Автоматизированная система управления орошением

 

Изобретение относится к орошаемому земледелию. Цель изобретения - повьшение качества полива и надежности управления. Система управления содержит датчик влажности почвы 1 и программное устройство, имеющее блочную структуру. Датчики влажности почвы устанавливают на контрольном участке орошаемого массива. При поступлении сигнала о необходимости полива срабатывает блок начала и окончания полива 2, а блок памяти 3 устанавливается на начало отсчета. С помощью блока 6 выбора участка полива определяется орошаемая зона. Блок управления В исполнительными механизмами включает исполнительный механизм 9 контрольного участка поля. Вода поступает из магистрального в поливной трубопровод. Датчик водного тока 12 вьфабатьшает электрический сигнал, несущий информацию о расходе воды. Сигнал поступает через блок преобразователей сигналов 13 на блок ключей 14. Информация о состоявшемся полива хранится в блоке памяти 3. Когда влажность почвы достигнет верхнего предела, система полива прекращает орошение данного участка и переходит к следующему участку. 1 ил. «е (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС4УБЛИН

„„SU„„1419 1 (51/4 A 01 С 25/16

ЗСГЩ616%6

j11

«) .ЫЯМ»:: йл

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

40 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4062711/30-15 (22) 20.03.86 (46) 30.08.88, Бюл. Ф 32 (71) Опытно-конструкторское бюро

"Водавтоматика (72) А.С. Хмилевский и Л.Г. Хмилевская (53) 631.347,1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР..

N 1271456, кл. А 01 G 25/16, 1985. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОРОШЕНИЕМ (57) Изобретение относится к орошаемому земледелию. Цель изобретения повышение качества полива и надежности управления, Система управления содержит датчик влажности почвы 1 и программное устройство, имеющее блочную структуру. Датчики влажности почвы устанавливают на контрольном участке орошаемого массива. При поступлении сигнала о необходимости полива срабатывает блок начала и окон.чания полива 2, а блок памяти 3 устанавливается на начало отсчета ° С помощью блока 6 выбора участка полива определяется орошаемая зона ° Блок управления 8 исполнительными механизмами включает исполнительный механизм 9 контрольного участка поля.

Вода поступает из магистрального в поливной трубопровод. Датчик водного тока 12 вырабатывает электрический сигнал, несущий информацию о расходе воды. Сигнал поступает через блок преобразователей сигналов 13 на блок ключей 14. Информация о состоявшемся поливе хранится в блоке памяти 3.

Когдг влажность почвы достигнет верхнего предела, система полива прекращает орошение данного участка и переходит к следующему участку. 1 ил.

1 41 961 ;.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть испольэовано н орошаемом земледелии на севооборотном массиве поля при ннутрипочненно или бороэдконом поливе °

Целью изобретения является повышение качества полива и надежности управления.

На чертеже представлена блок-схема автоматизированной системы управления орошением.

Система управления орошением содержит датчики влажности почвы 1, подключенные к программному устРой- 15 ству, включающему последовательно соединенные блок начала и окончания полива 2 и блок памяти 3, к которому подключены также выходы схем И 4 формирователя адаптивной. программы полива. Программное устройство содержит также формирователь 5 импульсов управления поливом, подключенный через блок 6 выбора участка полива.

Последний первым и вторым входами связан с блоком 3 памяти и блоком 2 начала и окончания полива, к выходам которого подключены также первые входы схем И 4, вторые входы которых подключеньl к выходу пересчетного устройства 7 формирователя адаптивной программы. Выходы формирователя 5 импульсов управления поливом подключены к блоку управления 8 исполнительными механизмами (HM) 9 для подачи воды из магистрального 10 в полив- 35 ные 11 нодоводы для орошения участков полива.

Один иэ орошаемых участков является контрольным, поливается в первую очередь и на нем установлены дат- 40 чики влажности почвы 1. В начале поливных нодоводов 11 на каждом участке установлены датчики водного тока

12 (например, датчики расхода), подключенные к блоку 13 преобраэовате- 45 лей сигнала формирователя адаптивной программы. Последний содержит также блок 14 ключей, управляюшие входы которого подключены к блоку выбора участка полива. Входом блока ключей 5ц

14 является блок 13 преобразователей сигналов, а выход подключен к пересчетному устройству 7. На чертеже показаны также выходы 15- 19 блока начала и окончания полива, подключен- 55 ные соответственно: 15 и 16 — к блоку памяти, 17 — к одной из схем

И 4, 18 — к блоку 6 выбора участка полива, 19 — ко второй схеме И 4, а также выход 20 блока выбора участка полива, подключенный к формирователю импульсов упранления поливом.

