нему логическим переключателем режимов полива, выход которого соединен через таймер с формирователем импульсов управления, а входы — с блоком питания, таймером, центральным устройством управления поливом и с датчиками влажности верхних слоев почвы на контрольных участках с разными нормами полива, форсированной и увлажнительной, причем на контрольных участках установлены также дополнительные датчики влажности нижних слоев почвы, подключенны» к дополнительным входам логического переключателя режимов полива.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что формироватсль режима полива выполнен в виде последовательно включенных схемы обнуления, счетчика участков полива, схемы

ЗИ-НЕ, счетчика импульсов полива и распределителя импульсов, причем счетчик импульсов полива и распределитель импульсов подключены также к выходу схемы обнуления, имеющей дополнительный вход, связанный с выходом блока приема сигналов, имеющим противоположную полярность и подключенным также к распределителю импульсов и второму входу схемы ЗИ-НЕ, третий вход которой подключен к выходу распределителя импульсов.

3. Система по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что коммутатор электрогидрореле водовыпусков выполнен в виде контактов реле, включенных в коллекторные цепи электронных ключей на транзисторах, базовые цепи которых соединены с выходами счетчика участков полива и распределителя импульсов.

)329687

Составитель Г. Параев

Техред А, Кравчук Корректор N. Пожо

Редактор М. Циткина

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

9акаэ 3504/3 тираж 629 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

„l

1

3 !