В случае использования системы для внутрипочвенного полива на контрольном участке поля устанавливаются не менее трех двухпороговых датчиков влажности почны 1, например, на электроконтактном вакуумметре типа ЭКВ с тензометрами для измерения потенциала почвенной влаги, соединенных отдельными проводами с блоком начала и окончания полива 2. Блок начала и окончания полива 2 содержит мажоритарное устройство, обеспечивающее формирование импульсов, определяющих продолжительность полива по количеству замкнутых контактов К датчиков 1 из N, а также формирователь импульсов сброса, соответствующего началу полива контрольного участка поля и импульса полива контрольного участка поля.

Блок памяти 3 выполнен на двоичных счетчиках, один из которых обеспечивает счет импульсов времени полива с данным расходом воды на контрольном участке поля с запоминанием информации, другой с возможностью параллельной записи разрядов информации с первого счетчика н инверсном коде и обеспечивает счет импульсов до обнуления. Этим реализуется в данном случае операция логического вычитания. Кроме того, в блок памяти 3 входят логические элементы, обеспечивающие перезапись информации из первого счетчика во второй при обнулении последнего до завершения полива данного массива. Логические элементы И 4 предназначены для управления счетчиками блока памяти 3 в процессе полива участков.

Формирователь импульсов управления поливом 5 содержит одновибратор с . логическими элементами управления и распределитель импульсов.

Блок выбора участков полива 6 содержит счетчик импульсов поливаемого участка с дешифратором, имеющим десятичные выходы, соединенные через коммутационный элемент (переключатель) выбора количества поливаемых участков с логическими элементами управления, а также содержит индикатор номера поливаемого участка. В конкретном варианте выполнения данного блока его функции во взаимосвязи могут быть выполнены задатчи141 961 2 4 ком групп и участков полива, счетчиком участков полива и индикатором участка полива. Возможен вариант выполнения программного устройства, в котором функции блока памяти, блока выбора участка полива, формирователя импульсов управления выполнены на основе микропроцессора.

Пересчетное устройство 7 выполняется на двоичных счетчиках с заданным коэффициентом деления.

Блок управления исполнительными механизмами 8 выполнен на коммутирующих элементах, например на реле или оптронах с усилителями мощности импульсов управления.

Исполнительный механизм 9 представляет собой гидрозадвижку, управляемую злектрогидрореле типа КЭГ.

Магистральный и поливные водоводы в конкретном исполнении могут представлять собой трубопроводы расчетного диаметра. В качестве датчиков водного тока могут быть использованы датчики расхода 12, например расходомеры типа ИР-51Д, ИР-51Н или другие, имеющие выход частотный, токовый, напряжения, числоимпульсный.

Блок преобразователей сигналов

13 содержит преобразователи соответствующего аналогового сигнала в частоту, чиспо импульсов и формирователи выходных импульсов °

Блок ключей 14 может быть выполнен на логических элементах, например ИЛИ-НЕ, И-НЕ, с двумя и более выходами и входами.

Автоматизированная система управ ления орошением работает следующим образом.

При замыкании контактов нижнего значения уставки датчиков влажности почвы К датчиков из N, установленных на контрольном участке поля, блок: начала и окончания полива 2 по прин.ципу мажоритарности вырабатывает по выходу 17 разрешающий потенциал напряжения ("1"), а по выходу 19— запрещающий потенциал напряжения (О" которые поступают на соответствующие входы логических элементов, И 4. Одновременно импульсом сброса с выхода 15 блока начала и окончания полива 2 устанавливаются на начало отсчета блок памяти 3, счетчик блока выбора участка полива 6 и пересчетное устройство 7 в исходное состояние. С выхода 18 блока 2 им.пульсом, сформированным по окончании, .5

1броса, записывается 1 в счетчик блока выбора участка пол ва 6. В то же время импульсом напряжения, выработанным на первом выходе формирователя импульсов управления поливом

5 по перепаду напряжения с выхода

20 блока выбора участка полива 6, через блок управления исполнительными механизмами 8 включается исполнительный механизм 9 контрольного участка поля. При этом водный ток из магистрального водовода 10 поступает через исполнительный механизм в поливной водовод для орошения контрольного участка поля. С появлением водного тока в водоводе 11 датчик водного тока 12 контрольного участка вырабатывает электрический сигнал (напряжение, частота и др.), несущей информацию о расходе воды. Электрический сигнал с выхода датчика расхода 12 поступает на первый вход блока преобразователей сигналов 13, в котором входной сигнал преобразуется ь частоту импульсов выходного сигнала, в данный момент на первом выходе блока 13. При этом частота импульсов на соответствующем выходе блока 13 изменяется в зависимости от расхода воды в данный момент. С первого выхода блока преобразователей сигналов 13 частота импульсов поступает на первый вход блока ключей 14, на соответствующий управляющий вход блока ключей 14 поступает разрешающий потенциал с логического элемента, связанного со счетчиком блока выбора участка полива 6. При этом частота импульсов с выхода блока ключей 4, соответствующая сигналу с первого датчика расхода 12, через логический элемент И 4 поступает в счетчик времени полива контрольного участка поля в блоке памяти 3, где производится запись импульсов количества полива в двоичном коде и хранение данной исходной информации до окончания полива всех участков поля °

Полив контрольного участка продолжается до замыкания вторых контактов верхнего значения уставки влажности К датчиков из N. С выхода

17 блока начала и окончания полива

2 поступает запрещающий потенциал на вход первого элемента И 4, а с выхода 19 блока 2 — разрешающий потенциал на вход второго элемента

И 4. В результате прекращается за141 961 2

35 пись и: пульсов количества полива в счетчик времени контрольного участка блока памяти 3. С выхода 16 блока начала и окончания полива 2 сформированным импульсом (через логическую схему перезаписи блока памяти 3) производится перезапись информации двоичного кода в инверсном виде из первого счетчика контрольного участка во второй счетчик блока 3. Кроме того, с логической схемы перезаписи блока памяти 3 импульс записывает вторую единицу в счетчик блока выбора участка полива 6 и через логические элементы (дешифратор, схемы

И, ИЛИ) перепад напряжения с выхода

20 блока 6 поступит на формирователь

5. На втором выходе формирователя появляется импул с необходимой длительности, которьм через блок управления исполнительными механизмами Ь включается второй исполнительный механизм 11 и выключается первый. Таким обра ом, полив контрольного участка прекращается и появляется водный ток во втором отводящем оросительном сооружении. При этом сигнал со второго датчика расхода

12 через блок преобразователей 13, второй ключ блока ключей 14, включенный разрешающим потенциалом с блока мйора участков полива 6 и через соответственно пересчетное устройство 7, второй элемент И 4 поступает на второй счетчик блока памяти 3.

В данном с- етчнке блока памяти 3 про изводится счет импульсов, соответствующих си -налу со второго датчика расхода 12 суммируясь с ранее записанным инверсным кодом до обнуления счетчика. Тем самым во втором счетчике производится логическая операция вычитания по исходному коду, храняI щемуся в первом счетчике блока 3, Данная технология полива позволя- 45 ет точно выдавать норму расхода поливной воды по выданной норме на контрольном участке, даже при изменении в процессе полива в оросительных сооружениях количества воды, давле- 50 ния воды, а также кратковременном прекращении воды по разным причинам.

Описанный процесс полива по всем участкам повторяется до окончания полива всего массива, после чего ав- 55 томатнзированная систсма орошения находится в режиме ожидания до новых замыканий контактов датчиков.

Технико-экономическая эффективность использования изобретения заключается в значительном повышении качества полива культур на орошаемом поле с учетом фазы их роста и развития, а также параметров водного тока. Так, пересушивание одного участка поля при отработке полива в случае нарушения водного тока приводит к снижению урожайности культур до 307, а при бесконтрольном поливе вплоть до гичели культур.

Использование изобретения позволяет исключить потерю урожайности и возможную гибель культур при отсутствии водного тока или при изменении его параметров. формула изобретения

Автоматизированная система управления орошением, включающая исполнительные механизмы, установленные на выходах из магистрального в поливные водоводы по числу участков орошения,, один из которых является контрольным, программное устройство, выполненное в виде последовательно включенных блока начала и окончания поЛива, блока памяти, блока выбора участка полива, подключенного вторым входом к блоку начала и окончания полива, и формирователя импульсов управления поливом, а также датчики влажности на контрольном участке, подключенный к блоку начала и окончания полива, и блок управления исполнительными механизмами, подключенный к формирователю импульсов управления поливом, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества полива и надежносТи, система снабжена формирователем адаптивной программы управления поливом, подключенным к блоку памяти и выполненным в виде последовательно включенных блока преобразователей сигналов, блока ключей, пересчетного устройства и двух схем

И, и датчиками водного тока в начале поливных водоводов, подключенными к входам блока преобразователей сигналов, причем управляющие входы блока ключей подключены к выходам блока выбора участков полива, а вторые входы схем И подключены к дополнительным выходам блока начала и окончания полива.